本發(fā)明總地涉及石油測井儀器，更具體地涉及用于石油測井儀器的多臂機械推靠器，例如六臂機械推靠器。

背景技術(shù)：

典型的帶有貼壁測量極板的石油測井儀器是微電阻率掃描成像儀器，此類儀器探頭需要通過多壁推靠器將多個測量極板推至緊貼井壁的位置，測量極板中的傳感器將地層參數(shù)信息以耦合的電信號的形式傳送給電子線路部分進行處理，最后由計算機對采集的信號進行插值，復(fù)現(xiàn)等處理成直觀的圖像，作為地層地質(zhì)解釋人員分析的依據(jù)。

石油測井行業(yè)中應(yīng)用的多臂推靠器種類很多，較為流行的分類方式為按照驅(qū)動方式、推靠執(zhí)行機構(gòu)或者推靠器的用途進行區(qū)分。按照驅(qū)動方式的不同有機械式電機驅(qū)動和液壓馬達液力驅(qū)動；按照包含的推靠執(zhí)行機構(gòu)的不同分為平行四邊形機構(gòu)推靠和非平行四邊形機構(gòu)推靠；按照用途分為井徑測量、緊貼井壁和居中測量等幾類。機械式平行四邊形六臂推靠器因其結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，維修便利等，是目前一種比較成熟的多臂推靠器。其特點是通過電機驅(qū)動推盤，將多個貼壁極板（例如六個）平行于測井儀器軸線推至貼緊井壁進行測量，推靠器本身具有使測井儀器扶正居中的功能。

六臂推靠器的測量極板分為上下兩組，每組三塊。如果極板長度過長，而推靠主臂位于同一儀器高度上，則帶動下面一組極板的平行四邊形機構(gòu)剛度因為加長連接桿的存在而降低，直接影響推靠力有效傳導(dǎo)到極板上。

常用的六臂機械推靠器使用摩擦系數(shù)小，傳動效率高的滾珠絲杠傳動，配有離合器進行反向鎖緊制動保護。但是這種結(jié)構(gòu)只適用于極板組重量不夠大的情況下。當(dāng)這種結(jié)構(gòu)用在掛接長、大，重的測量極板的工況下，浸泡在液壓油中的離合器容易打滑，反向自鎖功能失效，所有測量極板在失重狀態(tài)下砸向儀器主基體，引發(fā)安全事故。

常用的推力桿密封結(jié)構(gòu)為密封圈安裝在推力桿上，這樣密封圈會隨著推力桿往復(fù)運動而運動，容易磨損，降低可靠性，同時更換密封圈時需將儀器外殼拆卸，然后拆卸推力桿更換密封圈。

因此，需要改進這種多臂機械推靠器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于石油測井儀器的多臂機械推靠器，其包括：多個大致平行四邊形臂機構(gòu)；動力機構(gòu)；動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)，用于將來自所述動力機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動；動力傳動機構(gòu)，其分別與所述動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)和所述多個大致平行四邊形臂機構(gòu)連接，以在展開位置和收起位置之間驅(qū)動所述多個大致平行四邊形臂機構(gòu)；所述動力傳動機構(gòu)包括推力盤，所述推力盤沿其周向交替地布置沿所述石油測井儀器的軸線延伸的長推力桿和短推力桿，所述長推力桿和短推力桿每一個的上端部安裝到所述推力盤上，并且下端部連接到所述多個大致平行四邊形臂機構(gòu)的對應(yīng)一個，從而分別形成長傳動鏈和短傳動鏈。

短傳動鏈驅(qū)動位于上部的測量極板，而長傳動鏈驅(qū)動位于下部的測量極板。

在一種優(yōu)選的實施方式中，與所述短傳動鏈相連的平行四邊形臂機構(gòu)包括：寬主臂，所述寬主臂的一個端部分別鉸接連接所述短推力桿和所述石油測井儀器的主體，形成第一鉸接點；測量極板,所述測量極板的上端部與所述寬主臂的另一端部鉸接連接，形成第二鉸接點；極板連接管，所述極板連接管的上端部連接到所述測量極板的下端部，使得所述極板連接管能夠相對于所述測量極板同軸心地旋轉(zhuǎn)，但不產(chǎn)生軸向相對位移；以及副臂，所述副臂的一個端部通過副臂掛耳鉸接連接所述極板連接管的下端部，形成第三鉸接點，并且所述副臂的另一個端部鉸接連接到所述石油測井儀器的主體，形成第四鉸接點。

進一步地，所述極板連接管經(jīng)由螺紋可調(diào)節(jié)地連接所述副臂掛耳。

在一種優(yōu)選的實施方式中，與所述長傳動鏈相連的平行四邊形臂機構(gòu)包括：窄主臂，所述窄主臂的一個端部分別鉸接連接所述長推力桿和所述石油測井儀器的主體，形成第一鉸接點；矩形連桿，所述矩形連桿的上端部鉸接連接所述窄主臂的另一個端部，形成第二鉸接點；極板連接管，所述極板連接管的上端部可調(diào)節(jié)地連接到所述矩形連桿的下端部；測量極板，所述測量極板的上端部連接到所述極板連接管的下端部，使得所述極板連接管能夠相對于所述測量極板同軸心地旋轉(zhuǎn)，但不產(chǎn)生軸向相對位移；以及副臂，所述副臂的一個端部通過副臂掛耳鉸接連接所述測量極板的下端部，形成第三鉸接點，并且所述副臂的另一個端部鉸接連接所述石油測井儀器的主體，形成第四鉸接點。

將主臂分為寬窄兩種，交錯排列于測井儀器的兩個高度。這樣下移的窄主臂可以縮短所需要的連接桿長度。

進一步地，所述矩形連桿具有大致矩形截面，沿所述矩形連桿的整個長度在其底部形成矩形槽，所述矩形連桿的上端部設(shè)有銷通孔，用于鉸接連接所述窄主臂，所述矩形連桿的下端部設(shè)有螺紋，使得連接所述極板連接管的螺紋長度能夠調(diào)節(jié)。

矩形連接桿代替小徑圓連接桿，增大了橫截面積，從而增強相應(yīng)的平行四邊形臂機構(gòu)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括梯形絲杠和在所述梯形絲杠上可直線移動的螺母，所述推力盤固定連接到所述螺母。

進一步地，所述梯形絲杠具有低螺旋角。

這種梯形絲杠傳動具有自鎖功能，反向制動可靠，傳動更加平穩(wěn)。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述長推力桿和短推力桿每一個的下端部均設(shè)有密封組件，所述密封組件包括密封套，所述密封套套在所述下端部上，位于每個推力桿與所述石油測井儀器的主體之間；固定蓋，所述固定蓋將所述密封套軸向固定在每個推力桿與所述石油測井儀器的主體之間；內(nèi)密封圈，用于在每個推力桿與所述密封套之間形成密封；以及外密封圈，用于在所述密封套與所述石油測井儀器的主體之間形成密封。

這種推力桿密封結(jié)構(gòu)便于安裝拆卸和維修。另外，在推力桿運動的時候，密封圈是靜止的，因此減少了往復(fù)運動造成的磨損損傷，提高了密封的可靠性。

進一步地，所述密封套朝外的一端設(shè)有用于拆卸的環(huán)形槽。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述螺母通過三根徑向均勻分布的連桿固定連接所述推力盤。

優(yōu)選地，在所述推力盤與每個推力桿之間均設(shè)有緩沖裝置。

優(yōu)選地，所述動力機構(gòu)包括電機，例如直流電機。

優(yōu)選地，所述多個大致平行四邊形臂機構(gòu)為六個大致平行四邊形臂機構(gòu)。

優(yōu)選地，所述短推力桿經(jīng)由中間連接桿鉸接連接所述寬主臂。

優(yōu)選地，所述長推力桿經(jīng)由中間連接桿鉸接連接所述窄主臂。

附圖說明

參考附圖，下面將更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的多臂機械推靠器的剖面示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的動力傳動機構(gòu)的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的推力桿密封結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；

圖4為圖3所示的推力桿密封結(jié)構(gòu)的局部放大剖面示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的平行四邊形臂機構(gòu)的剖面示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的矩形連桿的立體示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細的描述，其中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件。

圖1為用于石油測井儀器的多臂推靠器的結(jié)構(gòu)示意圖，多臂推靠器總地由附圖標(biāo)記1表示。

該多臂推靠器1包括外殼11，優(yōu)選地是空心的金屬管，內(nèi)部絕大部分空間充滿液壓油實現(xiàn)壓力平衡，主要是保護其它關(guān)鍵零件不受井下環(huán)境的侵蝕和影響。

在該外殼11內(nèi)設(shè)有動力機構(gòu)，動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)和動力傳動機構(gòu)。

參考圖1，在一個優(yōu)選實施例中，動力機構(gòu)為電機12，例如直流電機。動力轉(zhuǎn)換機構(gòu)是由螺母16和梯形絲杠17組成的螺旋副。動力傳動機構(gòu)包括推力盤110，推力盤110沿其周向交替地布置沿石油測井儀器的軸線延伸的多個長推力桿112和多個短推力桿111，例如三個長推力桿112和三個短推力桿111，該長推力桿和短推力桿每一個的上端部安裝到推力盤110上，并且下端部連接到所述多個大致平行四邊形臂機構(gòu)的對應(yīng)一個，從而形成短傳動鏈和長傳動鏈。

相應(yīng)地，推力盤110上面開有六個推力桿孔，用于接納相應(yīng)的三個短推力桿111和三個長推力桿112。因此，存在六個平行四邊形臂機構(gòu)，與三個短推力桿111連接的平行四邊形臂機構(gòu)形成上組，而與三個長推力桿112連接的平行四邊形臂機構(gòu)形成下組，上組平行四邊形臂機構(gòu)和下組平行四邊形臂機構(gòu)沿著石油測井儀器的軸線處于不同的高度。

電機12經(jīng)由連接軸13、扭矩限制器14和軸承15連接到梯形絲杠17。電機能夠通過連接軸13驅(qū)動梯形絲杠17旋轉(zhuǎn)，而梯形絲杠17的旋轉(zhuǎn)則驅(qū)動螺母16在梯形絲杠17上進行直線移動。具有自鎖功能的低螺旋角的絲杠17和螺母16組成的螺旋副代替滾珠絲杠與離合器的組合，提高了石油測井儀器的安全可靠性。絲杠17的螺紋選擇為高強度的梯形螺紋，大大提高絲杠17的強度。

如圖2所示，螺母16與推力盤110之間通過三根徑向均勻分布的連桿18剛性地固定在一起，例如利用螺釘21，使得兩者具有同步的往復(fù)直線運動。

推力桿111，112和推力盤110之間均裝有緩沖裝置，例如碟簧組19，碟簧組19中的碟簧除了緩沖電機傳動過來的動力外還可以允許推力桿在測量過程中隨著井徑的大小前移或者后退。

如圖3所示，推力桿111，112每一個的下端部都設(shè)有密封組件31。

如圖4所示，密封組件包括密封套41，該密封套套在每個推力桿111，112的下端部上，位于每個推力桿與石油測井儀器的主體之間；固定蓋44，該固定蓋44頂住密封環(huán)41的下端面，從而將密封套41軸向固定在每個推力桿與石油測井儀器的主體之間；內(nèi)密封圈42，用于在每個推力桿與密封套41之間形成密封；以及外密封圈43，用于在密封套41與石油測井儀器的主體之間形成密封。相應(yīng)地，密封套41的外表面和內(nèi)表面上均設(shè)有環(huán)形槽，分別用于容納外密封圈43和內(nèi)密封圈42。

優(yōu)選地，密封套41朝外的一端設(shè)有用于拆卸的環(huán)形槽46。

優(yōu)選地，固定蓋44可以方便地單獨從石油測井儀器上拆卸下來的。更換密封圈的時候只要拆卸該固定蓋，用工具卡住密封套41的尾部的環(huán)形槽46向外拉，就可以將密封套41拆下。這種結(jié)構(gòu)在推力桿做往復(fù)運動的工況下，密封套41與其上面的密封圈42和43保持靜止?fàn)顟B(tài)，減少了摩擦磨損，提高了密封圈的壽命。

返回參考圖1，短推力桿111的下端部通過銷子與中間連接桿113a的上端部連接。中間連接桿113a的下端部則連接到相應(yīng)的平行四邊形臂結(jié)構(gòu)。

相應(yīng)地，長推力桿112的下端部通過銷子與中間連接桿113b的上端部連接，而中間連接桿113b的下端部則連接到相應(yīng)的平行四邊形臂結(jié)構(gòu)。

圖5示出分別與短傳動鏈和長傳動鏈相連的上平行四邊形臂結(jié)構(gòu)10a和下平行四邊形臂結(jié)構(gòu)10b。

如圖5所示，上平行四邊形臂結(jié)構(gòu)10a與中間連接桿113a的下端部相連。

在一個優(yōu)選實施方式中，上平行四邊形機構(gòu)10a包括寬主臂115，測量極板117a，極板連接管119a，副臂掛耳121和副臂120a。

寬主臂115的一個端部通過銷子32a（見圖3）與石油測井儀器的主體連接，同時，該端部上還設(shè)有剛性固定的主臂螺釘114a，中間連接桿113a的下端部通過銷子與該主臂螺釘114a連接，從而形成第一鉸接點32。寬主臂115的另一個端部通過銷子51a（見圖5）與測量極板117a的上端部連接，從而形成第二鉸接點51。極板連接管119a的上端部連接到測量極板117a的下端部，其中，該極板連接管119a能夠相對于測量極板117a繞相同軸心旋轉(zhuǎn)，但不產(chǎn)生軸向相對位移。極板連接管119a的下端部通過螺紋與副臂掛耳121連接，并且與副臂掛耳121的連接螺紋長度能夠調(diào)節(jié)。副臂120a的一個端部通過副臂掛耳121鉸接連接極板連接管119a的下端部，形成第三鉸接點52，并且副臂120a的另一個端部鉸接連接到石油測井儀器的主體，形成第四鉸接點53。

在使用的時候通過活動扳手能夠調(diào)節(jié)極板連接管119a與副臂掛耳121的螺紋連接長度，直到第二、第三鉸接點51，52之間的距離與第一、第四鉸接點32、53之間的距離相等時，這樣就變成一個平行四邊形臂結(jié)構(gòu)。

當(dāng)推力盤110沿著石油測井儀器的軸線向下運動時，碟簧組19的位于推力盤110下部的碟簧被壓縮產(chǎn)生推力，碟簧推力推動短推力桿111向下運動，而短推力桿111則帶動中間連接桿113a下移，中間連接桿113a接著帶動主臂螺釘114a和寬主臂115繞著銷子32a向外翻轉(zhuǎn)，與寬主臂115相連接的測量極板117a被推向井壁進行測量。

反之，當(dāng)推力盤110沿著石油測井儀器的軸線向上運動時，碟簧組19的位于推力盤110上部的碟簧被壓縮產(chǎn)生拉力，碟簧拉力拉動短推力桿111向上運動，短推力桿111帶動中間連接桿113a上移，中間連接桿113a接著帶動主臂螺釘114a和寬主臂115繞著銷子32a向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，與寬主臂相連接的測量極板117a被拉回至石油測井儀器的主體上，收緊后停止測量。

繼續(xù)參考圖5，在一個優(yōu)選實施方式中，下平行四邊形臂結(jié)構(gòu)10b包括窄主臂116，矩形連桿118，極板連接管119b，測量極板117b，副臂掛耳122和副臂120b。

窄主臂116的一個端部通過銷子33b（見圖3）與石油測井儀器的主體連接，同時，該端部上還設(shè)有剛性固定的主臂螺釘114b，中間連接桿113b的下端部通過銷子與該主臂螺釘114b連接，從而形成第一鉸接點33。矩形連桿118的上端部通過銷子54b（圖5）鉸接連接窄主臂116的另一個端部，形成第二鉸接點54。矩形連桿118通過螺紋與極板連接管119b的上端部連接。測量極板117b的上端部固定地連接到極板連接管119b的下端部，使得極板連接管119b能夠相對于測量極板117b同軸心地旋轉(zhuǎn)，但不產(chǎn)生軸向相對位移。副臂120b的一個端部通過副臂掛耳122鉸接連接測量極板117b的下端部，形成第三鉸接點55，并且副臂120b的另一個端部鉸接連接石油測井儀器的主體，形成第四鉸接點56。

在使用時，通過活動扳手調(diào)節(jié)極板連接管119b與矩形連桿118的螺紋連接的長度，直到第二、第三接點54，55之間的距離與第一、第四鉸接點33、56之間的距離相等，這樣就變成一個平行四邊形臂機構(gòu)。

當(dāng)推力盤110沿著石油測井儀器的軸線向下運動時，碟簧組19的位于推力盤110下部的碟簧被壓縮產(chǎn)生推力，碟簧推力推動長推力桿112向下運動，長推力桿112帶動中間連接桿113b下移，中間連接桿113b接著帶動主臂螺釘114b和窄主臂116繞著銷子33b向外翻轉(zhuǎn)，窄主臂116的另一端部通過固接的矩形連桿118和極板連接管119b將測量極板117b推向井壁進行測量。

反之，當(dāng)推力盤110沿著石油測井儀器的軸線向上運動時，碟簧組19的位于推力盤110上部的碟簧被壓縮產(chǎn)生拉力，碟簧拉力拉動長推力桿112向上運動，長推力桿112帶動中間連接桿113b上移，中間連接桿113b接著帶動主臂螺釘114b和窄主臂116繞著銷子33b向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，窄主臂116的另一端部通過固接的矩形連桿118和極板連接管119b將測量極板117b拉向儀器主體，停止測量。

圖6示出矩形連桿118的一個優(yōu)選實施例。如圖所示，矩形連桿118具有大致矩形橫截面65。沿該矩形連桿的整個長度在其底部形成矩形槽62。矩形連桿118的上端部設(shè)有銷通孔63，用于鉸接連接窄主臂116，而下端部則設(shè)有螺紋61，使得連接極板連接管119b的螺紋長度能夠被調(diào)節(jié)。另外，在矩形連桿118的側(cè)面，位于螺紋61的末端還設(shè)有沉頭螺釘槽64，用于接納沉頭螺釘，固定確定的螺紋連接長度。這種矩形橫截面在狹窄空間內(nèi)在儀器的鏡像方向延長了連接桿的尺寸，提高了抗彎強度，從而提供增強的平行四邊形臂結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的另一方面，還公開一種石油測井儀器，其結(jié)合了上述的多臂推靠器，例如六臂推靠器。

記住這些示例以及本文所公開的其他實施方式之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢。因此，要理解的是，本發(fā)明不局限于所公開的具體實施方式，并且所述修改和其他實施方式旨在被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。當(dāng)然，本發(fā)明不由前述公開限制，相反僅由所附權(quán)利要求書及其法律等同物來限制。