具有张紧的接触元件的滑环的制作方法
【专利摘要】一个示例性实施方案是一种包括环组件和接触组件的设备。所述环组件包括具有导电环接合表面的导电环。所述接触组件包括接触块和具有接触元件接合表面的接触元件。所述接触元件与所述接触块连接。所述接触元件绕所述导电环在所述接触元件的端部之间形成环路。所述接触元件接合表面沿所述环路的电接触截面与所述导电环接合表面接合。另一个示例性实施方案是一种用于组装滑环的方法。
【专利说明】
具有张紧的接触元件的滑环
技术领域
[0001 ] 一种滑环和一种用于组装滑环的方法。
【背景技术】
[0002]滑环通常在许多应用中使用来在处于设备的经历相对旋转的各部分之间的一个或多个通道上传递电能(包括电功率和/或信号)。作为非限制性实例，滑环可在许多井下应用中使用作为设备的适于插入钻孔内的部件。这类设备在不受限制的情况下可包括钻孔钻探设备、井筒完井设备、井筒测井设备和/或井筒生产设备。
[0003]当滑环在使用中时，由于滑环部件的移动和/或振动，由于在其中使用滑环的设备部件的移动和/或振动，或由于其他原因，滑环在设计和操作上的挑战在于在滑环的部件之间保持电接触。这类其他原因可涉及滑环操作所在的环境。
[0004]作为一个实例，滑环可在其操作期间浸没在电介质流体中。电介质流体产生“滑水效应”的可能性，其中当滑环的部件相对于彼此旋转时，电介质流体可致使它们失去接触。可能的滑水效应趋向于随电介质流体的粘性且随滑环各部件之间旋转的相对速度而增加。电介质流体的增加的粘性对“粘性滑水”是一种危险因素。旋转的增加的相对速度对“动力滑水”是一种危险因素。
【附图说明】
[0005]现将参照附图来描述本发明的实施方案，在附图中:
[0006]图1是滑环的第一示例性实施方案的示意性端视图。
[0007]图2是滑环的第二示例性实施方案的示意性端视图。
[0008]图3是用于滑环的第三示例性实施方案中的接触元件的外观图。
[0009]图4是示例性旋转可转向钻探设备的外观图，所述旋转可转向钻探设备被示出与钻柱连接在一起。
[0010]图5是图4中描绘的示例性旋转可转向钻探设备的示意性纵向截面组件图，所述旋转可转向钻探设备与钻柱断开连接。
[0011]详述
[0012]在本文档中提及的定向、操作参数、范围、范围的下限和范围的上限并不意图对本公开的范围提供严格的边界，但除非另有说明，否则在本文档教义的范围内应被解释为意指“大约”或“约”或“大致”。
[0013]本公开涉及滑环，涉及包括滑环的各种设备，以及涉及用于组装滑环的方法。
[0014]滑环可在希望在处于设备的经历相对旋转的各部分之间的一个或多个通道上传递电能(包括电功率和/或信号)的任何设备中使用。
[0015]在一些实施方案中，使用滑环的设备可被配置来插入钻孔内。在一些实施方案中，使用滑环的设备可使用钻杆、套管、管道、复绕管道、电缆、滑线或以任何其他方式插入钻孔内。
[0016]在一些实施方案中，使用滑环的设备可以是用于钻探钻孔的设备。在一些实施方案中，使用滑环的设备可以是钻探马达。在一些实施方案中，使用滑环的设备可以是旋转可转向钻探设备。
[0017]所述滑环包括环组件和至少一个接触组件。所述环组件和所述至少一个接触组件彼此电连接并且可相对于彼此旋转。
[0018]所述环组件和所述至少一个接触组件中的一者或两者可旋转以便在所述环组件与所述至少一个接触组件之间提供相对旋转。在一些实施方案中，所述至少一个接触组件可与设备的相对静止的部件相关联，并且所述环组件可与设备的相对旋转的组件相关联。在一些实施方案中，所述至少一个接触组件可与设备的相对旋转的部件相关联，并且所述环组件可与设备的相对静止的组件相关联。
[0019]在一些实施方案中，使用滑环的设备可包括壳体和可旋转地通过壳体内部延伸的轴杆。
[0020]在设备包括壳体和轴杆的一些实施方案中，环组件可与轴杆连接使得环组件与轴杆一起旋转。在设备包括壳体和轴杆的一些实施方案中，所述至少一个接触组件可与轴杆连接使得所述至少一个接触组件与轴杆一起旋转。
[0021]在设备包括壳体和轴杆的一些实施方案中，所述至少一个接触组件可安装在包含环组件的壳体内部内，使得环组件可相对于所述至少一个接触组件旋转。在设备包括壳体和轴杆的一些实施方案中，环组件可安装在包含所述至少一个接触组件的壳体内部内，使得环组件可相对于所述至少一个接触组件旋转。
[0022]在一些实施方案中，设备和/或滑环还可包括电介质流体。环组件和至少一个接触组件可浸没在电介质流体中。在一些实施方案中，设备和/或滑环还可包括环绕所述环组件和所述至少一个接触组件的用于包含电介质流体的电介质流体腔室。
[0023]环组件包括至少一个导电环。在一些实施方案中，环组件可包括多个导电环以提供冗余和/或以促进多个电路径或通道。
[0024]导电环具有外周并且包括导电环接合表面。导电环接合表面可绕导电环的整个或部分外周延伸。在一些特定实施方案中，导电环接合表面可绕导电环的整个外周延伸。在一些特定实施方案中，导电环和/或导电环接合表面可相对于环组件而被凹陷，使得导电环和/或导电环接合表面在环组件中提供凹槽。
[0025]导电环可以由任何合适的材料或材料组合构成。在一些实施方案中，导电环可由具有相对低摩擦系数的材料构成。在一些实施方案中，导电环可包括铜和/或铍铜合金。
[0026]接触组件包括至少一个接触块和与所述至少一个接触块连接的至少一个接触元件。
[0027]在一些实施方案中，滑环可包括单个接触组件。在一些实施方案中，滑环可包括多个接触组件。
[0028]在一些实施方案中，滑环可包括包含单个接触元件的单个接触组件。在一些实施方案中，环组件可包括包含多个接触元件的单个接触组件以提供冗余和/或以促进多个电路径或通道。在一些实施方案中，滑环可包括包含单个接触元件或多个接触元件的多个接触组件以提供冗余和/或以促进多个电路径或通道。在一些实施方案中，滑环中的每个接触元件可具有对应的导电环。
[0029]接触元件包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和导电接触元件接合表面。接触元件在第一接触元件端部与第二接触元件端部之间具有接触元件长度。在一些实施方案中，接触元件接合表面可延伸整个接触元件长度。在一些实施方案中，接触元件接合表面可延伸仅一部分接触元件长度。
[0030]接触元件可以由任何合适的材料或材料组合构成。在一些实施方案中，接触元件和/或导电环可由具有相对低摩擦系数的材料构成，使得导电环能够相对于接触元件旋转。在一些实施方案中，接触元件可全部由导电材料构成。在一些实施方案中，接触元件可部分地由导电材料构成。在一些实施方案中，接触元件可由涂有电绝缘材料的导电材料构成。在一些实施方案中，接触元件的接触元件接合表面可由电绝缘材料涂层中的一个间隙或多个间隙限定。在一些实施方案中，接触元件可包括铜和/或铍铜合金。
[0031]接触元件绕对应的导电环在接触元件的第一接触元件端部与接触元件的第二接触元件端部之间形成环路。在一些实施方案中，所述环路可基本绕整个导电环延伸。在一些实施方案中，所述环路可绕部分导电环延伸。在一些实施方案中，所述环路可绕导电环延伸多于一整圈。
[0032]接触元件可具有适于绕导电环形成环路的任意形状或横截面。作为非限制性实例，接触元件可具有矩形横截面、圆形横截面或椭圆形横截面。在一些实施方案中，接触元件可具有矩形横截面，在所述矩形横截面中接触元件的宽度远大于接触元件的厚度，使得接触元件具有带、条带或丝带形状。在一些实施方案中，接触元件可具有圆形横截面，在所述圆形横截面中直径相对较小，使得接触元件具有电线或缆线形状。
[0033 ]接触元件的接触元件接合表面沿环路的电接触截面与对应的导电环的导电环接合表面接合。在一些实施方案中，如果电接触截面不绕整个导电环延伸，那么电接触截面可限定导电环的电接触侧。在一些实施方案中，如果环路和电接触截面绕导电环延伸至少一整圈，那么电接触截面可大体绕导电环。
[0034]接触元件可与接触块以任何合适方式连接。接触元件可与接触块连接以在接触元件与接触块之间提供机械连接和/或电连接。在一些实施方案中，接触元件的第一接触元件端部可与接触块连接。在一些实施方案中，接触元件的第二接触元件端部可与接触块连接。在一些实施方案中，接触元件的第一接触元件端部和第二接触元件端部两者可与接触块连接。
[0035]在接触组件包括多个接触块的一些实施方案中，接触元件的接触元件端部可与单独的接触块连接。在接触组件包括多个接触块的一些实施方案中，接触元件的接触元件端部中的一个可与第一接触块机械连接和/或电连接，并且接触元件的接触元件端部中的另一个可与第二接触块机械连接和/或电连接。
[0036]在接触组件包括多个接触块的实施方案中，接触块可相对于彼此和相对于环组件位于任何位置处。在一些特定实施方案中，多个接触块可定位成邻近于环组件。在一些特定实施方案中，多个接触块可邻近于彼此进行定位。在一些特定实施方案中，多个接触块可绕环组件分布。在一些实施方案中，多个接触块可绕环组件均匀地分布。
[0037]接触元件和对应的导电环可相对于彼此以任何合适方式进行配置。在一些实施方案中，接触元件和/或其接触元件接合表面可窄于对应的导电环和/或其导电环接合表面，以便当接触元件与导电环接合时为所述接触元件提供空隙，和/或以便促进接触元件绕导电环多于一整圈。
[0038]在一些实施方案中，接触块可以是单个接触块，并且滑环可包括可在导电环的接触块侧上定位成邻近于导电环的单个接触块。在一些这类实施方案中，接触元件的第一接触元件端部和第二接触元件端部两者可与所述单个接触块连接。在一些这类实施方案中，如果电接触截面不完全绕导电环延伸，那么导电环的电接触侧可与导电环的接触块侧相对，使得导电环介于接触块与电接触截面之间。在一些这类实施方案中，如果由接触元件和电接触截面形成的环路绕导电环延伸至少一整圈，那么所述环路的电接触截面可大体环绕导电环。
[0039]在一些实施方案中，接触块可以是第一接触块，并且滑环可包括可在导电环的接触块侧上定位成邻近于导电环和邻近于彼此的第一接触块和第二接触块。在一些这类实施方案中，接触元件的第一接触元件端部可与第一接触块连接，并且接触元件的第二接触元件端部可与第二接触块连接。在一些这类实施方案中，如果电接触截面不完全绕导电环延伸，那么导电环的电接触侧可与导电环的接触块侧相对，使得导电环介于接触块与电接触截面之间。在一些这类实施方案中，如果由接触元件和电接触截面形成的环路绕导电环延伸至少一整圈，那么所述环路的电接触截面可大体环绕导电环。
[0040]在一些实施方案中，接触块可以是第一接触块，并且滑环可包括可绕导电环的圆周定位成邻近于导电环但与彼此分开的第一接触块和第二接触块。在一些这类实施方案中，接触元件的第一接触元件端部可与第一接触块连接，并且接触元件的第二接触元件端部可与第二接触块连接。在一些这类实施方案中，如果电接触截面不完全绕导电环延伸，那么导电环的电接触侧可圆周地处于接触块之间。在一些这类实施方案中，如果由接触元件和电接触截面形成的环路绕导电环延伸至少一整圈，那么所述环路的电接触截面可大体环绕导电环。
[0041]在一些实施方案中，滑环可包括用于抵靠对应导电环的导电环接合表面而张紧接触元件的一个或多个张紧机构。张紧机构可包括任何合适结构、装置或设备。在一个特定实施方案中，张紧机构可包括用于调整一个或多个接触块与导电环之间的距离的装置。
[0042]由接触元件绕导电环形成的环路具有环路长度，所述环路长度可短于接触元件长度。在一些实施方案中，张紧机构可包括用于调整接触元件的环路长度的装置。在滑环可包括多个接触元件、多个接触块和/或多个接触组件的一些实施方案中，滑环可包括多个张紧机构。
[0043]在一些实施方案中，滑环可包括用于抵靠住导电环接合表面来推压接触元件的一个或多个偏置机构。偏置机构可包括任何合适结构、装置或设备。在一些特定实施方案中，偏置机构可包括弹簧。在一些特定实施方案中，弹簧可与接触元件集成一体，使得接触元件包括弹簧。在滑环可包括多个接触元件、多个接触块和/或多个接触组件的一些实施方案中，滑环可包括多个偏置机构。
[0044]接触元件接合表面用接合力接合导电环接合表面。在一些实施方案中，接合力可由所述一个或多个张紧机构和/或由所述一个或多个偏置机构提供。
[0045]在一些实施方案中，用于组装滑环的方法可包括绕导电环延伸接触元件，使得接触元件绕导电环形成环路，并且使得接触元件接合表面与导电环接合表面接合。在一些实施方案中，所述环路可基本绕整个导电环延伸。在一些实施方案中，所述环路可绕部分导电环延伸。在一些实施方案中，所述环路可绕导电环延伸多于一整圈。
[0046]在一些实施方案中，用于组装滑环的方法可包括使接触元件与一个或多个接触块机械连接和/或电连接。在一些实施方案中，使接触元件与接触块连接可包括使第一接触元件端部和/或第二接触元件端部与接触块连接。在一些实施方案中，使接触元件与接触块连接可包括使接触元件端部中的一个与第一接触块连接，并且使接触元件端部中的另一个与第二接触块连接。在一些实施方案中，所述一个或多个接触块可定位成邻近于导电环。
[0047]在一些实施方案中，用于组装滑环的方法可包括使接触元件抵靠着导电环接合表面而张紧。在一些实施方案中，用于组装滑环的方法可包括抵靠住导电环接合表面来推压接触元件。在一些实施方案中，用于组装滑环的方法可包括将滑环浸没在电介质流体中。
[0048]图1描绘滑环的第一示例性实施方案，其中滑环可被提供为设备(诸如旋转可转向钻探设备)的组件。图2描绘滑环的第二示例性实施方案，其中滑环可被提供为设备(诸如旋转可转向钻探设备)的组件。图3描绘用于滑环的第三示例性实施方案中的接触元件，其中滑环可被提供为设备(诸如旋转可转向钻探设备)的组件。图4-5描绘可使用本公开中描述的滑环的示例性旋转可转向钻探设备。
[0049]滑环的其他实施方案可包括在本公开范围内的其他设备中。
[0050]参考图1-2，滑环(20)的第一示例性实施方案和第二示例性实施方案分别被描绘为如图4-5中描绘的示例性旋转可转向钻探设备(200)的组件。参考图3，描绘了用于滑环
(20)的第三示例性实施方案(未示出)的接触元件。
[0051]作为非限制性实例，滑环(20)可在旋转可转向钻探设备(200)中使用以替换或补充可在旋转可转向钻探设备(200)中的壳体与轴杆之间提供通信链路的电磁耦接装置。
[0052]参考图1-5，示例性旋转可转向钻探设备(200)包括壳体(202)，所述壳体(202)具有外部(204)和内部(206)。轴杆(208)延伸通过壳体(202)的内部(206)。轴杆(208)可相对于壳体(202)旋转。
[0053 ] 在示例性旋转可转向钻探设备(200)中，钻头(210)与轴杆(208)的远端连接，并且钻柱(212)与轴杆(208)的近端连接。钻柱(212)可包括钻柱通信系统(214)，诸如随钻测量系统。
[0054]在示例性旋转可转向钻探设备(200)中，防旋转装置(216)邻近于壳体(202)的近端与壳体(202)连接或集成到所述壳体(202)中，并且近钻头稳定器(218)邻近于壳体(202)的远端与壳体(202)连接或集成到所述壳体(202)中。
[0055]在示例性旋转可转向钻探设备(200)中，偏转机构(220)包含在壳体(202)内以用于偏转轴杆(208)，以便提供所需钻探方向。
[0056]在滑环(20)的所述两个示例性实施方案的随后的描述中，在所述两个示例性实施方案中相同或等同的特征将用相同参考数字标识。
[0057]参考图1，滑环(20)的第一示例性实施方案包括一个环组件(22)和一个接触组件(24)。
[0058]在第一示例性实施方案中，环组件(22)与轴杆(208)连接，使得环组件(22)包含在壳体(202)的内部(206)内，并且使得环组件(22)可与轴杆(208)相对于壳体(202) —起旋转。环组件(22)可与轴杆(208)以任何合适方式连接。
[0059]在第一示例性实施方案中，接触组件(24)安装在壳体(202)的内部(206)内，使得环组件(22)可相对于接触组件(24)旋转。
[0060]在其他实施方案中，一个或多个接触组件(24)可与轴杆(208)连接，并且环组件(22)可与壳体(202)关联，使得环组件(22)可相对于所述一个或多个接触组件(24)旋转。[0061 ] 环组件(22)包括至少一个导电环(30)。
[0062]在第一示例性实施方案中，环组件(22)包括由电介质材料(未示出)分开的四个导电环(30)。在第一示例性实施方案中，四个导电环(30)提供四个单独的电通道或路径。在第一示例性实施方案中，导电环(30)相对于电介质材料而被凹陷，使得导电环(30)在环组件
(22)中提供凹槽。
[0063]导电环(30)中的每一个具有导电环接合表面(32)。在第一不例性实施方案中，导电环(30)中的每一个具有外周(34)，并且导电环接合表面(32)绕整个导电环(30)的外周
(34)延伸，使得导电环接合表面(32)绕导电环(30)中的每一个的整个外周提供无间断的导电路径。
[0064]参考图1，四个导电环(30)与四个电引线(32)电连接，所述四个电引线(32)通过环组件(22)轴向延伸并且可以同可与轴杆(208)关联的电源和/或通信装置(未示出)连接。
[0065]接触组件(24)包括至少一个接触块(40)和与所述至少一个接触块(40)连接的至少一个导电接触元件(42)。
[0066]在第一示例性实施方案中，接触组件(24)包括单个接触块(40)和四个导电接触元件(42)。在第一示例性实施方案中，四个接触元件(42)中的每一个与接触块(40)连接。在第一示例性实施方案中，四个接触元件(42)提供四个单独的电通道或路径。
[0067]接触元件(42)中的每一个具有接触元件接合表面(44)、第一接触元件端部(46)、第二接触元件端部(48)和处于第一接触元件端部(46)与第二接触元件端部(48)之间的接触元件长度。在第一示例性实施方案中，接触元件(42)具有矩形横截面，所述矩形横截面的宽度远大于厚度。因此，在第一示例性实施方案中，接触元件(42)通常被定形为带、条带或丝带。
[0068]在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个绕导电环(30)中的一个形成环路(52)。在第一示例性实施方案中，接触元件接合表面(44)中的每一个沿环路(52)的电接触截面(54)与其各自导电环(30)的导电环接合表面(32)接合。
[0069]在第一示例性实施方案中，接触元件接合表面(44)中的每一个沿环路(52)的电接触截面(54)且邻近于所述电接触截面(54)在第一接触元件端部(46)与第二接触元件端部(48)之间仅部分地延伸，从而在每个接触元件(42)与其各自导电环(30)之间提供电接触，同时减少在接触元件(42)与旋转可导向钻探设备(200)的部件之间无意电接触的风险。
[0070]参考图1，在第一示例性实施方案中，四个接触元件(42)与四个电引线(56)电连接，所述四个电引线(56)通过接触组件(24)径向延伸并且可以同可与壳体(202)关联的电源和/或通信装置(未示出)连接。在图1中，描绘了仅两个电引线(56)。
[0071]在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个包括涂有电绝缘材料(58)的导电材料或由所述导电材料构成。在第一示例性实施方案中，接触元件(42)的接触元件接合表面(44)由电绝缘材料(58)中的间隙限定，使得电能可沿接触元件长度并且在电引线
(56)与接触元件(42)之间传递。
[0072]在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个与接触块(40)电连接或机械连接。在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个的第一接触元件端部(46)和第二接触元件端部(48)两者与接触块(40)连接。在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个的第一接触元件端部(46)与接触块(40)机械连接和/或电连接。在第一示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个的第二接触元件端部(48)与接触块(40)机械连接和/或电连接。
[0073]滑环(20)可包括用于抵靠接触元件(42)的各自导电环(30)的导电环接合表面
(32)来张紧所述接触元件(42)的一个或多个张紧机构(70)。
[0074]在第一示例性实施方案中，张紧机构(70)可包括用于调整接触块(40)与导电环
(30)之间的距离的装置。在第一示例性实施方案中，用于调整接触块(40)与导电环(30)之间的距离的装置可包括由接触块(40)携带的一个或多个可调整螺钉(72)，所述一个或多个可调整螺钉(72)可被推进或缩回以调整接触块(40)在壳体(202)内的位置。
[0075]在第一示例性实施方案中，张紧机构(70)可另外地或可替代地包括用于调整由接触元件(42)形成的环路(52)的环路长度的装置。在第一示例性实施方案中，用于调整由接触元件(42)形成的环路(52)的环路长度的装置可包括由接触块(40)携带的接触元件夹紧件(76)，所述接触元件夹紧件(76)可被松放来调整接触元件(42)的环路长度并且可被收紧来保持接触元件(42)的所需环路长度。在第一示例性实施方案中，可对每个接触元件(42)提供单独的接触元件夹紧件(76)。
[0076]滑环(20)可包括用于抵靠住接触元件(42)的各自导电环(30)的导电环接合表面
(32)来推压所述接触元件(42)的一个或多个偏置机构(80)。
[0077]在第一示例性实施方案中，偏置机构(80)可包括弹簧(82)。在第一示例性实施方案中，可对每个接触元件(42)提供弹簧(82)。在第一示例性实施方案中，弹簧(82)与接触元件(42)集成一体，使得接触元件(42)包括弹簧(82)。
[0078]在第一示例性实施方案中，滑环(20)还包括环绕环组件(22)和接触组件(24)的电介质流体腔室(90)。在第一示例性实施方案中，电介质流体腔室(90)限定在旋转可转向钻探设备(200)内。电介质流体(92)包含在电介质流体腔室(90)内，使得环组件(22)和接触组件(24)浸没在电介质流体(92)中。
[0079]在第一示例性实施方案中，接触块(40)在导电环(30)的接触块侧(100)上定位成邻近于导电环(30)中的每一个。在第一示例性实施方案中，由接触元件(42)和环路(52)电接触截面(54)形成的环路(52)不完全绕导电环(30)延伸。因此，在第一示例性实施方案中，导电环(30)的电接触侧(102)由环路(52)的电接触截面(54)限定。在第一示例性实施方案中，导电环(30)的电接触侧(102)与导电环(30)的接触块侧(100)相对，使得导电环(30)介于接触块(40)与环路(52)的电接触截面(54)之间。
[0080]滑环(20)的第二示例性实施方案的随后描述主要受限于第二示例性实施方案与第一示例性实施方案之间的差别。
[0081 ]参考图2，滑环(20)的第二示例性实施方案包括一个环组件(22)和一个接触组件
(24)。
[0082]在第二示例性实施方案中，环组件(22)包括由电介质材料(未示出)分开的四个导电环(30)。在第二示例性实施方案中，四个导电环(30)提供四个单独的电通道或路径。
[0083]在第二示例性实施方案中，接触组件(24)包括第一接触块(120)作为接触块(40)、第二接触块(122)和四个导电接触元件(42)。在第二示例性实施方案中，四个接触元件(42)中的每一个与第一接触块(120)和第二接触块(122)两者连接。在第二示例性实施方案中，四个接触元件(42)提供四个单独的电通道或路径。
[0084]在二些这类实施方案中，接触元件(42)的第一接触元件端部(46)与第一接触块(120)连接，并且接触元件(42)的第二接触元件端部(48)与第二接触块(122)连接。在第二示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个的第一接触元件端部(46)与第一接触块(120)机械连接和/或电连接。在第二示例性实施方案中，接触元件(42)中的每一个的第二接触元件端部(48)与第二接触块(122)机械连接和/或电连接。
[0085]在第二示例性实施方案中，由接触元件(42)和环路(52)的电接触截面(54)形成的环路(52)绕其各自导电环(30)延伸多于一整圈。因此，在第二示例性实施方案中，环路(52)的电接触截面(54)通常环绕导电环(30)。
[0086]在第二示例性实施方案中，导电环(30)和接触元件(42)被配置来容纳环路(52)绕导电环(30)多于一整圈的延伸。更具体地说，在第二示例性实施方案中，导电环(30)和/或导电环接合表面(44)的宽度大于接触元件(42)和/或接触元件接合表面(44)的宽度。在第二示例性实施方案中，接触元件(42)具有圆形横截面并且通常被定形为缆线或电线。
[0087]在第二示例性实施方案中，可调整螺钉(72)由第一接触块(120)和第二接触块(122)两者携带以提供张紧机构(70)
[0088]在第二示例性实施方案中，接触元件夹紧件(76)另外或可替代地由第一接触块
(120)和第二接触块(122)两者携带以提供张紧机构(70)。
[0089]在第二示例性实施方案中，弹簧(82)与每个接触元件(42)集成一体以提供偏置机构(80)。
[0090]在第二示例性实施方案中，第一接触块(120)和第二接触块(122)定位成邻近于导电环(30)并且绕导电环(30)的圆周彼此分开。在第二示例性实施方案中，由于由接触元件(42)和环路(52)的电接触截面(54)形成的环路(52)绕导电环(30)延伸多于一整圈，因而所述电接触截面(54)通常环绕导电环(30)。
[0091]参考图3，用于滑环(20)的第三示例性实施方案(未示出)的接触元件(42)的示例性实施方案被配置来绕导电环(30)延伸大致一整圈或多于一整圈。
[0092]为了容纳接触元件(42)邻近接触元件(42)的端部(46，48)的重叠并且使接触元件
(42)能够绕导电环(30)延伸大致一整圈或多于一整圈，接触元件(42)邻近于第一接触元件端部(46)和第二接触元件端部(48)中的每一个而具有减少的宽度。
[0093]滑环(20)的第三示例性实施方案的接触组件(24)可包括类似于第一示例性实施方案的接触块(40)的接触块(40)。
[0094]滑环(20)的第三示例性实施方案可包括任意数目的接触元件(42)和对应的导电环(30)。作为非限制性实例，滑环(20)的第三示例性实施方案可包括四个导电环(30)和四个接触元件(42)，如同在第一示例性实施方案和第二示例性实施方案中一样。
[0095]用于组装滑环(20)的第一示例性实施方案的第一示例性方法可包括如下:
[0096](a)提供环组件(22)和接触组件(24);
[0097](b)绕导电环(30)延伸接触元件(42)，使得接触元件(42)绕导电环在第一接触元件端部(46)与第二接触元件端部(48)之间形成环路(52)，并且使得接触元件接合表面(44)与导电环接合表面(32)接合；以及
[0098](c)将第一接触元件端部(46)和第二接触元件端部(48)与接触块(40)连接。
[0099]第一示例性方法还可包括抵靠住导电环接合表面(32)而张紧接触元件(42)。所述张紧可包括使用由接触块(40)携带作为张紧机构(70)的调整螺钉(72)来调整接触块(40)与导电环(30)之间的距离，和/或使用由接触块(40)携带作为张紧机构(70)的接触元件夹紧件(76)来调整环路(52)的环路长度。
[0100]第一示例性方法还可包括抵靠住导电环接合表面(32)来推压接触元件(42)。所述推压可包括提供弹簧(82)作为偏置机构(80)。
[0101]第一示例性方法还可包括将滑环(20)浸没在电介质流体(92)中。
[0102]用于组装滑环(20)的第二示例性实施方案的第二示例性方法可包括如下:
[0103](a)提供环组件(22)和接触组件(24);
[0104](b)绕导电环(30)延伸接触元件(42)，使得接触元件(42)绕导电环在第一接触元件端部(46)与第二接触元件端部(48)之间形成环路(52)，并且使得接触元件接合表面(44)与导电环接合表面(32)接合；以及
[0105](c)将第一接触元件端部(46)与第一接触块(120)连接并且将第二接触元件端部
(48)与第二接触块(122)连接。
[0106]第二示例性方法还可包括抵靠住导电环接合表面(32)而张紧接触元件(42)。所述张紧可包括使用由接触块(120，122)携带作为张紧机构(70)的调整螺钉(72)来调整第一接触块(120)与导电环(30)和/或第二接触块(122)与导电环(30)之间的距离，和/或使用由第一接触块(120)和/或第二接触块(122)携带作为张紧机构(70)的接触元件夹紧件(76)来调整环路(52)的环路长度。
[0107]第二示例性方法还可包括抵靠住导电环接合表面(32)来推压接触元件(42)。所述推压可包括提供弹簧(82)作为偏置机构(80)。
[0108]第二示例性方法还可包括将滑环(20)浸没在电介质流体(92)中。
[0109]如本文所述，本公开中描述的滑环(20)促进使用张力来在接触元件(42)与导电环
(30)之间保持接触，并且促进提供所需的张力量来适应滑环(20)的要求的能力。
[0110]在本文档中，词“包括(comprising)”以其非限定性含义用于表示包括所述词后面的项目，但也不排除没有具体提及的项目。“一”或“一种”指的要素并不排除存在超过一种要素的可能性，除非文中清楚地要求有且仅有一种该要素。
【主权项】
1.一种滑环，其包括: (a)环组件，其中所述环组件包括导电环，其中所述导电环具有外周，并且其中所述导电环包括绕所述导电环的所述外周延伸的导电环接合表面；以及 (b)接触组件，其中所述接触组件包括: (i)接触块；以及 (ii)接触元件，其中所述接触元件与所述接触块连接，其中所述接触元件包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和导电接触元件接合表面，其中所述接触元件绕所述导电环在所述第一接触元件端部与所述第二接触元件端部之间形成环路，并且其中所述接触元件接合表面与所述导电环接合表面沿所述环路的电接触截面接合。2.如权利要求1所述的滑环，其中所述接触块在所述导电环的接触块侧上定位成邻近于所述导电环，其中所述环路的所述电接触截面处于所述导电环的电接触侧上，并且其中所述导电环的所述电接触侧与所述导电环的所述接触块侧相对。3.如权利要求1或权利要求2所述的滑环，其中所述第一接触元件端部与所述接触块连接。4.如权利要求1或权利要求2所述的滑环，其中所述第二接触元件端部与所述接触块连接。5.如权利要求1或权利要求2所述的滑环，其中所述第一接触元件端部和所述第二接触元件端部两者与所述接触块连接。6.如权利要求1-3中任一项所述的滑环，其中所述接触组件还包括第二接触块并且其中所述第二接触元件端部与所述第二接触块连接。7.如权利要求1至6中任一项所述的滑环，其还包括用于抵靠住所述导电环接合表面来张紧所述接触元件的张紧机构。8.如权利要求7所述的滑环，其中所述张紧机构包括用于调整所述接触块与所述导电环之间的距离的装置。9.如权利要求7所述的滑环，其中由所述接触元件绕所述导电环接合表面形成的所述环路具有环路长度，并且其中所述张紧机构包括用于调整所述接触元件的所述环路长度的目.ο10.如权利要求1至9中任一项所述的滑环，其还包括用于抵靠住所述导电环接合表面来推压所述接触元件的偏置机构。11.如权利要求10所述的滑环，其中所述偏置机构包括弹簧。12.如权利要求11所述的滑环，其中所述弹簧与所述接触元件整合，使得所述接触元件包括所述弹簧。13.如权利要求1至12中任一项所述的滑环，其中所述环组件包括多个导电环，其中所述导电环中的每一个包括所述导电环接合表面，其中所述接触组件包括用于与所述多个导电环接合的多个接触元件，其中所述接触元件中的每一个与所述接触块连接，其中所述接触元件中的每一个包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和用于与所述导电环接合表面中的一个接合的接触元件接合表面，并且其中所述接触元件中的每一个绕其各自导电环接合表面在所述第一接触元件端部与所述第二接触元件端部之间形成环路。14.如权利要求1至13中任一项所述的滑环，其中所述滑环设备浸没在电介质流体中。15.—种设备，其包括: (a)具有内部的壳体； (b)可旋转地延伸通过所述壳体的所述内部的轴杆；以及 (c)用于在所述壳体与所述轴杆之间传递电能的滑环设备，所述滑环设备包括: (i)环组件，其中所述环组件包括导电环，其中所述导电环具有外周，并且其中所述导电环包括绕所述导电环的所述外周延伸的导电环接合表面；以及 (?)接触组件，其中所述接触组件包括: (A)接触块；以及 (B)接触元件，其中所述接触元件与所述接触块连接，其中所述接触元件包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和导电接触元件接合表面，其中所述接触元件绕所述导电环在所述第一接触元件端部与所述第二接触元件端部之间形成环路，并且其中所述接触元件接合表面与所述导电环接合表面沿所述环路的电接触截面接合。16.如权利要求15所述的设备，其中所述接触块在所述导电环的接触块侧上定位成邻近于所述导电环，其中所述环路的所述电接触截面处于所述导电环的电接触侧上，并且其中所述导电环的所述电接触侧与所述导电环的所述接触块侧相对。17.如权利要求15或权利要求16所述的设备，其中所述设备是用于钻探钻孔的设备。18.如权利要求15或权利要求16所述的设备，其中所述设备是用于钻探钻孔的旋转可转向钻探设备。19.如权利要求15至18中任一项所述的设备，其中所述第一接触元件端部与所述接触块连接。20.如权利要求15至18中任一项所述的设备，其中所述第二接触元件端部与所述接触块连接。21.如权利要求15至18中任一项所述的设备，其中所述第一接触元件端部和所述第二接触元件端部两者与所述接触块连接。22.如权利要求15至19中任一项所述的设备，其中所述接触组件还包括第二接触块并且其中所述第二接触元件端部与所述第二接触块连接。23.如权利要求15至22中任一项所述的设备，其中所述滑环设备还包括用于绕所述导电环接合表面张紧所述接触元件的张紧机构。24.如权利要求23所述的设备，其中所述张紧机构包括用于调整所述接触块与所述导电环之间的距离的装置。25.如权利要求23所述的设备，其中由所述接触元件绕所述导电环接合表面形成的所述环路具有环路长度，并且其中所述张紧机构包括用于调整所述接触元件的所述环路长度的装置。26.如权利要求15至25中任一项所述的设备，其中所述滑环设备还包括用于推压所述接触元件接合表面与所述导电环接合表面接合的偏置机构。27.如权利要求26所述的设备，其中所述偏置机构包括弹簧。28.如权利要求27所述的设备，其中所述弹簧与所述接触元件整合，使得所述接触元件包括所述弹簧。29.如权利要求15至28中任一项所述的设备，其中所述环组件包括多个导电环，其中所述导电环中的每一个包括所述导电环接合表面，其中所述接触组件包括用于与所述多个导电环接合的多个接触元件，其中所述接触元件中的每一个与所述接触块连接，其中所述接触元件中的每一个包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和用于与所述导电环接合表面中的一个接合的接触元件接合表面，并且其中所述接触元件中的每一个绕其各自导电环接合表面在所述第一接触元件端部与所述第二接触元件端部之间形成环路。30.如权利要求15至29中任一项所述的设备，其中所述滑环设备浸没在电介质流体中。31.—种用于组装包括环组件和接触组件的滑环设备的方法，所述方法包括: (a)提供所述环组件，其中所述环组件包括导电环，其中所述导电环具有外周，并且其中所述导电环包括绕所述导电环的所述外周延伸的导电环接合表面； (b)提供所述接触组件，其中所述接触组件包括接触块和接触元件，其中所述接触元件包括第一接触元件端部、第二接触元件端部和导电接触元件接合表面； (C)绕所述导电环延伸所述接触元件，使得所述接触元件绕所述导电环在所述第一接触元件端部与所述第二接触元件端部之间形成环路，并且使得所述接触元件接合表面与所述导电环接合表面沿所述环路的电接触截面接合；以及 (d)将所述接触元件与所述接触块连接。32.如权利要求31所述的方法，其中所述接触块在所述导电环的接触块侧上定位成邻近于所述导电环，其中所述环路的所述电接触截面处于所述导电环的电接触侧上，并且其中所述导电环的所述电接触侧与所述导电环的所述接触块侧相对。33.如权利要求31或权利要求32所述的方法，其还包括抵靠住所述导电环接合表面来张紧所述接触元件。34.如权利要求31至33中任一项所述的方法，其还包括抵靠住所述导电环接合表面来推压所述接触元件。35.如权利要求31-34中任一项所述的方法，其还包括使所述滑环设备浸没在电介质流体中。36.如权利要求31-35中任一项所述的方法，其中将所述接触元件与所述接触块连接包括将所述第一接触元件端部与所述接触块连接。37.如权利要求31-35中任一项所述的方法，其中将所述接触元件与所述接触块连接包括将所述第二接触元件端部与所述接触块连接。38.如权利要求31-35中任一项所述的方法，其中将所述接触元件与所述接触块连接包括将所述第一接触元件端部和所述第二接触元件端部两者与所述接触块连接。39.如权利要求31-36中任一项所述的方法，其中所述接触组件还包括第二接触块，其还包括将所述第二接触元件端部与所述第二接触块连接。
【文档编号】H01R43/20GK106063054SQ201480076798
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2014年4月15日
【发明人】K·J·克霍普
【申请人】哈利伯顿能源服务公司