一种放射源打捞装置
技术领域
本发明涉及一种打捞装置,具体涉及一种放射源打捞装置。
背景技术
测井是研究地球物理特性、测量地球物理参数的重要方法。中子孔隙度测井仪器是用于测出地层孔隙度,实质上是等效含氢指数。在使用时,当装有放射性源的仪器在井下遇阻时,为避免放射性污染需要进行打捞,抓取器与打捞头对接后上提。打捞出来后,抓取器与打捞头的分离需等待放射性源半衰期过后,放射性减弱到对人体影响极小的状态时,再用手工操作分离抓取器和打捞头。
现有用于中子孔隙度测井仪器的抓取器和打捞头的结构如图1所示,抓取器包括:抓取器上外壳1’、弹簧2’、手动推拉套3’、插销4’、提拉爪5’和抓取器下外壳6’。手动推拉套3’连接在抓取器上外壳1’和抓取器下外壳6’之间,手动推拉套3’的两端分别套置在抓取器上外壳1’和抓取器下外壳6’的侧壁上,且手动推拉套3’与抓取器下外壳6’固定连接。提拉爪5’安装在抓取器上外壳1’、抓取器下外壳6’和手动推拉套3’内,提拉爪5’的上端处于抓取器上外壳1’内,下端处于抓取器下外壳6’内,该提拉爪5’的侧壁上设有台阶,抓取器上外壳1’内设有对应的台肩,弹簧2’套置在提拉爪5’的上端,两端分别限位在台肩和台阶上。提拉爪5’上靠近台阶处通过插销4’连接在手动推拉套3’上,插销4’处于抓取器下外壳6’的上方。在抓取时,打捞头7’挤压提拉爪5’,使得提拉爪5’向抓取器下外壳6’内收缩,将提拉爪5’打开,从而将打捞头7’抓住,在上提过程中,在重力和弹簧2’的弹力作用下,提拉爪5’向抓取器下外壳6’的打捞口处移动,但是该结构存在以下缺点:
(1)打捞头7’与抓取器对接后,在上提过程中若遇到剧烈冲击振动,弹簧的弹力很弱,会导致提拉爪5’伴随着弹簧2’上下窜动,在向上窜动的过程中,提拉爪5’就可能和打捞头7’松开脱落,打捞失败;
(2)打捞上来之后,分离抓取器和打捞头7’通过人工操作的方式,虽经过一定时间后放射性能已经减弱,但是近距离操作仍旧存在被辐射的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种放射源打捞装置,解决了现有抓取器和打捞头连接不稳定且需要手动分离的问题,能够实现远距离对打捞头的锁定和释放,避免人体辐射伤害,还能防止打捞后脱落。
为了达到上述目的,本发明提供了一种放射源打捞装置,该装置包括:壳体,安装在所述壳体内且依次连接的电机驱动控制部件、丝杆传动部件和抓取器部件,以及打捞头;其中,打捞头与含有放射性源的仪器连接。
其中,所述电机驱动控制部件包括:线路骨架、高温电机、限位开关、丝杆和限位螺母;所述高温电机固定在所述壳体内,其输出轴与所述丝杆的一端固定连接;所述限位螺母套置在所述丝杆上并螺纹连接;所述限位开关处于所述限位螺母前后运动起止的位置处,用于控制所述高温电机停止;所述高温电机和限位开关与线路骨架上的电路电性连接。
所述丝杆传动部件包括:传动轴和推拉轴,所述传动轴的上端与所述丝杆的下端固定连接,其下端与所述推拉轴螺纹连接;所述推拉轴下端的端面具有:安装槽。
所述抓取器组件包括:提拉爪、压缩弹簧、圆柱销一和防转圆柱销;其中,所述提拉爪的上端为柱状部,中间为连接部,下端为末端向内弯曲呈聚拢状的爪扣,其柱状部的尺寸小于连接部的尺寸,在柱状部和连接部的连接处形成台阶;所述柱状部的侧壁上设有腰型槽,其紧固配合在所述安装槽内,所述圆柱销一插置在该腰型槽内且其两端固定在所述安装槽上;所述压缩弹簧套置在所述提拉爪的柱状部上,其两端分别固定在所述推拉轴的端面和连接部与柱状部形成的台阶处;所述防转圆柱销插置在所述提拉爪的连接部,所述壳体与防转圆柱销对应位置设置有腰型槽,防转圆柱销的两端插置在所述壳体的腰型槽内。
优选地,所述丝杆传动部件还包括:推力轴承一、丝杆安装接头、密封套、推力轴承二、传动轴安装壳和压力平衡活塞组件;其中,所述丝杆安装接头和传动轴安装壳均固定在所述壳体内,且均具有贯通的空腔,所述传动轴安装壳处于所述丝杆安装接头的下方并与丝杆安装接头的下端固定连接,所述传动轴安装壳的空腔与所述丝杆安装接头的空腔相对且连通;所述丝杆安装接头的空腔内壁上设有台肩,所述丝杆穿过其空腔,丝杆上设有与其台肩对应的台阶,所述推力轴承一设置并卡抵在所述丝杆的台阶和丝杆安装接头的台肩处,且所述丝杆和丝杆安装接头的下端端部之间设置有密封套;所述传动轴安装壳的内壁设有台肩,所述传动轴处于其空腔内,且传动轴的侧壁上设有与其台肩对应的台阶,所述推力轴承二设置并卡抵在所述传动轴的台阶和传动轴安装壳内壁的台肩处;所述压力平衡活塞组件包含:活塞和活塞接头,活塞接头固定连接在所述壳体的空腔内,处于所述传动轴安装壳的下方并与传动轴安装壳的下端固定连接,且其具有贯通的空腔,所述推拉轴穿过其空腔;所述活塞接头的侧壁上径向对称设置有与其空腔及外界连通的活塞安装孔,所述活塞与活塞安装孔相适配,可沿活塞安孔移动。
所述壳体和丝杆安装接头上对应设有:注油孔,并通过注油塞密封。
优选地,所述推力轴承一和推力轴承二均由一对圆柱滚子推力轴承组成。
优选地,所述活塞接头的空腔的上端的内径小于其下端的内径形成台肩,所述活塞接头上端的空腔与所述推拉轴的外径相一致。
优选地,所述壳体包括:电机外壳、中间外壳和提拉爪外壳;其中,所述电机外壳的下端和中间外壳的上端固定连接,所述丝杆安装接头固定在所述电机外壳的下端和中间外壳的连接处;所述活塞接头的上、下端分别固定在所述中间外壳的下端和提拉爪外壳的上端;所述注油孔设置在所述电机外壳上,所述丝杆安装接头上的注油孔与所述中间外壳连通;所述电机驱动控制部件设置在所述电机外壳内;所述丝杆传动部件设置在所述中间外壳内,所述抓取器组件设置在所述提拉爪外壳内。
优选地,所述提拉爪外壳内壁上靠近上端处设置有:限位螺塞,所述提拉爪的连接部的端面与该限位螺塞相对,所述提拉爪的连接部的端面到限位螺塞的距离小于圆柱销一从提拉爪的腰型槽一端至另一端的距离。
优选地,所述高温电机通过电机固定座安装在所述壳体内,所述限位开关设置在所述电机固定座上。
优选地,所述打捞头上端的端面为锥形台阶状,打捞头上靠近锥形台阶处的侧壁直径减小,所述提拉爪的爪扣能够卡在该锥形台阶状处。
优选地,所述丝杆上端的端部设有方形槽,所述高温电机的输出轴端部为与该方形槽相适配的方形结构,所述高温电机的输出轴端部插置并固定在所述丝杆的方形槽内;所述传动轴上端的端部设有方形槽,所述丝杆下端具有与该方形槽相适配的方形结构,所述丝杆下端插置并固定在所述传动轴的方形槽内。
本发明的放射源打捞装置,解决了现有抓取器和打捞头连接不稳定且需要手动分离的问题,具有以下优点:
(1)本发明的装置,通过电机、丝杆、传动轴、推拉轴和提拉爪的配合,实现远距离对打捞头的电动抓取和释放,避免了手动分离。而且,通过限位开关的设计,实现了自动锁定和自动释放,确保捞住后不脱落,释放时可靠;
(2)本发明的装置,通过将丝杆、传动轴上端的端部设计为方形槽,从而实现高温电机与丝杆、丝杠与传动轴稳定连接,保证传动效果,而且安装方便;将传动轴与推拉轴螺纹连接,从而实现将周向转动转变为直线运动,实现推拉轴带动提拉爪的上下移动;
(3)本发明的装置,通过圆柱销一、防转圆柱销、壳体的腰型槽和提拉爪的腰型槽的设计,实现了对压缩弹簧施加压力,以及带动提拉爪的移动,从而实现其锁定和释放,而且防转圆柱销还能实现放置提拉爪的转动,从而保证提拉爪能够稳定地抓住打捞头;
(4)本发明的装置,通过设计注油孔和压力平衡活塞组件,在装置内注油从而调节内部和外部的压力,保证仪器不会因外界井液高压的压力而变形,当内部的油会随着高温膨胀,活塞可以上下运动实现平衡从而保护仪器内部组件;而且,通过推力轴承的设计,保证丝杆和传动轴在承受较大的力,仍能够转动,而且保护其薄弱部位,提高使用寿命。
附图说明
图1为现有抓取器和打捞头的结构示意图。
图2为本发明的放射源打捞装置的结构示意图。
图3为本发明的放射源打捞装置的外观示意图。
图4为本发明的放射源打捞装置内部结构示意图。
图5为本发明图1中A处局部放大图。
图6为本发明图1中B处局部放大图。
图7为本发明图1中抓取器部件部分放大图。
图8为本发明的提拉爪的立体示意图。
图9为本发明的提拉爪外壳的立体示意图。
图10为本发明的打捞头的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种放射源打捞装置,参见图2-10,包括:壳体,安装在壳体内且依次连接的电机驱动控制部件、丝杆传动部件和抓取器部件,以及打捞头11。打捞头11与放射源装配在一起,通过抓取器部件抓取打捞头11,从而将放射源打捞上来。
壳体包括:电机外壳12、中间外壳14和提拉爪外壳20,它们依次连接在一起,均为圆柱管装外形,起到密封、承压和保护等作用。
上述电机驱动控制部件包括:线路骨架1、高温电机2、限位开关3、丝杆5和限位螺母22。其中,高温电机2通过电机固定座21安装在电机外壳12内,其输出轴与丝杆5固定连接,限位螺母22套置在丝杆5上并螺纹连接。电机固定座21上设置有限位开关3,且该限位开关3处于限位螺母22前后运动起止的位置处,当限位螺母22碰触到限位开关3的触片,高温电机2停止驱动。高温电机2和限位开关3与线路骨架1上的电路电性连接,电路控制高温电机2正反转,从而驱动丝杆5的正反转,并通过限位开关3控制高温电机2的工作停止。
上述丝杆传动部件包括:丝杆安装接头13、推力轴承一4(可由一对圆柱滚子推力轴承组成)、传动轴6、推力轴承二16(可由一对圆柱滚子推力轴承组成)、传动轴安装壳b、压力平衡活塞组件和推拉轴17。丝杆安装接头13固定在电机外壳12和中间外壳14内部,处于电机外壳12和中间外壳14的连接处,该丝杆安装接头13具有贯通的空腔,其空腔内壁上设有台肩,丝杆5穿过其空腔,丝杆5上设有对应的台阶。推力轴承一4由一对圆柱滚子推力轴承组成,其设置并卡抵在丝杆5的台阶和丝杆安装接头13的内壁台肩处。壳体和丝杆安装接头13上对应设有:注油孔,并通过注油塞a密封,其孔位安装时与中间外壳14的缺口对齐,便于注油和安装拆卸油塞a,液压油从丝杆安装接头13的腔体流入中间外壳14所在的空腔内,一直注满到最下端活塞部分。
丝杆5的一端由于浸在装置内部的液压油里,受高压作用端面将承受1吨作用的力,这个力通过传递作用在推力圆柱滚子轴承上,从而保护了丝杆的薄弱部位,若这个力作用到丝杆5的螺纹上则阻力会急剧增加,导致旋转不顺,因此推力轴承一4能够使丝杆5在端面受力的情况下顺利转动。传动轴安装壳b固定在中间外壳14内,具有贯通的空腔,其内壁设有台肩,传动轴6处于其空腔内,且传动轴6的侧壁上设有对应的台阶,推力轴承二16设置并卡抵在传动轴6的台阶和传动轴安装壳b内壁的台肩处,推力轴承二16能够使传动轴6在端面受力的情况下顺利转动。丝杆5的下端插置并固定在传动轴6的上端端部,且丝杆5和丝杆安装接头13的下端端部之间设置有密封套15。压力平衡活塞组件包括:活塞7和活塞接头18,活塞接头18的上下端分别固定在中间外壳14的下端和提拉爪外壳20的上端,其具有贯通的空腔,活塞接头18的侧壁上径向对称设置有与其空腔连通的活塞安装孔,活塞7与活塞安装孔相适配,可沿活塞安孔移动。压力平衡活塞组件能够实现装置内部液压油与外界井液高压的压力平衡,装置内部液压油会随着高温膨胀,当装置内压力大于外压,活塞7向外移动,从而与外界达到新的平衡,从而保护装置内部组件。推拉轴17设置在中间外壳14和活塞接头18内,且其上端处于传动轴安装壳b内,并与传动轴6的下端端部螺纹连接,其下端处于活塞接头18内,活塞接头18内壁具有台肩,推拉轴17的外侧壁上具有于活塞接头18的台肩对应的台阶,推拉轴17的台阶能够限位在活塞接头18的台肩处。推拉轴17的下端具有安装槽。
具体地,丝杆5上端的端部设有方形槽,高温电机2的输出轴端部为与方形槽相适配的方形结构,高温电机2的输出轴端部插置并固定在丝杆5的方形槽内。传动轴6上端的端部设有方形槽,丝杆5下端具有与该方形槽相适配的方形结构,丝杆5下端插置并固定在传动轴6的方形槽内。活塞接头18的空腔的上端的内径小于其下端的内径,形成上述活塞接头18的台肩,活塞接头18上端的空腔与推拉轴17的外径相一致。丝杆5旋转,带动传动轴6转动,传动轴6通过与推拉轴17螺纹连接,带动推拉轴17做上下直线运动。
上述抓取器组件包括:提拉爪10、压缩弹簧9、圆柱销一8、提拉爪外壳20和防转圆柱销23。其中,提拉爪10与弹压缩簧9、圆柱销一8安装在提拉爪外壳20内。提拉爪10包含:上端为柱状部10a,中间为连接部10b,下端为末端向内弯曲呈聚拢状的爪扣10c,柱状部10a的尺寸小于连接部10b的尺寸,在柱状部10a和连接部10b的连接处形成台阶。柱状部10a的侧壁上设有腰型槽10d,提拉爪10的上端紧配固定在推拉轴17的安装槽内,圆柱销一8插置在提拉爪的腰型槽10d和安装槽上,在初始状态时(即未打捞时),圆柱销一8处于提拉爪的腰型槽10d的上端。压缩弹簧9套置在提拉爪的柱状部10a,其两端分别固定在推拉轴17的端面和连接部10b的端面。防转圆柱销23插置在提拉爪的连接部10b,提拉爪外壳20与防转圆柱销23对应位置设置有腰型槽20a,防转圆柱销23的两端插置在提拉爪外壳的腰型槽20a内,使得提拉爪10的运动保持在轴向方向而不会产生周向旋转。
进一步地,在提拉爪外壳20内壁上靠近上端处设置有:限位螺塞19,提拉爪的连接部10b的端面与限位螺塞19相对,提拉爪的连接部10b的端面到限位螺塞19的距离小于圆柱销一8从腰型槽10d一端至另一端的距离,从而免了提拉爪10继续向内运动,导致提拉爪10上的腰型槽10d的下端将圆柱销一8冲击断裂。
本发明的放射源打捞装置的使用方法,具体如下:
将打捞头11和含有放射性源的仪器(如孔隙度测井仪,也适用于其他井下含有放射性源仪器的打捞操作,具体结构可以根据所需打捞头的大小和环境调整)连接在一起放入井下,在含有放射性源的仪器在井下遇阻需要打捞时,将本发明的装置伸入井中,接近打捞头11时快速下放。而且,当打捞装置在井下受外部高温高压时,为保护内部丝杆5和传动轴6不受端面的压力影响,对该装置内部进行注油,通过活塞7的移动保持内外压力平衡。
在打捞时,当打捞头11与提拉爪10接触,在打捞头11的挤压下,提拉爪10向提拉爪外壳20内移动,提拉爪的爪扣10c张开,打捞头11的端部就伸入爪扣10c之内,爪扣10c能够卡在打捞头11端部的台阶处。而且,在提拉爪10向提拉爪外壳20内移动时,防转圆柱销23沿提拉爪外壳的腰型槽20a上移,此时挤压压缩弹簧9,压缩弹簧9的缓冲作用保护内部零件免受冲击损坏。
将打捞头11上提前,驱动高温电机2旋转,高温电机2带动丝杆5转动,丝杆5带动传动轴6转动,传动轴6传动至推拉轴17,由于圆柱销一8对推拉轴17的限位,在传动轴6下端内螺纹的作用下,推拉轴17沿传动轴6的内螺纹作直线运动,实现推拉轴17的下移动,从而将圆柱销一8从提拉爪的腰型槽10d的上端向下移动。此时,推拉轴17挤压压缩弹簧9,压缩弹簧9对提拉爪10产生弹力,将提拉爪10向下推,从而使提拉爪10向下顶住提拉爪外壳20的打捞口,提拉爪的爪扣10c收缩,确保打捞头11稳定地锁定在提拉爪10内。
而且,在丝杆5旋转过程中,当限位螺母22触碰到限位开关3,驱动高温电机2停止工作,此时打捞头11被限制在提拉爪的爪扣10c内,无法脱离,即实现了“锁住”打捞头的功能。限位螺母22的移动至限位开关3的距离与圆柱销一8移动的距离一致。
当放射性源打捞到地面时,需要将提拉爪10和打捞头11分离。此时,通过远距离控制高温电机2反向运行,通过丝杆5和传动轴6带动推拉轴17上移,当圆柱销一8上移至初始位置时,推拉轴17继续带动提拉爪10上移,此时爪扣10c张开,打捞头11端部即可拉开分离,即实现了“解锁”的操作。当限位螺母22碰触到限位开关3时,高温电机2工作停止,响应迅速可靠。限位螺母22的移动至限位开关3的距离与圆柱销一8移动的距离一致,在上移过程中圆柱销一8移动的距离大于其下移(打捞时)的距离。
整个过程都通过远距离控制,按上述步骤操作可用实现无辐射打捞源作业,从而避免了近距离接触带来的辐射隐患。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。