Прижимное устройство скважинного прибора Советский патент 1987 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к технике для геофизических исследований сква-- жин и может быть использовано в прижимных системах скважинных геофизических приборов.

Цель изобретения - повьппение; надежности в работе

На чертеже изображена структзфная схема устройства.

Устройство содержит герметичный корпус 1 с прижимным рычагом 2. В корпусе расположены силовой шток 3, электродвигатель 4, планетарный редуктор 5, винтовая пара, включающая винт 6 и гайку 7, маховик 8 размещен между электродвигателем и редуктором 5 соосно с валом 9 электродвит ателя 4,. Маховик 8 связан с валом 9 через планетарный редуктор 5, который состоит из ведущего колеса 10 на валу 9 сателлитов 11 на корпусе , ведомого колеса 12, закрепленного на полом вапу маховика 8 гайкой 13. Электремагнитная фрикционная муфта 14 разме- 5 жинного прибора, вызванной наклоном

щена между валом 9 и корпусом электродвигателя 4. Предохранительная муфта 15 расположена между выходным валом 16 редуктора 5 и винтом 6 на направляющих 17. Винтовая пара гай-- кой 7 связана с силовым штоком 3 через пружину 18, размещенную на ступени 19 меньшего диаметра штока 3 с упором 20, и в полости 21, образованной расточкой в гайке 7 и упором 22 на ией. Зазор между винтовой парой и силовым штоком 3 образован путем удлинения расточки в гайке 7 на величину, несколько большую суммарной толщины пружины 18 в свободном состоянии, и упорных шайб 23 и 24. Пружина 18 выполнена,, напр:имер, в виде блока тарельчатых пружин,

Устройство работает следующим образ ом.

при подаче питания с поверхностного пульта (не показан) через жилы кабеля (не показан ) срабатывает ; гуфта 14, которая расцепляет колесо 10 на валу 9 с корпусом , и включается электродвигатель 4, который через вал 9, редуктор 5 муфту 15 и винт 6 приводит в поступательное движение гайку 7 на направляющих 17. Одновременно с этим начинается разгон маховика 8 через шестерни 10-12, Разгон маховика 8 продолжается до выбора зазора д либо заканчивается раньше. Величина зазора и, который предот

10

320052

врашает недобор оборотов маховика 8 при малом диаметре скважины, пропорциональна максимальному для конкретной конструкции устройства углу поворота маховика 8 и передаточному числу редуктор 5 - винтовая пара 6 и 7. После выбора зазора д гайка 7 через упор 22, шайбу 23, пружину 18, шайбу 24 и упор 20 приводит в движение шток 3, в полости которого размещено короткое плечо рычага 2, Холостой (предварительный) ход длится до касания длинным плечом рычага 2 и корпусом 1 стекок скважины. Энергия в этом режиме затрачивается на преодоление сил трения в кинематической цепи электродвигатель 4 - редуктор 5 - винтовая пара 6 и 7 - уплотнение силового штока 3 - шарнир рычага 2, гидродинамических сил сопротивления скважинной жидкости при движении рычага 2 либо корпуса 1 и на преодоление составляющей силы тяжести сква15

20

оси скважины. При упоре корпуса 1 рычагом 2 к стенке скважины (не показано) шток 3 останавливается. В связи с тем, что жесткость рычага 2, вызванная значительным прижимным усилием значительная, а деформация пружины 18 незначительная, через короткий промежуток времени усилие на штоке 3 значительно возрастает за счет возрастающего момента двигателя 4 и динамического момента маховика 8, величина которого приложена к валу 9 через шестерни 12, 11 и 10 и зависит от накопленной к моменту прижима кинетической энергии его массы, величины рабочей деформации и жесткости пружины 18.

Разжатие корпуса 1 осуществляется путем выключения (срабатывания) муфты 14, реверсирования электродвигателя 4 в такой же последовательности, как и прижатие. При этом после разгона маховика 8 и выработки холостого хода длинное плечо рычага 2 прижимается к корпусу 1 гайкой 7 через ус туп, образованный в ней разницей диаметров, шайбу 24, пружину 18, шайбу 23 и шток 3.

Каждый раз при включении электродвигателя 4 в обратное вращение после сжатия пружины 18 сокращается время разгона маховика 8 за счет того, что приведенный момент к валу 9 от усилия разжимающейся пружины 18 сов-падает по знаку с вращающим моментом электродвигателя 4,

Электродвигатель 4 питается от источника в наземном пульте (не показан) через активное сопротивление питающих жил кабеля (около 100 см), которое значительно превышает его внутреннее сопротивление. Это приводит к тому, что с увеличением нагрузки на валу 9 одновременно с увеличением величины тока увеличивается падение напряжения на активном сопротивлении, т.е. при постоянном значении напряжения на входе кабеля двигатель 4 теряет мощность. Поэтому, управление временем разгона маховика 8 путем кратковременного форсирования напряжения источника, усилием на рычаге 2 посредством задания номинальных оборотов к концу разгона и поддержания этих оборотов в режиме холостого хода за счет регулирования напряжения источника, а также режимом выключения двигателя 4 и включения муфты 14 осуществляется автоматически через компьютер в наземном пульте путем задания программы и измерения текущих значений величины тока и напряжения на входе кабеля.

Муфта 15, вызванная значительной жесткостью рычага 2 за счет дополнительного динамического момента маховика 8, который по крайней мере эквивалентен ступени планетарного редуктора, защищает редуктор 5 и пружину 18 от перегрузок, а также надежно обеспечивает расклинивание корпуса 1 в аварийной ситуации за счет ее установки внутри корпуса 1 между валом 16 редуктора 5 и винтовой парой 6 и 7. При этом во время подъема сква- жинного прибора корпус 1 перемещается в скважине за кабелем, а при встрече неровностей в стенке скважины дпинное плечо рычага 2 перемещается в сторону корпуса 1 и коротким плечом через шток.З, упор 20, шайбу 24, пружину 18, шайбу 23 и упор 22 создает усилие на гайке 7, посредством которого создается вращающий момент на винте 6 для срабатывания муфты f5. Размещение муфты 15 между выходным валом редуктора и винтовой

ВНИИПИ Заказ 3779/29 Тираж 532 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

3,2005

парой обеспечивает высокую чувствительность ее срабатывания. Например, если принять шаг резьбы винтовой пары равным 6, то при перемещении длин- ного плеча рычага 2 с соотношением плеч 10:1 на I мм полумуфта муфты 15 поворачивается на 6, что достаточно дпя срабатывания предохранительной 10 муфты, например, кулачковой.

Муфта 14 предотвращает противовра- щение электропривода за счет момента, накопленного сжатой пружиной 18, и обеспечивает момент срабатывания муф- 15 ты 15.

П15ужина 18 обеспечивает также плавность работы прижимного устройства, что повьшгает его надежность.

Предлагаемое устройство обеспечи- 20 вает выигрыш в величине усилия в 4 раза при выигрьш1е во времени готовности в среднем в 2,5 раза.

Размещение маховика 8 на входе редуктора 5 дает возможность исполь- 25 зовать в полости соосн го винтового механизма винтовую пару с высоким КПД и высокой нагрузочной способностью.

30 Формула изобретения

1. Прижимное устройство скважин- ного прибора, содержащее герметичный корпус с электродвигателем, планетар.,g ным редуктором, винтовой парой, пружиной, силовым штоком, связанным с прижимньт рычагом, отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния надежности в работе, оно снабже40 но маховиком, предохранительной муфтой и электромагнитной фрикционной муфтой, установленной между валом и корпусом электродвигателя, при этом маховик установлен между электродви4g гателем и редуктором, предохранительная муфта - между выходным валом редуктора и винтовой парой, а пружина установлена между винтовой парой и силовым штоком с зазором.

Q 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массы маховика, его ось связана с валом электродвигателя через понижающую кинематическую пару.

Изобретение относится к технике для геофизических исследований скважин и позволяет повысить надежность работы устройства и уменьшить массу маховика 8. Устройство содержит герметичный корпус (К) 1 с электродвигателем (ЭД) 4, между валом 9 и К 1 которого установлена фрикционная муфта 14. Маховик 8 устройства размещен между ЭД 4 и планетарным редуктором (ПР) 5, а его ось связана с валом ЭД 4 через понижающую кинематическую пару. Предохранительная муфта 15 установлена между выходным валом 16 ПР 5 и винтовой парой, а пружина 18 - между винтовой парой rf силовым штоком 3, связанным с прижимным рычагом 2. Муфта 15 защищает ПР 5 и пружину 18 от перегрузок и обеспечивает расклинивание К I в аварийной ситуации. Пружина 18 обеспечивает плавность работы прижимного устройства. При включении ЭД 4 начинается движение гайки 7 и разгон маховика 8. Далее приводится в движение шток 3. При упоре рычага 2 в стенку скважины шток 3 останавливается, а усилие на нем возрастает, При разжатии К 1 муфта 14 выключается и ЭД 4 реверсируется в той же последовательности, что и при прижатии. 1 3.п. ф-лы, I ил. сл 101112 8 3 1В17 J5. //////// / / //. / /V/59 201в-192 22 / / / / / fjf о. сл / / IJ Т 6 1 .4