具有張緊的接觸元件的滑環的制作方法
【專利摘要】一個示例性實施方案是一種包括環組件和接觸組件的設備。所述環組件包括具有導電環接合表面的導電環。所述接觸組件包括接觸塊和具有接觸元件接合表面的接觸元件。所述接觸元件與所述接觸塊連接。所述接觸元件繞所述導電環在所述接觸元件的端部之間形成環路。所述接觸元件接合表面沿所述環路的電接觸截面與所述導電環接合表面接合。另一個示例性實施方案是一種用于組裝滑環的方法。
【專利說明】
具有張緊的接觸元件的滑環
技術領域
[0001 ] 一種滑環和一種用于組裝滑環的方法。
【背景技術】
[0002]滑環通常在許多應用中使用來在處于設備的經歷相對旋轉的各部分之間的一個或多個通道上傳遞電能(包括電功率和/或信號)。作為非限制性實例，滑環可在許多井下應用中使用作為設備的適于插入鉆孔內的部件。這類設備在不受限制的情況下可包括鉆孔鉆探設備、井筒完井設備、井筒測井設備和/或井筒生產設備。
[0003]當滑環在使用中時，由于滑環部件的移動和/或振動，由于在其中使用滑環的設備部件的移動和/或振動，或由于其他原因，滑環在設計和操作上的挑戰在于在滑環的部件之間保持電接觸。這類其他原因可涉及滑環操作所在的環境。
[0004]作為一個實例，滑環可在其操作期間浸沒在電介質流體中。電介質流體產生“滑水效應”的可能性，其中當滑環的部件相對于彼此旋轉時，電介質流體可致使它們失去接觸。可能的滑水效應趨向于隨電介質流體的粘性且隨滑環各部件之間旋轉的相對速度而增加。電介質流體的增加的粘性對“粘性滑水”是一種危險因素。旋轉的增加的相對速度對“動力滑水”是一種危險因素。
【附圖說明】
[0005]現將參照附圖來描述本發明的實施方案，在附圖中:
[0006]圖1是滑環的第一示例性實施方案的示意性端視圖。
[0007]圖2是滑環的第二示例性實施方案的示意性端視圖。
[0008]圖3是用于滑環的第三示例性實施方案中的接觸元件的外觀圖。
[0009]圖4是示例性旋轉可轉向鉆探設備的外觀圖，所述旋轉可轉向鉆探設備被示出與鉆柱連接在一起。
[0010]圖5是圖4中描繪的示例性旋轉可轉向鉆探設備的示意性縱向截面組件圖，所述旋轉可轉向鉆探設備與鉆柱斷開連接。
[0011]詳述
[0012]在本文檔中提及的定向、操作參數、范圍、范圍的下限和范圍的上限并不意圖對本公開的范圍提供嚴格的邊界，但除非另有說明，否則在本文檔教義的范圍內應被解釋為意指“大約”或“約”或“大致”。
[0013]本公開涉及滑環，涉及包括滑環的各種設備，以及涉及用于組裝滑環的方法。
[0014]滑環可在希望在處于設備的經歷相對旋轉的各部分之間的一個或多個通道上傳遞電能(包括電功率和/或信號)的任何設備中使用。
[0015]在一些實施方案中，使用滑環的設備可被配置來插入鉆孔內。在一些實施方案中，使用滑環的設備可使用鉆桿、套管、管道、復繞管道、電纜、滑線或以任何其他方式插入鉆孔內。
[0016]在一些實施方案中，使用滑環的設備可以是用于鉆探鉆孔的設備。在一些實施方案中，使用滑環的設備可以是鉆探馬達。在一些實施方案中，使用滑環的設備可以是旋轉可轉向鉆探設備。
[0017]所述滑環包括環組件和至少一個接觸組件。所述環組件和所述至少一個接觸組件彼此電連接并且可相對于彼此旋轉。
[0018]所述環組件和所述至少一個接觸組件中的一者或兩者可旋轉以便在所述環組件與所述至少一個接觸組件之間提供相對旋轉。在一些實施方案中，所述至少一個接觸組件可與設備的相對靜止的部件相關聯，并且所述環組件可與設備的相對旋轉的組件相關聯。在一些實施方案中，所述至少一個接觸組件可與設備的相對旋轉的部件相關聯，并且所述環組件可與設備的相對靜止的組件相關聯。
[0019]在一些實施方案中，使用滑環的設備可包括殼體和可旋轉地通過殼體內部延伸的軸桿。
[0020]在設備包括殼體和軸桿的一些實施方案中，環組件可與軸桿連接使得環組件與軸桿一起旋轉。在設備包括殼體和軸桿的一些實施方案中，所述至少一個接觸組件可與軸桿連接使得所述至少一個接觸組件與軸桿一起旋轉。
[0021]在設備包括殼體和軸桿的一些實施方案中，所述至少一個接觸組件可安裝在包含環組件的殼體內部內，使得環組件可相對于所述至少一個接觸組件旋轉。在設備包括殼體和軸桿的一些實施方案中，環組件可安裝在包含所述至少一個接觸組件的殼體內部內，使得環組件可相對于所述至少一個接觸組件旋轉。
[0022]在一些實施方案中，設備和/或滑環還可包括電介質流體。環組件和至少一個接觸組件可浸沒在電介質流體中。在一些實施方案中，設備和/或滑環還可包括環繞所述環組件和所述至少一個接觸組件的用于包含電介質流體的電介質流體腔室。
[0023]環組件包括至少一個導電環。在一些實施方案中，環組件可包括多個導電環以提供冗余和/或以促進多個電路徑或通道。
[0024]導電環具有外周并且包括導電環接合表面。導電環接合表面可繞導電環的整個或部分外周延伸。在一些特定實施方案中，導電環接合表面可繞導電環的整個外周延伸。在一些特定實施方案中，導電環和/或導電環接合表面可相對于環組件而被凹陷，使得導電環和/或導電環接合表面在環組件中提供凹槽。
[0025]導電環可以由任何合適的材料或材料組合構成。在一些實施方案中，導電環可由具有相對低摩擦系數的材料構成。在一些實施方案中，導電環可包括銅和/或鈹銅合金。
[0026]接觸組件包括至少一個接觸塊和與所述至少一個接觸塊連接的至少一個接觸元件。
[0027]在一些實施方案中，滑環可包括單個接觸組件。在一些實施方案中，滑環可包括多個接觸組件。
[0028]在一些實施方案中，滑環可包括包含單個接觸元件的單個接觸組件。在一些實施方案中，環組件可包括包含多個接觸元件的單個接觸組件以提供冗余和/或以促進多個電路徑或通道。在一些實施方案中，滑環可包括包含單個接觸元件或多個接觸元件的多個接觸組件以提供冗余和/或以促進多個電路徑或通道。在一些實施方案中，滑環中的每個接觸元件可具有對應的導電環。
[0029]接觸元件包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和導電接觸元件接合表面。接觸元件在第一接觸元件端部與第二接觸元件端部之間具有接觸元件長度。在一些實施方案中，接觸元件接合表面可延伸整個接觸元件長度。在一些實施方案中，接觸元件接合表面可延伸僅一部分接觸元件長度。
[0030]接觸元件可以由任何合適的材料或材料組合構成。在一些實施方案中，接觸元件和/或導電環可由具有相對低摩擦系數的材料構成，使得導電環能夠相對于接觸元件旋轉。在一些實施方案中，接觸元件可全部由導電材料構成。在一些實施方案中，接觸元件可部分地由導電材料構成。在一些實施方案中，接觸元件可由涂有電絕緣材料的導電材料構成。在一些實施方案中，接觸元件的接觸元件接合表面可由電絕緣材料涂層中的一個間隙或多個間隙限定。在一些實施方案中，接觸元件可包括銅和/或鈹銅合金。
[0031]接觸元件繞對應的導電環在接觸元件的第一接觸元件端部與接觸元件的第二接觸元件端部之間形成環路。在一些實施方案中，所述環路可基本繞整個導電環延伸。在一些實施方案中，所述環路可繞部分導電環延伸。在一些實施方案中，所述環路可繞導電環延伸多于一整圈。
[0032]接觸元件可具有適于繞導電環形成環路的任意形狀或橫截面。作為非限制性實例，接觸元件可具有矩形橫截面、圓形橫截面或橢圓形橫截面。在一些實施方案中，接觸元件可具有矩形橫截面，在所述矩形橫截面中接觸元件的寬度遠大于接觸元件的厚度，使得接觸元件具有帶、條帶或絲帶形狀。在一些實施方案中，接觸元件可具有圓形橫截面，在所述圓形橫截面中直徑相對較小，使得接觸元件具有電線或纜線形狀。
[0033 ]接觸元件的接觸元件接合表面沿環路的電接觸截面與對應的導電環的導電環接合表面接合。在一些實施方案中，如果電接觸截面不繞整個導電環延伸，那么電接觸截面可限定導電環的電接觸側。在一些實施方案中，如果環路和電接觸截面繞導電環延伸至少一整圈，那么電接觸截面可大體繞導電環。
[0034]接觸元件可與接觸塊以任何合適方式連接。接觸元件可與接觸塊連接以在接觸元件與接觸塊之間提供機械連接和/或電連接。在一些實施方案中，接觸元件的第一接觸元件端部可與接觸塊連接。在一些實施方案中，接觸元件的第二接觸元件端部可與接觸塊連接。在一些實施方案中，接觸元件的第一接觸元件端部和第二接觸元件端部兩者可與接觸塊連接。
[0035]在接觸組件包括多個接觸塊的一些實施方案中，接觸元件的接觸元件端部可與單獨的接觸塊連接。在接觸組件包括多個接觸塊的一些實施方案中，接觸元件的接觸元件端部中的一個可與第一接觸塊機械連接和/或電連接，并且接觸元件的接觸元件端部中的另一個可與第二接觸塊機械連接和/或電連接。
[0036]在接觸組件包括多個接觸塊的實施方案中，接觸塊可相對于彼此和相對于環組件位于任何位置處。在一些特定實施方案中，多個接觸塊可定位成鄰近于環組件。在一些特定實施方案中，多個接觸塊可鄰近于彼此進行定位。在一些特定實施方案中，多個接觸塊可繞環組件分布。在一些實施方案中，多個接觸塊可繞環組件均勻地分布。
[0037]接觸元件和對應的導電環可相對于彼此以任何合適方式進行配置。在一些實施方案中，接觸元件和/或其接觸元件接合表面可窄于對應的導電環和/或其導電環接合表面，以便當接觸元件與導電環接合時為所述接觸元件提供空隙，和/或以便促進接觸元件繞導電環多于一整圈。
[0038]在一些實施方案中，接觸塊可以是單個接觸塊，并且滑環可包括可在導電環的接觸塊側上定位成鄰近于導電環的單個接觸塊。在一些這類實施方案中，接觸元件的第一接觸元件端部和第二接觸元件端部兩者可與所述單個接觸塊連接。在一些這類實施方案中，如果電接觸截面不完全繞導電環延伸，那么導電環的電接觸側可與導電環的接觸塊側相對，使得導電環介于接觸塊與電接觸截面之間。在一些這類實施方案中，如果由接觸元件和電接觸截面形成的環路繞導電環延伸至少一整圈，那么所述環路的電接觸截面可大體環繞導電環。
[0039]在一些實施方案中，接觸塊可以是第一接觸塊，并且滑環可包括可在導電環的接觸塊側上定位成鄰近于導電環和鄰近于彼此的第一接觸塊和第二接觸塊。在一些這類實施方案中，接觸元件的第一接觸元件端部可與第一接觸塊連接，并且接觸元件的第二接觸元件端部可與第二接觸塊連接。在一些這類實施方案中，如果電接觸截面不完全繞導電環延伸，那么導電環的電接觸側可與導電環的接觸塊側相對，使得導電環介于接觸塊與電接觸截面之間。在一些這類實施方案中，如果由接觸元件和電接觸截面形成的環路繞導電環延伸至少一整圈，那么所述環路的電接觸截面可大體環繞導電環。
[0040]在一些實施方案中，接觸塊可以是第一接觸塊，并且滑環可包括可繞導電環的圓周定位成鄰近于導電環但與彼此分開的第一接觸塊和第二接觸塊。在一些這類實施方案中，接觸元件的第一接觸元件端部可與第一接觸塊連接，并且接觸元件的第二接觸元件端部可與第二接觸塊連接。在一些這類實施方案中，如果電接觸截面不完全繞導電環延伸，那么導電環的電接觸側可圓周地處于接觸塊之間。在一些這類實施方案中，如果由接觸元件和電接觸截面形成的環路繞導電環延伸至少一整圈，那么所述環路的電接觸截面可大體環繞導電環。
[0041]在一些實施方案中，滑環可包括用于抵靠對應導電環的導電環接合表面而張緊接觸元件的一個或多個張緊機構。張緊機構可包括任何合適結構、裝置或設備。在一個特定實施方案中，張緊機構可包括用于調整一個或多個接觸塊與導電環之間的距離的裝置。
[0042]由接觸元件繞導電環形成的環路具有環路長度，所述環路長度可短于接觸元件長度。在一些實施方案中，張緊機構可包括用于調整接觸元件的環路長度的裝置。在滑環可包括多個接觸元件、多個接觸塊和/或多個接觸組件的一些實施方案中，滑環可包括多個張緊機構。
[0043]在一些實施方案中，滑環可包括用于抵靠住導電環接合表面來推壓接觸元件的一個或多個偏置機構。偏置機構可包括任何合適結構、裝置或設備。在一些特定實施方案中，偏置機構可包括彈簧。在一些特定實施方案中，彈簧可與接觸元件集成一體，使得接觸元件包括彈簧。在滑環可包括多個接觸元件、多個接觸塊和/或多個接觸組件的一些實施方案中，滑環可包括多個偏置機構。
[0044]接觸元件接合表面用接合力接合導電環接合表面。在一些實施方案中，接合力可由所述一個或多個張緊機構和/或由所述一個或多個偏置機構提供。
[0045]在一些實施方案中，用于組裝滑環的方法可包括繞導電環延伸接觸元件，使得接觸元件繞導電環形成環路，并且使得接觸元件接合表面與導電環接合表面接合。在一些實施方案中，所述環路可基本繞整個導電環延伸。在一些實施方案中，所述環路可繞部分導電環延伸。在一些實施方案中，所述環路可繞導電環延伸多于一整圈。
[0046]在一些實施方案中，用于組裝滑環的方法可包括使接觸元件與一個或多個接觸塊機械連接和/或電連接。在一些實施方案中，使接觸元件與接觸塊連接可包括使第一接觸元件端部和/或第二接觸元件端部與接觸塊連接。在一些實施方案中，使接觸元件與接觸塊連接可包括使接觸元件端部中的一個與第一接觸塊連接，并且使接觸元件端部中的另一個與第二接觸塊連接。在一些實施方案中，所述一個或多個接觸塊可定位成鄰近于導電環。
[0047]在一些實施方案中，用于組裝滑環的方法可包括使接觸元件抵靠著導電環接合表面而張緊。在一些實施方案中，用于組裝滑環的方法可包括抵靠住導電環接合表面來推壓接觸元件。在一些實施方案中，用于組裝滑環的方法可包括將滑環浸沒在電介質流體中。
[0048]圖1描繪滑環的第一示例性實施方案，其中滑環可被提供為設備(諸如旋轉可轉向鉆探設備)的組件。圖2描繪滑環的第二示例性實施方案，其中滑環可被提供為設備(諸如旋轉可轉向鉆探設備)的組件。圖3描繪用于滑環的第三示例性實施方案中的接觸元件，其中滑環可被提供為設備(諸如旋轉可轉向鉆探設備)的組件。圖4-5描繪可使用本公開中描述的滑環的示例性旋轉可轉向鉆探設備。
[0049]滑環的其他實施方案可包括在本公開范圍內的其他設備中。
[0050]參考圖1-2，滑環(20)的第一示例性實施方案和第二示例性實施方案分別被描繪為如圖4-5中描繪的示例性旋轉可轉向鉆探設備(200)的組件。參考圖3，描繪了用于滑環
(20)的第三示例性實施方案(未示出)的接觸元件。
[0051]作為非限制性實例，滑環(20)可在旋轉可轉向鉆探設備(200)中使用以替換或補充可在旋轉可轉向鉆探設備(200)中的殼體與軸桿之間提供通信鏈路的電磁耦接裝置。
[0052]參考圖1-5，示例性旋轉可轉向鉆探設備(200)包括殼體(202)，所述殼體(202)具有外部(204)和內部(206)。軸桿(208)延伸通過殼體(202)的內部(206)。軸桿(208)可相對于殼體(202)旋轉。
[0053 ] 在示例性旋轉可轉向鉆探設備(200)中，鉆頭(210)與軸桿(208)的遠端連接，并且鉆柱(212)與軸桿(208)的近端連接。鉆柱(212)可包括鉆柱通信系統(214)，諸如隨鉆測量系統。
[0054]在示例性旋轉可轉向鉆探設備(200)中，防旋轉裝置(216)鄰近于殼體(202)的近端與殼體(202)連接或集成到所述殼體(202)中，并且近鉆頭穩定器(218)鄰近于殼體(202)的遠端與殼體(202)連接或集成到所述殼體(202)中。
[0055]在示例性旋轉可轉向鉆探設備(200)中，偏轉機構(220)包含在殼體(202)內以用于偏轉軸桿(208)，以便提供所需鉆探方向。
[0056]在滑環(20)的所述兩個示例性實施方案的隨后的描述中，在所述兩個示例性實施方案中相同或等同的特征將用相同參考數字標識。
[0057]參考圖1，滑環(20)的第一示例性實施方案包括一個環組件(22)和一個接觸組件(24)。
[0058]在第一示例性實施方案中，環組件(22)與軸桿(208)連接，使得環組件(22)包含在殼體(202)的內部(206)內，并且使得環組件(22)可與軸桿(208)相對于殼體(202) —起旋轉。環組件(22)可與軸桿(208)以任何合適方式連接。
[0059]在第一示例性實施方案中，接觸組件(24)安裝在殼體(202)的內部(206)內，使得環組件(22)可相對于接觸組件(24)旋轉。
[0060]在其他實施方案中，一個或多個接觸組件(24)可與軸桿(208)連接，并且環組件(22)可與殼體(202)關聯，使得環組件(22)可相對于所述一個或多個接觸組件(24)旋轉。[0061 ] 環組件(22)包括至少一個導電環(30)。
[0062]在第一示例性實施方案中，環組件(22)包括由電介質材料(未示出)分開的四個導電環(30)。在第一示例性實施方案中，四個導電環(30)提供四個單獨的電通道或路徑。在第一示例性實施方案中，導電環(30)相對于電介質材料而被凹陷，使得導電環(30)在環組件
(22)中提供凹槽。
[0063]導電環(30)中的每一個具有導電環接合表面(32)。在第一不例性實施方案中，導電環(30)中的每一個具有外周(34)，并且導電環接合表面(32)繞整個導電環(30)的外周
(34)延伸，使得導電環接合表面(32)繞導電環(30)中的每一個的整個外周提供無間斷的導電路徑。
[0064]參考圖1，四個導電環(30)與四個電引線(32)電連接，所述四個電引線(32)通過環組件(22)軸向延伸并且可以同可與軸桿(208)關聯的電源和/或通信裝置(未示出)連接。
[0065]接觸組件(24)包括至少一個接觸塊(40)和與所述至少一個接觸塊(40)連接的至少一個導電接觸元件(42)。
[0066]在第一示例性實施方案中，接觸組件(24)包括單個接觸塊(40)和四個導電接觸元件(42)。在第一示例性實施方案中，四個接觸元件(42)中的每一個與接觸塊(40)連接。在第一示例性實施方案中，四個接觸元件(42)提供四個單獨的電通道或路徑。
[0067]接觸元件(42)中的每一個具有接觸元件接合表面(44)、第一接觸元件端部(46)、第二接觸元件端部(48)和處于第一接觸元件端部(46)與第二接觸元件端部(48)之間的接觸元件長度。在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)具有矩形橫截面，所述矩形橫截面的寬度遠大于厚度。因此，在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)通常被定形為帶、條帶或絲帶。
[0068]在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個繞導電環(30)中的一個形成環路(52)。在第一示例性實施方案中，接觸元件接合表面(44)中的每一個沿環路(52)的電接觸截面(54)與其各自導電環(30)的導電環接合表面(32)接合。
[0069]在第一示例性實施方案中，接觸元件接合表面(44)中的每一個沿環路(52)的電接觸截面(54)且鄰近于所述電接觸截面(54)在第一接觸元件端部(46)與第二接觸元件端部(48)之間僅部分地延伸，從而在每個接觸元件(42)與其各自導電環(30)之間提供電接觸，同時減少在接觸元件(42)與旋轉可導向鉆探設備(200)的部件之間無意電接觸的風險。
[0070]參考圖1，在第一示例性實施方案中，四個接觸元件(42)與四個電引線(56)電連接，所述四個電引線(56)通過接觸組件(24)徑向延伸并且可以同可與殼體(202)關聯的電源和/或通信裝置(未示出)連接。在圖1中，描繪了僅兩個電引線(56)。
[0071]在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個包括涂有電絕緣材料(58)的導電材料或由所述導電材料構成。在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)的接觸元件接合表面(44)由電絕緣材料(58)中的間隙限定，使得電能可沿接觸元件長度并且在電引線
(56)與接觸元件(42)之間傳遞。
[0072]在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個與接觸塊(40)電連接或機械連接。在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個的第一接觸元件端部(46)和第二接觸元件端部(48)兩者與接觸塊(40)連接。在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個的第一接觸元件端部(46)與接觸塊(40)機械連接和/或電連接。在第一示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個的第二接觸元件端部(48)與接觸塊(40)機械連接和/或電連接。
[0073]滑環(20)可包括用于抵靠接觸元件(42)的各自導電環(30)的導電環接合表面
(32)來張緊所述接觸元件(42)的一個或多個張緊機構(70)。
[0074]在第一示例性實施方案中，張緊機構(70)可包括用于調整接觸塊(40)與導電環
(30)之間的距離的裝置。在第一示例性實施方案中，用于調整接觸塊(40)與導電環(30)之間的距離的裝置可包括由接觸塊(40)攜帶的一個或多個可調整螺釘(72)，所述一個或多個可調整螺釘(72)可被推進或縮回以調整接觸塊(40)在殼體(202)內的位置。
[0075]在第一示例性實施方案中，張緊機構(70)可另外地或可替代地包括用于調整由接觸元件(42)形成的環路(52)的環路長度的裝置。在第一示例性實施方案中，用于調整由接觸元件(42)形成的環路(52)的環路長度的裝置可包括由接觸塊(40)攜帶的接觸元件夾緊件(76)，所述接觸元件夾緊件(76)可被松放來調整接觸元件(42)的環路長度并且可被收緊來保持接觸元件(42)的所需環路長度。在第一示例性實施方案中，可對每個接觸元件(42)提供單獨的接觸元件夾緊件(76)。
[0076]滑環(20)可包括用于抵靠住接觸元件(42)的各自導電環(30)的導電環接合表面
(32)來推壓所述接觸元件(42)的一個或多個偏置機構(80)。
[0077]在第一示例性實施方案中，偏置機構(80)可包括彈簧(82)。在第一示例性實施方案中，可對每個接觸元件(42)提供彈簧(82)。在第一示例性實施方案中，彈簧(82)與接觸元件(42)集成一體，使得接觸元件(42)包括彈簧(82)。
[0078]在第一示例性實施方案中，滑環(20)還包括環繞環組件(22)和接觸組件(24)的電介質流體腔室(90)。在第一示例性實施方案中，電介質流體腔室(90)限定在旋轉可轉向鉆探設備(200)內。電介質流體(92)包含在電介質流體腔室(90)內，使得環組件(22)和接觸組件(24)浸沒在電介質流體(92)中。
[0079]在第一示例性實施方案中，接觸塊(40)在導電環(30)的接觸塊側(100)上定位成鄰近于導電環(30)中的每一個。在第一示例性實施方案中，由接觸元件(42)和環路(52)電接觸截面(54)形成的環路(52)不完全繞導電環(30)延伸。因此，在第一示例性實施方案中，導電環(30)的電接觸側(102)由環路(52)的電接觸截面(54)限定。在第一示例性實施方案中，導電環(30)的電接觸側(102)與導電環(30)的接觸塊側(100)相對，使得導電環(30)介于接觸塊(40)與環路(52)的電接觸截面(54)之間。
[0080]滑環(20)的第二示例性實施方案的隨后描述主要受限于第二示例性實施方案與第一示例性實施方案之間的差別。
[0081 ]參考圖2，滑環(20)的第二示例性實施方案包括一個環組件(22)和一個接觸組件
(24)。
[0082]在第二示例性實施方案中，環組件(22)包括由電介質材料(未示出)分開的四個導電環(30)。在第二示例性實施方案中，四個導電環(30)提供四個單獨的電通道或路徑。
[0083]在第二示例性實施方案中，接觸組件(24)包括第一接觸塊(120)作為接觸塊(40)、第二接觸塊(122)和四個導電接觸元件(42)。在第二示例性實施方案中，四個接觸元件(42)中的每一個與第一接觸塊(120)和第二接觸塊(122)兩者連接。在第二示例性實施方案中，四個接觸元件(42)提供四個單獨的電通道或路徑。
[0084]在二些這類實施方案中，接觸元件(42)的第一接觸元件端部(46)與第一接觸塊(120)連接，并且接觸元件(42)的第二接觸元件端部(48)與第二接觸塊(122)連接。在第二示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個的第一接觸元件端部(46)與第一接觸塊(120)機械連接和/或電連接。在第二示例性實施方案中，接觸元件(42)中的每一個的第二接觸元件端部(48)與第二接觸塊(122)機械連接和/或電連接。
[0085]在第二示例性實施方案中，由接觸元件(42)和環路(52)的電接觸截面(54)形成的環路(52)繞其各自導電環(30)延伸多于一整圈。因此，在第二示例性實施方案中，環路(52)的電接觸截面(54)通常環繞導電環(30)。
[0086]在第二示例性實施方案中，導電環(30)和接觸元件(42)被配置來容納環路(52)繞導電環(30)多于一整圈的延伸。更具體地說，在第二示例性實施方案中，導電環(30)和/或導電環接合表面(44)的寬度大于接觸元件(42)和/或接觸元件接合表面(44)的寬度。在第二示例性實施方案中，接觸元件(42)具有圓形橫截面并且通常被定形為纜線或電線。
[0087]在第二示例性實施方案中，可調整螺釘(72)由第一接觸塊(120)和第二接觸塊(122)兩者攜帶以提供張緊機構(70)
[0088]在第二示例性實施方案中，接觸元件夾緊件(76)另外或可替代地由第一接觸塊
(120)和第二接觸塊(122)兩者攜帶以提供張緊機構(70)。
[0089]在第二示例性實施方案中，彈簧(82)與每個接觸元件(42)集成一體以提供偏置機構(80)。
[0090]在第二示例性實施方案中，第一接觸塊(120)和第二接觸塊(122)定位成鄰近于導電環(30)并且繞導電環(30)的圓周彼此分開。在第二示例性實施方案中，由于由接觸元件(42)和環路(52)的電接觸截面(54)形成的環路(52)繞導電環(30)延伸多于一整圈，因而所述電接觸截面(54)通常環繞導電環(30)。
[0091]參考圖3，用于滑環(20)的第三示例性實施方案(未示出)的接觸元件(42)的示例性實施方案被配置來繞導電環(30)延伸大致一整圈或多于一整圈。
[0092]為了容納接觸元件(42)鄰近接觸元件(42)的端部(46，48)的重疊并且使接觸元件
(42)能夠繞導電環(30)延伸大致一整圈或多于一整圈，接觸元件(42)鄰近于第一接觸元件端部(46)和第二接觸元件端部(48)中的每一個而具有減少的寬度。
[0093]滑環(20)的第三示例性實施方案的接觸組件(24)可包括類似于第一示例性實施方案的接觸塊(40)的接觸塊(40)。
[0094]滑環(20)的第三示例性實施方案可包括任意數目的接觸元件(42)和對應的導電環(30)。作為非限制性實例，滑環(20)的第三示例性實施方案可包括四個導電環(30)和四個接觸元件(42)，如同在第一示例性實施方案和第二示例性實施方案中一樣。
[0095]用于組裝滑環(20)的第一示例性實施方案的第一示例性方法可包括如下:
[0096](a)提供環組件(22)和接觸組件(24);
[0097](b)繞導電環(30)延伸接觸元件(42)，使得接觸元件(42)繞導電環在第一接觸元件端部(46)與第二接觸元件端部(48)之間形成環路(52)，并且使得接觸元件接合表面(44)與導電環接合表面(32)接合；以及
[0098](c)將第一接觸元件端部(46)和第二接觸元件端部(48)與接觸塊(40)連接。
[0099]第一示例性方法還可包括抵靠住導電環接合表面(32)而張緊接觸元件(42)。所述張緊可包括使用由接觸塊(40)攜帶作為張緊機構(70)的調整螺釘(72)來調整接觸塊(40)與導電環(30)之間的距離，和/或使用由接觸塊(40)攜帶作為張緊機構(70)的接觸元件夾緊件(76)來調整環路(52)的環路長度。
[0100]第一示例性方法還可包括抵靠住導電環接合表面(32)來推壓接觸元件(42)。所述推壓可包括提供彈簧(82)作為偏置機構(80)。
[0101]第一示例性方法還可包括將滑環(20)浸沒在電介質流體(92)中。
[0102]用于組裝滑環(20)的第二示例性實施方案的第二示例性方法可包括如下:
[0103](a)提供環組件(22)和接觸組件(24);
[0104](b)繞導電環(30)延伸接觸元件(42)，使得接觸元件(42)繞導電環在第一接觸元件端部(46)與第二接觸元件端部(48)之間形成環路(52)，并且使得接觸元件接合表面(44)與導電環接合表面(32)接合；以及
[0105](c)將第一接觸元件端部(46)與第一接觸塊(120)連接并且將第二接觸元件端部
(48)與第二接觸塊(122)連接。
[0106]第二示例性方法還可包括抵靠住導電環接合表面(32)而張緊接觸元件(42)。所述張緊可包括使用由接觸塊(120，122)攜帶作為張緊機構(70)的調整螺釘(72)來調整第一接觸塊(120)與導電環(30)和/或第二接觸塊(122)與導電環(30)之間的距離，和/或使用由第一接觸塊(120)和/或第二接觸塊(122)攜帶作為張緊機構(70)的接觸元件夾緊件(76)來調整環路(52)的環路長度。
[0107]第二示例性方法還可包括抵靠住導電環接合表面(32)來推壓接觸元件(42)。所述推壓可包括提供彈簧(82)作為偏置機構(80)。
[0108]第二示例性方法還可包括將滑環(20)浸沒在電介質流體(92)中。
[0109]如本文所述，本公開中描述的滑環(20)促進使用張力來在接觸元件(42)與導電環
(30)之間保持接觸，并且促進提供所需的張力量來適應滑環(20)的要求的能力。
[0110]在本文檔中，詞“包括(comprising)”以其非限定性含義用于表示包括所述詞后面的項目，但也不排除沒有具體提及的項目。“一”或“一種”指的要素并不排除存在超過一種要素的可能性，除非文中清楚地要求有且僅有一種該要素。
【主權項】
1.一種滑環，其包括: (a)環組件，其中所述環組件包括導電環，其中所述導電環具有外周，并且其中所述導電環包括繞所述導電環的所述外周延伸的導電環接合表面；以及 (b)接觸組件，其中所述接觸組件包括: (i)接觸塊；以及 (ii)接觸元件，其中所述接觸元件與所述接觸塊連接，其中所述接觸元件包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和導電接觸元件接合表面，其中所述接觸元件繞所述導電環在所述第一接觸元件端部與所述第二接觸元件端部之間形成環路，并且其中所述接觸元件接合表面與所述導電環接合表面沿所述環路的電接觸截面接合。2.如權利要求1所述的滑環，其中所述接觸塊在所述導電環的接觸塊側上定位成鄰近于所述導電環，其中所述環路的所述電接觸截面處于所述導電環的電接觸側上，并且其中所述導電環的所述電接觸側與所述導電環的所述接觸塊側相對。3.如權利要求1或權利要求2所述的滑環，其中所述第一接觸元件端部與所述接觸塊連接。4.如權利要求1或權利要求2所述的滑環，其中所述第二接觸元件端部與所述接觸塊連接。5.如權利要求1或權利要求2所述的滑環，其中所述第一接觸元件端部和所述第二接觸元件端部兩者與所述接觸塊連接。6.如權利要求1-3中任一項所述的滑環，其中所述接觸組件還包括第二接觸塊并且其中所述第二接觸元件端部與所述第二接觸塊連接。7.如權利要求1至6中任一項所述的滑環，其還包括用于抵靠住所述導電環接合表面來張緊所述接觸元件的張緊機構。8.如權利要求7所述的滑環，其中所述張緊機構包括用于調整所述接觸塊與所述導電環之間的距離的裝置。9.如權利要求7所述的滑環，其中由所述接觸元件繞所述導電環接合表面形成的所述環路具有環路長度，并且其中所述張緊機構包括用于調整所述接觸元件的所述環路長度的目.ο10.如權利要求1至9中任一項所述的滑環，其還包括用于抵靠住所述導電環接合表面來推壓所述接觸元件的偏置機構。11.如權利要求10所述的滑環，其中所述偏置機構包括彈簧。12.如權利要求11所述的滑環，其中所述彈簧與所述接觸元件整合，使得所述接觸元件包括所述彈簧。13.如權利要求1至12中任一項所述的滑環，其中所述環組件包括多個導電環，其中所述導電環中的每一個包括所述導電環接合表面，其中所述接觸組件包括用于與所述多個導電環接合的多個接觸元件，其中所述接觸元件中的每一個與所述接觸塊連接，其中所述接觸元件中的每一個包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和用于與所述導電環接合表面中的一個接合的接觸元件接合表面，并且其中所述接觸元件中的每一個繞其各自導電環接合表面在所述第一接觸元件端部與所述第二接觸元件端部之間形成環路。14.如權利要求1至13中任一項所述的滑環，其中所述滑環設備浸沒在電介質流體中。15.—種設備，其包括: (a)具有內部的殼體； (b)可旋轉地延伸通過所述殼體的所述內部的軸桿；以及 (c)用于在所述殼體與所述軸桿之間傳遞電能的滑環設備，所述滑環設備包括: (i)環組件，其中所述環組件包括導電環，其中所述導電環具有外周，并且其中所述導電環包括繞所述導電環的所述外周延伸的導電環接合表面；以及 (?)接觸組件，其中所述接觸組件包括: (A)接觸塊；以及 (B)接觸元件，其中所述接觸元件與所述接觸塊連接，其中所述接觸元件包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和導電接觸元件接合表面，其中所述接觸元件繞所述導電環在所述第一接觸元件端部與所述第二接觸元件端部之間形成環路，并且其中所述接觸元件接合表面與所述導電環接合表面沿所述環路的電接觸截面接合。16.如權利要求15所述的設備，其中所述接觸塊在所述導電環的接觸塊側上定位成鄰近于所述導電環，其中所述環路的所述電接觸截面處于所述導電環的電接觸側上，并且其中所述導電環的所述電接觸側與所述導電環的所述接觸塊側相對。17.如權利要求15或權利要求16所述的設備，其中所述設備是用于鉆探鉆孔的設備。18.如權利要求15或權利要求16所述的設備，其中所述設備是用于鉆探鉆孔的旋轉可轉向鉆探設備。19.如權利要求15至18中任一項所述的設備，其中所述第一接觸元件端部與所述接觸塊連接。20.如權利要求15至18中任一項所述的設備，其中所述第二接觸元件端部與所述接觸塊連接。21.如權利要求15至18中任一項所述的設備，其中所述第一接觸元件端部和所述第二接觸元件端部兩者與所述接觸塊連接。22.如權利要求15至19中任一項所述的設備，其中所述接觸組件還包括第二接觸塊并且其中所述第二接觸元件端部與所述第二接觸塊連接。23.如權利要求15至22中任一項所述的設備，其中所述滑環設備還包括用于繞所述導電環接合表面張緊所述接觸元件的張緊機構。24.如權利要求23所述的設備，其中所述張緊機構包括用于調整所述接觸塊與所述導電環之間的距離的裝置。25.如權利要求23所述的設備，其中由所述接觸元件繞所述導電環接合表面形成的所述環路具有環路長度，并且其中所述張緊機構包括用于調整所述接觸元件的所述環路長度的裝置。26.如權利要求15至25中任一項所述的設備，其中所述滑環設備還包括用于推壓所述接觸元件接合表面與所述導電環接合表面接合的偏置機構。27.如權利要求26所述的設備，其中所述偏置機構包括彈簧。28.如權利要求27所述的設備，其中所述彈簧與所述接觸元件整合，使得所述接觸元件包括所述彈簧。29.如權利要求15至28中任一項所述的設備，其中所述環組件包括多個導電環，其中所述導電環中的每一個包括所述導電環接合表面，其中所述接觸組件包括用于與所述多個導電環接合的多個接觸元件，其中所述接觸元件中的每一個與所述接觸塊連接，其中所述接觸元件中的每一個包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和用于與所述導電環接合表面中的一個接合的接觸元件接合表面，并且其中所述接觸元件中的每一個繞其各自導電環接合表面在所述第一接觸元件端部與所述第二接觸元件端部之間形成環路。30.如權利要求15至29中任一項所述的設備，其中所述滑環設備浸沒在電介質流體中。31.—種用于組裝包括環組件和接觸組件的滑環設備的方法，所述方法包括: (a)提供所述環組件，其中所述環組件包括導電環，其中所述導電環具有外周，并且其中所述導電環包括繞所述導電環的所述外周延伸的導電環接合表面； (b)提供所述接觸組件，其中所述接觸組件包括接觸塊和接觸元件，其中所述接觸元件包括第一接觸元件端部、第二接觸元件端部和導電接觸元件接合表面； (C)繞所述導電環延伸所述接觸元件，使得所述接觸元件繞所述導電環在所述第一接觸元件端部與所述第二接觸元件端部之間形成環路，并且使得所述接觸元件接合表面與所述導電環接合表面沿所述環路的電接觸截面接合；以及 (d)將所述接觸元件與所述接觸塊連接。32.如權利要求31所述的方法，其中所述接觸塊在所述導電環的接觸塊側上定位成鄰近于所述導電環，其中所述環路的所述電接觸截面處于所述導電環的電接觸側上，并且其中所述導電環的所述電接觸側與所述導電環的所述接觸塊側相對。33.如權利要求31或權利要求32所述的方法，其還包括抵靠住所述導電環接合表面來張緊所述接觸元件。34.如權利要求31至33中任一項所述的方法，其還包括抵靠住所述導電環接合表面來推壓所述接觸元件。35.如權利要求31-34中任一項所述的方法，其還包括使所述滑環設備浸沒在電介質流體中。36.如權利要求31-35中任一項所述的方法，其中將所述接觸元件與所述接觸塊連接包括將所述第一接觸元件端部與所述接觸塊連接。37.如權利要求31-35中任一項所述的方法，其中將所述接觸元件與所述接觸塊連接包括將所述第二接觸元件端部與所述接觸塊連接。38.如權利要求31-35中任一項所述的方法，其中將所述接觸元件與所述接觸塊連接包括將所述第一接觸元件端部和所述第二接觸元件端部兩者與所述接觸塊連接。39.如權利要求31-36中任一項所述的方法，其中所述接觸組件還包括第二接觸塊，其還包括將所述第二接觸元件端部與所述第二接觸塊連接。
【文檔編號】H01R43/20GK106063054SQ201480076798
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年4月15日
【發明人】K·J·克霍普
【申請人】哈利伯頓能源服務公司