CN103183293A - 重钩自由下落绳索取芯排绳绞车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，包括卷筒总成，制动器，挂轮调速链，齿轮轴支架，左、右支撑板，底座和排绳器。卷筒总成采用内藏式结构，伺服电机、行星减速器及离合器均内嵌在绞车滚筒内部，卷筒总成通过左、右支撑板固定在底座上；卷筒总成的左端连有制动器，制动器输出轴的左端与挂轮调速链相连，挂轮调速链的输出端是排绳器的双向螺杆，绞车滚筒每旋转一周，排绳器就沿导向轴的轴向移动一个绳宽，当排绳器到达绞车滚筒边缘时作反向运动，排绳器往返运动，达到均匀有序排绳的目的。本发明的绞车具有结构紧凑，启动方便，操作安全可靠，节省能源等优点，适用于深孔和复杂地层取芯钻探施工中捞取岩心钻具的任务。

Description

重钩自由下落绳索取芯排绳绞车

技术领域

本发明涉及一种钻探辅助设备，具体地说是一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车。

背景技术

绞车由于具有提升和牵引的特性，广泛应用于起重运输、建筑、港口码头及地质勘探等各种产业机械设备之中。从国内外地质勘探技术发展现状看，还没有一种地质探测技术能够代替取芯(样)钻探技术，并能最终准确确定地下矿产资源的品位、埋藏深度、储量等一系列物化参数。因此，取芯(样)钻探技术在未来地质找矿中仍然起着不可取代的作用。

金刚石绳索取芯钻进技术由于钻进效率高、钻头寿命长、工人劳动强度大幅度减轻、孔内事故减少、有利于提高岩芯采取率和样品品质，而且对缩短勘探周期，加快开发利用具有重要的社会意义，目前是地质取芯找矿，特别是深孔和复杂地层取芯钻探施工的最有效技术方法。

绞车作为深孔岩芯钻机上的重要部件，直接决定了钻探结果的好坏。传统捞取岩心钻具的方法及使用的绞车存在以下问题：

1、升降均需动力，不具备重钩下降功能。

2，钢丝绳在绞车滚筒上缠绕不均，排绳紊乱，这使得钢丝绳容易引起塑性变形和滚筒表面划伤，既缩短了钢丝绳的使用寿命，也为断绳、掉钻甚至更大的安全事故埋下隐患。

随着深孔和复杂地层取芯钻探施工的不断深入开展，对绳索取芯绞车提出了更高的要求：

1. 因绳索取芯钻进捞取岩心频繁，要求绞车启动方便；

2. 绞车要有较宽的调速范围，以满足钻进不同的地层和不同孔深的要求；

3．绞车应具有重钩自由下落功能，以节省能源，减少钻进辅助工作时间；

4. 绞车应具有排绳器，使钢丝绳均匀排列，减少钢丝绳的磨损；

5．绞车要求结构紧凑，安全可靠，操作方便，适应野外工作的需要。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的不足，而提供一种可以满足上述5条要求的重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，用以更好地完成深孔和复杂地层取芯钻探施工中捞取岩心的任务。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，包括卷筒总成、制动器、挂轮调速链、齿轮轴支架、左支撑板、底座、排绳器、右支撑板；

所述的卷筒总成，其左端连接有制动器，制动器输出轴的左端与挂轮调速链的外小齿轮相连，挂轮调速链的输出端是排绳器的双向螺杆，卷筒总成、排绳器通过左、右支撑板固定在底座上；底座由型钢焊接而成；

所述的卷筒总成包括滚筒右端盖、轴承A、伺服电机、行星减速器、动力支架、套筒、右瓣离合器、电刷支架、电刷、左瓣离合器、滚筒左端盖、制动器输出轴、螺钉、平键、止动挡圈、隔套、轴承B、螺栓和绞车滚筒；所述的滚筒右端盖通过螺栓固定在右支撑板上，伺服电机与行星减速器通过螺栓连接，并通过螺栓与动力支架相连，动力支架通过螺栓固定在滚筒右端盖上；电刷支架固定在动力支架上端，电刷通过螺纹与电刷支架连接，电刷头部抵在右瓣离合器的导电部位；行星减速器的输出轴与套筒平键连接，套筒与右瓣离合器螺栓连接；左瓣离合器通过螺栓分别和滚筒左端盖、制动器输出轴连接，滚筒左端盖与绞车滚筒通过螺钉连接；滚筒左端盖、隔套和所述的制动器通过同一组螺栓固定在左支撑板上；

所述的挂轮调速链由外小齿轮、外大齿轮、轴承左端盖、小齿轮轴、轴承、内大齿轮、轴承端盖、小螺栓和齿轮轴支架构成；所述的外小齿轮安装在制动器输出轴左端，通过平键与制动器输出轴相连，止动挡圈挡住外小齿轮轴向的串动；外大齿轮与外小齿轮啮合，外大齿轮固定在小齿轮轴的左端，通过平键与小齿轮轴相连，也采用止动挡圈挡住外大齿轮轴向的串动；小齿轮轴中部通过齿轮轴支架支撑，小齿轮轴右端通过轴承C及轴承端盖固定在左支撑板上；齿轮轴支架通过螺栓固定在左支撑板上；小齿轮轴的小齿轮与内大齿轮啮合，内大齿轮固定在双向螺杆的左端，通过平键与双向螺杆相连，同样采用止动挡圈挡住轴向的串动；

所述的排绳器包括双向螺杆、张力传感器、导轮架、导轮、压绳轴、U型螺栓、连接块、支撑螺栓、传动轴、双向螺母、支持板、直线轴承和导向轴；所述的双向螺杆通过轴承C、轴承端盖与左、右支撑板相连，双向螺母与双向螺杆通过螺纹配合，双向螺母固定在支持板上，支持板下部通过螺栓安装有直线轴承，导向轴与直线轴承配合，用于辅助双向螺母在双向螺杆上的移动；导向轴两端通过螺栓固定在左、右支撑板上；支持板的前端连有张力传感器；张力传感器的背部通过螺栓连有导轮架，传动轴穿过导轮固定在导轮架上，导轮上端装有压绳轴；导轮架背部有支撑螺栓固定的连接块，连接块上端固定有U型螺栓。

本发明所述的卷筒总成采用内藏式结构，伺服电机、行星减速器及离合器内嵌在绞车滚筒内部。

本发明所述的卷筒总成的绞车滚筒每旋转一周，排绳器就沿导向轴的轴向移动一个绳宽，当排绳器到达绞车滚筒边缘时作反向运动，排绳器的往返运动，钢丝绳完成在绞车滚筒上的有序地排列。

本发明所述排绳器通过调整挂轮调速链的传动比，实现绞车滚筒对不同的绳宽进行调整。这样绞车滚筒旋转一周，排绳器仍然沿导向轴的轴向移动一个绳宽，从而使钢丝绳有序地排列在绞车滚筒上。

本发明所述的钢丝绳从绞车滚筒引出时，先穿过U型螺栓孔，再经过压绳轴与导轮之间的空隙，最后穿过张力传感器，呈S形布置。

本发明所述的重钩在初始下落时通过自重或载荷实现自由下落，当重钩下落到预定深度时，由制动器输出设定扭矩，使挂轮调速链减速，迫使重钩减速到定值。重钩减速可避免重钩对孔底过大的冲击引起的设备故障。

本发明的重钩自由下落绳索取芯排绳绞车具有如下优点：

1. 本发明的重钩自由下落绳索取芯排绳绞车可实时测试绳索的张力，绳索出线速度，制动器的输出扭矩大小可调，有较宽的调速范围，能适应不同深度的捞取岩心任务。

2.绞车总成和排绳器通过齿轮副连接，传动精确，电机转速的改变不会影响排绳效果，钢丝绳均匀排列，减少钢丝绳的磨损。

3．本发明的绞车结构紧凑，启动方便，操作安全可靠，适应在野外工作的需要。

附图说明

图1是本发明重钩自由下落绳索取芯排绳绞车总体结构示意图。

图2是本发明中的卷筒总成结构分解示意图。

图3是本发明中的挂轮调速链的结构示意图。

图4是本发明中的排绳器的结构示意图。

图5是本发明中的张力传感器的结构示意图。

图6是本发明双向螺母的结构示意图

图7是本发明重钩自由下落示意图。

上述图中：1-卷筒总成、2-制动器、3-挂轮调速链、4-齿轮轴支架、5-左支撑板、6-底座、7-排绳器、8-右支撑板、9-滚筒右端盖、10-轴承A、11-伺服电机、12-行星减速器、13-动力支架、14-套筒、15-右瓣离合器、16-电刷支架、17-电刷、18-左瓣离合器、19-滚筒左端盖、20-制动器输出轴、21-螺钉、22-平键、23-外小齿轮、24-止动挡圈、25-隔套、26-轴承B、27-螺栓、28-外大齿轮、29-轴承左端盖、30-小齿轮轴、31-轴承C、32-内大齿轮、 33-轴承端盖、34-小螺栓、35-双向螺杆、36-张力传感器、37-导轮架、38-导轮、39-压绳轴、40-U型螺栓、41-连接块、42-支撑螺栓、43-传动轴、44-双向螺母、45-支持板、46-直线轴承、47-导向轴、48-绞车滚筒、49-重钩、50-钢丝绳、51-定滑轮。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的内容进行详细描述，具体实施方式中的具体语言或顺序仅是解释和示范性的，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1：本发明的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其结构如图1所示，包括卷筒总成1、制动器2、挂轮调速链3、齿轮轴支架4、左支撑板5、底座6、排绳器7、右支撑板8。所述的卷筒总成1，其左端连接有制动器2，制动器输出轴的左端与挂轮调速链3的外小齿轮23相连，挂轮调速链的输出端是排绳器7的双向螺杆，卷筒总成1、排绳器7通过左支撑板5、右支撑板8固定在底座6上；底座6由型钢焊接而成。

如图2所示，所述的卷筒总成1包括滚筒右端盖9、轴承A10、伺服电机11、行星减速器12、动力支架13、套筒14、右瓣离合器15、电刷支架16、电刷17、左瓣离合器18、滚筒左端盖19、制动器输出轴20、螺钉21、平键22、止动挡圈24、隔套25、轴承B26、螺栓27和绞车滚筒48；所述的滚筒右端盖9通过螺栓固定在右支撑板8上，伺服电机11与行星减速器12通过螺栓连接，并通过螺栓与动力支架13相连，动力支架13通过螺栓固定在滚筒右端盖9上；电刷支架16固定在动力支架13上端，电刷17通过螺纹与电刷支架16连接，电刷头部刚好抵在右瓣离合器15的通电部位；行星减速器12的输出轴与套筒14平键连接，套筒14与右瓣离合器15螺栓连接；左瓣离合器18通过螺栓分别和滚筒左端盖19、制动器输出轴20连接在一起后，与绞车滚筒48通过螺钉21连接；滚筒左端盖19、隔套25、制动器2通过同一组螺栓固定在左支撑板5上，左支撑板5、右支撑板8通过螺栓固定在底座6上。底座6是由型钢焊接而成。

如图3所示，所述的挂轮调速链3由外小齿轮23、外大齿轮28、轴承左端盖29、小齿轮轴30、轴承C31、内大齿轮32、轴承端盖33、小螺栓34和齿轮轴支架4构成；所述的外小齿轮23安装在制动器输出轴20左端，通过平键22与制动器输出轴20相连，止动挡圈24挡住外小齿轮23轴向的串动；外大齿轮28与外小齿轮23啮合，外大齿轮28安装在小齿轮轴30的左端，通过平键22与小齿轮轴30相连，止动挡圈24挡住外大齿轮28轴向的串动；小齿轮轴30右端通过轴承31及轴承端盖33固定在左支撑板5上，中间部位通过齿轮轴支架4配合轴承C31及轴承左端盖29支撑；齿轮轴支架4通过螺栓固定在左支撑板5上；小齿轮轴30的小齿轮与内大齿轮32配合，内大齿轮32固定在双向螺杆35的左端，通过平键22与双向螺杆35相连，也采用止动挡圈24挡住内大齿轮32轴向的串动。

如图4所示，所述的排绳器7包括双向螺杆35、张力传感器36、导轮架37、导轮38、压绳轴39、U型螺栓40、连接块41、支撑螺栓42、传动轴43、双向螺母44、支撑板45、直线轴承46和导向轴47；其中：张力传感器36的结构见图5，双向螺母44的结构见图6。所述的双向螺杆35一端通过轴承C31、轴承端盖33与左支撑板5相连，另一端与右支撑板8相连。双向螺母44与双向螺杆35通过螺纹配合，双向螺母44固定在支持板45上，支持板45下端通过螺栓安装有直线轴承46，导向轴47与直线轴承46配合，可辅助双向螺母44在双向螺杆35上的移动；导向轴47两端通过螺栓固定在左支撑板5、右支撑板8上；支持板45的前端连有张力传感器36；张力传感器36的背部通过螺栓与导轮架37连接，传动轴43穿过导轮38固定在导轮架37上，导轮38上端装有压绳轴39；导轮架37背部有支撑螺栓42固定的连接块41，连接块41上端固定有U型螺栓40。

本发明的卷筒总成1采用内藏式结构，伺服电机11、行星减速器12及右瓣离合器15、左瓣离合器18内嵌在绞车滚筒48内部，卷筒总成1通过左支撑板5、右支撑板8固定在底座6上；卷筒总成1的左端连有制动器2，制动器输出轴20的左端与挂轮调速链3相连，挂轮调速链3的输出端是排绳器7的双向螺杆35，这样绞车滚筒48每旋转一周，排绳器7就沿导向轴47的轴向移动一个绳宽，当排绳器7到达绞车滚筒48边缘时反向运动，如此反复往返，从而使钢丝绳50有序地排列在绞车滚筒48上。

本发明所述的钢丝绳50从绞车滚筒48引出时，先穿过U型螺栓40的U型孔，再经过压绳轴39与导轮38之间的空隙，最后穿过张力传感器36，呈S形布置。

本发明所述的绞车在在初始下落时，可利用重钩49自重或载荷实现自由下落。重钩49下落到达预定深度时，由制动器2输出一定的扭矩，迫使挂轮调速链3减速运动，使重钩49减速到定值，这样可避免重钩49或载荷对孔底过大的冲击引起的设备故障。

本发明所述排绳器通过调整挂轮调速链3的传动比，完成对不同的绳宽排绳的调整，这样绞车滚筒48旋转一周，排绳器7仍然沿导向轴47的轴向移动一个绳宽，从而使钢丝绳有序地排列在绞车滚筒48上。

本发明的重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其工作过程是：

1. 工作前，首先将底座6固定住，将钢丝绳50从绞车滚筒48引出时，先穿过U型螺栓40的U型孔，再经过压绳轴39与导轮38之间的空隙，最后穿过张力传感器36呈S形布置，钢丝绳50还绕过定滑轮51，尾部接有重钩49。

2. 重钩49在下放过程中，左瓣离合器18和右瓣离合器15在未通电的情况下分离，绞车滚筒48在重钩重力的作用下旋转，与绞车滚筒48固连的制动器输出轴20连有挂轮调速链3，因此排绳器7也会随着绞车滚筒48的旋转而横向移动，将钢丝绳有序地从绞车滚筒48送出；当重钩49到达预定深度时，可控制制动器2输出一定的扭矩，迫使挂轮调速链3减速运动，使重钩49减速到定值，避免重钩49对孔底过大的冲击引起设备故障。

3. 当重钩49在孔底与岩心管连接好以后，绞车准备卷扬。给电磁离合器通电，左瓣离合器18和右瓣离合器15通过牙型咬合，伺服电机11转动，经行星减速器12减速后将动力传给绞车滚筒48，绞车滚筒48进而开始反向旋转，在挂轮调速链3的作用下排绳器7横向移动，从而使钢丝绳50有序均匀地排列在绞车滚筒48上。由于重钩49重力的作用，钢丝绳始终保持被拉直的状态，所以绞车滚筒48上钢丝绳50不会出现松圈的现象。

本发明的重钩自由下落绳索取芯排绳绞车结构紧凑，排绳、出绳均匀有序，重钩自由下落，不仅节约了能源，也节省了操作时间；本绞车启动方便，操作安全可靠，适用于深孔和复杂地层取芯钻探施工中捞取岩心钻具的任务。

Claims (6)

1.一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，包括卷筒总成、制动器、挂轮调速链、齿轮轴支架、左支撑板、底座、排绳器、右支撑板；其特征在于：

所述的卷筒总成，其左端连接有制动器，制动器输出轴的左端与挂轮调速链的外小齿轮相连，挂轮调速链的输出端是排绳器的双向螺杆，卷筒总成、排绳器通过左、右支撑板固定在底座上；底座由型钢焊接而成；

所述的卷筒总成包括滚筒右端盖、轴承A、伺服电机、行星减速器、动力支架、套筒、右瓣离合器、电刷支架、电刷、左瓣离合器、滚筒左端盖、制动器输出轴、螺钉、平键、止动挡圈、隔套、轴承B、螺栓和绞车滚筒；所述的滚筒右端盖通过螺栓固定在右支撑板上，伺服电机与行星减速器通过螺栓连接，并通过螺栓与动力支架相连，动力支架通过螺栓固定在滚筒右端盖上；电刷支架固定在动力支架上端，电刷通过螺纹与电刷支架连接，电刷头部抵在右瓣离合器的导电部位；行星减速器的输出轴与套筒平键连接，套筒与右瓣离合器螺栓连接；左瓣离合器通过螺栓分别和滚筒左端盖、制动器输出轴连接，滚筒左端盖与绞车滚筒通过螺钉连接；滚筒左端盖、隔套和所述的制动器通过同一组螺栓固定在左支撑板上；

所述的挂轮调速链由外小齿轮、外大齿轮、轴承左端盖、小齿轮轴、轴承、内大齿轮、轴承端盖、小螺栓和齿轮轴支架构成；所述的外小齿轮安装在制动器输出轴左端，通过平键与制动器输出轴相连，止动挡圈挡住外小齿轮轴向的串动；外大齿轮与外小齿轮啮合，外大齿轮固定在小齿轮轴的左端，通过平键与小齿轮轴相连，也采用止动挡圈挡住外大齿轮轴向的串动；小齿轮轴中部通过齿轮轴支架支撑，小齿轮轴右端通过轴承C及轴承端盖固定在左支撑板上；齿轮轴支架通过螺栓固定在左支撑板上；小齿轮轴的小齿轮与内大齿轮啮合，内大齿轮固定在双向螺杆的左端，通过平键与双向螺杆相连，同样采用止动挡圈挡住轴向的串动；

所述的排绳器包括双向螺杆、张力传感器、导轮架、导轮、压绳轴、U型螺栓、连接块、支撑螺栓、传动轴、双向螺母、支持板、直线轴承和导向轴；所述的双向螺杆通过轴承C、轴承端盖与左、右支撑板相连，双向螺母与双向螺杆通过螺纹配合，双向螺母固定在支持板上，支持板下部通过螺栓安装有直线轴承，导向轴与直线轴承配合，用于辅助双向螺母在双向螺杆上的移动；导向轴两端通过螺栓固定在左、右支撑板上；支持板的前端连有张力传感器；张力传感器的背部通过螺栓连有导轮架，传动轴穿过导轮固定在导轮架上，导轮上端装有压绳轴；导轮架背部有支撑螺栓固定的连接块，连接块上端固定有U型螺栓。

2.根据权利要求1所述的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其特征在于：所述的卷筒总成采用内藏式结构，伺服电机、行星减速器及离合器内嵌在绞车滚筒内部。

3.根据权利要求1所述的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其特征在于：所述的卷筒总成的绞车滚筒每旋转一周，排绳器就沿导向轴的轴向移动一个绳宽，当排绳器到达绞车滚筒边缘时作反向运动，排绳器的往返运动，钢丝绳完成在绞车滚筒上的有序地排列。

4.根据权利要求1所述的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其特征在于：所述排绳器通过调整挂轮调速链的传动比，实现绞车滚筒对不同的绳宽进行调整。

5.根据权利要求1所述的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其特征在于：所述的钢丝绳从绞车滚筒引出时，先穿过U型螺栓孔，再经过压绳轴与导轮之间的空隙，最后穿过张力传感器，呈S形布置。

6.根据权利要求1所述的一种重钩自由下落绳索取芯排绳绞车，其特征在于：所述的重钩在初始下落时通过自重或载荷实现自由下落，当重钩下落到预定深度时，由制动器输出设定扭矩，使挂轮调速链减速，迫使重钩减速到定值。

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