滾柱軸承202朝向鄰近的徑向突起620被部分地驅(qū)使而離開徑向凹槽622。隨著滾柱軸承202朝向徑向突起620被驅(qū)使，徑向棘輪構(gòu)件204通過抵抗由彈簧節(jié)段124a-124b (圖中未示出)提供的壓縮力而順應(yīng)地徑向向外延伸。隨著徑向棘輪構(gòu)件204向外延伸，楔塊610進(jìn)一步深入到楔塊插孔608，楔塊610與楔塊插孔608之間大體上維持接觸。
[0030]在驅(qū)動(dòng)軸112與外殼體602之間發(fā)生的轉(zhuǎn)矩小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值的實(shí)施方案中，旋轉(zhuǎn)力能持續(xù)地從外殼體602施加到驅(qū)動(dòng)軸112。在一些實(shí)施方案中，預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值能通過選擇的彈簧節(jié)段124a-124b的構(gòu)造來設(shè)定。
[0031]圖7C示出在驅(qū)動(dòng)軸112與外殼體602之間發(fā)生過量轉(zhuǎn)矩(例如，轉(zhuǎn)矩的量大于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值)的情況下、徑向棘輪組件120的示例。在使用中，外殼體602被旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)矩等級(jí)超出預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，徑向棘輪組件120的操作使從外殼體602到驅(qū)動(dòng)軸112的旋轉(zhuǎn)能的傳遞大體上斷開。
[0032]在操作中，過量轉(zhuǎn)矩等級(jí)會(huì)使得滾柱軸承202朝向徑向突起620進(jìn)一步滾動(dòng)。最后，如圖7C所描繪，在本示例中，徑向棘輪構(gòu)件204充分地順應(yīng)以允許滾柱軸承202到達(dá)徑向突起620的頂峰。在這樣的構(gòu)造中，外殼體602的施加到徑向棘輪構(gòu)件204的旋轉(zhuǎn)力大體上不能作為轉(zhuǎn)動(dòng)能而傳遞到滾柱軸承202，這樣，驅(qū)動(dòng)軸112與外殼體602大體上旋轉(zhuǎn)地脫離接合。
[0033]在圖1到圖7C的描述所討論的示例中，徑向棘輪組件120可雙向地操作，例如，井下轉(zhuǎn)矩限制裝置I1的轉(zhuǎn)矩限制功能在順時(shí)針轉(zhuǎn)矩或逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩下能夠大體上相同地操作。在一些實(shí)施方案中，徑向棘輪組件120、外殼體602和/或驅(qū)動(dòng)軸112可形成為提供單向的轉(zhuǎn)矩限制裝置。
[0034]在一些實(shí)施方案中，滾柱軸承202可被滑動(dòng)軸承替代。例如，徑向棘輪構(gòu)件204可包括從棘輪構(gòu)件204的徑向內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)延伸的半圓突起。這些半圓突起可在低轉(zhuǎn)矩條件期間停留在徑向凹槽622之內(nèi)，并隨著轉(zhuǎn)矩等級(jí)的增加而朝向徑向突起620被可滑動(dòng)地驅(qū)使。
[0035]在一些實(shí)施方案中，多組徑向棘輪組件可一起使用。例如，轉(zhuǎn)矩限制組件110可包括平行的兩個(gè)或多個(gè)徑向棘輪組件120，以增加鉆機(jī)10與鉆頭50之間的可用轉(zhuǎn)矩能力。
[0036]盡管上文詳細(xì)描述了幾個(gè)實(shí)施方案，但其它修改方案也是可能的。例如，圖中示出的邏輯流程不需要所示的特定順序、或先后順序，即可獲得滿意結(jié)果。此外，可提供其它步驟，或可從所述流程中省略步驟；而且可增加其它部件到所述系統(tǒng)，或從所述系統(tǒng)移除其它部件。因此，其它實(shí)施方案落入隨附的權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，包括: 旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件，具有內(nèi)部空腔，所述內(nèi)部空腔具有包括多個(gè)楔塊插孔的表面； 旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件的內(nèi)部空腔之內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件具有多個(gè)徑向突起和徑向凹槽； 多個(gè)徑向棘輪構(gòu)件，沿徑向設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件之間，每個(gè)徑向棘輪構(gòu)件均具有徑向內(nèi)表面，和包括至少一個(gè)徑向突起楔塊的徑向向外表面； 多個(gè)軸承，沿徑向設(shè)置在所述多個(gè)徑向棘輪構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件之間；以及 保持組件，包括順應(yīng)構(gòu)件，所述順應(yīng)構(gòu)件具有足夠的順應(yīng)力以維持所述多個(gè)棘輪構(gòu)件、所述多個(gè)軸承和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的接觸，其中每個(gè)軸承至少部分地設(shè)置在所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)徑向棘輪構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件之間，而且每個(gè)楔塊至少部分地設(shè)置在相應(yīng)的楔塊插孔之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)傳輸從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；而且 當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量大于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)阻止從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)傳輸從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿相反的第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；而且 當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量大于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)阻止從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，所述多個(gè)棘輪構(gòu)件中的每個(gè)均包括傾斜外表面，而且，所述保持組件包括: 支撐組件，具有第一面和第二面，所述第一面具有傾斜內(nèi)表面，所述傾斜內(nèi)表面大體上平行于所述傾斜外表面；以及 至少一個(gè)順應(yīng)構(gòu)件，適于提供所述輸入構(gòu)件或所述輸出構(gòu)件中的一者與所述支撐組件的第二面之間的順應(yīng)力，其中所述順應(yīng)構(gòu)件驅(qū)使所述傾斜內(nèi)表面接觸所述傾斜外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，所述順應(yīng)構(gòu)件是彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，所述軸承是從所述徑向棘輪構(gòu)件的徑向內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)延伸的徑向突起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，其中，所述軸承是滾柱軸承，所述徑向內(nèi)表面包括至少一個(gè)半圓凹槽，而且，所述順應(yīng)力還維持所述多個(gè)棘輪構(gòu)件、所述多個(gè)滾柱軸承和所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件之間的接觸，其中每個(gè)滾柱軸承在所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)與所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件之間被部分地保持在所述半圓凹槽中的相應(yīng)一個(gè)之內(nèi)，其中，每個(gè)楔塊部分地保持在相應(yīng)的楔塊插孔之內(nèi)。
8.—種限制旋轉(zhuǎn)組件中的轉(zhuǎn)矩的方法，包括: 提供旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件包括: 旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件，具有內(nèi)部空腔，所述內(nèi)部空腔具有包括多個(gè)楔塊插孔的表面； 旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件的內(nèi)部空腔之內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件具有多個(gè)徑向突起和徑向凹槽； 多個(gè)徑向棘輪構(gòu)件，沿徑向設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件之間，每個(gè)徑向棘輪構(gòu)件具有徑向內(nèi)表面，和包括至少一個(gè)徑向突起楔塊的徑向向外表面； 多個(gè)軸承，沿徑向設(shè)置在所述多個(gè)徑向棘輪構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件之間；以及保持組件，包括順應(yīng)構(gòu)件，所述順應(yīng)構(gòu)件具有足夠的順應(yīng)力以維持所述多個(gè)棘輪構(gòu)件、所述多個(gè)軸承和所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件之間的接觸； 以預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值或低于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值的轉(zhuǎn)矩等級(jí)旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件，在預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值或低于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述多個(gè)軸承被驅(qū)使圍繞所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)使所述多個(gè)棘輪組件圍繞所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述多個(gè)棘輪組件的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)使所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件與所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；以及 以超過預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值的轉(zhuǎn)矩等級(jí)旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件，在超過預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述多個(gè)軸承被驅(qū)使離開多個(gè)凹槽并位于多個(gè)頂峰之上，從而使所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)脫離驅(qū)使所述多個(gè)軸承、所述多個(gè)棘輪組件和所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)傳輸從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及 當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量大于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)阻止從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳輸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)傳輸從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿相反的第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及 當(dāng)越過所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件發(fā)生的轉(zhuǎn)矩的量大于預(yù)定轉(zhuǎn)矩臨界值時(shí)，所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)阻止從所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件向所述旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件沿第二旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳輸。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述多個(gè)棘輪構(gòu)件中的每一個(gè)均包括傾斜外表面，而且所述保持組件包括: 支撐組件，具有第一面和第二面，所述第一面具有傾斜內(nèi)表面，所述傾斜內(nèi)表面大體上平行于所述傾斜外表面；以及 至少一個(gè)順應(yīng)構(gòu)件，適于提供所述輸入構(gòu)件或所述輸出構(gòu)件中的一者與所述支撐組件的第二面之間的順應(yīng)力，其中，所述順應(yīng)構(gòu)件驅(qū)使所述傾斜內(nèi)表面接觸所述傾斜外表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述順應(yīng)構(gòu)件是彈簧。
13.根據(jù)權(quán)利要求8到12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述軸承是從所述徑向棘輪構(gòu)件的徑向內(nèi)表面沿徑向向內(nèi)延伸的徑向突起。
14.根據(jù)權(quán)利要求8到12中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述軸承是滾柱軸承，所述徑向內(nèi)表面包括至少一個(gè)半圓凹槽，而且，所述順應(yīng)力還維持所述多個(gè)棘輪構(gòu)件、所述多個(gè)滾柱軸承和所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件之間的接觸，每個(gè)滾柱軸承在所述徑向棘輪構(gòu)件中的一個(gè)與所述旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件之間被部分地保持在所述半圓凹槽中的相應(yīng)的一個(gè)之內(nèi)，而且每個(gè)楔塊被部分地保持在相應(yīng)的楔塊插孔之內(nèi)。
【專利摘要】除其他事項(xiàng)外，本說明書的主題可以在一種方法中實(shí)施，該方法包括一種旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件，該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩限制組件包括具有內(nèi)部空腔的旋轉(zhuǎn)輸入構(gòu)件，該內(nèi)部空腔具有楔塊插孔。旋轉(zhuǎn)輸出構(gòu)件設(shè)置在內(nèi)部空腔之內(nèi)，第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件具有徑向突起和凹槽。徑向棘輪構(gòu)件徑向地設(shè)置在輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間，每個(gè)棘輪構(gòu)件具有徑向內(nèi)表面和包括至少一個(gè)徑向突起楔塊的徑向向外表面。軸承沿徑向設(shè)置在棘輪構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間。保持組件適于提供順應(yīng)力以維持棘輪構(gòu)件、軸承和第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的接觸。每個(gè)軸承至少部分地保持在棘輪構(gòu)件中的一個(gè)與第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間，且每個(gè)楔塊部分地保持在相應(yīng)的楔塊插孔之內(nèi)。
【IPC分類】E21B17-06, E21B17-04, F16D7-00
【公開號(hào)】CN104781498
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201280076170
【發(fā)明人】A·德席爾瓦
【申請(qǐng)人】哈利伯頓能源服務(wù)公司
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2012年12月19日
【公告號(hào)】CA2886179A1, US8852004, US20140166370, WO2014098832A1