專利名稱：旋轉(zhuǎn)式電連接裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)電在井底鉆井環(huán)境中一直面臨巨大挑戰(zhàn)。從地面?zhèn)鬏旊娔芡ǔ２⒉粚嶋H。因此， 泥漿馬達經(jīng)常用于產(chǎn)生井下電能。泥漿馬達由旋轉(zhuǎn)件(轉(zhuǎn)子)和靜止件(定子)構(gòu)成。在這兩個構(gòu)件之間或在轉(zhuǎn)子與另一裝置之間傳輸電能面臨巨大難題。通常，滑環(huán)或滑環(huán)組件用于保持靜止件與旋轉(zhuǎn)件之間的接觸?；h(huán)由加裝到一個件(靜止件或旋轉(zhuǎn)件)上的連續(xù)環(huán)構(gòu)成，其中，環(huán)的軸線與旋轉(zhuǎn)軸線一致。刷或彈簧片位于另一件上，使得在轉(zhuǎn)動過程中，刷或彈簧片在環(huán)表面上滑動。滑環(huán)的一個缺點是，摩擦會引起磨損，這會限制滑環(huán)的壽命。而且，滑環(huán)組件必須被設(shè)計成防止滑環(huán)與刷或彈簧片之間的分離。因此，需要一致更可靠的電連接裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了旋轉(zhuǎn)式電連接裝置及其使用方法。本發(fā)明的一個方面提供了一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件和銷。所述旋轉(zhuǎn)件包括接觸表面，且被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交。所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。該方面可具有多個實施例。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括連接到旋轉(zhuǎn)件的第一電線和連接到銷的第二電線。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括套筒，其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。套筒可包括內(nèi)部槽，且銷可包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺?？蛇x地，銷可被構(gòu)造成能夠轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)件和銷可由流體包圍著。旋轉(zhuǎn)件和銷可被接收在鉆柱中。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括環(huán)繞著旋轉(zhuǎn)件的絕緣體。銷的與旋轉(zhuǎn)件接觸的部分可為圓錐形。旋轉(zhuǎn)件的接觸表面可大致平坦。旋轉(zhuǎn)件和銷分別包括相應的同心布置的導體和絕緣體。旋轉(zhuǎn)件與銷之間的接觸可以是低摩擦接觸。旋轉(zhuǎn)件和銷是可以耐磨損的。本發(fā)明的另一方面提供了一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件和銷。所述旋轉(zhuǎn)件包括內(nèi)導體、環(huán)繞著內(nèi)導體的絕緣層、環(huán)繞著絕緣層的外導體以及接觸表面。旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交。所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。所述銷包括內(nèi)導體、環(huán)繞著內(nèi)導體的絕緣層以及環(huán)繞著絕緣層的外導體。該方面可具有多個實施例。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括套筒，其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。套筒可包括內(nèi)部槽，且銷可包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺。
本發(fā)明的另一方面提供了一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件和銷。所述旋轉(zhuǎn)件包括多個導體、多個絕緣體以及接觸表面。旋轉(zhuǎn)件可被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交。導體和絕緣體可以同心環(huán)形層設(shè)置。 多個絕緣體中的一個可隔開每個導體。所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。所述銷包括多個導體、多個絕緣體以及接觸表面。旋轉(zhuǎn)件可被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線可與接觸表面相交。導體和絕緣體可以同心環(huán)形層設(shè)置。多個絕緣體中的一個可隔開每個導體。旋轉(zhuǎn)件中的多個絕緣體和多個導體的布置和厚度可與銷中的多個絕緣體和多個導體的布置和厚度大致對應。該方面可具有多個實施例。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可包括套筒，其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。套筒包括可內(nèi)部槽，且銷可包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺。本發(fā)明的又一方面提供了一種傳輸電流的方法。所述方法包括提供旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件和銷；轉(zhuǎn)動所述旋轉(zhuǎn)件；以及使電流傳送經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。所述旋轉(zhuǎn)件包括接觸表面。所述旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交。所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。


為了更全面地理解本發(fā)明的特征和期望目標，請參看下面結(jié)合附圖所作的詳細描述，其中，在所有的附圖中，相同的附圖標記均表示相應的部件，附圖包括圖1示出了可應用本發(fā)明的井場系統(tǒng)。圖2示出了可應用本發(fā)明的井底組件。圖3A和IBB示出了旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。圖4示出了使用旋轉(zhuǎn)式電連接裝置的方法。
具體實施例方式本發(fā)明提供了旋轉(zhuǎn)式電連接裝置和使用該旋轉(zhuǎn)式電連接裝置的方法。本發(fā)明的一些實施例可用于井場系統(tǒng)中。井場系統(tǒng)圖1示出了可應用本發(fā)明的井場系統(tǒng)。井場可以是陸地上的或海底上的。在該示例性系統(tǒng)中，井眼11以眾所周知的方式通過旋轉(zhuǎn)鉆井形成在地下的地層中。本發(fā)明的多個實施例也可使用定向鉆探，這將在下面進行描述。鉆柱12懸置在井眼11內(nèi)，且具有井底組件100，所述井底組件100在其下端包括鉆頭105。地面系統(tǒng)包括定位在井眼11上方的平臺和鉆塔組件10，所述組件10包括轉(zhuǎn)臺 16、方鉆桿(kelly)17、鉤18和旋轉(zhuǎn)接頭19。鉆柱12通過轉(zhuǎn)臺16轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)臺由未示出的裝置驅(qū)動，且在鉆柱的上端處接合方鉆桿17。鉆柱12通過方鉆桿17和旋轉(zhuǎn)接頭19懸置于加裝到游動滑車(也未示出)的鉤18，所述旋轉(zhuǎn)接頭19允許鉆柱相對于鉤轉(zhuǎn)動。眾所周知，可替代性地使用頂驅(qū)系統(tǒng)。
在該實施方式的示例中，地面系統(tǒng)還包括儲存在形成于井場處的坑27中的鉆井流體或泥漿26。泵四經(jīng)由旋轉(zhuǎn)接頭19中的端口將鉆井流體沈給送到鉆柱12的內(nèi)部，從而，使得鉆井流體如方向箭頭8所示地向下流經(jīng)鉆柱12。鉆井流體經(jīng)由鉆頭105中的端口排出鉆柱12，然后通過鉆柱的外側(cè)與井壁之間的環(huán)形區(qū)域向上循環(huán)，如方向箭頭9所示。以該眾所周知的方式，鉆井流體潤滑鉆頭105，并在它返回到坑27以再循環(huán)時將巖屑上送到地面。示出的實施例的井底組件100包括隨鉆測井(LWD)模塊120、隨鉆測量(MWD)模塊 130、旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)(roto-steerable system)和馬達以及鉆頭105。LffD模塊120如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣容納在一種特殊類型的鉆鋌中，且可包含一種或多種現(xiàn)有類型的測井工具。還可以理解，可采用一個以上的LWD和/或MWD模塊， 例如如圖中的附圖標記120A所示(在整個申請中，對附圖標記120的位置處的一個模塊的描述同樣適用于附圖標記120A的位置處的一個模塊)。LWD模塊具有用于測量、處理和儲存信息以及用于與地面儀器通信的能力。在本實施例中，LffD模塊包括壓力測量裝置。MWD模塊130也如現(xiàn)有技術(shù)中所公知的那樣容納在一種特殊類型的鉆鋌中，且可包含一個或多個用于測量鉆柱和鉆頭的特性的裝置。MWD工具還包括用于向井底系統(tǒng)產(chǎn)生電能的裝置(未示出)。這通?？砂ㄓ摄@井流體流驅(qū)動的泥漿渦輪發(fā)電機(也稱作“泥漿馬達”)，可以理解，也可采用其他電能和/或電池系統(tǒng)。在本實施例中，MWD模塊包括以下類型的測量裝置中的一種或多種鉆壓測量裝置、扭矩測量裝置、振動測量裝置、沖擊測量裝置、粘滑測量裝置、方向測量裝置和傾斜測量裝置。該系統(tǒng)的特別有利的應用是與受控導向或“定向鉆探”相結(jié)合。在該實施例中，設(shè)有旋轉(zhuǎn)導向子系統(tǒng)150(圖1)。定向鉆探有意地使井眼偏離自然所取的路徑。換言之，定向鉆探對鉆柱進行導向，使得鉆柱沿期望的方向行進。定向鉆探例如在海底鉆探中是有利的，這是因為它能夠使許多井從單個平臺鉆探。定向鉆探還使得能夠進行通過儲層的水平鉆探。水平鉆探能夠使更長的井眼穿過儲層， 這增大了井的產(chǎn)率。定向鉆探系統(tǒng)還可用于垂直鉆探操作中。通常，鉆頭會由于穿過的地層的不可預測的特性或鉆頭經(jīng)受的力的變化而偏離計劃的鉆探軌跡。當出現(xiàn)這種偏離時，定向鉆探系統(tǒng)可用于將鉆頭帶回到計劃軌跡上?，F(xiàn)有的定向鉆探方法包括使用旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)(“RSS”)。在RSS中，鉆柱從地面轉(zhuǎn)動，且井底裝置使得鉆頭沿期望方向鉆探。轉(zhuǎn)動鉆柱大大地降低了鉆柱在鉆探過程中擱淺或卡住的發(fā)生。用于在地中鉆探偏斜井眼的旋轉(zhuǎn)導向鉆探系統(tǒng)通?？煞譃椤爸赶蚴姐@頭”系統(tǒng)或“推靠式鉆頭”系統(tǒng)。在指向式鉆頭系統(tǒng)中，鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線偏離新井孔的走向上的井底組件的局部軸線。井孔根據(jù)由上、下穩(wěn)定器接觸點和鉆頭限定的常規(guī)三點幾何關(guān)系延伸。與鉆頭和下穩(wěn)定器之間的有限距離關(guān)聯(lián)的鉆頭軸線的偏斜角度導致要產(chǎn)生的曲線所需的非共線的條件。具有許多種可實現(xiàn)此點的方式，包括在井底組件中的與下穩(wěn)定器接近的點處的固定彎曲部或分布在上、下穩(wěn)定器之間的鉆頭驅(qū)動軸的撓曲。在其理想化的形式下，鉆頭不需要向側(cè)旁切割，這是因為鉆頭軸線在彎曲井孔的方向上連續(xù)地轉(zhuǎn)動。指向式鉆頭型旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的多種示例以及它們?nèi)绾尾僮髅枋鲇诿绹鴮＠暾埞_No. 2002/0011359 ；2001/0052428和美
7國專利 No. 6，394，193 ；6，364，034 ；6，244，361 ；6，158，529 ；6，092，610 ；以及 5，113，953 中。在推靠式鉆頭旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)中，通常不具有特別確定的機構(gòu)來使鉆頭軸線偏離局部井底組件軸線；相反，必需的非線性條件通過使上、下穩(wěn)定器中的任一個或兩者沿一個方向施加偏心力或移位實現(xiàn)，所述方向優(yōu)選相對于孔的延伸方向定向。此外，具有許多種可實現(xiàn)此點的方式，包括不轉(zhuǎn)動的(相對于井眼)偏心穩(wěn)定器(基于位移的方法)和沿期望的導向方向向鉆頭施加力的偏心致動器。而且，導向通過在鉆頭與至少兩個其他接觸點之間產(chǎn)生非共線性實現(xiàn)。在其理想化的形式下，鉆頭需要向旁側(cè)切割，以產(chǎn)生彎曲的井孔。 推靠式鉆頭型旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)的多個示例和它們?nèi)绾尾僮髅枋鲇诿绹鴮＠鸑o. 5，265, 682 ； 5，553，678 ；5，803，185 ；6，089，332 ；5，695，015 ；5，685，379 ；5，706，905 ；5，553，679 ； 5，673，763 ；5，520，255 ；5，603，385 ；5，582，259 ；5，778，992 ；5，971，085 中。參看圖2，提供了一種井底組件100，所述井底組件100包括井底馬達202、軸區(qū)段 204和旋轉(zhuǎn)鉆頭區(qū)段206。井底馬達202可以是眾多種現(xiàn)在公知的或者后來開發(fā)的井底馬達(也稱作“泥漿馬達”)中的任何一個。這種裝置包括渦輪馬達、容積式馬達、單螺桿型(Moineau-type) 容積式馬達等。單螺桿型容積式馬達示于圖2中。泥漿馬達在多個公開物中被描述，例如，作者為 G. Robello Samuel 的 Downhole DrillinR Tools Theory & Practice for EnRineers & Students 288-333 (2007) Standard Handbook of Petroleum & Natural Gas EnRineerinR 4-276-4-299 (William C. Lyons & Gary J. Plisga eds. 2006)；以及作者為 1 Yakov A. Gelfgat 等人的 Advanced Drilling Solutions :Lessons from the FSU 154-72(2003)。通常，井底馬達202包括轉(zhuǎn)子208和定子210。在鉆井過程中，高壓流體通過鉆柱 12泵送到井底馬達202的頂端212中，以充注到第一組凹腔214A。跨越相鄰凹腔214A和 214B的壓力差促使轉(zhuǎn)子208轉(zhuǎn)動。當這發(fā)生時，相鄰凹腔被打開，使得流體可行進通過井底馬達202。轉(zhuǎn)子208連接到軸216，以便傳遞由轉(zhuǎn)子208的轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的動力。轉(zhuǎn)子208和旋轉(zhuǎn)鉆頭軸218可撓性地通過萬向接頭220A和220B連接到軸216。旋轉(zhuǎn)鉆頭軸218通過軸承222A-H支撐在井底組件100內(nèi)。軸216使鉆頭軸218轉(zhuǎn)動，所述鉆頭軸連接到鉆頭224。在鉆井過程中，流體流過井底馬達202、并繞著軸216流入鉆頭軸218中，然后鄰近于鉆頭2M地從鉆頭軸218流出，以潤滑鉆頭224。鉆頭2M包括一個或多個傳感器226A、226B來測量鉆探特性和/或鉆頭位置。傳感器226A、226B可包括一個或多個裝置、例如三軸線式加速計和/或磁力計傳感器，以探測鉆頭224的傾度和方位角。傳感器226A、226B也可提供地層特征或鉆探動力學數(shù)據(jù)。地層特征可包括由超聲裝置或核成像裝置、例如美國專利公開No. 2007/0154341中描述的裝置收集的有關(guān)相鄰地層的信息，該專利公開文獻的內(nèi)容通過引用包括在此。鉆探動力學數(shù)據(jù)可包括井底組件100和/或鉆頭224的振動、加速度、速度和溫度的測量結(jié)果。一個或多個電線2 被提供，以便從井上系統(tǒng)(未示出)傳輸電能和/或向井上系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。這些電線2 可連接到定位于井底馬達202的頂端212附近的傳感器。然而，這些傳感器具有有限的效用，這是因為井底馬達202的頂端212和鉆頭2M之間的距離可在大約40英尺與大約60英尺之間。CN 102265468 A
說明書
5/6頁將電線穿過井底馬達202、軸區(qū)段204和鉆頭區(qū)段206通常也并不實際可行，這是因為具有多個運動部件。而且，典型的轉(zhuǎn)子208為大約20英尺長，且不能被加工出孔。最后，電線2 不能簡單地連接到轉(zhuǎn)子208，這是因為轉(zhuǎn)子208與電線228以不同的速度轉(zhuǎn)動， 且最終會纏繞和/或剪切電線228。因此，需要一種用于將一個或多個電線2 與旋轉(zhuǎn)元件、例如轉(zhuǎn)子208連接的裝置 (被示為元件230)。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置參看圖3，提供了一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300。該連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件302和銷 304。旋轉(zhuǎn)件302繞著旋轉(zhuǎn)軸線306 (通過虛線所示)轉(zhuǎn)動，且具有接觸表面308。銷304被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件302。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300A可用于傳遞電流和/或以電數(shù)據(jù)編碼的數(shù)據(jù)。在一些實施例中，銷304具有如圖3所示的圓錐形或角形末端。這種實施方式有利地使與旋轉(zhuǎn)件302的接觸最小化，從而，降低摩擦和磨損。而且，角形末端將具有最低的旋轉(zhuǎn)速度。然而，本發(fā)明并不局限于角形末端。相反，末端可也為圓的，或可與旋轉(zhuǎn)軸線306 垂直。在一些實施例中，接觸表面308大致為平的。在其他實施例中，接觸表面308為彎曲的或角形的。接觸表面308可被專門地設(shè)計成與銷304配合。旋轉(zhuǎn)件302和銷304可連接到電線3IOA和310B。銷304可被接收在套筒312中，以允許產(chǎn)生受控的運動量。彈簧314或壓縮裝置可被接收在套筒312內(nèi)，以將銷304保持成抵靠著接觸表面308以及吸收施加給銷304的力。這種壓縮裝置可包括液壓室或氣動室或液壓或氣動囊體。其他壓縮裝置可包括向著接觸表面308推動銷304的磁力。銷304可包括被構(gòu)造成與套筒312中的槽配合的凸臺314，以防止銷304轉(zhuǎn)動。可選地，銷304也可允許轉(zhuǎn)動，使得動力通過銷與套筒之間的接觸和/或通過彈簧314傳遞到套筒312。在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)件302和銷304可由導電材料、例如金屬(例如，銅、金、銀、 鎳、鐵和它們的合金)，石墨或?qū)щ姌渲瑯?gòu)成。導電樹脂例如可從羅得島州的公司總部設(shè)在 Warwick的冷聚合物公司獲得。旋轉(zhuǎn)件302和銷304可被覆蓋有耐磨損材料例如“高速鋼”或碳鋼或由該材料構(gòu)成。高速鋼是i^e-C-X多組分合金，其中，X表示鉻、鎢、鉬、釩和/或鈷。通常，X組分超過 7%，同時碳高于0. 60%。碳鋼是主要合金成分是碳的鋼。旋轉(zhuǎn)件302和銷304可由絕緣層318環(huán)繞。合適的絕緣體包括、但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、熱塑性聚合物、聚合物化合物、樹脂、二氧化硅、玻璃、瓷料、陶瓷、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、乙烯-丙烯橡膠、硅橡膠、聚氯乙烯(PVC)、紙、油浸漬紙、乙烯四氟乙烯(ETFE)以及三元乙丙(EPDM)橡膠。旋轉(zhuǎn)件302和銷304可被包圍在流體中。在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)件302和銷304 可被包圍在潤滑劑中，以降低摩擦、傳遞熱量和保護該連接裝置免受腐蝕。合適的潤滑劑包括油，例如礦物油、合成油和油脂，例如硅脂、氟醚基脂和鋰基脂?？蛇x地，旋轉(zhuǎn)件和銷也可被包圍在氣體中，例如惰性氣體(例如，氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣和/或氡氣)。
在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)件302和銷304未被包圍在流體或氣體中，而是敞開于井下鉆探環(huán)境。在這種實施例中，旋轉(zhuǎn)件302和銷304可與鉆井流體例如泥漿接觸。在許多實施例中，旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300可被容納。例如，連接裝置300可被容納在圓柱體316中。圓柱體316可為鉆柱。可選地，圓柱體316可以為泥漿馬達。在這種實施例中，旋轉(zhuǎn)件302可以是轉(zhuǎn)子，而圓柱體316是定子。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300可包括一個或多個電子裝置，以去除引入電流和/或數(shù)據(jù)中的任何噪聲。這種裝置可以是本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉的快速傅里葉變換(FFT)裝置。參看圖:3B，提供了一種多通道旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300B。旋轉(zhuǎn)件302B和304B包含內(nèi)導體320和外導體324，所述內(nèi)導體由絕緣層322包圍。這種布置形式使得兩個或多個通道可同時傳輸電流和/或數(shù)據(jù)。另外的電線310C和310D被提供用于向連接裝置輸送電和從連接裝置輸送電。圖;3B中示出的原理不限于兩個通道的實施例。相反，多通道旋轉(zhuǎn)式連接裝置也可通過組合多個同心導體和絕緣層制作。在一些實施例中，旋轉(zhuǎn)件302B和銷304被構(gòu)造成使內(nèi)導體320、絕緣層322和外導體324的厚度和布置是相同的或大致相同的。在一些實施例中，接觸表面308B被構(gòu)造成防止銷304偏離旋轉(zhuǎn)軸線306。例如，接觸表面可包括與銷304的末端的角形幾何形狀相配的角形凹陷部。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300A、300B可被設(shè)計成用于載送多種電壓和電流強度。例如， 旋轉(zhuǎn)式電連接裝置載送的電流可為大約4-8安培。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，被選擇用于旋轉(zhuǎn)式電連接裝置300A、300B、電線310A、310B、310C、310D和其他構(gòu)件的材料和規(guī)格可被調(diào)節(jié)成應對增大的電負荷。合適的電線規(guī)格可通過計算、或通過參看標準例如美國電線規(guī)格(也稱作布朗沙普線徑規(guī))和國家電氣法規(guī)(NEC)確定。參看圖4，提供一種利用旋轉(zhuǎn)式電連接裝置的方法。在步驟402中，提供旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。在步驟404中，旋轉(zhuǎn)件被轉(zhuǎn)動。在步驟406中，電被傳送通過旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。通過引用加入所有專利、公開的專利申請以及其他在此公開的參考文獻整體上通過引用包括在本說明書中。等同替換本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到或能夠在僅利用常規(guī)實驗的情況下獲得此處描述的本發(fā)明的特定的實施例的許多等同替換。這種等同替換意欲由權(quán)利要求涵蓋。具體地講，盡管在井底鉆井環(huán)境的情況下進行描述，但在此提供的本發(fā)明同樣適用于其他實施例。例如，本發(fā)明可被結(jié)合到傳統(tǒng)的AC或DC電機中。同樣，旋轉(zhuǎn)式電連接裝置可被結(jié)合到延長線卷筒中。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，包括具有接觸表面的旋轉(zhuǎn)件，所述旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交；以及銷，所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括連接到旋轉(zhuǎn)件的第一電線；以及連接到銷的第二電線。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括套筒；其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，套筒包括內(nèi)部槽，且銷包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺。
6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，銷被構(gòu)造成能夠轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件和銷由油包圍著。
8.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件和銷被接收在鉆柱中。
9.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括環(huán)繞著旋轉(zhuǎn)件的絕緣體。
10.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，銷的與旋轉(zhuǎn)件接觸的部分為圓錐形。
11.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件的接觸表面大致平坦。
12.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件和銷分別包括相應的同心布置的導體和絕緣體。
13.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件與銷之間的接觸是低摩擦接觸。
14.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)件和銷是耐磨損的。
15.一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，包括 旋轉(zhuǎn)件，所述旋轉(zhuǎn)件包括內(nèi)導體；環(huán)繞著內(nèi)導體的絕緣層； 環(huán)繞著絕緣層的外導體；以及接觸表面；其中，旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交；以及銷，所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件，所述銷包括 內(nèi)導體；環(huán)繞著內(nèi)導體的絕緣層；以及環(huán)繞著絕緣層的外導體。
16.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。
17.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括套筒；其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。
18.如權(quán)利要求15所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，套筒包括內(nèi)部槽，且銷包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺。
19.一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，包括 旋轉(zhuǎn)件，所述旋轉(zhuǎn)件包括多個導體； 多個絕緣體；以及接觸表面；其中，旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交； 其中，導體和絕緣體以同心環(huán)形層設(shè)置；以及其中，多個絕緣體中的一個隔開每個導體；以及銷，所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件，所述銷包括 多個導體； 多個絕緣體；以及接觸表面；其中，旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交； 其中，導體和絕緣體以同心環(huán)形層設(shè)置；以及其中，多個絕緣體中的一個隔開每個導體；其中，旋轉(zhuǎn)件中的多個絕緣體和多個導體的布置和厚度與銷中的多個絕緣體和多個導體的布置和厚度大致對應。
20.如權(quán)利要求19所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括彈簧，所述彈簧被構(gòu)造成用于使銷與旋轉(zhuǎn)件的接觸表面保持接觸。
21.如權(quán)利要求19所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置還包括套筒；其中，銷和彈簧被接收在所述套筒內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，其特征在于，套筒包括內(nèi)部槽，且銷包括被構(gòu)造成與所述槽配合以防止銷轉(zhuǎn)動的凸臺。
23. 一種傳輸電流的方法，所述方法包括 提供旋轉(zhuǎn)式電連接裝置，所述旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括具有接觸表面的旋轉(zhuǎn)件，所述旋轉(zhuǎn)件被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交；以及銷，所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件；轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)件；以及使電流傳送經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了旋轉(zhuǎn)式電連接裝置及其使用方法。本發(fā)明的一個方面提供了一種旋轉(zhuǎn)式電連接裝置。旋轉(zhuǎn)式電連接裝置包括旋轉(zhuǎn)件和銷。所述旋轉(zhuǎn)件包括接觸表面，且被構(gòu)造成能夠繞著旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面相交。所述銷被構(gòu)造成在旋轉(zhuǎn)軸線與接觸表面的相交處接觸旋轉(zhuǎn)件。
文檔編號H01R13/533GK102265468SQ200980152672
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者H·S·黃, J·西勒爾 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司