專(zhuān)利名稱(chēng)：使用磁致伸縮動(dòng)力元件的線性致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本上涉及線性致動(dòng)器領(lǐng)域。更確切地，本發(fā)明涉及利用磁致 伸縮元件來(lái)產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)的線性致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
線性致動(dòng)器在與鉆穿地球地表的鉆井有關(guān)的裝置中有廣泛的應(yīng)用。例 如，這種致動(dòng)器在本領(lǐng)域中已知用來(lái)操作井下安全閥或其他閥。這種致動(dòng)
器在本領(lǐng)域中也已知用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉測(cè)井裝置上的推靠臂(back up arms) 或推靠板(pad),或者致動(dòng)特定鉆井設(shè)備(比如旋轉(zhuǎn)可控定向鉆探系統(tǒng)) 中的轉(zhuǎn)向裝置。
不考慮特定的用途，與井筒裝置有關(guān)地被使用的線性致動(dòng)器一般有兩 種類(lèi)型。 一種類(lèi)型包括驅(qū)動(dòng)螺桿或蝸輪的電機(jī)。螺桿或蝸輪連接到球狀螺 母。螺桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成球狀螺母的線性運(yùn)動(dòng)。參見(jiàn)，例如，授予Walton 的美國(guó)專(zhuān)利No.6898994。
廣泛使用的另一種類(lèi)型的致動(dòng)器是液壓的。通常，電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵， 來(lái)自泵(其可存儲(chǔ)在蓄液器或類(lèi)似的儲(chǔ)液器中)的壓力選擇性地施加到設(shè)
置在汽缸中的活塞的一側(cè)或另一側(cè)。作用在活塞上的加壓的液壓流體的力 使活塞沿著汽缸移動(dòng)。參見(jiàn)，例如，授予Thorp的美國(guó)專(zhuān)利No.5673763 并且目前屬于本發(fā)明的受讓人。
電線性驅(qū)動(dòng)器在本領(lǐng)域是已知的。參見(jiàn)，例如授予Weber的美國(guó)專(zhuān)利 No.6100609。許多電線性致動(dòng)器基于類(lèi)似于上面提及的電機(jī)/滾珠絲杠組合 的原理操作。通常這種電機(jī)和減速齒輪的組合對(duì)于致動(dòng)器產(chǎn)生操作井筒裝 置所需的力是必要的。在缺少減速齒輪時(shí)本領(lǐng)域已知的直線電機(jī)通常不能 產(chǎn)生這種力。
最近，磁致伸縮元件已經(jīng)用來(lái)制造線性致動(dòng)器。參見(jiàn)，例如，Won-JongKim等的"Extended-Range Linear Magnetostrictive Motor with Double-Sided Three-Phase Stator"， IEEE Transactions on Industry Application voI,38， no. 3(五月/六月2002)。在前公開(kāi)中所述的致動(dòng)器對(duì)于動(dòng)力產(chǎn)生元件使用磁致 伸縮材料，比如一種以商標(biāo)ETREMA TERFENOL-D售出的材料，其為 Edge Technologies, Inc., Ames, IA的注冊(cè)商標(biāo)。磁致伸縮元件為設(shè)置在兩 個(gè)緊密配合的電樞(amiature)之間的矩形厚片。電樞受到由多相交流電 產(chǎn)生的磁場(chǎng)的影響，從而磁場(chǎng)以類(lèi)似于電感應(yīng)電機(jī)的方式"移動(dòng)"。磁場(chǎng) 交替地致使部分磁致伸縮元件的磁致伸縮和其隨之產(chǎn)生的正交于磁致伸 縮的延長(zhǎng)產(chǎn)生，而磁致伸縮元件的其他部分保持緊密地夾持在電樞以?xún)?nèi)。 固定電樞與磁致伸縮元件的未壓縮部分之間的摩擦提供了對(duì)抗載荷移動(dòng) 磁致伸縮元件的延長(zhǎng)部分所需的反作用力，使得載荷移動(dòng)。通過(guò)使磁場(chǎng)沿 著電樞"移動(dòng)"，磁致伸縮元件經(jīng)歷蠕動(dòng)或"尺蠖"狀的運(yùn)動(dòng)，從而使載 荷移動(dòng)。
因?yàn)槠湫螤畹脑?，在前的線性致動(dòng)器已經(jīng)難以適用于井筒裝置。 在Bryon D.J. Snodgrass 的/Vec/w'ow wove iv"/z wflg"efoWn'ch'o"， MachineDesign.com(2004年11月18日)中披露了使用磁致伸縮材料的另一 種類(lèi)型的線性致動(dòng)器。在前的致動(dòng)器不具有任何用于補(bǔ)償移動(dòng)元件的熱膨 脹或磨損的機(jī)制。
仍然需要適于與井筒裝置結(jié)合使用的改進(jìn)的線性致動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是線性致動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明的該方面的線性致動(dòng)器 包括設(shè)置在外殼中的基本上圓柱形的磁致伸縮元件。承轉(zhuǎn)器(retainer)協(xié) 作地與外殼和磁致伸縮元件的外部相接合，從而磁致伸縮元件的松弛部分 摩擦地保持在承轉(zhuǎn)器中。致動(dòng)器桿摩擦地連接到磁致伸縮元件的一個(gè)縱向 端。偏置裝置設(shè)置在外殼與承轉(zhuǎn)器之間，以使承轉(zhuǎn)器保持橫向壓縮。致動(dòng) 器包括布置成感應(yīng)磁致伸縮元件中的蠕動(dòng)的磁體。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的用于操作井筒裝置的方法包括向包圍基本上 圓柱形的磁致伸縮元件的承轉(zhuǎn)器施加徑向向內(nèi)的偏置力，以保持承轉(zhuǎn)器與 磁致伸縮元件的松弛部分之間的摩擦接觸。磁場(chǎng)被施加到磁致伸縮元件，以使得磁致伸縮元件中發(fā)生蠕動(dòng)。在磁致伸縮元件的縱向端處的蠕動(dòng)然后 轉(zhuǎn)移到井筒裝置的操作元件。
通過(guò)以下說(shuō)明和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性線性致動(dòng)器的剖開(kāi)圖。
圖2是圖1所示示例性致動(dòng)器的橫截面圖。 圖3表示用來(lái)操作圖1所示致動(dòng)器的電源的一個(gè)例子。 圖4表示使用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的鋼纜輸送的地層流體測(cè)試儀器的 例子。
圖5表示使用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的鋼纜輸送的地層密度測(cè)量?jī)x器的 例子。
圖6表示使用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的完井閥(completionvalve)的例子。
圖7表示能夠把根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器用作轉(zhuǎn)向裝置的旋轉(zhuǎn)可控定向鉆 井儀器的例子。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的線性致動(dòng)器的一個(gè)例子以剖開(kāi)圖形式表示在圖1中。致 動(dòng)器10可設(shè)置在基本上圓柱形的外殼16內(nèi)，該外殼比如可以由高強(qiáng)度的、 優(yōu)選地非磁性金屬或金屬合金制成，比如蒙乃爾鎳銅錳鐵合金(mond)、 鈦或以商標(biāo)INCONEL出售的合金，該商標(biāo)為Huntington Alloys Corp., Huntington, WV的注冊(cè)商標(biāo)。外殼16可包括錐形的內(nèi)孔18，其協(xié)作地接 合對(duì)應(yīng)錐形楔14的外表面，該楔置于磁致伸縮元件承轉(zhuǎn)器12的外部。楔 14將在下面進(jìn)一步說(shuō)明。外殼16在其縱向端基本上敞開(kāi)，以使得致動(dòng)器 10的各種內(nèi)部構(gòu)件能夠插入和操作。多個(gè)磁體可設(shè)置在外殼16的外表面 上。磁體可以是線圈40，線圈這樣繞成以便當(dāng)加電時(shí)在外殼16內(nèi)產(chǎn)生基 本上縱向極化的移動(dòng)磁場(chǎng)。用來(lái)給線圈40供電的電源將參考圖3進(jìn)一步 說(shuō)明。磁致伸縮元件承轉(zhuǎn)器12 (為方便起見(jiàn)以下簡(jiǎn)稱(chēng)"承轉(zhuǎn)器")也可以由 高強(qiáng)度的、非磁性材料制成，諸如蒙乃爾鎳銅錳鐵合金、鈦或以上提到的
INCONEL牌的合金，并基本上置于外殼16內(nèi)部，如圖1所示。如上所述， 承轉(zhuǎn)器12可包括多個(gè)周向隔開(kāi)的、在承轉(zhuǎn)器12的至少一部分外表面上側(cè) 向向外延伸的錐形楔14。當(dāng)承轉(zhuǎn)器12縱向推入外殼16中時(shí)，楔14通過(guò) 協(xié)作地接合錐形內(nèi)孔18而被橫向地向內(nèi)壓迫?？赏ㄟ^(guò)協(xié)作地接合在承轉(zhuǎn) 器12的一個(gè)縱向端處的凸緣20與承轉(zhuǎn)器螺母22之間的彈簧24或類(lèi)似的 偏置裝置向承轉(zhuǎn)器12提供縱向力，該承轉(zhuǎn)器螺母22可與外殼16的一個(gè) 縱向端的內(nèi)表面螺紋接合(參見(jiàn)圖1中的26)。通過(guò)彈簧24抵靠凸緣20 施加的力迫使承轉(zhuǎn)器12縱向進(jìn)入外殼16，從而錐形孔18抵靠著楔14施 加橫向壓縮力。承轉(zhuǎn)器12可包括在楔14的內(nèi)表面之間縱向延伸的槽(參 見(jiàn)圖2中的14A)，以使得楔14的橫向壓縮更自由地轉(zhuǎn)移到承轉(zhuǎn)器12的 內(nèi)部。
磁致伸縮元件28可置于承轉(zhuǎn)器12內(nèi)部，如圖1所示。磁致伸縮元件 28可以是基本上環(huán)形圓柱體的形狀，使得致動(dòng)器桿或管34能夠通過(guò)它。 磁致伸縮元件28可以由本領(lǐng)域己知的材料制成，如Terfenol-D和本文背 景技術(shù)中提到的以商標(biāo)ETREMA TERFENOL-D出售的材料。Terfenol-D 優(yōu)選作為磁致伸縮元件28的材料，因?yàn)槠湎鄬?duì)于所施加的磁場(chǎng)的大小具 有高度的磁致伸縮，且能通過(guò)其磁致伸縮產(chǎn)生一定量的力。Terfenol-D材 料還具有大約380攝氏度的居里(curie)溫度，從而對(duì)于典型井筒中存在 的溫度相對(duì)不敏感。不過(guò)，磁致伸縮元件28的確切成分不是對(duì)本發(fā)明范 圍的限制。
磁致伸縮元件28在其松弛狀態(tài)(不受磁場(chǎng)影響)下的外徑選擇為提 供在承轉(zhuǎn)器12內(nèi)部中的緊摩擦配合。磁致伸縮元件28的一個(gè)縱向端與螺 紋接合在致動(dòng)器桿或管34的一部分上的承轉(zhuǎn)器螺母30協(xié)作地相接合。磁 致伸縮元件28的另一縱向端與止推墊圈33的一側(cè)相接觸，在止推墊圈的 另一側(cè)上與盤(pán)簧32或類(lèi)似的偏置裝置的一端相接觸。彈簧32在其另一端 與致動(dòng)器桿或管34的外部上的推力面36相接觸。承轉(zhuǎn)器螺母30、彈簧 32和推力面36的組合在磁致伸縮元件28沿著承轉(zhuǎn)器12的內(nèi)部移動(dòng)時(shí)保 持磁致伸縮元件28被壓縮，以縱向驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器桿或管34。通過(guò)置于外殼16內(nèi)部且處于致動(dòng)器桿或管34的表面的外部的軸頸軸承38或類(lèi)似的線性 軸承，致動(dòng)器桿或管34可被強(qiáng)制在外殼16內(nèi)部縱向移動(dòng)。
在致動(dòng)器10的操作中，選擇性地流過(guò)線圈40的電流致使磁致伸縮元 件28的一部分產(chǎn)生足夠的橫向壓縮(在磁致伸縮作用下)，以便能夠在承 轉(zhuǎn)器12內(nèi)部縱向移動(dòng)，且該同一部分經(jīng)受縱向延長(zhǎng)。磁致伸縮元件28的 松弛部分保持摩擦地固定在承轉(zhuǎn)器12的內(nèi)表面以?xún)?nèi)。由于通過(guò)線圈40的 電流被選擇性地改變，因此磁致伸縮元件28的被橫向壓縮和縱向延長(zhǎng)的 部分被選擇性地改變，從而整個(gè)磁致伸縮元件28關(guān)于承轉(zhuǎn)器12以蠕動(dòng)或 "尺蠖"運(yùn)動(dòng)形式縱向平移。因?yàn)榇胖律炜s元件28最終縱向固定在承轉(zhuǎn) 器螺母30和推力面36之間，所以磁致伸縮元件28的縱向平移會(huì)致使致 動(dòng)器桿或管34相應(yīng)地縱向平移。盡管沒(méi)有表示在圖1中，但意在通過(guò)線 性致動(dòng)器操作的任何裝置都可以功能性地連接到致動(dòng)器管34的一端。
在前的例子包括所謂致動(dòng)器桿或管34。如果是管的形式，且可以參考 圖6說(shuō)明，致動(dòng)器桿或管34可包括基本上敞開(kāi)的通道或孔34A。在這種 實(shí)施方式中，致動(dòng)器IO可用來(lái)例如操作井筒閥(wellbore valve)，比如井 下安全閥，其中生產(chǎn)管或類(lèi)似的管道可通過(guò)致動(dòng)器10。在這種實(shí)施方式中， 致動(dòng)器10可以設(shè)置在井筒(其可以是有套管的)與生產(chǎn)油管外部之間的 環(huán)形空間中，參見(jiàn)，例如授予McCalvin等并歸屬本發(fā)明受讓人的美國(guó)專(zhuān) 利No. 6513594，作為一種類(lèi)型的閥的例子。另一種類(lèi)型的井筒閥可在以 下參考圖6說(shuō)明。應(yīng)該清楚地理解，本發(fā)明的應(yīng)用不限于與井筒閥一起使 用，也不是致動(dòng)器的致動(dòng)元件必須為圖1所示的管的形式。另一些例子可 使用可通過(guò)磁致伸縮元件28被縱向移動(dòng)的實(shí)心桿或類(lèi)似裝置，其清楚地 保留在本發(fā)明范圍以?xún)?nèi)。
致動(dòng)器的橫截面表示在圖2中，以舉例說(shuō)明楔14與錐形內(nèi)孔18的協(xié) 同布置。通過(guò)刀片和錐形內(nèi)孔18的協(xié)同布置可以提供的特別的優(yōu)點(diǎn)在于， 由于承轉(zhuǎn)器12和/或磁致伸縮元件28受到井筒中的磨損、熱膨脹和/或加 工公差的影響，可在磁致伸縮元件28與承轉(zhuǎn)器12之間保持足量的摩擦， 以使得在對(duì)抗連接到致動(dòng)器管(圖1中的34)的載荷而施加力的同時(shí)，磁 致伸縮元件28能夠發(fā)生上述平移運(yùn)動(dòng)。
給線圈40供電的一個(gè)例子如圖3所示。多相交變電流源42，其可以是三相源，可如圖所示地連接到線圈40，以使得縱向"行進(jìn)"的磁場(chǎng)可施
加到磁致伸縮元件(圖1中的28)上。如另一個(gè)例子，線圈可具有三相電
樞換向。每一相由串聯(lián)連接的幾個(gè)線圈組成以形成許多磁極。極距優(yōu)選地
為磁致伸縮元件(圖1中的28)的長(zhǎng)度的一半。在前面例子中的任一個(gè)中， 致動(dòng)器管(圖1中的34)的運(yùn)動(dòng)速度可以通過(guò)選擇交變電流頻率來(lái)控制。 可在鎧裝電纜43的端部處運(yùn)送到井筒41中的地層流體測(cè)試儀器44 的一個(gè)例子如圖4所示。流體測(cè)試儀器44可以是接合由封隔器密封元件
(集中表示為45)密封的探針的一種類(lèi)型，所述封隔器密封元件抵靠在井 筒41的壁上。這樣，探針密封地與地層接合。在這種儀器中，本領(lǐng)域已 知將儀器外殼壓靠在井筒壁的一側(cè)，以有助于封隔器密封元件與地層的密 封接合。在圖4所示的例子中，兩個(gè)如關(guān)于圖l一3所述的線致動(dòng)器10可 包括在儀器44中并布置成橫斷于儀器44的縱軸延伸。當(dāng)延伸時(shí)，致動(dòng)器 管34接合井筒的壁，以迫使儀器44與井筒41的相反側(cè)相接觸。在這種 實(shí)施方式中，致動(dòng)器管34可包括設(shè)置在其接觸端的管鞋或推靠板34A， 以限制由致動(dòng)器管34引起的井筒壁的壓痕。地層測(cè)試儀器的一個(gè)例子在 授予Whitten并屬于本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專(zhuān)利No.3952588中有所說(shuō)明。 地層密度測(cè)量?jī)x器46的一個(gè)例子如圖5所示。密度儀器46通常包括 具有伽馬輻射源和伽馬輻射探測(cè)器(在這里沒(méi)有單獨(dú)示出)的"墊板"
(skid) 48，用于與井筒的壁相接合。如上所述的致動(dòng)器10可具有連接到 樞軸延伸的推靠臂(backup arm) 50的致動(dòng)器管34。通常致動(dòng)器10將沿 著儀器46的縱向軸線布置，從而致動(dòng)器管34從那開(kāi)始的延伸將橫向地展 開(kāi)推靠臂50。參見(jiàn)，例如授予Chappdat等并屬于本發(fā)明的受讓人的美國(guó) 專(zhuān)利No. 5528029，用于說(shuō)明可使用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的合適推靠臂連 桿。
圖6表示完井閥(completionvalve)的一個(gè)例子，其可與根據(jù)本發(fā)明 的致動(dòng)器一起使用。井筒可具有套管60或類(lèi)似的其中灌水泥的管。在選 擇的地層中，套管60可包括射孔58，以提供從其外面的地層到套管60 內(nèi)部的液壓連通。生產(chǎn)油管54可延伸穿過(guò)套管60的內(nèi)部，并可在一個(gè)或 多個(gè)環(huán)形密封裝置("封隔器")55之間限定密封的環(huán)形空間。油管54本 身可以包括在封隔器之間的射孔56，從而油管射孔56的暴露能夠使流體進(jìn)入套管60和油管54。油管射孔56可利用滑動(dòng)套閥選擇性地暴露或封閉。 在本例中，致動(dòng)器10可以操作性地連接到滑動(dòng)套閥52，從而致動(dòng)器管34 的延伸可驅(qū)動(dòng)套閥52移動(dòng)以覆蓋油管射孔56，從而阻止流體從套管60 通過(guò)油管射孔56進(jìn)入。致動(dòng)器管34的收回將打開(kāi)滑動(dòng)套閥52。
可使用根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)可控定向鉆探儀器表示在圖7中。 本例中的儀器71是所謂的"推動(dòng)鉆頭(push the bit)"儀器，但根據(jù)本發(fā) 明的致動(dòng)器的應(yīng)用不限于推動(dòng)鉆頭儀器。儀器71包括驅(qū)動(dòng)軸72，其包括 構(gòu)造成螺紋連接到鉆柱(未示出)的上螺紋連接部78。驅(qū)動(dòng)軸72與鉆柱 (未示出) 一起旋轉(zhuǎn)以使置于儀器71下端處的鉆頭76旋轉(zhuǎn)。通常，驅(qū)動(dòng) 軸72會(huì)包括內(nèi)螺紋連接("箱形端")，以螺紋連接到鉆頭76或近鉆頭鉆 具(未示出)。驅(qū)動(dòng)軸72設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸72外部周?chē)耐?殼70中。外殼包括設(shè)置在圍繞外殼70的周向間隔位置處的多個(gè)致動(dòng)器10， 所述多個(gè)致動(dòng)器10布置成各致動(dòng)器桿34從外殼70的中心側(cè)向向外延伸。 每一個(gè)致動(dòng)器桿34可由推靠板34B覆蓋以保護(hù)桿34不受損害。每一個(gè)致 動(dòng)器10連接到方向感測(cè)和致動(dòng)器控制電路系統(tǒng)80。系統(tǒng)80包括確定外殼 70的測(cè)地學(xué)方向并選擇性地使一些致動(dòng)器10延伸以致使儀器71施加橫向 力的傳感器。橫向力選擇為致使儀器的縱軸沿著選擇的軌跡定向(從而沿 著這種軌跡指引井筒的方向)。在本發(fā)明之前本領(lǐng)域已知的旋轉(zhuǎn)可控定向 鉆井儀器通常采用液壓致動(dòng)器，以執(zhí)行以上示例性?xún)x器中與致動(dòng)器10相 同或類(lèi)似的功能。
井筒裝置的在前的例子不意味著窮舉，而僅僅是可以與根據(jù)本發(fā)明的 致動(dòng)器一起使用的各種類(lèi)型的井筒裝置的有限的代表。
根據(jù)本發(fā)明制成的線性致動(dòng)器在井筒儀器和控制方面可具有許多應(yīng) 用。這種致動(dòng)器可通過(guò)較小的主動(dòng)元件產(chǎn)生基本的操作力，能夠構(gòu)造成以 許多不同的幾何形態(tài)操作，并且避免了使用與電機(jī)/球狀螺母和液壓線性致 動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的大量驅(qū)動(dòng)部分。
盡管已經(jīng)關(guān)于有限數(shù)量的實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員受 益于本說(shuō)明書(shū)將理解能夠設(shè)計(jì)不脫離如本文所公開(kāi)的本發(fā)明范圍的其他 實(shí)施例。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅通過(guò)所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種線性致動(dòng)器，包括置于外殼中的大致呈圓柱形的磁致伸縮元件；承轉(zhuǎn)器，所述承轉(zhuǎn)器與磁致伸縮元件的外部協(xié)作地相接合，以使得磁致伸縮元件的松弛部分摩擦地保持在承轉(zhuǎn)器中；致動(dòng)器桿，所述致動(dòng)器桿功能性地連接到磁致伸縮元件的一個(gè)縱向端；偏置裝置，所述偏置裝置設(shè)置在外殼與承轉(zhuǎn)器之間，以使承轉(zhuǎn)器保持橫向壓縮；以及布置成在磁致伸縮元件中感應(yīng)蠕動(dòng)的磁體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，其中所述致動(dòng)器桿包括沿著其縱向的 通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，其中所述磁體包括縱向地纏繞在外殼 周?chē)亩鄠€(gè)線圈，所述線圈連接到電流源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的致動(dòng)器，其中電流是多相交變電流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的致動(dòng)器，其中交變電流的頻率是可選擇的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，其中所述偏置裝置包括多個(gè)周向間隔 開(kāi)的楔，所述楔與外殼中的錐形內(nèi)孔協(xié)作地相接合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的致動(dòng)器，還包括縱向偏置裝置，所述縱向偏置 裝置與外殼和承轉(zhuǎn)器協(xié)作地相接合、以將承轉(zhuǎn)器壓入外殼中從而壓縮楔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，還包括致動(dòng)器桿的外部上的推力面， 和接近致動(dòng)器桿的縱向端的鎖緊螺母，磁致伸縮元件設(shè)置在推力面與鎖緊 螺母之間以便保持縱向壓縮。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，其中外殼、承轉(zhuǎn)器和致動(dòng)器桿由非磁 性材料制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的致動(dòng)器，其中致動(dòng)器桿連接到井筒閥的操作元
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的致動(dòng)器，其中致動(dòng)器桿操作性地連接到測(cè)井儀器上的可直線伸出的推靠板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的致動(dòng)器，其中致動(dòng)器桿操作性地連接到測(cè)井儀 器上的可樞轉(zhuǎn)伸出的推靠臂。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的致動(dòng)器，其中致動(dòng)器形成旋轉(zhuǎn)可控定向鉆井儀器的轉(zhuǎn)向元件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的致動(dòng)器，其中磁致伸縮元件包括Terfenol-D。
15. —種用于操作井筒裝置的方法，包括如下步驟 向圍繞大致呈圓柱形的磁致伸縮元件的承轉(zhuǎn)器施加徑向向內(nèi)的偏置力，以保持承轉(zhuǎn)器與磁致伸縮元件的松弛部分之間的摩擦接觸；向磁致伸縮元件施加磁場(chǎng)，以使得磁致伸縮元件中發(fā)生蠕動(dòng)；以及 使磁致伸縮元件的縱向端處的蠕動(dòng)轉(zhuǎn)移到井筒裝置的操作元件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中施加磁場(chǎng)的步驟包括施加電流至 縱向纏繞在承轉(zhuǎn)器外部的多個(gè)線圈。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中電流包括多相交變電流。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中施加徑向向內(nèi)的偏置力的步驟包 括在外殼中縱向偏置承轉(zhuǎn)器，承轉(zhuǎn)器和外殼具有協(xié)作表面，所述表面布置 成響應(yīng)于外殼中的縱向偏置而徑向壓縮承轉(zhuǎn)器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中操作元件包括地層測(cè)試儀器上的 推靠板。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中操作元件包括密度測(cè)量?jī)x器上的 推靠臂。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中操作元件包括旋轉(zhuǎn)可控定向鉆井 儀器上的轉(zhuǎn)向元件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中操作元件包括井筒套閥。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括使井筒管縱向地通過(guò)磁致伸縮 元件通過(guò)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種線性致動(dòng)器，包括設(shè)置在外殼中的大致上呈圓柱形的磁致伸縮元件。承轉(zhuǎn)器與外殼和磁致伸縮元件的外部協(xié)作地相接合，以使得磁致伸縮元件的松弛部分摩擦地保持在承轉(zhuǎn)器中。致動(dòng)器桿功能性地連接到磁致伸縮元件的一個(gè)縱向端。偏置裝置設(shè)置在外殼與承轉(zhuǎn)器之間，以使承轉(zhuǎn)器維持橫向壓縮。致動(dòng)器包括布置成在磁致伸縮元件中感應(yīng)蠕動(dòng)的磁體。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101552575SQ20081009181
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者阿雷恩·P·多瑞爾 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)股份有限公司