CN206129263U - 测量准确的深度传感器 - Google Patents

Abstract

测量准确的深度传感器属于石油钻井深度测量技术领域，尤其涉及一种测量准确的深度传感器。本实用新型提供一种测量准确、稳定性好且寿命长的测量准确的深度传感器。本实用新型包括壳体，壳体中部设置有第一竖向通孔，一中心轴穿过第一竖向通孔，中心轴外侧套有上下两个轴承，轴承与所述第一竖向通孔过渡配合，其结构要点上轴承上端中心轴外壁上围绕中心轴设置有磁盘，磁盘上端面中部与中心轴外壁上围绕中心轴设置的横向凸台的下端面相接，磁盘下端面中部与上轴承上端面相接；下轴承下端的中心轴上设置有防止轴承轴向窜动的轴套；所述壳体上部固定有罩壳，罩壳一侧设置有横向通孔，横向通孔外端设置有连接器。

Description

测量准确的深度传感器

技术领域

本实用新型属于石油钻井深度测量技术领域，尤其涉及一种测量准确的深度传感器。

背景技术

石油钻井行业测量深度的传感器，安装在绞车滚筒轴上后，绞车滚筒转动带动深度传感器的输入轴转动，就可以检测钻井过程中绞车滚筒轴的角位移变化，通过计算机处理就可以得到钻井时大致的高度位置变化，从而测得钻井深度。

目前的深度传感器支撑轴承只有一个，工作时是单边受力，在绞车带动深度传感器输入端旋转时，难免出现偏心等情况，导致中心轴磨损，稳定性差。同时骨架油封和轴配合时偏心过大，则其密封性会变差，特别是在轴转速高时尤为严重，且长期在-25℃低温下工作影响轴承寿命。

部分传感器中心轴设计分体式即用螺纹连接，输入端和输出端均用同向螺纹，导致深度传感器安装容易，拆卸困难。

采用金属齿片感应产生方波的接近开关虽然尺寸小，节约空间。但是对齿片加工要求较高，增加了加工成本，齿片在接近开关开口间旋转，厚度不宜太厚，否则齿片磨损接近开关，也不宜太薄，否则易变形，且薄齿片安装困难。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种测量准确、稳定性好且寿命长的测量准确的深度传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括壳体，壳体中部设置有第一竖向通孔，一中心轴穿过第一竖向通孔，中心轴外侧套有上下两个轴承，轴承与所述第一竖向通孔过渡配合，其结构要点上轴承上端中心轴外壁上围绕中心轴设置有磁盘，磁盘上端面中部与中心轴外壁上围绕中心轴设置的横向凸台的下端面相接，磁盘下端面中部与上轴承上端面相接；下轴承下端的中心轴上设置有防止轴承轴向窜动的轴套；所述壳体上部固定有罩壳，罩壳一侧设置有横向通孔，横向通孔外端设置有连接器；沿所述磁盘周向均布多个磁铁，所述磁盘下方的壳体上相应于磁铁沿横向设置有霍尔元件，霍尔元件设置在信号转换电路板上与电路板的检测信号输入端口相连，电路板的检测信号输出端口与连接器相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述轴套上端与下轴承内圈相抵，轴套与中心轴螺纹连接；所述轴套下方设置有端盖，中心轴下端穿过端盖中部通孔，端盖外侧与壳体相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述壳体下部外壁与罩壳内壁相接处设置有环形槽，环形槽内设置有环形密封圈；所述罩壳上端中部设置有圆形槽，圆形槽中间设置有第二竖向通孔，所述中心轴穿过第二竖向通孔，圆形槽内围绕中心轴设置有第一V型密封圈，第一V型密封圈上端、侧方盖有油封罩，油封罩中部设置有第三竖向通孔，所述中心轴穿过第三竖向通孔，第三竖向通孔侧壁向下进入中心轴上端侧壁上的凹槽内，油封罩外壁与圆形槽侧壁螺纹连接。

作为另一种优选方案，本实用新型所述磁铁粘接在磁盘底面的凹槽内，凹槽中部设置有顶出孔；磁铁的个数为十二个。

作为另一种优选方案，本实用新型所述霍尔元件为两个，所述电路板设置在所述壳体上端面的槽口内，两个霍尔元件输出90°相位差的方波脉冲。

作为另一种优选方案，本实用新型所述磁盘采用超硬铝6061磁盘，壳体和罩壳采用超硬铝6061高强度航空铝合金体，中心轴采用SUS316L不锈钢轴；所述轴承采用深沟单列双面密封固态油轴承。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中心轴中部设置有纵截面为T形的第四竖向通孔，第四竖向通孔上端内壁通过第一螺纹与中部设置有第五竖向通孔的接头的外壁相连；所述中心轴下端设置有用于与绞车端相连接的第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹的旋向相反。

作为另一种优选方案，本实用新型所述第一螺纹为左旋螺纹，第二螺纹为右旋螺纹。

其次，本实用新型所述连接器采用八芯航空插头，所述罩壳外端与航空插头连接面设置有罩壳环形槽，罩壳环形槽内设置有罩壳密封圈；航空插头外侧连接有航空插座；与横向通孔对应的壳体外壁下端设置有固定板，固定板为条形板，条形板外端设置有安装立板，安装立板上设置有连接孔，条形板上沿条形板长度方向均布有线缆固定孔。

另外，本实用新型所述电路板上设置有第一470欧姆电阻和第二470欧姆电阻，所述霍尔元件的型号为A04E，第一霍尔元件的的1引脚、第二霍尔元件的的1引脚、第一470欧姆电阻一端、第二470欧姆电阻一端、电源VCC相连，第一霍尔元件的的2引脚、第二霍尔元件的的2引脚、地线相连，第一霍尔元件的的3引脚、第一470欧姆电阻另一端、输出端S1相连，第二霍尔元件的的3引脚、第二470欧姆电阻另一端、输出端S2相连。

本实用新型有益效果。

本实用新型信号采集采用霍尔元件，霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器。霍尔元件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。用它可以检测磁场及其变化，能通过与物体之间的位置关系变化，将非电量或电磁量转化为所希望的电信号，从而达到控制或测量的目的。

本实用新型电路板不需要开槽设计，对磁盘加工要求大大降低。

本实用新型中心轴设置有凸台定位磁盘，磁盘上端面紧贴中心轴凸台，下端面压紧轴承内圈防止轴承沿中心轴轴向窜动，其随中心轴一起旋转。

本实用新型轴承下端设计一个轴套，压紧轴承内圈，防止轴向窜动。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1为本实用新型剖视图。

图2为本实用新型俯视图。

图3为本实用新型三维立体图。

图4为本实用新型电路板安装图。

图5为本实用新型感应磁盘图。

图6为本实用新型磁盘与霍尔元件位置关系图。

图7为本实用新型电路板输出波形图。

图8为本实用新型电路板电路原理图。

图中，1.罩壳，2.油封罩，3.接头，4.第一V型密封圈，5.磁盘，6.磁铁、7.壳体，8.下轴承，9.上轴承，10.端盖，11.轴套，12.中心轴，13.电路板，14.环形密封圈，15.罩壳密封圈，16.航空插头，17.航空插座，18.固定板，19第一霍尔元件，20第二霍尔元件。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括壳体，壳体中部设置有第一竖向通孔，一中心轴穿过第一竖向通孔，中心轴外侧套有上下两个轴承，轴承与所述第一竖向通孔过渡配合，上轴承上端中心轴外壁上围绕中心轴设置有磁盘，磁盘上端面中部与中心轴外壁上围绕中心轴设置的横向凸台的下端面相接，磁盘下端面中部与上轴承上端面相接；下轴承下端的中心轴上设置有防止轴承轴向窜动的轴套；所述壳体上部固定有罩壳，罩壳一侧设置有横向通孔，横向通孔外端设置有连接器；沿所述磁盘周向均布多个磁铁，所述磁盘下方的壳体上相应于磁铁沿横向设置有霍尔元件，霍尔元件设置在信号转换电路板上与电路板的检测信号输入端口相连，电路板的检测信号输出端口与连接器相连。

所述轴套上端与下轴承内圈相抵，轴套与中心轴螺纹连接；所述轴套下方设置有端盖，中心轴下端穿过端盖中部通孔，端盖外侧与壳体相连。轴套旋在中心轴外螺纹一端，其作用是对密封轴承进行轴向定位。在轴套外部设置端盖，起到一定美观和密封作用，同时挡住内部的旋转轴套，避免人手或其他部位接触旋转部件为受伤害，起到安全作用。

所述壳体下部外壁与罩壳内壁相接处设置有环形槽，环形槽内设置有环形密封圈；所述罩壳上端中部设置有圆形槽，圆形槽中间设置有第二竖向通孔，所述中心轴穿过第二竖向通孔，圆形槽内围绕中心轴设置有第一V型密封圈，第一V型密封圈上端、侧方盖有油封罩，油封罩中部设置有第三竖向通孔，所述中心轴穿过第三竖向通孔，第三竖向通孔侧壁向下进入中心轴上端侧壁上的凹槽内，油封罩外壁与圆形槽侧壁螺纹连接。

为适应不同转速、受力不均匀等不同场合，本实用新型使用了V型密封圈，密封唇有较好的活动性和适应性，可补偿较大的公差和角度偏差，可防止内部油脂或油液向外漏泄，也可防止外界的溅水或尘埃的侵入。本实用新型在每一个有可能与外界接触的接口都设计填充了密封圈，做到全方位密封。油封罩与罩壳螺纹连接，罩在V型密封圈外部，起二次密封作用及对V型密封圈进行轴向固定。

所述磁铁粘接在磁盘底面的凹槽内，凹槽中部设置有顶出孔；磁铁的个数为十二个。沿磁盘圆周均匀分布12个凹槽，凹槽用于安置磁铁，该位置对应于电路板的霍尔元件的位置，以便于磁铁旋转到霍尔元件上方是输出电平信号。磁盘设计如图5，每个磁铁凹槽位都对应有一个顶出孔，这些顶出孔是为拆卸磁铁而设计，磁铁安装时使用A、B胶粘接在对应凹槽位，相对牢固，拆卸时需要用针从顶出孔处将其顶出。

所述霍尔元件为两个，所述电路板设置在所述壳体上端面的槽口内，两个霍尔元件输出90°相位差的方波脉冲。通过检测磁盘上均匀分布的强磁性磁铁来捕捉信号,通过安装于电路板上的两个霍尔元件来判断深度传感器正反转情况，以及输出方波信号，当霍尔元件与磁铁处于重叠以及边缘接触状态时输出高电平1，与磁铁处于分离状态时，输出低电平0，磁盘在旋转过程中，霍尔元件与磁铁对应位置图如图6所示，两个霍尔元件输出90°相位差的方波脉冲，当出现反转的情况时，高低电平出现变化而引起方波出现异常。

壳体在图4的位置设计一个凹槽，放置电路板，避免电路板凸出接触磁盘，与其发生摩擦而损坏霍尔元件。电路板设计两个霍尔元件，便于绘制出磁铁旋转波形和判断深度传感器正反转方向。

所述磁盘采用超硬铝6061磁盘，壳体和罩壳采用超硬铝6061高强度航空铝合金体，中心轴采用SUS316L不锈钢轴；所述轴承采用深沟单列双面密封固态油轴承。

磁盘材料为超硬铝6061，该材料不会对电路板造成感应影响。

外壳采用超硬铝6061高强度航空铝合金材料，具有良好机械性能，易于加工，耐磨性极好，阳极氧化提高其抗腐蚀、抗氧化性能，更加适用于钻井的恶劣环境。

轴心采用SUS316L不锈钢材料，解决了深度传感器使用中生锈的情况发生，抗腐蚀能力强、耐热性高、低温工作强度稳定性高。轴心设计比目前市面产品轴略长，可安装2个轴承，平稳性好，防止深度传感器旋转时出现轴偏心而出现磨损、卡顿、测量不准确等情况。

轴承使用深沟单列双面密封固态油轴承，两端密封不仅能防止外界灰尘、油污进入轴承内部，而且能防止内部润滑油渗出。固态油轴承能比润滑脂提供更多的润滑油给轴承，能长期在-45℃以上低温下运转，适用于北方极低温的气候，能比润滑脂提供更多的润滑油给轴承两端密封有很高的抗腐蚀性能，耐酸、耐碱，寿命长，精度高。深沟球轴承适用于高速旋转场合，限制速度为6700r/min。装配时使用双轴承并列安装，使轴心在旋转时更加平稳，此结构承载能力及其旋转精度都非常高。

所述中心轴中部设置有纵截面为T形的第四竖向通孔，第四竖向通孔上端内壁通过第一螺纹与中部设置有第五竖向通孔的接头的外壁相连；所述中心轴下端设置有用于与绞车端相连接的第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹的旋向相反。对分体式中心轴进行反螺纹设计，安装于绞车端的中心轴螺纹设计为右旋，输出接头端与中心轴螺纹连接部分设计为左旋，使深度传感器拆卸时逆时针旋转输出接头端即可拆下。

所述第一螺纹为左旋螺纹，第二螺纹为右旋螺纹。中心轴外螺纹为右旋螺纹，安装于绞车上，内螺纹为左旋，连接接头，采用反扣，易拆卸。当需要将深度传感器从绞车上拆下，则需要拧动接头。若接头与中心轴采用右旋设计，则会造成接头被拧下，深度传感器无法拆卸，或拆卸困难。采用左旋设计则拧动接头，中心轴会很容易从绞车上脱扣，达到拆卸方便的目的。接头处连接的气龙头，气龙头属于随动件，无大扭矩，安装时加螺纹紧固密封胶，确保正传时不松扣。

所述连接器采用八芯航空插头，所述罩壳外端与航空插头连接面设置有罩壳环形槽，罩壳环形槽内设置有罩壳密封圈；航空插头外侧连接有航空插座；与横向通孔对应的壳体外壁下端设置有固定板，固定板为条形板，条形板外端设置有安装立板，安装立板上设置有连接孔，条形板上沿条形板长度方向均布有线缆固定孔。连接器可选用有密封作用的韩国永汉军用航空插头和航空插座，与罩壳接触面增加了密封圈密封。

罩壳下端安装了一块固定板，用于固定深度传感器并将其线缆顺其长度方向固定，防止线缆散落其他地方而受到损坏。

八芯航空插头每对正负极引脚可连接多台设备，实现一拖多功能，同时测量多口井的深度。

所述电路板上设置有第一470欧姆电阻和第二470欧姆电阻，所述霍尔元件的型号为A04E，第一霍尔元件的的1引脚、第二霍尔元件的的1引脚、第一470欧姆电阻一端、第二470欧姆电阻一端、电源VCC相连，第一霍尔元件的的2引脚、第二霍尔元件的的2引脚、地线相连，第一霍尔元件的的3引脚、第一470欧姆电阻另一端、输出端S1相连，第二霍尔元件的的3引脚、第二470欧姆电阻另一端、输出端S2相连。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.测量准确的深度传感器，包括壳体，壳体中部设置有第一竖向通孔，一中心轴穿过第一竖向通孔，中心轴外侧套有上下两个轴承，轴承与所述第一竖向通孔过渡配合，其特征在于上轴承上端中心轴外壁上围绕中心轴设置有磁盘，磁盘上端面中部与中心轴外壁上围绕中心轴设置的横向凸台的下端面相接，磁盘下端面中部与上轴承上端面相接；下轴承下端的中心轴上设置有防止轴承轴向窜动的轴套；所述壳体上部固定有罩壳，罩壳一侧设置有横向通孔，横向通孔外端设置有连接器；沿所述磁盘周向均布多个磁铁，所述磁盘下方的壳体上相应于磁铁沿横向设置有霍尔元件，霍尔元件设置在信号转换电路板上与电路板的检测信号输入端口相连，电路板的检测信号输出端口与连接器相连。

2.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述轴套上端与下轴承内圈相抵，轴套与中心轴螺纹连接；所述轴套下方设置有端盖，中心轴下端穿过端盖中部通孔，端盖外侧与壳体相连。

3.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述壳体下部外壁与罩壳内壁相接处设置有环形槽，环形槽内设置有环形密封圈；所述罩壳上端中部设置有圆形槽，圆形槽中间设置有第二竖向通孔，所述中心轴穿过第二竖向通孔，圆形槽内围绕中心轴设置有第一V型密封圈，第一V型密封圈上端、侧方盖有油封罩，油封罩中部设置有第三竖向通孔，所述中心轴穿过第三竖向通孔，第三竖向通孔侧壁向下进入中心轴上端侧壁上的凹槽内，油封罩外壁与圆形槽侧壁螺纹连接。

4.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述磁铁粘接在磁盘底面的凹槽内，凹槽中部设置有顶出孔；磁铁的个数为十二个。

5.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述霍尔元件为两个，所述电路板设置在所述壳体上端面的槽口内，两个霍尔元件输出90°相位差的方波脉冲。

6.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述磁盘采用超硬铝6061磁盘，壳体和罩壳采用超硬铝6061高强度航空铝合金体，中心轴采用SUS316L不锈钢轴；所述轴承采用深沟单列双面密封固态油轴承。

7.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述中心轴中部设置有纵截面为T形的第四竖向通孔，第四竖向通孔上端内壁通过第一螺纹与中部设置有第五竖向通孔的接头的外壁相连；所述中心轴下端设置有用于与绞车端相连接的第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹的旋向相反。

8.根据权利要求7所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述第一螺纹为左旋螺纹，第二螺纹为右旋螺纹。

9.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述连接器采用八芯航空插头，所述罩壳外端与航空插头连接面设置有罩壳环形槽，罩壳环形槽内设置有罩壳密封圈；航空插头外侧连接有航空插座；与横向通孔对应的壳体外壁下端设置有固定板，固定板为条形板，条形板外端设置有安装立板，安装立板上设置有连接孔，条形板上沿条形板长度方向均布有线缆固定孔。

10.根据权利要求1所述测量准确的深度传感器，其特征在于所述电路板上设置有第一470欧姆电阻和第二470欧姆电阻，所述霍尔元件的型号为A04E，第一霍尔元件的的1引脚、第二霍尔元件的的1引脚、第一470欧姆电阻一端、第二470欧姆电阻一端、电源VCC相连，第一霍尔元件的的2引脚、第二霍尔元件的的2引脚、地线相连，第一霍尔元件的的3引脚、第一470欧姆电阻另一端、输出端S1相连，第二霍尔元件的的3引脚、第二470欧姆电阻另一端、输出端S2相连。