專利名稱：電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種井下儀器或設(shè)備輸送工具，特別是涉及一種石油水平井套管 測井領(lǐng)域的井下儀器或設(shè)備輸送工具。
背景技術(shù)：
在石油套管井測井領(lǐng)域中，隨著海洋深海石油鉆采的發(fā)展，水平井鉆井技術(shù)的日 臻成熟，用鉆桿輸送井下測井儀器的方式給水平井測井帶來很多的不便，這種方式需要大 量的鉆桿，使得輸送儀器的過程十分麻煩，而且成本很高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，拖拽爬行力 大、維修保養(yǎng)方便。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分、 推靠部分和離合器部分，其中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分包括爬行器機(jī)架、爬行輪臂、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸、聯(lián)軸 器III、行星減速器和高效永磁同步直流電機(jī)；推靠部分包括推靠桿、推靠彈簧I、推靠軸組 件、推靠彈簧11、滾珠絲杠螺紋副、聯(lián)軸器I、聯(lián)軸器11和推靠電機(jī)減速機(jī)組；離合器部分包 括離合器靜塊、離合器動(dòng)塊、止退鋼球、銜鐵復(fù)位彈簧、銜鐵、離合器線圈和滾珠花鍵軸，其 特征是高效永磁同步直流電機(jī)的輸出軸與行星減速器連接，在高效永磁同步直流電機(jī)的 輸出軸上裝有齒輪Zl ；聯(lián)軸器III 一端連接行星減速器的輸出軸H2，另一端用齒形鍵連接 小錐齒輪Z7 ；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上裝有一個(gè)小錐齒輪Z7，這個(gè)小錐齒輪Z7與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸之間用花 鍵形式連接；爬行輪臂上裝有一個(gè)大錐齒輪Z8，并通過一個(gè)固定軸安裝在機(jī)架上，與大錐 齒輪緊密固定連接著一個(gè)齒形鏈輪Z9 ；爬行輪臂一端裝有一個(gè)帶內(nèi)齒的爬行輪Z13 ；推靠桿一端用鉸鏈連接在爬行臂上，另一端用鉸鏈連接在推靠軸組件上；推靠彈 簧I裝在推靠軸組件的軸上，一端和機(jī)架連接并被限制位置，另一端和推靠軸組件連接并 可沿機(jī)架軸向運(yùn)動(dòng)；推靠彈簧II穿在推靠軸組件的軸上，一端和機(jī)架連接并被限制位置， 另一端和滾珠絲杠螺紋副的螺母連接，滾珠絲杠螺紋副的另一端通過聯(lián)軸器I與離合器部 分連接；聯(lián)軸器II兩端分別與推靠電機(jī)減速機(jī)組和滾珠花鍵軸連接；離合器靜塊一端與聯(lián)軸器I相連，另外一端是個(gè)與機(jī)架軸線成一定角度的斜面， 此斜面與離合器動(dòng)塊的斜面嚙合，離合器動(dòng)塊另一端面壓在離合器動(dòng)塊彈簧上，并穿在滾 珠花鍵軸上，離合器動(dòng)塊只能沿滾珠花鍵軸作軸向運(yùn)動(dòng)，不能作相對轉(zhuǎn)動(dòng)；止退鋼球裝在機(jī) 架上一個(gè)錐坑里，鋼球外面套有圓筒形狀的銜鐵，止退鋼球被銜鐵限制不能脫出錐坑；銜鐵 上套有銜鐵復(fù)位彈簧，并穿在離合器線圈的骨架內(nèi)孔中，離合器線圈被固定在機(jī)架上；推靠 電機(jī)減速機(jī)組固定在機(jī)架上。小錐齒輪Z7與大錐齒輪Z8嚙合，大錐齒輪Z8與齒形鏈輪Z9固連在一起；在爬行 輪齒中心布置有一個(gè)中心齒輪Z11，在中心齒輪Zll四周和爬行輪Z13之間均布四個(gè)惰輪Z12，中心齒輪Zll緊密固定連接著一個(gè)齒形鏈輪Z10，在齒形鏈輪Z9和齒形鏈輪ZlO之間 連接著齒形傳動(dòng)鏈條；四個(gè)惰輪Z12則均布安裝在爬行臂上，并分別與中心齒輪Zll和爬行 輪Z13嚙合。內(nèi)齒齒輪Z3和Z6與爬行器機(jī)架固定連接，行星輪Z2和Z5分別用銷軸安裝在行 星減速器的輸出軸Hl和H2上。本實(shí)用新型是一種新型爬行器，它通過永磁同步高效直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)來完成爬行輪 驅(qū)動(dòng)任務(wù)，通過另一組直流電機(jī)減速機(jī)組來完成推靠抓地任務(wù)，同時(shí)通過一個(gè)電磁離合器 來實(shí)現(xiàn)掉電時(shí)的自動(dòng)收臂動(dòng)作，避免電纜無法將儀器順利從井下拖出的危險(xiǎn)。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡 單，拖拽爬行力大、維修保養(yǎng)方便。

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分工作原理圖。圖3是本實(shí)用新型離合器部分工作原理圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是用來輸送油田水平井測井儀器以及井下作業(yè)工具的一種設(shè)備。通過 測井纜線控制，可以把測井儀器或井下工具輸送到井下指定位置，來完成水平井測井或作 業(yè)工具投放。本實(shí)用新型主要包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分、推靠部分和離合器部分。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分，是將永磁同步高效直流電機(jī)作為動(dòng)力源，經(jīng)行星減速機(jī)組降速增 扭矩作用，將動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸、錐齒輪機(jī)構(gòu)和齒形鏈條機(jī)構(gòu)傳遞給爬行輪，完成爬行輪的驅(qū) 動(dòng)。推靠部分是用一組直流減速機(jī)組驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過電磁離合器和滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 化為直線運(yùn)動(dòng)，并壓推兩組推靠彈簧，將爬行輪緊緊地壓推到套管壁上，使得爬行輪輪齒有 了足夠地抓地力，在驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)下爬行。推靠部分內(nèi)設(shè)掉電安全裝置，若出現(xiàn)掉電故障，則電磁離合器動(dòng)作，脫開滾珠絲杠 和直流電機(jī)減速機(jī)組的連接鎖止?fàn)顟B(tài)，在兩組推靠彈簧作用下，滾珠絲杠自行倒轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)爬 行輪臂自動(dòng)收回。經(jīng)纜車拖拽電纜，拖出爬行器以及井下儀器或工具。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。(1)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分見圖1，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分包括爬行器機(jī)架1、爬行輪臂2、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸22、聯(lián)軸器 II121、行星減速器5和高效永磁同步直流電機(jī)6。圖2中，高效永磁同步直流電機(jī)6的輸出軸與行星減速器5連接，聯(lián)軸器III21兩 端分別與行星減速器5和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸22連接，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸22上裝有一個(gè)小錐齒輪Z7，這個(gè) 小錐齒輪Z7與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸22之間用花鍵形式連接；爬行輪臂2內(nèi)裝有一個(gè)大錐齒輪Z8，與 大錐齒輪緊密固定連接著一個(gè)齒形鏈輪Z9;爬行輪臂2 —端裝有一個(gè)帶內(nèi)齒的爬行輪Z13， 爬行輪齒中心布置有一個(gè)中心齒輪Z11，在中心齒輪Zll四周和爬行輪Z13之間均布四個(gè)惰 輪Z12，中心齒輪Zll緊密固定連接著一個(gè)齒形鏈輪Z10，在齒形鏈輪Z9和齒形鏈輪ZlO之間連接著齒形傳動(dòng)鏈條23。圖2中，高效永磁同步直流電機(jī)6的輸出軸上裝有齒輪Z1，這個(gè)齒輪Zl也作為行 星減速器5的I級減速的中心齒輪，內(nèi)齒齒輪Z3和Z6與爬行器機(jī)架1固定連接，行星輪Z2 和Z5分別用銷軸安裝在傳動(dòng)軸Hl和H2上；聯(lián)軸器III21 —端連接減速器輸出軸H2，一端 用齒形鍵連接小錐齒輪Z7 ；小錐齒輪Z7與大錐齒輪Z8嚙合，大錐齒輪Z8裝在爬行輪臂2 上，并通過一個(gè)固定軸安裝在機(jī)架1上，大錐齒輪Z8與齒形鏈輪Z9固連在一起；齒形鏈輪 ZlO與爬行輪Z13的中心齒輪Zll固連在一起，并繞著一個(gè)安裝在爬行輪臂2上的軸旋轉(zhuǎn)； 齒形鏈條23則與齒形鏈輪Z9和齒形鏈輪ZlO嚙合；四個(gè)惰輪Z12則均布安裝在爬行臂2 上，并分別與中心齒輪Zll和爬行輪Z13嚙合。工作過程高效永磁同步直流電機(jī)6作為動(dòng)力源，經(jīng)過I級行星減速器和II級行 星減速器減速，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給小錐齒輪Z7，小錐齒輪Z7通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸22，將高效永 磁同步直流電機(jī)6和行星減速器5產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)遞給爬行輪臂2內(nèi)的大錐齒輪Z8， 并通過與爬行輪臂內(nèi)的大錐齒輪Z8的嚙合，實(shí)現(xiàn)輪臂轉(zhuǎn)動(dòng)與動(dòng)力傳遞互不影響的爬行工 藝要求。大錐齒輪Z9與齒形鏈輪Z9聯(lián)動(dòng)，經(jīng)齒形鏈條23和齒形鏈輪ZlO帶動(dòng)雙聯(lián)鏈齒輪 Zll旋轉(zhuǎn)，再由四個(gè)惰輪Z12，帶動(dòng)有內(nèi)嚙合齒的爬行輪Z13旋轉(zhuǎn)。(2)推靠部分見圖1，推靠部分由推靠桿3、推靠彈簧I 4、推靠軸組件20、推靠彈簧117、滾珠絲 杠螺紋副8、聯(lián)軸器I 9、聯(lián)軸器1116和推靠電機(jī)減速機(jī)組17組成。圖1中，推靠桿3—端用鉸鏈連接在爬行臂2上，另一端用鉸鏈連接在推靠軸組件 20上；推靠彈簧I 4裝在推靠軸組件20的軸上，一端和機(jī)架1連接并被限制位置，另一端 和推靠軸組件20連接可并沿機(jī)架軸向運(yùn)動(dòng)；推靠彈簧117穿在推靠軸組件20的軸上，一端 和機(jī)架1連接并被限制位置，另一端和滾珠絲杠螺紋副8的螺母連接，滾珠絲杠螺紋副8的 另一端通過聯(lián)軸器I 9與離合器部分連接；聯(lián)軸器1116兩端分別與推靠電機(jī)減速機(jī)組17 和滾珠花鍵軸18連接。工作過程電磁離合器通電吸合后，推靠電機(jī)減速機(jī)組17轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)聯(lián)軸器II 16、滾珠花鍵軸18、聯(lián)軸器I 9將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給滾珠絲杠螺紋副8，由螺紋副將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn) 化為沿軸向的直線運(yùn)動(dòng)，推靠軸組件20克服推靠彈簧117和推靠彈簧I 4的彈簧力，并經(jīng) 推靠桿3將爬行臂2上的爬行輪Z13壓緊在井下的管壁上，使得產(chǎn)生足夠的摩擦力，供給爬 行輪爬行。(3)離合器部分見圖3，離合器部分包括離合器靜塊10、離合器動(dòng)塊11、止退鋼球12、銜鐵復(fù)位彈 簧13、銜鐵14、離合器線圈15、滾珠花鍵軸18。圖3中，離合器靜塊10 —端與聯(lián)軸器19相連，另外一端是個(gè)與機(jī)架軸線成一定角 度的斜面，此斜面與離合器動(dòng)塊11的斜面嚙合，離合器動(dòng)塊11另一端面壓在離合器動(dòng)塊彈 簧19上，并穿在滾珠花鍵軸18上，離合器動(dòng)塊11只能沿滾珠花鍵軸作軸向運(yùn)動(dòng)，不能作相 對轉(zhuǎn)動(dòng)；止退鋼球12裝在機(jī)架1上一個(gè)錐坑里，鋼球外面套有圓筒形狀的銜鐵14，止退鋼 球12被銜鐵14限制不能脫出錐坑；銜鐵14上套有銜鐵復(fù)位彈簧13，并穿在離合器線圈15 的骨架內(nèi)孔中，離合器線圈15被固定在機(jī)架1上；推靠電機(jī)減速機(jī)組17固定在機(jī)架1上； 聯(lián)軸器Π16兩端分別與推靠電機(jī)減速機(jī)組17和滾珠花鍵軸18連接。
5[0032]工作過程在離合器線圈15未通電前，銜鐵14在銜鐵復(fù)位彈簧13作用下處于分 離狀態(tài)，即使推靠電機(jī)減速機(jī)組17通電并帶著滾珠花鍵軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)止退鋼球12在徑 向處于自由狀態(tài)，在離合器靜塊10和離合器動(dòng)塊11的傳力斜面的軸向分力作用下，迫使離 合器動(dòng)塊11壓縮離合器動(dòng)塊彈簧19而遠(yuǎn)離離合器靜塊10，從而切斷動(dòng)力傳遞。而當(dāng)離合器線圈15通電吸合后，銜鐵14克服銜鐵復(fù)位彈簧13的彈力而與離合器 線圈15吸合，此時(shí)止退鋼球12在銜鐵14的作用下將限制離合器動(dòng)塊11的軸向位移，從而 使得動(dòng)力通過離合器靜塊10和離合器動(dòng)塊11的傳力斜面得以傳遞。同樣，當(dāng)爬行器在井下爬行過程中突然掉電，則推靠彈簧I 4和推靠彈簧117將一 起釋放預(yù)先所儲存的能量，迫使?jié)L珠絲杠反轉(zhuǎn)，并通過聯(lián)軸器I 9帶動(dòng)離合器靜塊10旋轉(zhuǎn)， 因?yàn)榇藭r(shí)的止退鋼球12不能限制離合器靜塊10的軸向位移，動(dòng)力傳遞也就在離合器動(dòng)塊 11和離合器靜塊10之間被切斷，于是爬行臂得以順利的自動(dòng)收回。經(jīng)纜車拖拽電纜，拖出 爬行器以及井下儀器或工具?？梢婋x合器在下井掉電后，起到安全保護(hù)作用，便于提出儀 器，避免了繁瑣的后續(xù)打撈作業(yè)，降低了測井成本。
權(quán)利要求一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分、推靠部分和離合器部分，其中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分包括爬行器機(jī)架(1)、爬行輪臂(2)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(22)、聯(lián)軸器III(21)、行星減速器(5)和高效永磁同步直流電機(jī)(6)；推靠部分包括推靠桿(3)、推靠彈簧I(4)、推靠軸組件(20)、推靠彈簧II(7)、滾珠絲杠螺紋副(8)、聯(lián)軸器I(9)、聯(lián)軸器II(16)和推靠電機(jī)減速機(jī)組(17)；離合器部分包括離合器靜塊(10)、離合器動(dòng)塊(11)、止退鋼球(12)、銜鐵復(fù)位彈簧(13)、銜鐵(14)、離合器線圈(15)和滾珠花鍵軸(18)，其特征是高效永磁同步直流電機(jī)(6)的輸出軸與行星減速器(5)連接，在高效永磁同步直流電機(jī)(6)的輸出軸上裝有齒輪Z1；聯(lián)軸器III(21)一端連接行星減速器(5)的輸出軸H2，另一端用齒形鍵連接小錐齒輪Z7；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(22)上裝有一個(gè)小錐齒輪Z7，這個(gè)小錐齒輪Z7與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸(22)之間用花鍵形式連接；爬行輪臂(2)上裝有一個(gè)大錐齒輪Z8，并通過一個(gè)固定軸安裝在機(jī)架(1)上，與大錐齒輪緊密固定連接著一個(gè)齒形鏈輪Z9；爬行輪臂(2)一端裝有一個(gè)帶內(nèi)齒的爬行輪Z13；推靠桿(3)一端用鉸鏈連接在爬行臂(2)上，另一端用鉸鏈連接在推靠軸組件(20)上；推靠彈簧I(4)裝在推靠軸組件(20)的軸上，一端和機(jī)架(1)連接并被限制位置，另一端和推靠軸組件(20)連接并可沿機(jī)架軸向運(yùn)動(dòng)；推靠彈簧II(7)穿在推靠軸組件(20)的軸上，一端和機(jī)架(1)連接并被限制位置，另一端和滾珠絲杠螺紋副(8)的螺母連接，滾珠絲杠螺紋副(8)的另一端通過聯(lián)軸器I(9)與離合器部分連接；聯(lián)軸器II(16)兩端分別與推靠電機(jī)減速機(jī)組(17)和滾珠花鍵軸(18)連接；離合器靜塊(10)一端與聯(lián)軸器I(9)相連，另外一端是個(gè)與機(jī)架軸線成一定角度的斜面，此斜面與離合器動(dòng)塊(11)的斜面嚙合，離合器動(dòng)塊(11)另一端面壓在離合器動(dòng)塊彈簧(19)上，并穿在滾珠花鍵軸(18)上，離合器動(dòng)塊(11)只能沿滾珠花鍵軸作軸向運(yùn)動(dòng)，不能作相對轉(zhuǎn)動(dòng)；止退鋼球(12)裝在機(jī)架上一個(gè)錐坑里，鋼球外面套有圓筒形狀的銜鐵(14)，止退鋼球(12)被銜鐵(14)限制不能脫出錐坑；銜鐵(14)上套有銜鐵復(fù)位彈簧(13)，并穿在離合器線圈(15)的骨架內(nèi)孔中，離合器線圈(15)被固定在機(jī)架(1)上；推靠電機(jī)減速機(jī)組(17)固定在機(jī)架(1)上。
2.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，其特征是小錐齒輪Z7與大錐齒 輪Z8嚙合，大錐齒輪Z8與齒形鏈輪Z9固連在一起；在爬行輪齒中心布置有一個(gè)中心齒輪 Z11，在中心齒輪Zll四周和爬行輪Z13之間均布四個(gè)惰輪Z12，中心齒輪Zll緊密固定連接 著一個(gè)齒形鏈輪Z10，在齒形鏈輪Z9和齒形鏈輪ZlO之間連接著齒形傳動(dòng)鏈條(23)；四個(gè) 惰輪Z12則均布安裝在爬行臂(2)上，并分別與中心齒輪Zll和爬行輪Z13嚙合。
3.如權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，其特征是內(nèi)齒齒輪Z3和Z6與爬 行器機(jī)架⑴固定連接，行星輪Z2和Z5分別用銷軸安裝在行星減速器(5)的輸出軸Hl和 H2上。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪式井下爬行器，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分、推靠部分和離合器部分，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部分將動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸、錐齒輪機(jī)構(gòu)和齒形鏈條機(jī)構(gòu)傳遞給爬行輪，完成爬行輪的驅(qū)動(dòng)；推靠部分將爬行輪緊緊地壓推到套管壁上，使得爬行輪輪齒有了足夠地抓地力，在驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)下爬行；推靠部分實(shí)現(xiàn)爬行輪臂自動(dòng)收回，經(jīng)纜車拖拽電纜，拖出爬行器以及井下儀器或工具。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠，拖拽爬行力大、維修保養(yǎng)方便。
文檔編號E21B47/00GK201747356SQ20102027806
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者任曉寧, 詹保平 申請人:西安威盛電子儀器有限公司