CN116163712A - 一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，涉及地层钻孔探测技术领域，具体涉及一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，将第一圆管放入连接钻头的钢管内，转动第一转轴，从而带动所有第二转轴转动。从而带动对应的套筒远离第一转轴，最后所有套筒均与钢管抵紧，使第一圆管与钢管固定在一起。钻探工作时钻头处产生的振动传递给钢管，钢管的振动传递给加速度传感器，加速度传感器将感知的振动数据传递给无线发射器，无线发射器将数据发送给位于地表的无线接收器，从而实时地检测到钻头振动的频率，便于实时反应出钻孔不同深度岩层情况。该技术方案主要用于地勘岩心钻探，解决钻探过程中钻头振动不便连续监测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及地层钻孔探测技术领域，具体涉及一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置。
背景技术
岩心钻探是固体矿产地质勘探常采用的勘探手段，筒状钻头和钻具在孔底沿圆周环状破碎岩石，在孔底中心部分保留一个柱状的岩心，从孔内取出岩心用以研究地质和矿产的情况。岩芯钻探通常都是回转钻进，利用钻探机械，以各种方式切削、磨削、破碎岩石，通过机械驱动钻杆向岩层内部运动并转动，钻杆带动钻头不断向岩层深部钻进并刻取岩芯。钻杆通常为钢管，钢管的下端连接金刚石钻头，钻杆的主要作用是传递扭矩和输送清水，清水由水泵注入钻杆，清水可以有效冷却和润滑钻头。钻探时钻头处会产生振动，钻头带动钻杆产生振动，钻头产生的振动信号对于岩层界面以及岩体结构特征有较强的响应关系，基于不同类型的岩石振动信号进行岩体结构特征识别可以用于岩层界面的识别。因此，急需一种可以在钻探过程中实时监测钻头振动特征信号的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，解决钻探过程中钻头振动不便连续监测的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，包括第一圆管，所述第一圆管的管壁开设有若干第一通孔，每个所述第一通孔内均滑动连接有套筒，每个所述套筒外侧均固定连接有限位块，每个所述限位块均滑动连接在对应的第一通孔内，所述第一圆管上端固定连接有固定杆，所述固定杆的中部开设有第二通孔，所述第二通孔内转动连接有第一转轴，所述第一转轴的一端固定连接有第一锥形齿轮，所述固定杆一侧固定连接有第二圆管，所述第二圆管的管壁开设有若干与第一通孔对应的第三通孔，每个所述第三通孔内均转动连接有第二转轴，每个所述第二转轴的一端均固定连接有第二锥形齿轮，每个所述第二锥形齿轮均与第一锥形齿轮啮合连接，每个所述第二转轴远离第二锥形齿轮的一端均螺纹连接在套筒内，所述第一圆管内设有安装盒，所述第一圆管内设有固定组件，所述固定组件用于将安装盒水平固定在第一圆管内，所述第一圆管内壁上固定连接有加速度传感器，所述安装盒内固定连接有无线发射器，所述加速度传感器与无线发射器电连接。
上述技术方案的原理及效果：将第一圆管放入钻杆内，转动第一转轴，第一转轴带动第一锥形齿轮转动，第一锥形齿轮带动所有第二锥形齿轮转动。每个第二锥形齿轮均带动对应的第二转轴转动，每个第二转轴均驱动对应螺纹连接的套筒远离第一转轴，最终所有套筒均与钻杆的内侧壁抵紧，从而将第一圆管与固定在一起。当钻杆随着钻头伸入岩层内时，钻头处产生的振动传递给钻杆，钻杆的振动传递给加速度传感器，加速度传感器将感知的振动数据传递给无线发射器，无线发射器将振动数据无线发送给位于地表的无线接收器，从而实时地检测到钻头振动的频率，便于实时反应出钻孔不同深度岩层情况。
本发明进一步设置为，所述固定组件包括第一固定块，所述第一固定块固定连接在安装盒一端，所述第一固定块相对的两侧均固定连接有两根第一滑杆，所述第一圆管内相对的两侧均固定连接有两根套管，每根所述套管内均滑动连接有第二滑杆，所有的所述第二滑杆的一端共同固定连接有第一圆环，所述第一圆环开设有供每根第一滑杆滑动的滑孔，每根所述第一滑杆上均套设有位于第一固定块与第一圆环之间的第一弹簧，每根所述第二滑杆位于套管内的一端均固定连接有第二弹簧。
通过采用上述技术方案，钻探过程中钻头持续产生振动，第一圆管也随之振动。第一圆管振动时带动所有套管振动，每根套管与对应的第二滑杆之间通过第二弹簧的弹性作用降低了对第一圆环沿第二滑杆方向的振动影响，从而降低了对第二固定块的影响。第一圆环随着第一滑杆方向振动时，第二固定块与第第一圆环之间通过第一弹簧降低了对固定块沿第一滑杆方向的振动影响。进而降低了钻杆振动对安装盒的振动影响，有效降低了安装盒内的无线发射器受到振动而损坏的风险。
本发明进一步设置为，每根所述套筒位于第一圆管外的一端均固定连接有第二固定块，每个所述第二固定块远离第一圆管的一侧均设有防滑条纹。
通过采用上述技术方案，套筒向钻杆方向逐渐抵进，第二固定块与钻杆抵紧，第二固定块上的防滑条纹增强了第二固定块与钻杆之间的摩擦力，从而增强了整个装置的稳定性。
本发明进一步设置为，所述固定杆的一侧固定连接有第二圆环，所述第一转轴远离第一锥形齿轮的一端穿套在第二圆环内，所述第二圆环开设有第四通孔，所述第四通孔内螺纹连接有限位螺栓，所述限位螺栓的一端与第一转轴侧面相抵。
通过采用上述技术方案，转动限位螺栓使其与第一转轴分离，此时第一转轴转动带动第一锥形齿轮转动，从而带动套筒运动。当套筒调节到与钻杆抵紧后，转动限位螺栓，限位螺栓与第四圆孔的螺纹配合从而向第一转轴运动，限位螺栓的端部将第一转轴抵紧，进而将第一转轴固定。有效避免了第一转轴受振动的影响而发生转动从而使套筒向第一转轴方向运动，进而使套管与钻杆分离的情况发生。
本发明进一步设置为，所述安装盒的上端设有密封盖，所述密封盖与安装盒之间设有防水垫圈，所述密封盖与安装盒通过螺栓连接。
通过采用上述技术方案，通过螺栓可以方便地将密封盖从安装盒上拆卸下来，方便检修安装盒内的构件。防水垫圈防止水从密封盖与安装盒之间的缝隙进入安装盒中，有效降低了安装盒内的构件受到水影响的风险。
综上所述，本发明具有以下有益效果：能够固定在多种直径的钻杆内部，方便调节位置，与钻杆之间固定牢靠，稳定性好。
附图说明
图1是实施例的立体结构示意图；
图2是实施例的局部剖视图。
图中：第一圆管1、套筒2、限位块3、固定杆4、第一转轴5、第二圆管6、第二转轴7、第二锥形齿轮8、安装盒9、第一固定块10、第一滑杆11、套管12、第二滑杆13、第一圆环14、第一弹簧15、第二弹簧16、第二固定块17、第二圆环18、限位螺栓19、密封盖20。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，如图1-2所示，包括第一圆管1，第一圆管1的管壁沿圆周方向开设有四个第一通孔，每个第一通孔内均滑动连接有套筒2，每个套筒2外侧均固定连接有与套筒2等长的限位块3，每个限位块3均滑动连接在对应的第一通孔内。每根套筒2位于第一圆管1外的一端均固定连接有第二固定块17，每个第二固定块17远离第一圆管1的一侧均为弧形，每个第二固定块17远离第一圆管1的一侧均设有防滑条纹。第一圆管1上端固定连接有两根十字交叉设置的固定杆4，两根固定杆4的交叉处开设有第二通孔，第二通孔内转动连接有第一转轴5。第一转轴5的上端设有正六边形的凹槽，第一转轴5的下端固定连接有位于第二通孔外的第一锥形齿轮，两根固定杆4交叉处的上部固定连接有第二圆环18，第一转轴5上端穿套在第二圆环18内。第二圆环18开设有第四通孔，第四通孔内螺纹连接有限位螺栓19，限位螺栓19的一端与第一转轴5侧面相抵。两根固定杆4交叉处的底部固定连接有第二圆管6，第二圆管6的管壁沿圆周方向开设有四个与第一通孔位置相对应的第三通孔。每个第三通孔内均转动连接有第二转轴7，每个第二转轴7的一端均固定连接有位于第二圆管6内侧的第二锥形齿轮8。每个第二锥形齿轮8均与第一锥形齿轮啮合连接，每个第二转轴7位于第一圆管1与第二圆管6之间的部分设有外螺纹，每个套筒2内均设有内螺纹，每个第二转轴7远离第二锥形齿轮8的一端均螺纹连接在对应的套筒2内。第一圆管1内设有位于第二圆管6下方的安装盒9，第一圆管1内设有固定组件，固定组件用于将安装盒9水平固定在第一圆管1内。第一圆管1内壁上固定连接有加速度传感器，安装盒9内固定连接有无线发射器，加速度传感器与无线发射器电连接。固定组件包括第一固定块10，第一固定块10固定连接在安装盒9的下侧中心位置。第一固定块10前后两侧均固定连接有两根竖向间隔设置的第一滑杆11，第一圆管1内左右两侧均固定连接有竖向间隔设置的两根套管12。每根套管12内均滑动连接有第二滑杆13，所有的第二滑杆13位于对应的套管12外的一端共同固定连接有第一圆环14，第一圆环14沿圆周方向开设有供每根第一滑杆11滑动的滑孔。每根第一滑杆11上均套设有位于第一固定块10与第一圆环14之间的第一弹簧15，每根第二滑杆13位于套管12内的一端均固定连接有第二弹簧16。安装盒9的上端设有密封盖20，安装盒9内侧固定连接有沿安装盒9周长方向设置的限位环，限位环的外径与密封盖20的外径相同，密封盖20与限位环之间设有防水垫圈。密封盖20的侧面开设有限位凹槽，限位凹槽内设有内螺纹，安装盒9的侧壁开设有沿周长方向的限位通孔，限位通孔内螺纹连接有螺栓，螺栓的端部螺纹连接在限位凹槽内。
工作原理：将第一圆管1放入连接钻头的钻杆内，转动限位螺栓19使其与第一转轴5分离。通过正六边形凹槽拧动第一转轴5，第一转轴5带动第一锥形齿轮转动，第一锥形齿轮带动所有第二锥形齿轮8转动。每个第二锥形齿轮8均带动对应的第二转轴7转动，每个第二转轴7均驱动对应螺纹连接的套筒2远离第一转轴5，最终所有套筒2均与钻杆抵紧，从而将第一圆管1与钻杆固定在一起。当套筒2调节到与钻杆抵紧后，转动限位螺栓19，限位螺栓19与第四圆孔的螺纹配合从而向第一转轴5运动，限位螺栓19的端部将第一转轴5抵紧，进而将第一转轴5固定。有效避免了第一转轴5受振动的影响而发生转动从而使套筒2向第一转轴5方向运动，进而使套管12与钻杆分离的情况发生。当钻杆随着钻头伸入岩层内时，钻头处产生的振动传递给钻杆，钻杆的振动传递给加速度传感器，加速度传感器将感知的振动数据传递给无线发射器，无线发射器接受到振动数据后将振动数据无线发送给位于地表的无线接收器，从而实时地检测到钻头振动信号，便于实时反应出钻孔不同深度岩层情况。钻探过程中钻头持续产生振动，第一圆管1也随之振动。第一圆管1振动时带动所有套管12振动，每根套管12与对应的第二滑杆13之间通过第二弹簧16的弹性作用降低了对第一圆环14沿第二滑杆13方向的振动影响，从而降低了对第二固定块17的影响。第一圆环14随着第一滑杆11方向振动时，第二固定块17与第第一圆环14之间通过第一弹簧15降低了对固定块沿第一滑杆11方向的振动影响。进而降低了钻杆振动对安装盒9的振动影响，有效降低了安装盒9内的无线发射器受到振动而损坏的风险。套筒2向钻杆方向逐渐抵进，第二固定块17与钻杆抵紧，第二固定块17上的防滑条纹增强第二固定块17与钻杆之间的摩擦力。通过螺栓方便地将密封盖20从安装盒9上拆卸下来检修安装盒9内的构件，防水垫圈防止水从密封盖20与安装盒9之间的缝隙进入安装盒9中。多节钻杆首尾相连，从而带动位于最下端的钻头伸入到更深的岩层，随着钻头不断深入岩层，无线发射器传递的信号难以传递到地表的无线接收器。此时在后续连接的钻杆内同样固定一个本装置，拆除无线发射器及加速度传感器，在安装盒9内固定连接无线中继器，无线发射器传递的信号进行放大并传递给位于地表的无线接收器。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，包括第一圆管(1)，其特征在于：所述第一圆管(1)的管壁开设有若干第一通孔，每个所述第一通孔内均滑动连接有套筒(2)，每个所述套筒(2)外侧均固定连接有限位块(3)，每个所述限位块(3)均滑动连接在对应的第一通孔内，所述第一圆管(1)上端固定连接有固定杆(4)，所述固定杆(4)的中部开设有第二通孔，所述第二通孔内转动连接有第一转轴(5)，所述第一转轴(5)的一端固定连接有第一锥形齿轮，所述固定杆(4)一侧固定连接有第二圆管(6)，所述第二圆管(6)的管壁开设有若干与第一通孔对应的第三通孔，每个所述第三通孔内均转动连接有第二转轴(7)，每个所述第二转轴(7)的一端均固定连接有第二锥形齿轮(8)，每个所述第二锥形齿轮(8)均与第一锥形齿轮啮合连接，每个所述第二转轴(7)远离第二锥形齿轮(8)的一端均螺纹连接在套筒(2)内，所述第一圆管(1)内设有安装盒(9)，所述第一圆管(1)内设有固定组件，所述固定组件用于将安装盒(9)水平固定在第一圆管(1)内，所述第一圆管(1)内壁上固定连接有加速度传感器，所述安装盒(9)内固定连接有无线发射器，所述加速度传感器与无线发射器电连接。
2.如权利要求1所述一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，其特征在于：所述固定组件包括第一固定块(10)，所述第一固定块(10)固定连接在安装盒(9)一端，所述第一固定块(10)相对的两侧均固定连接有两根第一滑杆(11)，所述第一圆管(1)内相对的两侧均固定连接有两根套管(12)，每根所述套管(12)内均滑动连接有第二滑杆(13)，所有的所述第二滑杆(13)的一端共同固定连接有第一圆环(14)，所述第一圆环(14)开设有供每根第一滑杆(11)滑动的滑孔，每根所述第一滑杆(11)上均套设有位于第一固定块(10)与第一圆环(14)之间的第一弹簧(15)，每根所述第二滑杆(13)位于套管(12)内的一端均固定连接有第二弹簧(16)。
3.如权利要求1所述一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，其特征在于：每根所述套筒(2)位于第一圆管(1)外的一端均固定连接有第二固定块(17)，每个所述第二固定块(17)远离第一圆管(1)的一侧均设有防滑条纹。
4.如权利要求1所述一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，其特征在于：所述固定杆(4)的一侧固定连接有第二圆环(18)，所述第一转轴(5)远离第一锥形齿轮的一端穿套在第二圆环(18)内，所述第二圆环(18)开设有第四通孔，所述第四通孔内螺纹连接有限位螺栓(19)，所述限位螺栓(19)的一端与第一转轴(5)侧面相抵。
5.如权利要求1所述一种地勘用钻头振动监测传感器固定装置，其特征在于：所述安装盒(9)的上端设有密封盖(20)，所述密封盖(20)与安装盒(9)之间设有防水垫圈，所述密封盖(20)与安装盒(9)通过螺栓连接。
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