CN208718644U - 一种计量装置及使用该计量装置的钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及重型机械设备技术领域，具体涉及一种计量装置及使用该计量装置的钻机。本实用新型提供的计量装置所述计量装置包括第一齿轮、第二齿轮和速度传感器，由于第一齿轮和第二齿轮啮合，因此第一齿轮的角速度与第二齿轮的角速度相同，通过绳轮的角速度就能计算工作时间内绳轮的转动的圈数，进而能够计算出大钩下放的高度和钻进深度，与现有的测量方法相比，速出速度传感器设置在钻机之外的齿轮上，因此在计算时不需要考虑滚筒直径、滚筒有效长度、钢丝绳在滚筒上缠绕的层数、每层缠绕的圈数和大绳直径，因此克服了滚筒上钢丝绳对于计算的影响，省去复杂计算，计量结果更准确，为钻井人员提供精确高度参考，提高录井准确率。

Description

一种计量装置及使用该计量装置的钻机

技术领域

本实用新型涉及重型机械设备技术领域，具体涉及一种计量装置及使用该计量装置的钻机。

背景技术

国内外现有的地质勘探钻机高度计量是通过绞车速度传感器实现的。

(1)绞车速度传感器安装在钻机滚筒轴上，滚筒上缠绕的大绳随着滚筒的转动带动大钩升降，绞车速度传感器随之输出与大钩高度相对应的脉冲信号，通过计算该信号实现大钩高度计算。

(2)绞车速度传感器直接安装在滚筒外边缘的刹车盘上，记录滚筒转速进行折算。

以上计算方法必须考虑滚筒直径、滚筒有效长度、钢丝绳在滚筒上缠绕的层数、每层缠绕的圈数和大绳直径。这种计算方法会因钢丝绳在滚筒上的不同角度计算复杂。且容易一旦滚筒发生乱绳现象或圈数丢失，则无法进行计算。

实用新型内容

(一)本实用新型所要解决的技术问题是：现有的地质勘探钻机高度计量是通过将轿车速度传感器安装在钻机滚筒上或安装在滚筒外边缘的刹车盘上进行性的，上述计算方法比较复杂干扰因素多，如果出现滚筒乱绳或丢圈现象，则影响计算的准确性，甚至导致无法计算的情况发生。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种计量装置，用于计量钻机的大钩高度，所述计量装置包括第一齿轮、第二齿轮和速度传感器，所述速度传感器安装在所述第二齿轮上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮与钻机天车上的绳轮同轴设置。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的计量装置所述计量装置包括第一齿轮、第二齿轮和速度传感器，所述速度传感器安装在所述第二齿轮上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮与钻机天车上的绳轮同轴设置。由于第一齿轮和第二齿轮啮合，因此第一齿轮的角速度与第二齿轮的角速度相同，钢丝绳的直径加上绳轮的半径乘以二乘以π就等于绳轮转一圈钢丝绳下放的长度，也就是大钩的下放的长度，通过大钩下放的高度就能够计算钻进深度，与现有的测量方法相比，速出速度传感器设置在钻机之外的齿轮上，因此在计算时不需要考虑滚筒直径、滚筒有效长度、钢丝绳在滚筒上缠绕的层数、每层缠绕的圈数和大绳直径，因此克服了滚筒上钢丝绳对于计算的影响，省去复杂计算，计量结果更准确，为钻井人员提供精确高度参考，提高录井准确率。

进一步地，所述计量装置还包括底座，所述底座上设有第一转轴，所述第二齿轮套在所述第一转轴上。

进一步地，所述速度传感器固定在所述第二齿轮一侧的端面上。

进一步地，所述速度传感器粘接在所述第二齿轮一侧的端面上。

进一步地，所述速度传感器通过卡扣结构与所述第二齿轮相连。

进一步地，所述卡扣结构包括相配合的卡舌和卡槽，所述速度传感器上设有卡舌和卡槽中的一个，所述第二齿轮的端面上设有卡舌和卡槽中的另一个。

进一步地，所述速度传感器为角速度传感器。

进一步地，还包括控制器，所述控制器与所述速度传感器电连接。

本实用新型还提供了一种钻机，包括天车、卷扬机、大钩、顶驱和上述任一项所述的计量装置，所述天车上设有第二转轴和绳轮，所述绳轮可转动的套设在所述第二转轴上，所述第二齿轮可转动的套设在所述第二转轴上，在所述绳轮的上侧绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与卷扬机连接，另一端与所述大钩相连，另一端与所述大钩上端相连，所述大钩下端与所述顶驱相连，所述第一齿轮可转动的套设在所述第二转轴上。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型中所述计量装置的后视图；

图2是本实用新型中所述计量装置的侧视图；

图3是本实用新型中所述钻机的结构示意图。

其中图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、第一齿轮，2、底座，21、第二齿轮，22、速度传感器，23、第一转轴，3、第二转轴，4、一层平台，5、二层平台，6、司钻，7、顶驱，8、塔架，9、卷扬机，10、天车。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种计量装置，所述计量装置用于计量钻机的大钩高度，进而计量钻机的钻进深度，所述计量装置包括第一齿轮1、第二齿轮21和速度传感器22，所述速度传感器22安装在所述第二齿轮21上，所述第二齿轮21与所述第一齿轮1啮合；所述第一齿轮1与钻机天车10上的绳轮同轴设置；优选地，所述传感器为角速度传感器22。

本实用新型提供的计量装置所述计量装置包括第一齿轮1、第二齿轮21和速度传感器22，由于第一齿轮1和第二齿轮21啮合，因此第一齿轮1的角速度与第二齿轮21的角速度相同，钢丝绳的直径加上绳轮的半径乘以二乘以π就等于绳轮转一圈钢丝绳下放的长度，也就是大钩的下放的长度，通过大钩下放的高度就能够计算钻进深度，与现有的测量方法相比，速出速度传感器22设置在钻机之外的齿轮上，因此在计算时不需要考虑滚筒直径、滚筒有效长度、钢丝绳在滚筒上缠绕的层数、每层缠绕的圈数和大绳直径，因此克服了滚筒上钢丝绳对于计算的影响，省去复杂计算，计量结果更准确，为钻井人员提供精确高度参考，提高录井准确率。

如图1所示，所述计量装置还包括底座2，所述底座2上设有第一转轴23，所述第二齿轮21套在所述第一转轴23上；所述底座2可以固定在所述钻机的天车10上，这样在钻机天车10上的绳轮转动时，由于第一齿轮1与绳轮同轴并同步转动，因此会带动第一齿轮1以同样的角速度转动，第一齿轮1与第二齿轮21啮合，带动第二齿轮21以同样的角速度同步转动，因此第二齿轮21上设置的速度传感器22测的的角速度就是绳轮转动的速度，因此能够省去复杂计算及滚筒排绳不精准带来的影响，为钻井人员提供精确高度参考，提高录井准确率。其中所述第二齿轮21在转动时绕第一转轴23转动。

根据本实用新型的一个实施例，所述计量装置固定在所述第二转轴3上所述速度传感器22固定在所述第一齿轮1一侧的端面上；可选地，所述速度传感器22粘接在所述第二齿轮21一侧的端面上，如所述速度传感器22通过胶水粘接固定在所述第二齿轮21一侧的端面上，这样速度传感器22与所述第二齿轮21同步转动，此时就可以通过速度传感器22来测量绳轮的转动速度。

可选地，所述速度传感器22通过卡扣结构与所述第二齿轮21相连；所述卡扣结构包括相配合的卡舌和卡槽，所述速度传感器22上设有卡舌和卡槽中的一个，所述第二齿轮21的端面上设有卡舌和卡槽中的另一个；优选地，所述第二齿轮21上设有卡舌，所述速度传感器22上设有卡舌，速度传感器22通过卡舌和卡槽的配合固定在所述第二齿轮21一侧的端面上

根据本实用新型的另一个实施例，如图2所示，所述计量装置固定在所述第二转轴3上，这样速度传感器22与所述第二齿轮21同步转动，此时就可以通过速度传感器22来测量绳轮的转动速度。

所述计量装置还控制器，所述控制器与所述速度传感器22电连接，所述控制器根据速度传感器22检测的绳轮转速来计算大钩下放的长度，进而计算钻进深度。优选地，所述控制器为单片机或PLC。

大钩主要由钩身、钩杆、钩座、提环、止推轴承和弹簧组成。钻井时，在大钩上悬挂带有全部钻具的水龙头。大钩两侧还挂有两个吊环，与吊卡配合供起下钻具或下套管之用(其中大钩的具体结构为现有技术)。

下面来具体说明本实用新型提供的计量装置来计量大钩高度和钻进深度的方法。

首先钻机的上端设有天车10，所述天车10上设有第二转轴3和绳轮，所述绳轮可转动的套设在所述第二转轴3上，在所述绳轮的上侧绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与卷扬机9连接，另一端与所述大钩相连(此部分为现有钻机的结构)，所述第一齿轮1可转动的套设在所述第二转轴3上。所述第二齿轮21可转动的套设在所述第二转轴3上，在钻机工作时，卷扬机9下放钢丝绳，然后带动绳轮绕第二转轴3转动，由于第一齿轮1套设在第二转轴3上，第二转轴3转动带动第一齿轮1与绳轮同步转动，同时第一齿轮1与第二齿轮21啮合带动第二齿轮21同步转动，速度传感器22安装在第二齿轮21上并与第二齿轮21同步转动，因此绳轮、第一齿轮1和第二齿轮21转动的角速度是相同的，这样速度传感器22测得的第二齿轮21的角速度就是绳轮转动的角速度。以绕设在绳轮上侧的钢丝绳的直径为D2、绳轮的直径为D1，则绳轮每转一圈对应的钢丝绳下放的长度L1＝πx(D1+D2),如果测得的绳轮的角速度为V1，滚轮转动的时间为T1，则滚轮转动的圈数F1＝(T1xV1)/2π；那么钢丝绳在T1时间内下放的高度为F1xL1。大钩位于一层平台4时高度为0，则钢丝绳轮转动T1时间后，大钩高度为F1xL1。假设加完单根钢丝绳后大钩高度为L2，则大钩下放的长度就为L2+F1xL1,钻进深度也为L2+F1xL1。

如图3所示，本实用新型还提供了一种钻机，包括天车10、卷扬机9、大钩和上述任一实施例所述的计量装置，所述天车10上设有第二转轴3和绳轮，所述绳轮可转动的套设在所述第二转轴3上，在所述绳轮的上侧绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与卷扬机9连接，另一端与所述大钩相连，其中所述钻机还包括游车，所述钢丝绳与所述游车相连，所述大钩连接在所述游车的下端，所述大钩用于与顶驱相连，以带动顶驱沿着导轨上下移动，所述第一齿轮1可转动的套设在所述第二转轴3上。本实用新型提供的钻机为地质勘探钻机，具体为永磁直驱顶驱6钻机，其中所述钻机的结构与现有的钻机结构相同，其主要区别在于，该钻机上设有上述实施例所述的计量装置，该钻机的结构和工作原理与现有钻机相同。

其中所述钻机包括一层平台4、司钻6、顶驱6、二层平台5、天车10、塔架8、导轨、卷扬机9和泥浆泵，其中所述塔架8固定在所述一层平台4上，所述二层平台5设置在塔架8的中部，所述司钻6与顶驱6相连，所述大钩用于带动顶驱6沿着导轨上下移动，所述顶驱6用于驱动所述司钻6转动，所述天车10设置在所述塔架8的顶端，卷扬机9的一端与钢丝绳的一端连接，所述顶驱6的上端与所述钢丝绳的另一端相连(此部分均为现有钻机的结构)。

综上所述，本实用新型提供的计量装置所述计量装置包括第一齿轮、第二齿轮和速度传感器，所述速度传感器安装在所述第二齿轮上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮与钻机天车上的绳轮同轴设置。由于第一齿轮和第二齿轮啮合，因此第一齿轮的角速度与第二齿轮的角速度相同，钢丝绳的直径加上绳轮的半径乘以二乘以π就等于绳轮转一圈钢丝绳下放的长度，也就是大钩的下放的长度，通过大钩下放的高度就能够计算钻进深度，与现有的测量方法相比，速出速度传感器设置在钻机之外的齿轮上，因此在计算时不需要考虑滚筒直径、滚筒有效长度、钢丝绳在滚筒上缠绕的层数、每层缠绕的圈数和大绳直径，因此克服了滚筒上钢丝绳对于计算的影响，省去复杂计算，计量结果更准确，为钻井人员提供精确高度参考，提高录井准确率。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种计量装置，用于计量钻机的大钩高度，其特征在于：所述计量装置包括第一齿轮、第二齿轮和速度传感器，所述速度传感器安装在所述第二齿轮上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮与钻机天车上的绳轮同轴设置并同步转动。

2.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于：所述计量装置还包括底座，所述底座上设有第一转轴，所述第二齿轮套在所述第一转轴上。

3.根据权利要求2所述的计量装置，其特征在于：所述速度传感器固定在所述第二齿轮一侧的端面上。

4.根据权利要求3所述的计量装置，其特征在于：所述速度传感器粘接在所述第二齿轮一侧的端面上。

5.根据权利要求4所述的计量装置，其特征在于：所述速度传感器通过卡扣结构与所述第二齿轮相连。

6.根据权利要求5所述的计量装置，其特征在于：所述卡扣结构包括相配合的卡舌和卡槽，所述速度传感器上设有卡舌和卡槽中的一个，所述第二齿轮的端面上设有卡舌和卡槽中的另一个。

7.根据权利要求1所述的计量装置，其特征在于：所述速度传感器为角速度传感器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的计量装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器与所述速度传感器电连接。

9.一种钻机，其特征在于：包括天车、卷扬机、顶驱、大钩和如权利要求1至8任一项所述的计量装置，所述天车上设有第二转轴和绳轮，所述绳轮可转动的套设在所述第二转轴上，所述第二齿轮可转动的套设在所述第二转轴上，在所述绳轮的上侧绕设有钢丝绳，所述钢丝绳的一端与卷扬机连接，另一端与所述大钩相连，另一端与所述大钩上端相连，所述大钩下端与所述顶驱相连，所述第一齿轮可转动的套设在所述第二转轴上。