CN109667845A - 适用于测井仪的电控离合器及测井仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电控离合器及测井仪，离合器包括外壳，外壳内设有滚珠花键副、电磁铁和套筒轴；滚珠花键副包括花键轴和套设于花键轴上的花键螺母，花键轴一端收容于套筒轴且另一端连接驱动器，并在驱动器的驱动下带动花键螺母绕自身轴线旋转及沿花键轴轴向移动；电磁铁位于花键螺母与驱动器之间；套筒轴远离花键轴的一端为扭矩输出端，其靠近花键轴的一端与花键螺母对接；花键螺母具有第一位置和第二位置；当电磁铁不通电时，花键螺母处于第一位置，且满足条件：花键螺母反转时能够带动套筒轴旋转，正转时打滑；当电磁铁通电时，花键螺母经反转至处于第二位置，且满足条件：花键螺母反转和正转时均能够带动套筒轴旋转。本发明可避免卡井事故。
Description
技术领域
本发明涉及电缆测井工具领域，具体涉及一种适用于测井仪的电控离合器及测井仪。
背景技术
测井仪器在井下工作时，往往需要张开推靠臂来实现特定的功能。但是，在井下高温高压环境下，由于仪器可能发生故障，使得张开的推靠臂无法正常收拢，推靠臂始终张开卡住井壁，发生重大的卡井事故。
现有技术一般采取两种方式来张开和收拢推靠臂。第一种是液压驱动方式，由活塞驱动推靠臂的张开收拢机构；第二种是机械驱动方式，由电机驱动滚珠丝杠副，由滚珠丝杠将电机的转动转换成轴向移动，再来驱动推靠臂的张开收拢机构。
液压驱动是比较理想的方式，既能张开和收拢推靠臂，也能在仪器故障时电磁阀断电而泄压，推靠臂在复位弹簧的作用下自动收拢，从而保障整个仪器的安全性。但是，由于液压元器件体积较大，采用液压驱动方式的井下仪器的外径通常也较大，在一些小井眼的油气井或有油管的生产井中，液压仪器无法通过细小的井孔，限制了液压驱动方式仪器的应用。
机械驱动方式通常在电机和滚珠丝杠之间设置电磁离合器，电磁离合器通电离合后电机正常驱动滚珠丝杠，故障时电磁离合器断电而脱开电机对滚珠丝杠的束缚，推靠臂在复位弹簧的作用下自动收拢。但是，井下仪器受到空间尺寸限制，电磁离合器无法做得很大，电磁力也会偏小，导致电磁离合器所能传递的扭矩也偏小。为了提高电磁力，增大电磁线圈的电流是通常做法，但电磁线圈在井下高温环境下长时间保持高电流状态，电磁线圈的发热量很难及时散出，甚至可能烧毁电磁线圈。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本发明采取的技术方案是：
一种适用于测井仪的电控离合器，包括外壳，所述外壳内设有滚珠花键副、电磁铁和套筒轴；
所述滚珠花键副包括花键轴和套设于所述花键轴上的花键螺母，所述花键轴一端收容于套筒轴且另一端用于连接驱动器，并在驱动器的驱动下带动所述花键螺母绕自身轴线旋转及沿花键轴轴向移动；
所述电磁铁位于所述花键螺母与驱动器之间，其连接有电源；
所述套筒轴远离花键轴的一端为扭矩输出端，其靠近花键轴的一端与花键螺母对接；
所述花键螺母具有第一位置和第二位置；
当所述电磁铁不通电时，所述花键螺母处于第一位置，且满足条件：所述花键螺母反转时能够带动套筒轴旋转，正转时打滑；
当所述电磁铁通电时，所述花键螺母经反转至处于第二位置，且满足条件：所述花键螺母反转和正转时均能够带动套筒轴旋转。
进一步地，所述花键螺母外表面设有两个滑动销，两所述滑动销沿花键螺母中轴线呈中心对称；
所述套筒轴与花键螺母对接的一端为对接端，所述对接端设有两个与滑动销适配的第一开槽，所述第一开槽具有位置相对的第一面和止挡面，两所述第一开槽将所述对接端分成两个螺旋面，两所述第一开槽和两螺旋面均沿套筒轴中轴线成中心对称；
所述止挡面开口端与第一开槽槽底的间距小于第一面开口端与第一开槽槽底的间距；沿套筒轴的轴向，所述止挡面开口端与所述第一面开口端之间形成第一区，所述止挡面开口端与第一开槽槽底之间形成第二区；
所述花键螺母处于第一位置时，所述滑动销的中心轴位于第一区，所述花键螺母处于第二位置时，所述滑动销的中心轴位于第二区。
进一步地，所述第一开槽的宽度自槽口朝槽底逐渐增大。
进一步地，所述电控离合器还包括：
吸合机构，其包括：
-滚珠；
-滚珠保持套，其套设于所述花键螺母上并与套筒轴相连，其上设有滚珠孔，所述滚珠部分收容于滚珠孔内所述滚珠保持套内壁与花键螺母外壁之间形成有容置滚珠的第一空间；
-与电磁铁配合的卡珠套筒，其套设于所述滚珠保持套上，所述卡珠套筒内壁与滚珠保持套外壁之间形成有容置滚珠的第二空间；
-第三弹簧，其两端分别抵接所述电磁铁与卡珠套筒；当电磁铁通电时，卡珠套筒朝电磁铁方向运动并压缩第三弹簧，且卡珠套筒朝滚珠孔内挤压滚珠；
复位机构，其包括套设于花键轴上的第一弹簧和第二弹簧以及固定于花键轴表面的第三挡圈，所述第三挡圈位于所述卡珠套筒与花键螺母之间，所述第一弹簧两端分别抵接花键螺母和套筒轴，所述第二弹簧两端分别抵接花键螺母和第三挡圈。
进一步地，所述花键螺母包括靠近电磁铁的第一圆柱段、靠近套筒轴的第二圆柱段及连接第一圆柱段和第二圆柱段的斜面段，第一圆柱段外径小于第二圆柱段外径；
所述滚珠保持套内壁与第一圆柱段及斜面段之间形成所述第一空间。
进一步地，卡珠套筒包括主体部及由主体部内壁沿其径向凸设而成的凸出部，所述主体部、凸出部与滚珠保持套外壁之间形成所述第二空间。
进一步地，所述外壳内还设有第一轴承，所述第一轴承套设于套筒轴上，其外壁固定于外壳上，内壁固定于套筒轴上。
进一步地，所述花键轴上插接有销轴；所述外壳内还设有牙嵌离合器，所述牙嵌离合器包括：
第一半离合器片，其一端用于连接驱动器；
第二半离合器片，其一端与第一半离合器片另一端通过第四弹簧啮合，其另一端上沿花键轴轴向开设有两个第二开槽，第二半离合器片套设于花键轴上，所述销轴两端分设于两第二开槽中；所述第四弹簧套设于花键轴上，其两端分别抵接第二半离合器片与电磁铁，并处于压缩状态。
进一步地，所述外壳内还设有轴承滑套和第二轴承，所述轴承滑套和第二轴承均位于第二半离合器片与电磁铁之间，所述第二轴承套设于花键轴上并与第二半离合器片接触，所述轴承滑套固定地套接于第二轴承上，所述第四弹簧两端分别抵接轴承滑套与电磁铁。
本发明还提供了一种测井仪，其包括：
推靠机构；
滚珠丝杠副，其包括滚珠丝杠和设于丝杠上的丝杠螺母，所述丝杠螺母与推靠机构相连；
第五弹簧，其一端固定且另一端与所述丝杠螺母相连；
如上所述的电控离合器，所述套筒轴的扭矩输出端与滚珠丝杠相连；
驱动器，其与花键轴相连，其用于驱动花键轴反转并带动推靠机构收拢以及正转并带动推靠机构张开。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明提供的电控离合器，当电磁铁不通电时，花键螺母处于第一位置，此时，本电控离合器处于分离状态，当电磁铁通电时，花键螺母处于第二位置，此时，本电控离合器完成吸合，处于吸合状态。当处于分离状态时，花键螺母与套筒轴脱开，花键螺母正转时打滑，只有处于吸合状态时，花键螺母正转才能通过套筒轴将动力传输出去，以驱动推靠机构张开；而无论处于分离还是吸合状态，花键螺母反转始终能够通过套筒轴将动力传输出去，以驱动推靠机构收拢。如果测井仪出现故障，对电磁铁断电，则电控离合器由吸合状态恢复为分离状态，在与滚珠丝杠副的滚珠螺母相连的复位弹簧的作用下，推靠机构可以自动收拢。
相对于液压驱动方式，本发明涉及的电控离合器是机电结构，机电结构的体积可以比液压结构的体积要小得多，仪器能够通过细小的井孔，应用范围更广。
相比于机械驱动方式，本发明涉及的电控离合器通过机构运动方式离合，不需要很大的电磁力即可保持离合状态(离合动作时短暂高电流大电磁力，离合完成后只需低电流较小电磁力即可保持离合状态)，可以提供较大的离合力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电控离合器整体剖面图；
图2为本发明实施例提供的花键螺母及套筒轴结构示意图；
图3为本发明实施例提供的花键螺母未旋转时的示意图(电磁铁未通电)；
图4为本发明实施例提供的花键螺母反转时的示意图(电磁铁未通电)；
图5为本发明实施例提供的花键螺母正转时的示意图(电磁铁未通电)；
图6为本发明实施例提供的电磁铁通电时的示意图(花键螺母未旋转)；
图7为本发明实施例提供的电磁铁通电时的示意图(花键螺母反转至吸合)；
图8为本发明实施例提供的电磁铁断电复位后的示意图；
图9为本发明实施例提供的牙嵌离合器示意图；
图10为本发明实施例提供的测井仪的示意图。
图中：A、第一区；B、第二区；1、第一轴承；2、外壳；3、第一挡圈；4、卡紧螺母；5、第一弹簧；6、套筒轴；600、第一开槽；601、第一面；602、止挡面；603、螺旋面；7、弹簧滑套；8、第二挡圈；9、滚珠保持套；900、第一空间；901、第二空间；10、第一螺钉；11、第三挡圈；12、花键轴；13、第二弹簧；14、花键螺母；140、第一圆柱段；141、斜面段；142、第二圆柱段；15、滚珠；16、卡珠套筒；160、主体部；161、凸出部；17、第三弹簧；18、电磁铁；19、第二轴承；20、轴承滑套；21、第四挡圈；22、第四弹簧；23、销轴；24、第二螺钉；25、第一半离合器片；26、驱动器；27、第二半离合器片；28、连接套；29、第三螺钉；30、第四螺钉；31、滑动销；32、滚珠丝杠；33、丝杠螺母；34、第五弹簧；35、撑杆；36、推靠臂。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种适用于测井仪的电控离合器，包括外壳2，在外壳2内设有滚珠花键副、电磁铁18和套筒轴6；其中：
滚珠花键副包括花键轴12和套设于花键轴12上的花键螺母14，花键轴12一端收容于套筒轴6且另一端用于连接驱动器26，并在驱动器26的驱动下带动花键螺母14绕自身轴线旋转及沿花键轴12轴向移动，花键螺母14套在花键轴12外，花键螺母14发生跟随花键轴12同步旋转的运动以及沿花键轴12轴向移动的运动，但是，花键螺母14与花键轴12不发生相对旋转；
电磁铁18位于花键螺母14与驱动器26之间，其连接有电源，电磁铁18通过第二螺钉24固定在外壳2上；
套筒轴6远离花键轴12的一端为扭矩输出端，其靠近花键轴12的一端与花键螺母14对接；
花键螺母14具有第一位置和第二位置；
当电磁铁18不通电时，花键螺母14处于第一位置，且满足条件：花键螺母14反转时能够带动套筒轴6旋转，正转时打滑；
当电磁铁18通电时，花键螺母14经反转至处于第二位置，且满足条件：花键螺母14反转和正转时均能够带动套筒轴6旋转。
本发明应用于测井仪时，套筒轴6的扭矩输出端通过滚珠丝杠副与推靠机构相连，且滚珠丝杠副还设置复位弹簧，并满足花键螺母14反转时，带动套筒轴6反转以收拢推靠机构，而正转时带动套筒轴6正转以张开推靠机构。
本实施例通过控制电磁铁通断电来控制离合过程：
当电磁铁18不通电时，花键螺母14处于第一位置，此时，本电控离合器处于分离状态，在该第一位置时，花键螺母14反转时能够带动套筒轴6反转，而正转时打滑；
当电磁铁18通电时，花键螺母14经反转至处于第二位置，此时，本电控离合器完成吸合，处于吸合状态，在该第二位置时，花键螺母14反转时能够带动套筒轴6反转，而正转时能够带动套筒轴6正转。
这样，本发明实施例提供的电控离合器具有单向功能，在驱动器26反转方向上该电控离合器始终保持驱动器26对滚珠丝杠副的约束，即驱动器26反转时，电控离合器相当于联轴器，驱动器26的输出扭矩可以传递到滚珠丝杠副，滚珠丝杠的丝杠螺母往回收拢，从而收拢推靠机构；驱动器26正转时，若电控离合器处于分离状态，驱动器26对滚珠丝杠副没有约束，花键螺母14在套筒轴6上打滑，驱动器26的输出扭矩无法传递到滚珠丝杠副，在吸合后，花键螺母14才能够带动套筒轴6转动，驱动器26才对滚珠丝杠副施加约束，从而对推靠机构施加约束，驱动器26的输出扭矩才能传递到滚珠丝杠副，丝杠螺母往外推开，以张开推靠机构。
驱动器26的反转是推靠机构收拢的方向，而驱动器26正转是推靠机构张开的方向，一旦推靠机构张开顶在井壁上，仪器又发生故障导致驱动器26无法反转收拢推靠臂，驱动器26的固有扭矩会一直作用在滚珠丝杠副，导致推靠机构卡死在井壁上。当推靠机构张开而仪器发生故障时，只需要电磁铁18断电，该电控离合器的花键螺母14回到第一位置，电控离合器恢复至处于分离状态，便解除了驱动器26对滚珠丝杠副的约束，电控离合器输出端收拢推靠机构的方向相对于输入端是正向打滑状态，滚珠丝杠副的丝杠螺母被复位弹簧(推靠机构张开时滚珠丝杠的丝杠螺母压缩复位弹簧，复位弹簧蓄能，一旦驱动器26解除对滚珠丝杠的约束，丝杠螺母会被复位弹簧反向推回)反向推动而自动往回收拢，推靠机构也会跟着自动收拢，起到安全作用。
因此，本电控离合器无论在电磁铁是否通电情况下，驱动器26均能够驱动推靠机构收拢，不会发生卡井事故，而一旦仪器发生故障、推靠机构卡在井壁上时，电磁铁18断电，即可通过复位弹簧使推靠机构收拢。
参见图2所示，对套筒轴6和花键螺母14进一步细化，花键螺母14外表面设有两个滑动销31，两滑动销31沿花键螺母14中轴线呈中心对称；
套筒轴6与花键螺母14对接的一端为对接端，对接端设有两个与滑动销31适配的第一开槽600，第一开槽600具有位置相对的第一面601和止挡面602，两第一开槽600将对接端分成两个螺旋面603，两第一开槽600沿套筒轴6中轴线成中心对称，且两螺旋面603也沿套筒轴6中轴线成中心对称；图2中，套筒轴6右端设有接口，可对外连接滚珠丝杠；
参见图2所示，止挡面602开口端与第一开槽600槽底的间距小于第一面601开口端与第一开槽600槽底的间距，使得沿套筒轴6的轴向，止挡面602的开口端位于第一开槽600和第一面601开口端之间；沿套筒轴6的轴向，止挡面602开口端与第一面601开口端之间形成第一区A，止挡面602开口端与第一开槽600槽底之间形成第二区B，参见图3所示；
参见图3所示，当花键螺母14处于第一位置时，滑动销31的中心轴位于第一区A，使得花键螺母14反转时，滑动销31被第一面601约束，从而带动套筒轴6反转，输出动力，参见图4；花键螺母14正转时，滑动销31在两个螺旋面603上运动，花键螺母14打滑，参见图5所示；
参见图3所示，当花键螺母14处于第二位置时，滑动销31的中心轴位于第二区B，使得花键螺母14反转时，滑动销31被第一面601约束，从而带动套筒轴6反转，输出动力，花键螺母14正转时，滑动销31被止挡面602约束，从而带动套筒轴6正转，输出动力，参见图7所示。
参见图2所示，第一面601朝止挡面602倾斜，使得第一开槽600的宽度自槽口朝槽底逐渐增大，其好处是，在反转时，滑动销31可以沿第一面601滑动到第一开槽600的槽底，防止滑动销31滑脱，参见图4所示，第一面601可以采用曲面，比如与滑动销31适配的螺旋面，保证滑动销31的母线接触螺旋面。
电控离合器还包括吸合机构和复位机构；
参见图1所示，吸合机构包括滚珠15、滚珠保持套9、卡珠套筒16和第三弹簧17；滚珠保持套9套设于花键螺母14上并通过第一螺钉10与套筒轴6相连，其上设有滚珠孔，滚珠15部分收容于滚珠孔内，滚珠保持套9内壁与花键螺母14外壁之间形成有容置滚珠15的第一空间900；卡珠套筒16采用铁磁性材料制作，并与电磁铁18配合，电磁铁18通电时驱使卡珠套筒16朝电磁铁18移动，其套设于滚珠保持套9上，卡珠套筒16内壁与滚珠保持套9外壁之间形成有容置滚珠15的第二空间901；第三弹簧17套设在卡珠套筒16上，其两端分别抵接电磁铁18与卡珠套筒16；当电磁铁18通电时，卡珠套筒16朝电磁铁18方向运动并压缩第三弹簧17，且卡珠套筒16朝滚珠孔内挤压滚珠15；
参见图1所示，复位机构包括套设于花键轴12上的第一弹簧5和第二弹簧13以及固定于花键轴12表面的第三挡圈11，第三挡圈11位于卡珠套筒16与花键螺母14之间，本实施例中第三挡圈11设置在花键轴12的挡圈槽内，第一弹簧5两端分别抵接花键螺母14和套筒轴6，第二弹簧13两端分别抵接花键螺母14和第三挡圈11。参见图1所示，花键轴12上还套设有弹簧滑套7，弹簧滑套7收容于套筒轴6内，在套筒轴6内还设有第二挡圈8，用来抵挡弹簧滑套7，弹簧滑套7一端与花键螺母14抵接，另一端与第一弹簧5抵接，第一弹簧5另一端抵接于套筒轴6。花键轴12上的第三挡圈11固定在花键轴12的挡圈槽内，第二弹簧13被第三挡圈11抵挡。
参见图3和4所示，电磁铁18未通电时，滑动销31位于第一位置，此时，滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第二空间901内，当驱动器26驱动花键轴12带动花键螺母14反转时，滑动销31受到第一面601的约束，沿着第一面601滑动到第一开槽600槽底，花键螺母14一边跟着花键轴12做反向转动，一边随着滑动销31沿着花键轴12的轴向向右移动，使得第一空间900与滚珠孔相通，滚珠15一部分落入第一空间，另一部分位于滚珠孔内，花键螺母14向右移动推动弹簧滑套7压缩第一弹簧5。驱动器26持续反向转动，滑动销31一直保持在第一开槽600槽底，驱动器26的扭矩传递到套筒轴6上，再由套筒轴6对外输出到滚珠丝杠副上。驱动器26结束反向转动后，被压缩的第一弹簧5推动弹簧滑套7和花键螺母14，使得滑动销31回到第一位置，且滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第二空间901内。
参见3和5所示，电磁铁18未通电时，滑动销31位于第一位置，此时，滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第二空间901内，当驱动器26驱动花键轴12带动花键螺母14正转时，滑动销31受到螺旋面603的约束，滑动销31沿着螺旋面603滑动，花键螺母14一边跟着花键轴12做正向转动，一边随着滑动销31沿着花键轴12的轴向向左移动，花键螺母14向左移动时，花键螺母14左端面压缩第二弹簧13，右端面离开弹簧滑套7。当滑动销31滑动完螺旋面603后，在第二弹簧13压力作用下回到第一位置。驱动器26机持续正向转动，滑动销31一直交替在两个螺旋面603上滑动，电控离合器内部持续打滑，驱动器26的扭矩无法通过套筒轴6输出到滚珠丝杠副上。驱动器26结束正向转动后，滑动销31在第二弹簧13压力作用下紧贴螺旋面603，或者回到第一位置。
参见图2所示，花键螺母14包括靠近电磁铁18的第一圆柱段140、靠近套筒轴6的第二圆柱段142及连接第一圆柱段140和第二圆柱段142的斜面段141，第一圆柱段140外径小于第二圆柱段142外径；滚珠保持套9内壁与第一圆柱段140及斜面段141之间形成第一空间900，第一空间900与滚珠孔可以共同容纳滚珠15。
参见图1所示，卡珠套筒16包括主体部160及由主体部160内壁沿其径向凸设而成的凸出部161，主体部160、凸出部161与滚珠保持套9外壁之间形成第二空间901，第二空间901与滚珠孔可以共同容纳滚珠15，凸出部161侧壁为斜面或曲面，便于凸出部161向滚珠孔内挤压滚珠15。
参见图6，并结合图1和图4所示，电磁铁18通电，花键螺母14未反转时，滑动销31位于第一位置，此时，滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第二空间901内，卡珠套筒16在电磁力作用下向左移动，卡珠套筒16向左压缩第三弹簧17，卡珠套筒16的凸出部161压住滚珠15，滚珠15底部被花键螺母14的第二圆柱段142顶住，卡珠套筒16被滚珠15卡住。
参见图7，电磁铁18高电压通电后，驱动器26反转，花键螺母14反转，滑动销31沿着第一面601滑动，花键螺母14向右移动，花键螺母14的第一圆柱段140到达滚珠15的底部，让出了容纳滚珠15的第一空间900，卡珠套筒16在较大的电磁力作用下克服第三弹簧17的推力，卡珠套筒16的凸出部161强行将滚珠15向滚珠保持套9内部挤压，凸出部161从滚珠15的顶部滑过，凸出部161封住滚珠15的顶部，使得滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第一空间900内，电控离合器完成吸合过程。完成吸合后，电磁铁18低保持电压通电，卡珠套筒16在较小的电磁力作用下保持吸合，滚珠15始终一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第一空间900内，滑动销31始终处于第二位置。此时，驱动器26无论正反转，其扭矩都能通过滑动销31传递到套筒轴6，再由套筒轴6输出到滚珠丝杠副。
参见图8所示，电磁铁18断电，卡珠套筒16失去电磁力吸引，在第三弹簧17储存的弹簧力推动下向右复位，同时卡珠套筒16让出了滚珠15顶部的第二空间901，第一弹簧5储存的弹簧力推动弹簧滑套7，继而推动花键螺母14，花键螺母14的斜面段141行将滚珠15向滚珠保持套9外部挤压，随着花键螺母14向左移动，滚珠15从花键螺母14的第一圆柱段140经过斜面段141到达第二圆柱段142，从而，滚珠15一部分位于滚珠孔内，另一部分位于第二空间901内。至此，电控离合器内部的零件全部恢复到初始状态。
参见图1所示，外壳2内还设有第一轴承1，第一轴承1套设于套筒轴6上，其外壁固定于外壳2上，图1中第一轴承1设在外壳2右端的轴承孔内，内壁固定于套筒轴6上，外壳2内还设有第一挡圈3，第一挡圈3设在挡圈槽内，用来卡紧第一轴承1，第一轴承1外侧设有卡紧螺母4，卡紧螺母4拧紧套筒轴6的外螺纹上。
参见图1和图9所示，花键轴12上插接有销轴23；外壳2内还设有牙嵌离合器，采用牙嵌离合器的好处是，可以限制驱动器26传递到花键轴12上的最大扭矩，最大扭矩为牙嵌离合器的打滑扭矩，限制最大扭矩是为了保护传动系统不被较大的扭矩强行损坏。
牙嵌离合器包括第一半离合器片25和第二半离合器片27，第一半离合器片25一端用于连接驱动器26；第二半离合器片27一端与第一半离合器片25另一端通过第四弹簧22啮合，其另一端上沿花键轴12轴向开设有两个第二开槽，第二开槽呈长条状，第二半离合器片27套设于花键轴12上，销轴23两端分设于两第二开槽中；第四弹簧22套设于花键轴12上，其两端分别抵接第二半离合器片27与电磁铁18，并处于压缩状态。
第二半离合器片27转动时，通过销轴23传递扭矩给花键轴12，同时，由于第二开槽的存在，第二半离合器片27也能相对于花键轴12发生轴向滑动。第四弹簧22被预压缩地设置在电磁铁18和第二半离合器片27之间，第四弹簧22的预压缩力使得两个半离合器片的牙齿相互啮合，通过牙齿啮合，驱动器26的扭矩可以传递给花键轴12。
参见图9所示，本实施例中，第一半离合器片25套在驱动器26的输出轴上，第二半离合器片27套在第一半离合器片25上，外壳2与驱动器26之间设有连接套28，连接套28一端通过第三螺钉29连接在驱动器26上，另一端通过第四螺钉30连接在外壳2上。
参见图1和图9所示，外壳2内还设有轴承滑套20和第二轴承19，轴承滑套20和第二轴承19均位于第二半离合器片27与电磁铁18之间，第二轴承19套设于花键轴12上并与第二半离合器片27接触，轴承滑套20固定地套接于第二轴承19上，第四弹簧22两端分别抵接轴承滑套20与电磁铁18。轴承滑套20内还设有第四挡圈21，用来抵挡第二轴承19，使之固定。本实施例中，第二轴承19设置在轴承滑套20的轴承孔内，第四挡圈21设置在轴承滑套20的挡圈槽内并卡住第二轴承19的位置，第四弹簧22套在轴承滑套20的外部。
随着驱动器26的输出扭矩增大，牙齿相互啮合的工作面之间发生相对滑动，第二半离合器片27向右推动第二轴承19，第二轴承19向右推动轴承滑套20，轴承滑套20压缩第四弹簧22。一旦驱动器26的输出扭矩增大到一定程度，第二半离合器片27彻底克服第四弹簧22的压缩力，牙嵌离合器的牙齿之间发生相对滑动，驱动器26传递给花键轴12的扭矩被限制在固定的设置值。
本实施例中，牙嵌离合器的牙齿的牙形采用梯形结构，调整牙齿工作面的倾斜角和第四弹簧22的刚度，可以控制牙嵌离合器的打滑扭矩。如果牙齿两个工作面的倾斜角不一致，可使得电机正、反转的打滑扭矩不同，则可以根据实际需要来调控电机正、反转的最大输出扭矩。
参见图10所示，本发明实施例还提供了一种测井仪，其包括推靠机构、滚珠丝杠副、第五弹簧34、电控离合器和驱动器26；滚珠丝杠副包括滚珠丝杠32和设于滚珠丝杠32上的丝杠螺母33，丝杠螺母33与推靠机构相连；第五弹簧34一端固定且另一端与丝杠螺母33相连，第五弹簧34作为复位弹簧，在电磁铁18断电后，驱使推靠机构收拢；电控离合器的套筒轴6的扭矩输出端与滚珠丝杠32相连；驱动器26与花键轴12相连，其用于驱动花键轴12反转并带动推靠机构收拢以及正转并带动推靠机构张开。
参见图10所示，推靠机构包括互相连接的撑杆35和推靠臂36，撑杆35与丝杠螺母33相连。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种适用于测井仪的电控离合器，包括外壳(2)，其特征在于：所述外壳(2)内设有滚珠花键副、电磁铁(18)和套筒轴(6)；
所述滚珠花键副包括花键轴(12)和套设于所述花键轴(12)上的花键螺母(14)，所述花键轴(12)一端收容于套筒轴(6)且另一端用于连接驱动器(26)，并在驱动器(26)的驱动下带动所述花键螺母(14)绕自身轴线旋转及沿花键轴(12)轴向移动；
所述电磁铁(18)位于所述花键螺母(14)与驱动器(26)之间，其连接有电源；
所述套筒轴(6)远离花键轴(12)的一端为扭矩输出端，其靠近花键轴(12)的一端与花键螺母(14)对接；
所述花键螺母(14)具有第一位置和第二位置；
当所述电磁铁(18)不通电时，所述花键螺母(14)处于第一位置，且满足条件：所述花键螺母(14)反转时能够带动套筒轴(6)旋转，正转时打滑；
当所述电磁铁(18)通电时，所述花键螺母(14)经反转至处于第二位置，且满足条件：所述花键螺母(14)反转和正转时均能够带动套筒轴(6)旋转。
2.如权利要求1所述的电控离合器，其特征在于：
所述花键螺母(14)外表面设有两个滑动销(31)，两所述滑动销(31)沿花键螺母(14)中轴线呈中心对称；
所述套筒轴(6)与花键螺母(14)对接的一端为对接端，所述对接端设有两个与滑动销(31)适配的第一开槽(600)，所述第一开槽(600)具有位置相对的第一面(601)和止挡面(602)，两所述第一开槽(600)将所述对接端分成两个螺旋面(603)，两所述第一开槽(600)和两螺旋面(603)均沿套筒轴(6)中轴线成中心对称；
所述止挡面(602)开口端与第一开槽(600)槽底的间距小于第一面(601)开口端与第一开槽(600)槽底的间距；沿套筒轴(6)的轴向，所述止挡面(602)开口端与所述第一面(601)开口端之间形成第一区(A)，所述止挡面(602)开口端与第一开槽(600)槽底之间形成第二区(B)；
所述花键螺母(14)处于第一位置时，所述滑动销(31)的中心轴位于第一区(A)，所述花键螺母(14)处于第二位置时，所述滑动销(31)的中心轴位于第二区(B)。
3.如权利要求2所述的电控离合器，其特征在于：所述第一开槽(600)的宽度自槽口朝槽底逐渐增大。
4.如权利要求1所述的电控离合器，其特征在于，所述电控离合器还包括：
吸合机构，其包括：
-滚珠(15)；
-滚珠保持套(9)，其套设于所述花键螺母(14)上并与套筒轴(6)相连，其上设有滚珠孔，所述滚珠(15)部分收容于滚珠孔内所述滚珠保持套(9)内壁与花键螺母(14)外壁之间形成有容置滚珠(15)的第一空间(900)；
-与电磁铁(18)配合的卡珠套筒(16)，其套设于所述滚珠保持套(9)上，所述卡珠套筒(16)内壁与滚珠保持套(9)外壁之间形成有容置滚珠(15)的第二空间(901)；
-第三弹簧(17)，其两端分别抵接所述电磁铁(18)与卡珠套筒(16)；当电磁铁(18)通电时，卡珠套筒(16)朝电磁铁(18)方向运动并压缩第三弹簧(17)，且卡珠套筒(16)朝滚珠孔内挤压滚珠(15)；
复位机构，其包括套设于花键轴(12)上的第一弹簧(5)和第二弹簧(13)以及固定于花键轴(12)表面的第三挡圈(11)，所述第三挡圈(11)位于所述卡珠套筒(16)与花键螺母(14)之间，所述第一弹簧(5)两端分别抵接花键螺母(14)和套筒轴(6)，所述第二弹簧(13)两端分别抵接花键螺母(14)和第三挡圈(11)。
5.如权利要求4所述的电控离合器，其特征在于：
所述花键螺母(14)包括靠近电磁铁(18)的第一圆柱段(140)、靠近套筒轴(6)的第二圆柱段(142)及连接第一圆柱段(140)和第二圆柱段(142)的斜面段(141)，第一圆柱段(140)外径小于第二圆柱段(142)外径；
所述滚珠保持套(9)内壁与第一圆柱段(140)及斜面段(141)之间形成所述第一空间(900)。
6.如权利要求4所述的电控离合器，其特征在于：卡珠套筒(16)包括主体部(160)及由主体部(160)内壁沿其径向凸设而成的凸出部(161)，所述主体部(160)、凸出部(161)与滚珠保持套(9)外壁之间形成所述第二空间(901)。
7.如权利要求1所述的电控离合器，其特征在于：所述外壳(2)内还设有第一轴承(1)，所述第一轴承(1)套设于套筒轴(6)上，其外壁固定于外壳(2)上，内壁固定于套筒轴(6)上。
8.如权利要求1所述的电控离合器，其特征在于，所述花键轴(12)上插接有销轴(23)；所述外壳(2)内还设有牙嵌离合器，所述牙嵌离合器包括：
第一半离合器片(25)，其一端用于连接驱动器(26)；
第二半离合器片(27)，其一端与第一半离合器片(25)另一端通过第四弹簧(22)啮合，其另一端上沿花键轴(12)轴向开设有两个第二开槽，第二半离合器片(27)套设于花键轴(12)上，所述销轴(23)两端分设于两第二开槽中；所述第四弹簧(22)套设于花键轴(12)上，其两端分别抵接第二半离合器片(27)与电磁铁(18)，并处于压缩状态。
9.如权利要求1所述的电控离合器，其特征在于：所述外壳(2)内还设有轴承滑套(20)和第二轴承(19)，所述轴承滑套(20)和第二轴承(19)均位于第二半离合器片(27)与电磁铁(18)之间，所述第二轴承(19)套设于花键轴(12)上并与第二半离合器片(27)接触，所述轴承滑套(20)固定地套接于第二轴承(19)上，所述第四弹簧(22)两端分别抵接轴承滑套(20)与电磁铁(18)。
10.一种测井仪，其特征在于，其包括：
推靠机构；
滚珠丝杠副，其包括滚珠丝杠(32)和设于丝杠(32)上的丝杠螺母(33)，所述丝杠螺母(33)与推靠机构相连；
第五弹簧(34)，其一端固定且另一端与所述丝杠螺母(33)相连；
如权利要求1所述的电控离合器，所述套筒轴(6)的扭矩输出端与滚珠丝杠(32)相连；
驱动器(26)，其与花键轴(12)相连，其用于驱动花键轴(12)反转并带动推靠机构收拢以及正转并带动推靠机构张开。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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