CN112164856A - 一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装 - Google Patents

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Abstract

一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装，方位天线骨架结构包括天线底板，天线底板的表面设有并列排布的若干个肋板，肋板包括相对布置在天线底板上的挡板以及设置在两个挡板之间的绕线板，相邻两个肋板之间形成磁芯凹槽，磁芯凹槽内安装磁芯。绕线工装包括底座以及安装在底座上的台钳夹紧结构总成和固定调节架结构总成，台钳夹紧结构总成设置在两个固定调节架结构总成之间，两个固定调节架结构总成的穿线固定槽活动方向与台钳夹紧结构总成的滑动方向垂直；台钳夹紧结构总成及两个固定调节架结构总成能在各自调节方向相对于底座移动，两个固定调节架结构总成相对于底座在高度方向能调节。本发明方便了绕制过程，保证了方位天线的信号强度。

Description

一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装
技术领域
本发明涉及随钻测井装备，具体涉及一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装。
背景技术
针对评价复杂地质条件，在油田大规模采用水平井钻井的市场条件下，为了提高钻遇率，使井眼轨迹保持在油层之内，增大泄油面积，需要开发设计一种具有探边功能的随钻测井仪器，实现对地层边界的识别，保障钻柱在储层中“穿行”时能够达到最大的泄油面积。
探边随钻电磁波仪器在常规同轴天线的基础上增加了方位天线，使得仪器具有探测地层边界的功能。由于随钻测井的工况十分复杂以及仪器尺寸的限制，如何设计方位天线结构、绕线工艺以及配套工装，从而实现方位天线的制作，并且具有较好的工艺性与可靠性，便于维护保养、更换，已成为此类仪器方位天线设计与制作的难题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中随钻电磁波仪器方位天线的结构设计与绕线操作不便并且不能保证可靠性的问题，提供一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装，不仅能够保证方位天线的信号强度以及工作可靠性，同时方便了绕制过程，也更易于维护保养。
为了实现上述目的，本发明具有如下的技术方案：
一种方位天线骨架结构，包括天线底板，天线底板的表面设有并列排布的若干个肋板，肋板包括相对布置在天线底板上的挡板以及设置在两个挡板之间的绕线板，相邻两个肋板之间形成磁芯凹槽，磁芯凹槽内安装磁芯。
所述的绕线板上根据绕线间距设置有绕线固定槽。
通过所述绕线板在绕线过程中实现圆角矩形的绕线轨迹，能够将天线张紧力分解为两个相互垂直的水平天线张紧力与垂直天线张紧力，实现天线的绕制张紧并保持相互平行。
天线底板为矩形板，挡板相对布置在天线底板的两条长边上，绕线板的高度低于挡板。
所述天线底板的一侧设置有连接块，连接块上开设有拆卸螺纹孔。
一种三自由度框式绕线工装，包括底座以及安装在底座上的台钳夹紧结构总成和固定调节架结构总成；所述的台钳夹紧结构总成包括台钳座以及设置在台钳座上的台钳固定爪和台钳活动爪，台钳活动爪连接驱动螺纹杆，驱动螺纹杆通过带螺纹孔的支架水平支撑在台钳座上，通过驱动螺纹杆能够带动台钳活动爪相对于台钳固定爪前后滑动；所述的固定调节架结构总成包括调节座，调节座上开设有调节螺纹孔并在所述调节螺纹孔上安装调节杆，调节杆的端部连接穿线固定槽，调节杆能够带动穿线固定槽前后活动；所述的固定调节架结构总成设置有两个，台钳夹紧结构总成设置在两个固定调节架结构总成之间，两个固定调节架结构总成的穿线固定槽活动方向与台钳夹紧结构总成的滑动方向垂直；所述的台钳夹紧结构总成以及两个固定调节架结构总成能够在各自调节方向相对于底座移动，并且所述的两个固定调节架结构总成相对于底座在高度方向能够调节。
所述的台钳固定爪与台钳活动爪上安装台钳保护块，通过台钳保护块夹持方位天线骨架。
所述的调节座顶部竖直向下开设贯穿至调节螺纹孔的防转螺孔，所述的防转螺孔中安装防转螺钉，调节杆上开设凹槽，通过防转螺钉顶紧在凹槽中实现防转；调节杆的尾部依次安装调节螺母和锁紧螺母，配合调节座的壁面实现限位和紧固。
驱动螺纹杆的尾部铰接手柄，手柄能够转至与驱动螺纹杆成夹角的方向施力。
所述的底座上开设有螺钉通槽和调节通槽；所述的台钳座对应螺钉通槽开设有台钳座螺孔，台钳座紧固螺钉穿过台钳座螺孔以及螺钉通槽与底座连接，台钳固定爪和台钳活动爪两侧的台钳座均通过台钳座紧固螺钉连接，台钳座能够沿螺钉通槽调整固定位置；所述的调节座对应调节通槽开设有调节座螺孔，导向螺钉穿过调节座螺孔以及调节通槽与底座连接，所述的导向螺钉上安装导向锁紧螺母实现固定，调节座能够沿调节通槽调整固定位置；所述的调节座上还开设有高度调节螺孔，高度调节螺孔上安装高度调节螺钉，通过高度调节锁紧螺母带动调节座沿着高度调节螺钉调整高度。
相较于现有技术，本发明的方位天线骨架结构具有如下的有益效果：采用分布式镶嵌磁芯结构，通过分布式的磁芯结构增强了方位线圈的有效截面积，增强了天线的信号强度。
进一步的，绕线过程中通过绕线板实现圆角矩形的绕线轨迹，将天线张紧力分解为两个相互垂直的水平天线张紧力与垂直天线张紧力，实现天线的绕制张紧并保持相互平行。
相较于现有技术，本发明的三自由度框式绕线工装具有如下的有益效果：通过在底座上安装台钳夹紧结构总成和固定调节架结构总成，整体采用框式结构，固定调节架结构总成设置两个，台钳夹紧结构总成设置在两个固定调节架结构总成之间，方位天线骨架通过台钳夹紧结构总成夹持，两个固定调节架结构总成的穿线固定槽活动方向与台钳夹紧结构总成的滑动方向垂直，台钳夹紧结构总成以及两个固定调节架结构总成能够在各自调节方向相对于底座移动，并且两个固定调节架结构总成能够相对于底座在高度方向能够调节，以此可以实现三个互相垂直方向的调节，便于方位天线骨架的定位与固定装夹。
进一步的，由于方位天线骨架为非金属材料制成，为避免夹伤，设计了台钳保护块，通过螺钉分别安装在台钳固定爪与台钳活动爪上，通过台钳保护块进行夹持。
附图说明
图1本发明方位天线骨架结构示意图；
图2本发明方位天线张紧示意图；
图3本发明三自由度框式绕线工装结构示意图；
图4本发明的底座结构示意图；
图5本发明固定调节架结构总成示意图；
图6本发明台钳夹紧结构总成示意图；
附图中：1-天线底板；2-磁芯；3-拆卸螺纹孔；4-磁芯凹槽；5-天线张紧力；6-水平天线张紧力；7-垂直天线张紧力；8-绕线轨迹；9-底座；10-台钳夹紧结构总成；11-固定调节架结构总成；12-高度调节螺钉；13-高度调节锁紧螺母；14-导向螺钉；15-导向锁紧螺母；16-减重孔；17-支架固定螺钉；18-台钳座紧固螺钉；19-底座固定螺纹孔；20-螺钉通槽；21-调节通槽；22-防转螺钉；23-旋转孔；24-调节杆；25-锁紧螺母；26-调节螺母；27-调节座；28-调节座螺孔；29-穿线固定槽；30-调节螺纹孔；31-台钳固定爪；32-台钳活动爪；33-驱动螺纹杆；34-手柄；35-保护块紧固螺钉；36-台钳保护块；37-支架固定螺孔；38-高度方向调节；39-长度方向调节；40-宽度方向调节。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供一种方位天线骨架结构及三自由度框式绕线工装，解决了方位天线的结构设计、工艺制作、信号强度、可靠性与维护保养等难题；三自由度框式绕线工装解决了方位天线的绕制难题；采用圆角矩形绕线路径，解决了天线绕制不易张紧的难题。使得方位天线能够适应随钻测井工况，为此类仪器方位天线的持续改进与商业化应用提供了设计基础。
参见图1，一种方位天线骨架结构，包括天线底板1，天线底板1的表面设有并列排布的若干个肋板，肋板包括相对布置在天线底板1上的挡板以及设置在两个挡板之间的绕线板。天线底板1为矩形板，挡板相对布置在天线底板1的两条长边上，绕线板的高度低于挡板，绕线板上根据绕线间距设置有绕线固定槽。相邻两个肋板之间形成磁芯凹槽4，磁芯凹槽4内安装磁芯2。天线底板1的一侧设置有连接块，连接块上开设有拆卸螺纹孔3。参见图2，通过绕线板在绕线过程中实现圆角矩形的绕线轨迹8，能够将天线张紧力5分解为两个相互垂直的水平天线张紧力6与垂直天线张紧力7，实现天线的绕制张紧并保持相互平行。
参见图3-6，一种三自由度框式绕线工装，包括底座9以及安装在底座9上的台钳夹紧结构总成10和固定调节架结构总成11。
台钳夹紧结构总成10包括台钳座以及设置在台钳座上的台钳固定爪31和台钳活动爪32，台钳活动爪32连接驱动螺纹杆33，驱动螺纹杆33通过带螺纹孔的支架水平支撑在台钳座上，通过驱动螺纹杆33能够带动台钳活动爪32相对于台钳固定爪31前后滑动；台钳固定爪31与台钳活动爪32上安装台钳保护块36，通过台钳保护块36夹持方位天线骨架。
固定调节架结构总成11包括调节座27，调节座27上开设有调节螺纹孔30并在调节螺纹孔30上安装调节杆24，调节杆24的端部连接穿线固定槽29，调节杆24能够带动穿线固定槽29前后活动，驱动螺纹杆33的尾部铰接手柄34，手柄34能够转至与驱动螺纹杆33成夹角的方向施力。调节座27顶部竖直向下开设贯穿至调节螺纹孔30的防转螺孔，防转螺孔中安装防转螺钉22，调节杆24上开设凹槽，通过防转螺钉22顶紧在凹槽中实现防转；调节杆24的尾部依次安装调节螺母26和锁紧螺母25，配合调节座27的壁面实现限位和紧固。
固定调节架结构总成11设置有两个，台钳夹紧结构总成10设置在两个固定调节架结构总成11之间，两个固定调节架结构总成11的穿线固定槽29活动方向与台钳夹紧结构总成10的滑动方向垂直；台钳夹紧结构总成10以及两个固定调节架结构总成11能够在各自调节方向相对于底座9移动，并且两个固定调节架结构总成11相对于底座9在高度方向能够调节。底座9上开设有螺钉通槽20和调节通槽21，台钳座对应螺钉通槽20开设有台钳座螺孔，台钳座紧固螺钉18穿过台钳座螺孔以及螺钉通槽20与底座9连接，台钳固定爪31和台钳活动爪32两侧的台钳座均通过台钳座紧固螺钉18连接，台钳座能够沿螺钉通槽20调整固定位置；调节座27对应调节通槽21开设有调节座螺孔28，导向螺钉14穿过调节座螺孔28以及调节通槽21与底座9连接，导向螺钉14上安装导向锁紧螺母15实现固定，调节座27能够沿调节通槽21调整固定位置；调节座27上还开设有高度调节螺孔，高度调节螺孔上安装高度调节螺钉12，通过高度调节锁紧螺母13带动调节座27沿着高度调节螺钉12调整高度。
本发明有效解决了随钻电磁波仪器方位天线结构设计与绕线工艺难题；解决了方位天线绕线工装的设计难题；解决了方位天线绕制不易张紧的难题；解决方位天线的结构设计、工艺制作、信号强度、可靠性与维护保养等难题。通过本发明使得方位天线能够适应随钻测井工况，为此类仪器方位天线的持续改进与商业化应用提供了技术基础。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围。

Claims (10)

1.一种方位天线骨架结构，其特征在于：包括天线底板(1)，天线底板(1)的表面设有并列排布的若干个肋板，肋板包括相对布置在天线底板(1)上的挡板以及设置在两个挡板之间的绕线板，相邻两个肋板之间形成磁芯凹槽(4)，磁芯凹槽(4)内安装磁芯(2)。
2.根据权利要求1所述的方位天线骨架结构，其特征在于：
所述的绕线板上根据绕线间距设置有绕线固定槽。
3.根据权利要求1或2所述的方位天线骨架结构，其特征在于：通过所述绕线板在绕线过程中实现圆角矩形的绕线轨迹(8)，能够将天线张紧力(5)分解为两个相互垂直的水平天线张紧力(6)与垂直天线张紧力(7)，实现天线的绕制张紧并保持相互平行。
4.根据权利要求1所述的方位天线骨架结构，其特征在于：所述的天线底板(1)为矩形板，挡板相对布置在天线底板(1)的两条长边上，绕线板的高度低于挡板。
5.根据权利要求1所述的方位天线骨架结构，其特征在于：
所述天线底板(1)的一侧设置有连接块，连接块上开设有拆卸螺纹孔(3)。
6.一种三自由度框式绕线工装，其特征在于：包括底座(9)以及安装在底座(9)上的台钳夹紧结构总成(10)和固定调节架结构总成(11)；所述的台钳夹紧结构总成(10)包括台钳座以及设置在台钳座上的台钳固定爪(31)和台钳活动爪(32)，台钳活动爪(32)连接驱动螺纹杆(33)，驱动螺纹杆(33)通过带螺纹孔的支架水平支撑在台钳座上，通过驱动螺纹杆(33)能够带动台钳活动爪(32)相对于台钳固定爪(31)前后滑动；所述的固定调节架结构总成(11)包括调节座(27)，调节座(27)上开设有调节螺纹孔(30)并在所述调节螺纹孔(30)上安装调节杆(24)，调节杆(24)的端部连接穿线固定槽(29)，调节杆(24)能够带动穿线固定槽(29)前后活动；所述的固定调节架结构总成(11)设置有两个，台钳夹紧结构总成(10)设置在两个固定调节架结构总成(11)之间，两个固定调节架结构总成(11)的穿线固定槽(29)活动方向与台钳夹紧结构总成(10)的滑动方向垂直；所述的台钳夹紧结构总成(10)以及两个固定调节架结构总成(11)能够在各自调节方向相对于底座(9)移动，并且所述的两个固定调节架结构总成(11)相对于底座(9)在高度方向能够调节。
7.根据权利要求6所述的三自由度框式绕线工装，其特征在于：所述的台钳固定爪(31)与台钳活动爪(32)上安装台钳保护块(36)，通过台钳保护块(36)夹持方位天线骨架。
8.根据权利要求6所述的三自由度框式绕线工装，其特征在于：所述的调节座(27)顶部竖直向下开设贯穿至调节螺纹孔(30)的防转螺孔，所述的防转螺孔中安装防转螺钉(22)，调节杆(24)上开设凹槽，通过防转螺钉(22)顶紧在凹槽中实现防转；调节杆(24)的尾部依次安装调节螺母(26)和锁紧螺母(25)，配合调节座(27)的壁面实现限位和紧固。
9.根据权利要求6所述的三自由度框式绕线工装，其特征在于：驱动螺纹杆(33)的尾部铰接手柄(34)，手柄(34)能够转至与驱动螺纹杆(33)成夹角的方向施力。
10.根据权利要求6所述的三自由度框式绕线工装，其特征在于：所述的底座(9)上开设有螺钉通槽(20)和调节通槽(21)；所述的台钳座对应螺钉通槽(20)开设有台钳座螺孔，台钳座紧固螺钉(18)穿过台钳座螺孔以及螺钉通槽(20)与底座(9)连接，台钳固定爪(31)和台钳活动爪(32)两侧的台钳座均通过台钳座紧固螺钉(18)连接，台钳座能够沿螺钉通槽(20)调整固定位置；所述的调节座(27)对应调节通槽(21)开设有调节座螺孔(28)，导向螺钉(14)穿过调节座螺孔(28)以及调节通槽(21)与底座(9)连接，所述的导向螺钉(14)上安装导向锁紧螺母(15)实现固定，调节座(27)能够沿调节通槽(21)调整固定位置；所述的调节座(27)上还开设有高度调节螺孔，高度调节螺孔上安装高度调节螺钉(12)，通过高度调节锁紧螺母(13)带动调节座(27)沿着高度调节螺钉(12)调整高度。
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