NO20121010A1

NO20121010A1 - Device by actuator

Info

Publication number: NO20121010A1
Application number: NO20121010A
Authority: NO
Inventors: Stig Bakke
Original assignee: Target Intervention As
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2014-03-10
Also published as: WO2014038952A1

Abstract

Anordning ved aktuator (1) for anvendelse innen petroleumsvirksomhet, hvor aktuatoren (1) omfatter en motor (2) som eventuelt via et gir (4), driver en spindel (6), idet spindelen (6) ved rotasjon forskyver et forskyvningslegeme (14) lineært, og hvor det mellom spindelen (6) og forskyvningslegemet (14) er anordnet et mellomorgan (10) hvor det mellom spindelen (6) og mellomorganet (10) er anordnet en første gjengeforbindelse (12), og hvor det mellom mellomorganet (10) og forskyvningslegemet (14) er anordnet en andre gjengeforbindelse (16), idet den første og den andre gjengeforbindelsen (12,16) har ulik stigning, og hvor i det minste en av den første og andre gjengeforbindelsen (12,16) er avbremset.Apparatus (1) for use in petroleum activities, wherein the actuator (1) comprises a motor (2) optionally via a gear (4) driving a spindle (6), the spindle (6) displacing a displacement body (14) by rotation. ) linearly, and where an intermediate member (10) is provided between the spindle (6) and the displacement body (14), where a first threaded connection (12) is arranged between the spindle (6) and the intermediate member (10), and where the intermediate member ( 10) and the displacement body (14) is provided with a second threaded connection (16), the first and second threaded connections (12,16) having different pitch, and wherein at least one of the first and second threaded connections (12,16) is braked.

Description

ANORDNING VED AKTUATOR DEVICE AT ACTUATOR

Denne oppfinnelse vedrører en aktuator. Nærmere bestemt dreier det seg om en aktuator for anvendelse innen petroleumsvirksomhet omfattende en motor som, eventuelt via et gir, driver en spindel, idet spindelen ved rotasjon forskyver et forskyvningslegeme lineært. This invention relates to an actuator. More specifically, it concerns an actuator for use in the petroleum industry comprising a motor which, possibly via a gear, drives a spindle, the spindle displacing a displacement body linearly when rotating.

Under setting og aktivering av for eksempel plugger i borehull eller nedihullsrør ved hjelp av kveilrør eller wireline, anvendes stadig oftere elektrisk aktivert utstyr for bed-re å kunne styre de aktuelle settekreftene. During setting and activation of, for example, plugs in boreholes or downhole pipes using coiled pipes or wireline, electrically activated equipment is increasingly used to better control the relevant setting forces.

Siden det her er tale om relativt lange tilførselsledninger for elektrisk energi og maksimal spenning er gitt ved myndighetsforskrifter, blir mulig effekt på en elektrisk motor relativt begrenset. Since these are relatively long supply lines for electrical energy and the maximum voltage is given by official regulations, the possible effect on an electric motor is relatively limited.

For å oppnå tilstrekkelig kraft på det utstyret som skal aktiveres, er det derfor nød-vendig å drive aktuatoren med relativt høy utveksling. Dette resulterer i at forskyvningen går sakte og setteoperasjonen tar uforholdsmessig lang tid. In order to achieve sufficient power on the equipment to be activated, it is therefore necessary to operate the actuator with a relatively high ratio. This results in the displacement being slow and the setting operation taking a disproportionately long time.

Ofte har den angjeldende operasjonen en første fase hvor for eksempel gripere under ubetydelig belastning på motoren bringes fra en inntrukket, passiv posisjon og til en utskjøvet posisjon, for eksempel like ved en rørvegg. I en andre fase bringes griperne under betydelig kraft til å gripe i røret. Samme forhold gjelder også når griperne skal løsgjøres og trekkes inn. Often the operation in question has a first phase where, for example, grippers under negligible load on the motor are brought from a retracted, passive position to an extended position, for example close to a pipe wall. In a second phase, the grippers are brought under considerable force to grip the pipe. The same conditions also apply when the grippers are to be released and retracted.

Det er innlysende at en aktuator må være dimensjonert til å kunne påføre verktøyet den høyest nødvendige kraften. It is obvious that an actuator must be sized to be able to apply the highest required force to the tool.

Ideelt sett skulle motoren hatt flere omdreiningshastigheter eller giret flere utveks-linger. Det har imidlertid vist seg at slike løsninger enten krever for mye plass eller kompliserer utstyr og driftsoperasjoner for mye. Ideally, the engine should have had more revolution speeds or provided more ratios. However, it has been shown that such solutions either require too much space or complicate equipment and operational operations too much.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk. The purpose of the invention is to remedy or reduce at least one of the disadvantages of known technology.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav. The purpose is achieved according to the invention by the features indicated in the description below and in the subsequent patent claims.

Det er tilveiebrakt en aktuator for anvendelse innen petroleumsvirksomhet hvor aktuatoren omfatter en motor som, eventuelt via et gir, driver en spindel, idet spindelen ved rotasjon forskyver et forskyvningslegeme lineært, og hvor aktuatoren kjenneteg-nes ved at det mellom spindelen og forskyvningslegemet er anordnet et mellomorgan hvor det mellom spindelen og mellomorganet er anordnet en første gjengeforbindelse, og hvor det mellom mellomorganet og forskyvningslegemet er anordnet en andre gjengeforbindelse, idet den første og den andre gjengeforbindelsen har ulik stigning, og hvor i det minste en av den første og andre gjengeforbindelsen er avbremset. An actuator has been provided for use in the petroleum industry where the actuator comprises a motor which, possibly via a gear, drives a spindle, the spindle displacing a displacement body linearly when rotating, and where the actuator is characterized by the fact that between the spindle and the displacement body there is arranged a intermediate member where a first threaded connection is arranged between the spindle and the intermediate member, and where a second threaded connection is arranged between the intermediate member and the displacement body, the first and the second threaded connection having a different pitch, and where at least one of the first and second threaded connections is slowed down.

Gjengeforbindelsen kan utgjøres av enhver hensiktsmessig gjengeforbindelse og kan velges ulikt for den første og den andre gjengeforbindelsen. Eksempler på aktuelle gjengeforbindelser kan være en vanlig spissgjengeforbindelse, en trapesgjengeforbin-delse eller en kule- eller rulleskrueforbindelse, alle med enkeltgjenge eller parallell-gjenger. The threaded connection can be any suitable threaded connection and can be chosen differently for the first and the second threaded connection. Examples of relevant threaded connections can be a normal pointed threaded connection, a trapezoidal threaded connection or a ball or roller screw connection, all with single or parallel threads.

I særlige tilfeller kan det også være aktuelt å variere gjengestigningen langs den førs-te eller andre gjengeforbindelsen. In special cases, it may also be relevant to vary the thread pitch along the first or second thread connection.

De første og andre gjengeforbindelsene har parallelle eller tilnærmet parallelle senter-akser. Ofte er det hensiktsmessig å anordne gjengeforbindelsene konsentrisk. The first and second threaded connections have parallel or nearly parallel center axes. It is often appropriate to arrange the threaded connections concentrically.

Avbremsningen kan anvendes til å bestemme hvilken av den første og den andre gjengeforbindelsen som skal aktiveres først, hvorved den neste gjengeforbindelsen først vil aktiveres når bremsemomentet overskrides. Bremsemomentet kan overskrides for eksempel ved at aktuatoren møter motstand eller at den gjengeforbindelsen som aktiveres først, kommer til en endestopp. The deceleration can be used to determine which of the first and second threaded connection is to be activated first, whereby the next threaded connection will only be activated when the braking torque is exceeded. The braking torque can be exceeded, for example, if the actuator meets resistance or if the threaded connection that is activated first comes to an end stop.

Den av den første og den andre gjengeforbindelsen som har minst stigning, kan være avbremset. Derved vil den gjengeforbindelsen som har størst stigning, aktiveres først slik at for eksempel opptak av slakk eller en posisjoneringsfase kan gjennomføres relativt raskt, mens gjengeforbindelsen med minst stigning først aktiveres når et visst dreiemoment er overskredet, for eksempel når selve arbeids- eller aktiveringsopera-sjonen skal gjennomføres. The one of the first and the second threaded connection that has the least pitch can be braked. Thereby, the threaded connection with the greatest pitch will be activated first so that, for example, taking up slack or a positioning phase can be carried out relatively quickly, while the threaded connection with the smallest pitch is only activated when a certain torque has been exceeded, for example when the actual work or activation operation must be carried out.

Minst én av den første og den andre gjengeforbindelsen kan være forsynt med en dreiemomentutløsbar kopling for å utøve bremsefunksjonen. Koplingens utløsnings-moment kan være innstillbart. At least one of the first and second threaded connections may be provided with a torque-releasable coupling to perform the braking function. The coupling's release torque can be adjusted.

Koplingen er typisk dreibart koplet til én av komponentene i en gjengeforbindelse og til den korresponderende komponenten i den samme gjengeforbindelsen via et utløs-bart element, for eksempel i form av friksjonsmateriale eller en klokopling. The coupling is typically rotatably connected to one of the components in a threaded connection and to the corresponding component in the same threaded connection via a releasable element, for example in the form of friction material or a claw coupling.

Aktuatorens motor er normalt elektrisk drevet, men en hydraulisk drevet motor kan benyttes i særlige tilfeller. The actuator's motor is normally electrically driven, but a hydraulically driven motor can be used in special cases.

Anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør ved hjelp av enkle og automatisk virkende komponenter en omstillbar utveksling hvor også maksimal forskyvningskraft ivaretas over hele aktuatorens slaglengde. The device according to the invention enables, with the help of simple and automatically acting components, an adjustable exchange where maximum displacement force is also ensured over the entire stroke length of the actuator.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 skjematisk viser en aktuator i henhold til oppfinnelsen i sin inntrukne ut-gangsposisjon; Fig. 2 viser i noe mindre målestokk aktuatoren i en første fase av den aksielle for-skyvning; og In what follows, an example of a preferred embodiment is described which is illustrated in the accompanying drawings, where: Fig. 1 schematically shows an actuator according to the invention in its retracted starting position; Fig. 2 shows on a somewhat smaller scale the actuator in a first phase of the axial displacement; and

Fig. 3 viser det samme som i fig. 2, men i en andre fase av forskyvningen. Fig. 3 shows the same as in fig. 2, but in a second phase of the displacement.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en aktuator som omfatter en elektrisk motor 2 med et gir 4 hvor motoren 2 via giret 4 driver en gjenget spindel 6. In the drawings, the reference number 1 denotes an actuator comprising an electric motor 2 with a gear 4 where the motor 2 via the gear 4 drives a threaded spindle 6.

Den gjengede spindelen 6 passer komplementært i en gjenget, gjennomgående boring 8 i et mellomorgan 10. Forbindelsen mellom spindelen 6 og mellomorganet 10 utgjør en første gjengeforbindelse 12. The threaded spindle 6 fits complementary in a threaded, through bore 8 in an intermediate member 10. The connection between the spindle 6 and the intermediate member 10 forms a first threaded connection 12.

Mellomorganet 10 er utvendig gjenget og passer komplementært med et innvendig gjenget forskyvningslegeme 14. Forbindelsen mellom mellomorganet 10 og forskyvningslegemet 14 utgjør en andre gjengeforbindelse 16, idet forskyvningslegemet 14, for eksempel ved at den er koplet til en ikke vist plugg eller lignende, er forhindret fra å kunne rotere med mellomorganet 10. The intermediate member 10 is externally threaded and fits complementary with an internally threaded displacement body 14. The connection between the intermediate member 10 and the displacement body 14 forms a second threaded connection 16, the displacement body 14, for example by being connected to a plug not shown or the like, is prevented from to be able to rotate with the intermediate organ 10.

I denne foretrukne utførelsesformen har den første gjengeforbindelsen 12 mindre gjengestigning enn den andre gjengeforbindelsen 16. In this preferred embodiment, the first threaded connection 12 has less thread pitch than the second threaded connection 16.

Fra et endeparti som vender bort fra motoren 2, er mellomorganet 10 boret opp med en delvis gjenget boring 18 som rager inn til en brystning 20. From an end part facing away from the motor 2, the intermediate member 10 is drilled up with a partially threaded bore 18 which projects into a parapet 20.

En bremsehylse 22 som befinner seg i boringen 18, er aksialforskyvbar på spindelen 6, idet den er i inngrep i et aksialt spor 24 i spindelen 6 og dreier derved sammen med spindelen 6. En friksjonsskive 26 er anbrakt mellom bremsehylsen 22 og bryst-ningen 20. A brake sleeve 22 located in the bore 18 is axially displaceable on the spindle 6, as it engages in an axial groove 24 in the spindle 6 and thereby rotates together with the spindle 6. A friction disc 26 is placed between the brake sleeve 22 and the breastplate 20 .

Bremsehylsen 22 presses mot friksjonsskiven 26 ved hjelp av en fjær 28 som er inn-spent mellom friksjonsskiven 26 og en justeringshylse 32 som er aksielt innstillbar ved hjelp av gjenger 30. The brake sleeve 22 is pressed against the friction disc 26 by means of a spring 28 which is clamped between the friction disc 26 and an adjustment sleeve 32 which is axially adjustable by means of threads 30.

Bremsehylsen 22, friksjonsskiven 26, fjæren 28 og justeringshylsen 32 utgjør sammen med spindelen 6 og mellomorganet 10 en kopling 34. The brake sleeve 22, the friction disc 26, the spring 28 and the adjustment sleeve 32 form, together with the spindle 6 and the intermediate member 10, a coupling 34.

Når for eksempel en ikke vist plugg som er koplet til forskyvningslegemet 14, skal settes, startes motoren 2. Ved at friksjonsskiven 26 presses mot mellomorganet 10 forhindres mellomorganet 10 fra å dreie relativt spindelen 6. Derved aktiveres den andre gjengeforbindelsen 16 som har størst gjengestigning. Forskyvningslegemet 14 forskyves derved relativt hurtig frem til en posisjon hvor forskyvningsmotstanden øker slik at dreiemomentet på spindelen 6 øker til over innstilt utløsningsmoment i koplingen 34. Når koplingen 34 løser ut, aktiveres den første gjengeforbindelsen 12 som har mindre gjengestigning, hvorved forskyvningslegemet 14 forskyves med større kraft enn det som var mulig ved hjelp av den andre gjengeforbindelsen 16. When, for example, a plug (not shown) which is connected to the displacement body 14 is to be inserted, the motor 2 is started. By pressing the friction disc 26 against the intermediate member 10, the intermediate member 10 is prevented from turning relative to the spindle 6. This activates the second threaded connection 16, which has the largest thread pitch. The displacement body 14 is thereby moved relatively quickly to a position where the displacement resistance increases so that the torque on the spindle 6 increases to above the set release torque in the coupling 34. When the coupling 34 releases, the first threaded connection 12 which has a smaller thread pitch is activated, whereby the displacement body 14 is displaced with a greater force than was possible using the other threaded connection 16.

Tilsvarende, når den ikke viste pluggen skal trekkes ut, aktiveres den første gjengeforbindelsen 12 når det er behov for en relativt stor løsgjøringskraft, mens den andre gjengeforbindelsen 16 med sin relativt større forskyvningshastighet tar over når det ikke lenger er nødvendig å utøve stor forskyvningskraft. Correspondingly, when the plug, not shown, is to be pulled out, the first threaded connection 12 is activated when a relatively large release force is needed, while the second threaded connection 16 with its relatively greater displacement speed takes over when it is no longer necessary to exert a large displacement force.

Claims

1. Device with actuator (1) for use in the petroleum industry, where the actuator (1) comprises a motor (2) which, possibly via a gear (4), drives a spindle (6), the spindle (6) displacing a displacement body by rotation (14) linear, characterized in that an intermediate member (10) is arranged between the spindle (6) and the displacement body (14) where a first threaded connection (12) is arranged between the spindle (6) and the intermediate member (10), and where the the intermediate member (10) and the displacement body (14) are provided with a second threaded connection (16), the first and the second threaded connection (12, 16) having different pitches, and where at least one of the first and second threaded connection (12, 16 ) is decelerated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the one of the first and the second threaded connection (12, 16) which has the least pitch is braked.

3. Device according to claim 1, characterized in that at least one of the first and the second threaded connection (12, 16) is provided with a torque-releasable coupling (32).

4. Device according to claim 3, characterized in that the release torque of the coupling (32) is adjustable.

5. Device according to claim 3, characterized in that the coupling (32) comprises a friction disc (26).

6. Device according to claim 3, characterized in that the coupling (32) comprises a claw coupling.