CN110697597B - 一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，包括促动舱、动力舱、过渡舱、传感器舱、排绳舱及滑环舱，促动舱、动力舱、过渡舱、传感器舱、排绳舱及滑环舱顺次布置，相互之间采用可拆卸方式同轴连接，促动舱为促动机构；动力舱为整个绞车提供动力且能实现在一定深度水下实现位于其内部电机的密封；过渡舱和传感器舱为整个绞车的过渡以及安装张力传感器的部分；排绳舱和滑环舱为排绳机构，排绳舱将减力之后的电缆通过卷筒以及丝杠的精密配合实现电其准确的缠绕在卷筒上，滑环舱内包含滑环，保证卷筒旋转缠绕电缆时电缆接头部分相对静止以保护电缆接头。本发明提出的绞车为能够应用于南极冰下环境的无污染、小体积、大负载的细长型内嵌式绞车。

Description

一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车

技术领域

本发明涉及一种内嵌式绞车，更具体地说涉及一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车。

背景技术

迄今为止，通过航空遥感以及无线电回波探测手段，科学家已经在南北极探测出数百个冰下湖泊，其中包括：在南极冰盖下探测到的400多个、在北极格陵兰岛冰盖下探测出50多个冰下湖泊以及冰下水系。科学界普遍认为，南北极陆基冰下水系形成于冰下地源热流、顶部冰层高压与冰川-陆地间相对滑移的共同作用，但由于探测手段的限制，对于冰下湖的形成演变过程、冰下湖对冰盖物质平衡的影响等科学问题仍留在基于间接探测数据的猜想阶段。获取无污染的冰下湖湖水样品可为科学家认识冰下湖、冰下水系提供关键的样品，使人类更为直接的了解南极冰下水系的形成过程。获取冰下湖样品需采用绞车将取样器放入冰下湖体内，并在取样完成后将取样器提拉至地表，目前应用于南极冰下湖探测的绞车系统都应用于地面，且十分巨大笨重，且由于绞车电缆或软管的存在，使冰下湖环境与地表联通，容易造成冰下湖水污染，无法获取原状湖水样品。

发明内容

针对现有应用于南极恶劣环境的绞车存在的弊端，本发明的目的是提供一种能够应用于南极冰下环境的无污染、小体积、大负载的细长型内嵌式绞车。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，包括：促动舱、动力舱、过渡舱、传感器舱、排绳舱及滑环舱，促动舱、动力舱、过渡舱、传感器舱、排绳舱及滑环舱顺次布置，相互之间采用可拆卸方式同轴连接，

所述促动舱包括上板、槽轮座、从动槽轮轴、第一圆锥滚子轴承、第二圆锥滚子轴承、第一传动轴、惰轮轴、滚针轴承、惰轮、促动上壳体、开口销、促动下壳体、调节螺母、主动锥齿轮、从动锥齿轮、下导轮销、主动槽轮轴、上导轮销及上导轮，所述促动上壳体为两端开口并呈中空的管状结构，促动上壳体的一端开口处设置有上板，且促动上壳体和上板通过螺钉固定连接，促动上壳体的另一端开口处设置有促动下壳体，且促动上壳体与促动下壳体通过螺钉固定连接，同时促动上壳体的下部内壁上设置有凸台；所述主动槽轮轴和从动槽轮轴通过各自对应的第一圆锥滚子轴承安装在槽轮座上；所述槽轮座的外侧壁与促动上壳体的内侧壁进行配合，槽轮座的一端与上板可拆卸式连接，槽轮座的另一端端面与促动上壳体的凸台台面配合，同时该端与促动下壳体可拆卸连接；所述上导轮销固定在上板的轴孔内，上导轮销的两端设置有开口销；所述上导轮通过第一轴承安装在上导轮销中部；所述主动锥齿轮的上部依次穿过促动下壳体和促动上壳体，且主动锥齿轮通过轴承固定在促动上壳体底部的轴孔内，主动锥齿轮下部与调节螺母螺纹连接；所述从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合连接，同时从动锥齿轮与惰轮啮合连接，从动锥齿轮通过轴承固定在槽轮座上；所述惰轮与主动槽轮轴啮合连接，惰轮通过滚针轴承安装在惰轮轴上；所述惰轮轴与槽轮座螺纹连接；所述下导轮销采用螺纹连接到槽轮座上；所述第一传动轴设置在主动槽轮轴和从动槽轮轴之间，第一传动轴的一端与主动槽轮轴连接，第一传动轴的另一端与从动槽轮轴连接，第一传动轴通过第二圆锥滚子轴承安装在槽轮座上；

所述动力舱包括第一电机、动力舱壳体上部、第二电机、动力舱壳体下部、动力舱端盖及第三电机，所述动力舱壳体上部和动力舱壳体下部呈同轴设置且通过螺纹连接，动力舱壳体上部和动力舱壳体下部之间安装有O型圈；所述动力舱端盖通过螺钉与动力舱壳体下部的底端连接；所述第一电机采用螺钉固定在动力舱壳体上部上，并在螺钉与动力舱壳体上部的连接处设置有组合垫圈，第一电机的输出轴穿出动力舱壳体上部与主动锥齿轮同轴连接，并在第一电机的输出轴与动力舱壳体上部连接处设置有格莱圈；所述第二电机和第三电机分别通过螺钉固定在动力舱端盖上，并在螺钉与动力舱端盖的连接处设置有组合垫圈，第二电机的输出轴穿出动力舱端盖通过联轴器与第一齿轮的齿轮轴同轴连接，并在第二电机的输出轴与动力舱端盖连接处设置有格莱圈；所述第三电机的输出轴穿出动力舱端盖通过联轴器与第二齿轮的齿轮轴同轴连接，并在第三电机的输出轴与动力舱端盖连接处设置有格莱圈；

所述过渡舱包括第一齿轮、第二齿轮、第二轴承、过渡舱盖板、联轴器及过渡舱壳体，所述过渡舱壳体的一端与动力舱端盖同轴密封连接，过渡舱壳体的另一端与过渡舱盖板焊接，第一齿轮和第二齿轮的齿轮轴均为阶梯轴，第一齿轮和第二齿轮的齿轮轴轴肩分别作用于各自对应的第二轴承上；所述第二轴承安装在过渡舱盖板上，第二轴承的两侧分别设置有第一挡圈和第二挡圈；所述联轴器的数量为两个，两个联轴器分别连接在第一齿轮和第二齿轮的齿轮轴轴端；

所述传感器舱包括传感器舱壳体、第三齿轮、张力传感器、第一垫圈、第一键、第三挡圈、第三轴承、第四齿轮、第四轴套、第二垫圈、第二键、第一轴套、第四挡圈、第四轴承、第二轴套、第一连接板、第三轴套、第二传动轴、第一顶丝、传感器支架、第二连接板、第五轴承、第六轴承、第二顶丝及丝杠传动轴，第一连接板与传感器舱壳体通过螺钉连接；第三齿轮通过第一垫圈和第一键固定在丝杠传动轴上，第三齿轮和第二齿轮啮合连接；丝杠传动轴的上部通过第三轴承和第三挡圈固定在第一连接板上，且丝杠传动轴外部与其同轴套设有第四轴套和第三轴套，第四轴套位于第三轴承上方，第三轴套位于第三轴承下方，丝杠传动轴的下部通过第二顶丝与丝杠连接；第四齿轮通过第二垫圈固定在第二传动轴上，第四齿轮和第二传动轴之间设置有第一轴套，第四齿轮与第一齿轮啮合连接；第二传动轴的上部通过第二键、第四轴承、第四挡圈及第二轴套固定在第一连接板上，第二传动轴的下部通过第一顶丝与卷筒连接；传感器支架通过螺钉固定在第一连接板上；张力传感器通过螺钉固定在传感器支架上；第二连接板通过螺钉与传感器舱壳体连接，第二连接板上设置有第五轴承和第六轴承，第五轴承用于将卷筒固定在第二连接板上，第六轴承用于将丝杠固定在第二连接板上；

所述排绳舱包括卷筒、导轨、滑车导轮、挡块、丝杠、排绳舱壳体、第七轴承、第三连接板及接近开关，导轨通过螺钉固定在排绳舱壳体上，滑车导轮与丝杠采用螺纹配合，在丝杠的带动下滑车导轮沿导轨滑动；第三连接板通过螺钉固定在排绳舱壳体上；卷筒通过第七轴承固定在第三连接板上；接近开关通过螺纹固定在第三连接板上；挡块采用螺钉固定在卷筒两端；

所述滑环舱包括第三顶丝、滑环连接轴、滑环舱壳体及滑环，滑环连接轴上部通过第三顶丝与卷筒连接，滑环连接轴的下部通过螺钉与滑环固定连接；滑环固定在滑环舱壳体上。

进一步，所述主动槽轮轴和从动槽轮轴均由槽轮轴、槽轮和齿轮构成，且槽轮轴、槽轮和齿轮为一体式结构，主动槽轮轴和从动槽轮轴上的齿轮相同。

进一步，所述第一圆锥滚子轴承分别与主动槽轮轴、从动槽轮轴及槽轮座之间设置有第二调紧垫圈。

进一步，所述主动锥齿轮为一体式结构，主动锥齿轮包括锥齿轮和阶梯轴，锥齿轮位于阶梯轴的轴肩端，阶梯轴远离锥齿轮的一端上具有螺纹。

进一步，在从动锥齿轮和槽轮座连接处设置有第一调整垫圈。

进一步，所述惰轮和惰轮轴之间设置有调整垫片。

进一步，所述主动锥齿轮的轴肩下端面与调节螺母之间设置有垫片。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：

1、本发明采用模块化设计，将绞车各部分功能及结构模块化；多个零件采用一体化设计结构，装配简单，便于更换和维修，具有较好的互换性。

2、本发明根据欧拉原理，利用槽轮组形式实现了电缆输入输出端大减力比，实现小体积、大负载的性能需求，并能够在南极冰下湖恶劣的水下环境中进行工作。

3、动力舱壳体一体多用，在有限的空间内既能实现水下抗压密封需求，又能实现电机部分的支撑，并且连接了整个绞车；极大提高了空间利用率并使结构得以简化。

4、通过优化结构强度刚度以及空间自由度，实现排绳舱的微型化；通过优化辅助支撑以及增加滑车导轮的自由度；使得电缆缠绕更具柔顺性。

5、本发明优化结构形式与尺寸，优化空间利用率，使得结构在直径很小(140毫米)的壳体内部进行合理布置，最终形成一种细长型绞车，体积与重量较小，轻便简洁。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明所提出的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车的结构示意图一。

图2是本发明所提出的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车的结构示意图二。

图3是本发明中促动舱的结构示意图。

图4是图3的A-A线剖视图。

图5是本发明中动力舱的结构示意图。

图6是本发明中过渡舱舱结构示意图。

图7是本发明中传感器舱结构示意图。

图8是本发明中排绳舱结构示意图。

图9是本发明中滑环舱结构示意图。

图10是图2的A-A线剖视图。

图11是图2的B-B线剖视图。

图12是图2的C-C线剖视图。

图13是图2的D-D线剖视图。

图14是图2的E-E线剖视图。

图中各标记如下：1-促动舱，2-动力舱，3-过渡舱，4-传感器舱，5-排绳舱，6-滑环舱，7-电缆，11-上板，12-第一轴承，13-槽轮座，14-从动槽轮轴，15-第一圆锥滚子轴承，16-第二圆锥滚子轴承，17-第一传动轴，18-惰轮轴，19-滚针轴承，110-惰轮，111-调整垫片，112-促动上壳体，113-开口销，114-促动下壳体，115-调节螺母，116-主动锥齿轮，117-垫片，118-从动锥齿轮，119-第一调紧垫圈，120-下导轮销，121-主动槽轮轴，122-第二调紧垫圈，123-上导轮销，124-上导轮，21-第一电机，22-组合垫圈，23-格莱圈，24-动力舱壳体上部，25-第二电机，26-动力舱壳体下部，27-动力舱端盖，28-第三电机，29-O型圈，31-第一齿轮，32-第一挡圈，33-第二齿轮，34-第二轴承，35-第二挡圈，36-过渡舱盖板，37-联轴器，38-过渡舱壳体，41-传感器舱壳体，42-第三齿轮，43-张力传感器，44-第一垫圈，45-第一键，46-第三挡圈，47-第三轴承，48-第四齿轮，49-第四轴套，410-第二垫圈，411-第二键，412-第一轴套，413-第四挡圈，414-第四轴承，415-第二轴套，416-第一连接板，417-第三轴套，418-第二传动轴，419-第一顶丝，420-传感器支架，421-第二连接板，422-第五轴承，423-第六轴承，424-第二顶丝，425-丝杠传动轴，51-卷筒，52-导轨，53-滑车导轮，54-挡块，55-丝杠，56-排绳舱壳体，57-第七轴承，58-第三连接板，59-接近开关；61-第三顶丝，62-滑环连接轴，63-滑环舱壳体，64-滑环。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”及“第七”仅用于描述目的，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”及“第七”的特征并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

本发明提供了一种可放置在小直径取样器内部的内嵌式绞车，具备小体积大负载的性能要求，并可长期在水环境中工作。搭载该内嵌式绞车，可使取样器自动穿梭于冰盖内部，到达冰下湖采样后再自动返回地表，尽可能避免了外界污染源对湖水的影响。

如图1至图14所示，一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，包括促动舱1、动力舱2、过渡舱3、传感器舱4、排绳舱5及滑环舱6，绞车总体功能划分：由于整个钻具的重量通过电缆7作用到排绳机构，为保证排绳机构的卷筒51刚度要求，需要将促动机构与排绳机构分开，即促动机构来承受整个钻具爬升下降的负载，排绳机构来实现电缆7的准确排放功能。

其中促动舱1为促动机构；动力舱2为整个绞车提供动力且能实现在一定深度水下实现位于其内部电机的密封；过渡舱3和传感器舱4为整个绞车的过渡以及安装张力传感器43的部分；排绳舱5和滑环舱6为排绳机构，排绳舱5将减力之后的电缆7通过卷筒51以及丝杠55的精密配合实现电缆7准确的缠绕在卷筒51上，滑环舱6内包含滑环64，保证卷筒51旋转缠绕电缆7时电缆接头部分相对静止以保护电缆接头。促动舱1、动力舱2、过渡舱3、传感器舱4、排绳舱5及滑环舱6顺次同轴布置，相互之间采用止口进行定位，并通过螺钉进行连接，此处不仅限于止口定位，螺钉连接方式，还可以包含其他轴向连接，如法兰连接，这样可以将绞车进行拆分，可进行逐段装配、调整、维修等，便于更换和维修，具有较好的互换性。

所述促动舱1包括上板11、槽轮座13、从动槽轮轴14、第一圆锥滚子轴承15、第二圆锥滚子轴承16、第一传动轴17、惰轮轴18、滚针轴承19、惰轮110、促动上壳体112、开口销113、促动下壳体114、调节螺母115、主动锥齿轮116、从动锥齿轮118、下导轮销120、主动槽轮轴121、上导轮销123及上导轮124，所述促动上壳体112为两端开口并呈中空的管状结构，促动上壳体112的一端开口处设置有上板11，且促动上壳体112和上板11通过螺钉固定连接，促动上壳体112的另一端开口处设置有促动下壳体114，且促动上壳体112与促动下壳体114通过螺钉固定连接，同时促动上壳体112的下部内壁上设置有凸台；所述主动槽轮轴121和从动槽轮轴14通过各自对应的第一圆锥滚子轴承15安装在槽轮座13上；所述第一圆锥滚子轴承15分别与主动槽轮轴121、从动槽轮轴14及槽轮座13之间均设置有第二调紧垫圈122，对于两个槽轮轴与槽轮座13间第一圆锥滚子轴承15的预紧和间隙的调节；所述槽轮座13的外侧壁与促动上壳体112的内侧壁进行配合，进一步，槽轮座13侧面形成140毫米直径的圆柱面，与内外为圆柱面的促动上壳体112的进行配合，实现槽轮座13轴向定位，槽轮座13的一端与上板11可拆卸式连接，槽轮座13的另一端端面与促动上壳体112的凸台台面配合，同时该端与促动下壳体114可拆卸连接；所述上导轮销123固定在上板11的轴孔内，上导轮销123的两端设置有开口销113进行限位；所述上导轮124通过第一轴承12安装在上导轮销123中部，上导轮124可相对上导轮销123自由转动；所述主动锥齿轮116为一体式结构，主动锥齿轮116包括锥齿轮和阶梯轴，锥齿轮位于阶梯轴的轴肩端，阶梯轴远离锥齿轮的一端上具有螺纹，主动锥齿轮116的上部依次穿过促动下壳体114和促动上壳体112，且主动锥齿轮116通过轴承固定在促动上壳体112底部的轴孔内，主动锥齿轮116下部与调节螺母115螺纹连接，并在主动锥齿轮116的轴肩下端面与调节螺母115之间设置有垫片117，通过控制调节螺母115进行轴承的预紧以及轴承与主动锥齿轮116间隙的调整，采用双螺母防松方式；所述从动锥齿轮118与主动锥齿轮116啮合连接，同时从动锥齿轮118与惰轮110啮合连接，从动锥齿轮118通过轴承固定在槽轮座13上，并在从动锥齿轮118和槽轮座13连接处设置有第一调整垫圈119，通过第一调整垫圈119调节从动锥齿轮118位置；所述惰轮110与主动槽轮轴121啮合连接，惰轮110通过滚针轴承19安装在惰轮轴18上，惰轮110和惰轮轴18之间设置有调整垫片111，通过调整垫片111实现惰轮110位置调节；所述惰轮轴18与槽轮座13螺纹连接；所述下导轮销120采用螺纹连接到槽轮座13上；所述第一传动轴17设置在主动槽轮轴121和从动槽轮轴14之间，主动槽轮轴121、第一传动轴17和从动槽轮轴14联动，第一传动轴17通过第二圆锥滚子轴承16安装在槽轮座13上，主动槽轮轴121通过第一传动轴17可带动从动槽轮轴14旋转。

所述动力舱2包括第一电机21、动力舱壳体上部24、第二电机25、动力舱壳体下部26、动力舱端盖27及第三电机28，所述动力舱壳体上部24和动力舱壳体下部26呈同轴设置且通过螺纹连接，动力舱壳体上部24和动力舱壳体下部26之间安装有O型圈29，用于实现动力舱壳体上部24和动力舱壳体下部26密封连接；所述动力舱端盖27通过螺钉与动力舱壳体下部26的底端连接；所述第一电机21采用螺钉固定在动力舱壳体上部24上，并在螺钉与动力舱壳体上部24的连接处设置有组合垫圈22，利用组合垫圈22对螺钉和动力舱壳体上部24进行密封，第一电机21的输出轴穿出动力舱壳体上部24与主动锥齿轮116同轴连接，并在第一电机21的输出轴与动力舱壳体上部24连接处设置有格莱圈23实现密封；所述第二电机25和第三电机28分别通过螺钉固定在动力舱端盖27上，并在螺钉与动力舱端盖27的连接处设置有组合垫圈22，利用组合垫圈22对螺钉和动力舱端盖27进行密封，第二电机25的输出轴穿出动力舱端盖27通过联轴器37与第一齿轮31的齿轮轴同轴连接，第二电机25用于驱动第一齿轮31与其同步转动，并在第二电机25的输出轴与动力舱端盖27连接处设置有格莱圈23实现密封；所述第三电机28的输出轴穿出动力舱端盖27通过联轴器37与第二齿轮33的齿轮轴同轴连接，第三电机28用于驱动第二齿轮33与其同步转动，并在第三电机28的输出轴与动力舱端盖27连接处设置有格莱圈23实现密封。

所述动力舱壳体上部24、动力舱壳体下部26及动力舱端盖27构成个动力舱壳体，整个动力舱壳体采用高强度铝合金制造，既能承受一定水深的压力，又进行了密封，并且还作为整个动力舱壳体内部电机的支撑，连接了整个绞车；整个动力舱壳体一体多用，极大提高了空间利用率并使结构得以简化。同时动力舱壳体在浸没在水环境中后，可产生一定的浮力，从而抵消了部分钻具重量，有助于改善电缆7的受力状况。

所述过渡舱3包括第一齿轮31、第二齿轮33、第二轴承34、过渡舱盖板36、联轴器37及过渡舱壳体38，所述过渡舱壳体38的一端与动力舱端盖27同轴密封连接，过渡舱壳体38的另一端与过渡舱盖板36焊接，第一齿轮31和第二齿轮33的齿轮轴均为阶梯轴，第一齿轮31和第二齿轮33的齿轮轴轴肩分别作用于各自对应的第二轴承34上；所述第二轴承34安装在过渡舱盖板36上，第二轴承34的两侧分别设置有第一挡圈32和第二挡圈35，通过第一挡圈32和第二挡圈35进行锁紧；所述联轴器37数量为两个，两个联轴器37分别连接在第一齿轮31和第二齿轮33的齿轮轴轴端。

所述传感器舱4包括传感器舱壳体41、第三齿轮42、张力传感器43、第一垫圈44、第一键45、第三挡圈46、第三轴承47、第四齿轮48、第四轴套49、第二垫圈410、第二键411、第一轴套412、第四挡圈413、第四轴承414、第二轴套415、第一连接板416、第三轴套417、第二传动轴418、第一顶丝419、传感器支架420、第二连接板421、第五轴承422、第六轴承423、第二顶丝424及丝杠传动轴425，传感器舱壳体41通过螺钉与过渡舱壳体38连接；第一连接板416与传感器舱壳体41通过螺钉连接；第三齿轮42通过第一垫圈44和第一键45固定在丝杠传动轴425上，第三齿轮42和第二齿轮33啮合连接；丝杠传动轴425的上部通过第三轴承47和第三挡圈46固定在第一连接板416上，通过第三轴承47作用在第一连接板416上，保证第三齿轮42及丝杠传动轴425能够顺利旋转运动，且丝杠传动轴425外部与其同轴套设有第四轴套49和第三轴套417，第四轴套49位于第三轴承47上方，第三轴套417位于第三轴承47下方，通过第三轴套417进行轴向尺寸调节，实现限位，丝杠传动轴425的下部通过第二顶丝424与丝杠55连接；第四齿轮48通过第二垫圈410固定在第二传动轴418上，第四齿轮48与第一齿轮31啮合连接；第二传动轴418的上部通过第二键411、第四轴承414、第四挡圈413及第二轴套415固定在第一连接板416上，第二传动轴418通过第四轴承414进行轴向紧固，利用第四挡圈413进行轴向调节，利用第二键411进行轴向力矩传递；第二传动轴418和第四齿轮48之间通过第一轴套412进行限位，第二传动轴418的下部通过第一顶丝419与卷筒51连接；传感器支架420通过螺钉固定在第一连接板416上；张力传感器43通过螺钉固定在传感器支架420上；第二连接板421通过螺钉与传感器舱壳体41连接，第二连接板421上设置有第五轴承422和第六轴承423，第五轴承422用于将卷筒51固定在第二连接板421上，第六轴承423用于将丝杠55固定在第二连接板421上。

所述排绳舱5包括卷筒51、导轨52、滑车导轮53、挡块54、丝杠55、排绳舱壳体56、第七轴承57、第三连接板58及接近开关59，排绳舱壳体56通过螺钉与传感器舱壳体41固定；导轨52通过螺钉固定在排绳舱壳体56上，滑车导轮53与丝杠55采用螺纹配合，并可沿导轨52上下滑动；第三连接板58通过螺钉固定在排绳舱壳体56上；卷筒51通过第七轴承57固定在第三连接板58上；接近开关59通过螺纹固定在第三连接板58上，对滑车导轮53进行限位，排绳过程中，卷筒51转动实现收绳或放绳，滑车导轮53则带动电缆7上下移动，保证卷筒51上排绳有序进行，当卷筒51第一层布满电缆时，滑车导轮53将碰触接近开关59，从而通过控制系统实现滑车导轮53反向运动，开始第二层排缆；挡块54采用螺钉固定在卷筒51两端，对卷筒51排绳范围进行调节，从而保证当卷筒51布满电缆时，滑车导轮53正好碰触接近开关59，同时挡块54还起到固定卷筒电缆死绳端的作用。

所述滑环舱6包括第三顶丝61、滑环连接轴62、滑环舱壳体63及滑环64，滑环连接轴62上部通过第三顶丝61与卷筒51连接，滑环连接轴62的下部通过螺钉与滑环64固定连接，滑环64固定在滑环舱壳体63上。

电缆7经过上导轮124进入促动舱1中，经过主动槽轮轴121与从动槽轮轴14组成槽轮组的多次缠绕后，直至与主动槽轮轴121和从动槽轮轴14的槽轮上的各个槽都进行接触后，由从动槽轮轴14脱离槽轮组，利用欧拉原理，电缆7经过从动槽轮轴14离开槽轮组后极大地减小输出端的力，再通过下导轮销120导向，穿过位于促动上壳体112凸台的过线孔，进入动力舱2。上导轮124通过上导轮销123，第一轴承12与一体加工的上板11进行安装，为防止电缆7从槽轮脱离，穿过位于促动上壳体112凸台上的过线孔过程中与齿轮干涉，在中间加了下导轮销120，利用螺纹对下导轮销120与槽轮座13进行连接。

电缆7离开促动舱1后通过各个舱的通孔进入动力舱2、过渡舱3后进入传感器舱4、通过张力传感器43后进入排绳舱5，通过张力传感器43可知电缆7进入排绳舱5时电缆7的松紧从而对绞车进行控制；电缆7通过排绳舱5后通过滑车导轮53缠绕于卷筒51上，在卷筒51底部开口将电缆7与滑环电缆进行连接；这样电缆7便通过卷筒51正反转实现电缆7的收放。整个绞车位于钻具内部，是整个钻具的动力源以及电缆7的存储部分，绞车使用时为竖直使用。

第一电机21将动力输送给主动锥齿轮116，经过从动锥齿轮118和惰轮110构成的锥齿轮和直齿轮的二级传动实现减速增力，进而为主动槽轮轴121提供足够的动力使主动槽轮轴121旋转运动，再经过第一传动轴17将动力传递至从动槽轮轴14，主动槽轮轴121和从动槽轮轴14均由槽轮轴、槽轮和齿轮构成，且槽轮轴、槽轮和齿轮为一体式结构，槽轮轴、槽轮和齿轮一体加工以节省空间并增强零件整体强度；主动槽轮轴121和从动槽轮轴14上的齿轮相同，保证了主动槽轮轴121和从动槽轮轴14同速。

第二电机25和第三电机28分别与两个相同的联轴器37连接将动力输出，通过第一齿轮31、第二齿轮33将动力传递，通过各传动轴最后将动力输入到丝杠55以及卷筒51上，电缆7通过滑车导轮53进行导向进入卷筒51；通过调试第二电机25和第三电机28的转速，通过丝杠55与卷筒51配合可实现电缆7的缠绕。通过滑环连接轴62将滑环64与卷筒51连接，滑环64另一端固定于滑环舱壳体63，保证卷筒51旋转缠绕电缆7时电缆接头部分相对静止以保护电缆接头。

卷筒51上端通过第五轴承422作用于第二连接板421上，下端通过第六轴承57作用于第三连接板58上，卷筒51在传感器舱4传递来的动力驱动下进行旋转，并将动力传递至滑环64。导轨52通过螺钉固定于排绳舱壳体56内部，丝杠55通过轴承作用于第二连接板421和第三连接板58上，其空间位置在两个导轨52中间，导轨52起着辅助支撑的作用，丝杠55起着传递动力、将旋转运动转为直线运动的作用。滑车导轮53由两个导轮构成，且两导轮边距离大于电缆7直径，防止电缆7运动过程中松的时候偏出导轮，整个导轮架子可绕着丝杠螺母进行小范围转动以适应电缆7绕卷筒51缠绕过程中直径变化后角度的变化，使得缠绕更加顺滑。

电缆7经过绞车各个部分，最后与滑环电缆相接，保证卷筒51部分旋转运动缠绕电缆7时，电缆接头处不被破坏。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，包括：促动舱（1）、动力舱（2）、过渡舱（3）、传感器舱（4）、排绳舱（5）及滑环舱（6），促动舱（1）、动力舱（2）、过渡舱（3）、传感器舱（4）、排绳舱（5）及滑环舱（6）顺次布置，相互之间采用可拆卸方式同轴连接；

所述促动舱（1）包括上板（11）、槽轮座（13）、从动槽轮轴（14）、第一圆锥滚子轴承（15）、第二圆锥滚子轴承（16）、第一传动轴（17）、惰轮轴（18）、滚针轴承（19）、惰轮（110）、促动上壳体（112）、开口销（113）、促动下壳体（114）、调节螺母（115）、主动锥齿轮（116）、从动锥齿轮（118）、下导轮销（120）、主动槽轮轴（121）、上导轮销（123）及上导轮（124），所述促动上壳体（112）为两端开口并呈中空的管状结构，促动上壳体（112）的一端开口处设置有上板（11），且促动上壳体（112）和上板（11）通过螺钉固定连接，促动上壳体（112）的另一端开口处设置有促动下壳体（114），且促动上壳体（112）与促动下壳体（114）通过螺钉固定连接，同时促动上壳体（112）的下部内壁上设置有凸台；所述主动槽轮轴（121）和从动槽轮轴（14）通过各自对应的第一圆锥滚子轴承（15）安装在槽轮座（13）上；所述槽轮座（13）的外侧壁与促动上壳体（112）的内侧壁进行配合，槽轮座（13）的一端与上板（11）可拆卸式连接，槽轮座（13）的另一端端面与促动上壳体（112）的凸台台面配合，同时该端与促动下壳体（114）可拆卸连接；所述上导轮销（123）固定在上板（11）的轴孔内，上导轮销（123）的两端设置有开口销（113）；所述上导轮（124）通过第一轴承（12）安装在上导轮销（123）中部；所述主动锥齿轮（116）的上部依次穿过促动下壳体（114）和促动上壳体（112），且主动锥齿轮（116）通过轴承固定在促动上壳体（112）底部的轴孔内，主动锥齿轮（116）下部与调节螺母（115）螺纹连接；所述从动锥齿轮（118）与主动锥齿轮（116）啮合连接，同时从动锥齿轮（118）与惰轮（110）啮合连接，从动锥齿轮（118）通过轴承固定在槽轮座（13）上，所述惰轮（110）与主动槽轮轴（121）啮合连接，惰轮（110）通过滚针轴承（19）安装在惰轮轴（18）上，所述惰轮轴（18）与槽轮座（13）螺纹连接；所述下导轮销（120）采用螺纹连接到槽轮座（13）上；所述第一传动轴（17）设置在主动槽轮轴（121）和从动槽轮轴（14）之间，第一传动轴（17）的一端与主动槽轮轴（121）连接，第一传动轴（17）的另一端与从动槽轮轴（14）连接，第一传动轴（17）通过第二圆锥滚子轴承（16）安装在槽轮座（13）上；

所述动力舱（2）包括第一电机（21）、动力舱壳体上部（24）、第二电机（25）、动力舱壳体下部（26）、动力舱端盖（27）及第三电机（28），所述动力舱壳体上部（24）和动力舱壳体下部（26）呈同轴设置且通过螺纹连接，动力舱壳体上部（24）和动力舱壳体下部（26）之间安装有O型圈（29）；所述动力舱端盖（27）通过螺钉与动力舱壳体下部（26）的底端连接；所述第一电机（21）采用螺钉固定在动力舱壳体上部（24）上，并在螺钉与动力舱壳体上部（24）的连接处设置有组合垫圈（22），第一电机（21）的输出轴穿出动力舱壳体上部（24）与主动锥齿轮（116）同轴连接，并在第一电机（21）的输出轴与动力舱壳体上部（24）连接处设置有格莱圈（23）；所述第二电机（25）和第三电机（28）分别通过螺钉固定在动力舱端盖（27）上，并在螺钉与动力舱端盖（27）的连接处设置有组合垫圈（22），第二电机（25）的输出轴穿出动力舱端盖（27）通过联轴器（37）与第一齿轮（31）的齿轮轴同轴连接，并在第二电机（25）的输出轴与动力舱端盖（27）连接处设置有格莱圈（23）；所述第三电机（28）的输出轴穿出动力舱端盖（27）通过联轴器（37）与第二齿轮（33）的齿轮轴同轴连接，并在第三电机（28）的输出轴与动力舱端盖（27）连接处设置有格莱圈（23）；

所述过渡舱（3）包括第一齿轮（31）、第二齿轮（33）、第二轴承（34）、过渡舱盖板（36）、联轴器（37）及过渡舱壳体（38），所述过渡舱壳体（38）的一端与动力舱端盖（27）同轴密封连接，过渡舱壳体（38）的另一端与过渡舱盖板（36）焊接，第一齿轮（31）和第二齿轮（33）的齿轮轴均为阶梯轴，第一齿轮（31）和第二齿轮（33）的齿轮轴轴肩分别作用于各自对应的第二轴承（34）上；所述第二轴承（34）安装在过渡舱盖板（36）上，第二轴承（34）的两侧分别设置有第一挡圈（32）和第二挡圈（35）；所述联轴器（37）的数量为两个，两个联轴器（37）分别连接在第一齿轮（31）和第二齿轮（33）的齿轮轴轴端；

所述传感器舱（4）包括传感器舱壳体（41）、第三齿轮（42）、张力传感器（43）、第一垫圈（44）、第一键（45）、第三挡圈（46）、第三轴承（47）、第四齿轮（48）、第四轴套（49）、第二垫圈（410）、第二键（411）、第一轴套（412）、第四挡圈（413）、第四轴承（414）、第二轴套（415）、第一连接板（416）、第三轴套（417）、第二传动轴（418）、第一顶丝（419）、传感器支架（420）、第二连接板（421）、第五轴承（422）、第六轴承（423）、第二顶丝（424）及丝杠传动轴（425），第一连接板（416）与传感器舱壳体（41）通过螺钉连接；第三齿轮（42）通过第一垫圈（44）和第一键（45）固定在丝杠传动轴（425）上，第三齿轮（42）和第二齿轮（33）啮合连接；丝杠传动轴（425）的上部通过第三轴承（47）和第三挡圈（46）固定在第一连接板（416）上，且丝杠传动轴（425）外部与其同轴套设有第四轴套（49）和第三轴套（417），第四轴套（49）位于第三轴承（47）上方，第三轴套（417）位于第三轴承（47）下方，丝杠传动轴（425）的下部通过第二顶丝（424）与丝杠（55）连接；第四齿轮（48）通过第二垫圈（410）固定在第二传动轴（418）上，第四齿轮（48）和第二传动轴（418）之间设置有第一轴套（412），第四齿轮（48）与第一齿轮（31）啮合连接；第二传动轴（418）的上部通过第二键（411）、第四轴承（414）、第四挡圈（413）及第二轴套（415）固定在第一连接板（416）上，第二传动轴（418）的下部通过第一顶丝（419）与卷筒（51）连接；传感器支架（420）通过螺钉固定在第一连接板（416）上；张力传感器（43）通过螺钉固定在传感器支架（420）上；第二连接板（421）通过螺钉与传感器舱壳体（41）连接，第二连接板（421）上设置有第五轴承（422）和第六轴承（423），第五轴承（422）用于将卷筒（51）固定在第二连接板（421）上，第六轴承（423）用于将丝杠（55）固定在第二连接板（421）上；

所述排绳舱（5）包括卷筒（51）、导轨（52）、滑车导轮（53）、挡块（54）、丝杠（55）、排绳舱壳体（56）、第七轴承（57）、第三连接板（58）及接近开关（59），导轨（52）通过螺钉固定在排绳舱壳体（56）上，滑车导轮（53）与丝杠（55）采用螺纹配合，在丝杠（55）的带动下滑车导轮（53）沿导轨（52）滑动；第三连接板（58）通过螺钉固定在排绳舱壳体（56）上；卷筒（51）通过第七轴承（57）固定在第三连接板（58）上；接近开关（59）通过螺纹固定在第三连接板（58）上；挡块（54）采用螺钉固定在卷筒（51）两端；

所述滑环舱（6）包括第三顶丝（61）、滑环连接轴（62）、滑环舱壳体（63）及滑环（64），滑环连接轴（62）上部通过第三顶丝（61）与卷筒（51）连接，滑环连接轴（62）的下部通过螺钉与滑环（64）固定连接；滑环（64）固定在滑环舱壳体（63）上；

所述主动槽轮轴（121）和从动槽轮轴（14）均由槽轮轴、槽轮和齿轮构成，且槽轮轴、槽轮和齿轮为一体式结构，主动槽轮轴（121）和从动槽轮轴（14）上的齿轮相同；

所述主动锥齿轮（116）为一体式结构，主动锥齿轮（116）包括锥齿轮和阶梯轴，锥齿轮位于阶梯轴的轴肩端，阶梯轴远离锥齿轮的一端上具有螺纹。

2.根据权利要求1所述的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，所述第一圆锥滚子轴承（15）分别与主动槽轮轴（121）、从动槽轮轴（14）及槽轮座（13）之间设置有第二调紧垫圈（122）。

3.根据权利要求1所述的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，在从动锥齿轮（118）和槽轮座（13）连接处设置有第一调整垫圈（119）。

4.根据权利要求1所述的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，所述惰轮（110）和惰轮轴（18）之间设置有调整垫片（111）。

5.根据权利要求1所述的一种南极冰下湖勘探用内嵌式绞车，其特征在于，所述主动锥齿轮（116）的轴肩下端面与调节螺母（115）之间设置有垫片（117）。