专利名称：一种适用于井下作业的电磁离合器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻井(工具)设备，特别是关于一种适用于深井作业的电磁
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背景技术：
电磁离合器是自动化控制的主要执行元件之一，它可以在原动机旋转不中断的条件下用来控制传动链，是一种能够把电磁能转换为机械能的装置。电磁离合器与其它元件配合，使传动部分能实现起动、停止、变速、制动、换向、直线定位和回转分度等。由于电磁离合器具有体积小、结构紧凑、动作灵敏、消耗功率小以及操作方便等优点，所以在近代技术中被广泛的应用。电磁离合器种类很多，分类比较复杂，但归纳起来可分为四种类型摩擦片式电磁离台器、牙嵌式电磁离合器、磁粉式电磁离合器和转差式电磁离合器。其中摩擦片式电磁离台器和牙嵌式电磁离合器的应用最为广泛。摩擦片式电磁离合器按不同情况分为(1)根据使用条件可分为湿式和干式。湿式在使用时，用油来润滑摩擦片和进行冷却。干式是在空气中使用，不加油，自冷；( 根据摩擦面数目，有单片式和多片式。单片式只有一对摩擦片，多片式有两对以上的摩擦片。牙嵌式电磁离合器，通常分为有滑环和无滑环两种。电磁离合器的优点在于(1)提高传动系统的机械性能；(2)提高传动系统的操作性能；(3)操作安全和具有过载保护；(4)维护方便，控制简单。近几年，电磁离合器在石油钻井设备中也得到了广泛应用。由于井下高温高压的特殊环境，这就需要井下工具中的电磁离合器必须能够承受高温、高压的作用和耐腐蚀，并且可以在油浴的环境中正常工作。由于井下空间狭小，因此在空间尺寸上还要求要尽量小。目前，电磁离合器在石油钻井技术中应用广泛，同时，根据油田需要，为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受地理位置限制或开发后期的油田，通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井来实现，进而造成复杂结构的井不断增多。大位移井由于其独特的优点和技术难点，已成为代表当今石油工业的热点之一。目前通用的钻井技术已经不能满足现代钻井的需要，于是，研究发明了高造斜率井眼轨迹控制工具，然而在该井下工具中，电磁离合器起着至关重要的作用。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种适用于井下作业的电磁离合器。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于包括一传动主轴，传动主轴上安装一传动盘，传动盘的外缘通过花键连接一衔铁，衔铁位于一制动盘与吸合盘之间的空隙中，制动盘上设置有供衔铁限位转动的环形凹槽，衔铁与吸合盘的相对面上对应设置有啮合齿；衔铁的上端带有一凸台，凸台与一磁轭之间夹设一弹簧；磁轭内部包裹线圈，线圈与衔铁之间设置有所述吸合盘；一联轴器与吸合盘连接，联轴器与外部传动件相连。[0008]上述的传动主轴通过花键连接传动盘。上述吸合盘与联轴器可为过盈配合、键配合、齿配合连接方式之一，或通过一副吸合盘连接。上述的磁轭与制动盘固定在一外壳里侧，其他各件也均位于壳体内。在所述的传动盘的旁边可以辅助设置一副传动盘，用于调节衔铁的移动空间。副传动盘也通过键连接在传动主轴上。在所述磁轭与联轴器之间设置有轴承，所述线圈和轴承均置于油浴环境中。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由衔铁、制动盘、吸合盘、线圈以及弹簧组成，线圈通电时衔铁与吸合盘接合实现传动，线圈断电时衔铁与制动盘接合实现制动。其中采用的线圈材料能够满足在油浴的环境下承受高温高压，能够承受较大电流，采用电流实时控制，能够方便地实现工作过程的自动化和远距离操纵。2、 衔铁与吸合盘齿轮接合，在接合过程中不会产生较大的轴向力，工作平稳可靠。3、衔铁与传动盘通过键接合，这样可以满足衔铁在轴向方向上的滑动，实现离合与制动的功能。同时衔铁与传动主轴通过键接合还能实现转动。4、衔铁在弹簧的作用下，当断电后将衔铁弹回到静止部位鱼制动盘啮合，实现制动，减少了误操作和误动作，提高了操纵安全性。5、该电磁离合器体积小，质量轻，能够安装在井下，可以承受井下高温、高压的作用，并且能够耐腐蚀和在油浴的环境中正常工作。能够实现离合与制动的双重功能，提高了钻井工具的测量精度和钻井方位确定的准确性。
图1是本实用新型结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1所示，本实用新型主要包括传动主轴1、传动盘2、衔铁3、制动盘4、吸合盘 5、弹簧6、磁轭7、线圈8、联轴器9、轴承10，以及外壳11。传动主轴1通过花键连接传动盘2。传动盘2的外缘再通过花键连接衔铁3。衔铁3位于制动盘4与吸合盘5之间的空隙中。衔铁3的上端带有一凸台，凸台与磁轭7之间夹设一弹簧6。磁轭7内部包裹线圈8，线圈8与衔铁3之间设置吸合盘5。联轴器9位于吸合盘5的下方，吸合盘5与联轴器9或过盈配合，或键配合，或齿配合，或通过一副吸合盘5’连接，目的在于吸合盘5转动时能够带动联轴器9旋转。联轴器9用于与外部传动件相连。轴承10位于磁轭7与联轴器9之间。磁轭7与制动盘4均固定在外壳11里侧。上述实施例中，在衔铁3与吸合盘5的相对面，对应设置有啮合齿；衔铁3和吸合盘5均为铁磁性材料制作，当线圈8通电时，吸合盘5吸引衔铁3向其靠拢，两者通过齿啮合，实现传动。上述实施例中，在制动盘4上，开设有与衔铁3宽度相适应的环形槽，使得衔铁3 滑向制动盘4时，卡入到环形槽中，实现定位旋转。上述实施例中，为了方便调整衔铁3的滑动空间，还可以在传动盘2的旁边辅助设置一副传动盘2’，也通过键连接在传动主轴1上。[0021]本实用新型是一种适用于井下作业的电磁离合器，具有离合、制动双功能。当离合器工作时，线圈8通电产生磁场，在磁场力的作用下，衔铁3克服弹簧阻力与吸合盘5啮合， 由于衔铁3是在传动主轴1的带动下旋转着的，所以吸合盘5也会带动联轴器9转动，从而传递扭矩。当电磁离合器不工作时，线圈8断电，衔铁3在弹簧恢复力的作用下滑向另一端， 与吸合盘5分离，联轴器9停止转动，从而实现制动功能。该离合器采用电流控制，控制简单易操作，能够方便地实现工作过程的自动化和远距离操纵。本实用新型离合器是专门为高造斜率井眼轨迹控制工具而设计的，能够起到离合与制动的双重作用，实时控制高造斜率井眼轨迹控制工具，满足该工具在井下钻井造斜需要，达到造斜钻井的目的。该离合器体积小，质量轻，能够安装在井下，其中采用的线圈材料能够满足在油浴的环境下承受高温高压，能够承受较大电流。该离合器的发明，促成了高造斜率井眼轨迹控制工具研究成功，解决了井场设置困难地区尤其是近海油田地区的开发， 节省了建钻井平台和人工岛的费用，使总体开发成本大大降低。同时在钻井过程中消除地层因素的不确定性干扰，完成复杂的井眼轨迹和实现井下闭环控制都具有重大意义。
权利要求1.一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于包括一传动主轴，所述传动主轴上安装一传动盘，所述传动盘的外缘通过花键连接一衔铁，所述衔铁位于一制动盘与吸合盘之间的空隙中，所述制动盘上设置有供衔铁限位转动的环形凹槽，所述衔铁与吸合盘的相对面上对应设置有啮合齿；所述衔铁的上端带有一凸台，凸台与一磁轭之间夹设一弹簧； 所述磁轭内部包裹线圈，所述线圈与衔铁之间设置有所述吸合盘；一联轴器与所述吸合盘连接，所述联轴器与外部传动件相连。
2.如权利要求1所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于所述传动主轴通过花键连接传动盘。
3.如权利要求1所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于所述吸合盘与联轴器为过盈配合、键配合、齿配合、通过一副吸合盘连接方式之一。
4.如权利要求1所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于所述磁轭与制动盘固定在一外壳里侧。
5.如权利要求1或4所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于在所述磁轭与联轴器之间设置有轴承。
6.如权利要求1或2所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于在所述传动盘的旁边辅助设置一副传动盘，副传动盘也通过键连接在传动主轴上。
7.如权利要求1所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于所述线圈置于油浴环境中。
8.如权利要求5所述的一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于所述轴承置于油浴环境中。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于井下作业的电磁离合器，其特征在于它包括一传动主轴，传动主轴上安装一传动盘，传动盘的外缘通过花键连接一衔铁，衔铁位于制动盘与吸合盘之间的空隙中，制动盘上设置有供衔铁限位转动的环形凹槽，衔铁与吸合盘的相对面上对应设置有啮合齿；衔铁的上端带有一凸台，凸台与一磁轭之间夹设一弹簧；磁轭内部包裹线圈，线圈与衔铁之间设置有所述吸合盘；一联轴器与吸合盘连接，联轴器与外部传动件相连。本实用新型可通过控制电流的大小，调节传动扭矩。本实用新型体积小，质量轻，能够安装在井下，可以承受井下高温、高压的作用，并且能够耐腐蚀和在油浴的环境中正常工作，提高了钻井工具的测量精度和钻井方位确定的准确性。
文档编号F16D27/14GK202065378SQ20102068580
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者何保生, 冯定, 吴光武, 姜伟, 李汉兴, 檀便友, 王鹏, 管虹翔, 袁咏心 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油研究中心, 长江大学