CN2869825Y - 转盘扭矩转速测量装置 - Google Patents

Abstract

一种转盘扭矩转速测量装置。它采用链轮、壳体、扭矩传感机构和扭力套顺序联动。壳体左侧连接链轮，壳体内设置了由两个中心对称布置的液压缸，用销轴连接，使扭力轮盘、液压缸、扭力套顺序传动，将扭力转化成液压缸的液体压力。壳体内的配流盘与扭力套连接，用高压软管连通配流盘和液压缸有杆端油腔，配流盘翼板内油道与液压缸无杆端油腔连通。配流盘油道又与装在壳体右侧中部和配流盘连接的旋转轴内油道连通。旋转接头上处于静态的轴承套外部装有测速探头。本装置装在转盘快速轴端部，通过检测旋转接头上处于静态的出油口压力和计数探头内方波信号频率，可在钻井过程中实时测出转盘正、反转扭矩和转速，使司钻正确判断钻具动态，以便合理操作。

Description

转盘扭矩转速测量装置

所属领域

本实用新型涉及一种石油钻采开发用的转盘扭矩转速测量装置，它的作用是对钻井过程的转盘扭矩和转速进行检测，将检测的数据显示给钻井工人，正确判断井下钻具的负载状态，以便合理地操作。

背景技术

目前石油钻采开发用的转盘扭矩转速检测装置，对于以链条驱动的钻机，主要是采用美国Martin-Decker公司的过桥轮式机械—液压传感器，通过测量链条张力，间接地测量转盘扭矩。该装置主要由过桥轮、杠杆、液压缸等组成，装在驱动链条紧边的下方。这种转盘扭矩装置的不足之处是驱动链条每次在钻机转移井场都要拆装，不仅费事，而且很难保证安装结果前后一致，导致大的测量误差，过桥轮虽然外敷橡胶，但是工作寿命还是不能很长，也不能提供转盘的转速，又不能测量反转扭矩。

发明内容

为了克服现有转盘扭矩检测装置的上述不足，本实用新型提供一种转盘扭矩转速测量装置，能准确地测量转盘正、反转扭矩和转速，钻机转移井场时不用拆装，工作可靠，寿命长。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：采用链轮、壳体、扭矩传感机构和扭力套顺序联动，其特征是：在壳体左侧连接链轮，壳体内设置扭矩传感机构和配流机构，壳体右侧端盖中间安装旋转接头和转速测量机构，实现转盘正、反转扭矩和转速测量。在转盘快速轴的链轮处用螺钉、垫圈和弹性圆柱销加装一个扭力轮盘，用两个销轴将两个液压缸的活塞杆连接在扭力轮盘上，再另外用两个内部带有油道的销轴将两个液压缸的无杆端连接在扭力套上，扭力套穿在链轮内孔里用轴承分离两者的运动，扭力套内孔加工有键槽，再套装在快速轴上，于是链轮、扭力轮盘、液压缸、扭力套、快速轴就连为一体。在扭力套上装有一个配流盘，其上有两个油口与将两个液压缸无杆端连接在扭力套上的销轴处贴合，另外两个油口与两根高压软管的一头相接，两根高压软管的另一头连接在两个液压缸的有杆端处焊接的直角接头上，配流盘上另有两个油口和与配流盘用螺钉及垫圈连接的两向导液旋转接头的两个油口贴合。在链轮带动扭力轮盘正向旋转时，扭力轮盘通过销轴、活塞杆推动两个液压缸的活塞，此时如果油路是封闭的，就会在两个液压缸的无杆端油腔内形成压力，由于油是不可压缩的，力就传到扭力套上，再经过键传到快速轴上，传递了正转时的扭矩。于是，油的压力大小就显示出了作用力的大小，人们就可以方便地检测出压力的变化，从而得知转盘的扭矩变化。同样，在链轮带动扭力轮盘反向旋转时，就会在两个液压缸有杆端油腔内形成压力，由于油是不可压缩的，力就传到扭力套上，再经过键传到快速轴上，传递了反转时的扭矩。为了防止油的泄漏，首先在两个液压缸无杆端缸盖耳板内孔环形油槽两侧与带有油道的销轴之间加上各一组由O形圈和挡圈组成的密封，其次在两个带有油道的销轴和配流盘的两个油口贴合处各加一O形圈密封，再在配流盘的两个油口和旋转轴上的两个油口贴合处各加一O形圈密封，最后在两向导液旋转接头的旋转轴的两个环行油槽和密封腔体的两个环行油槽形成的油道两侧各加一个组合密封圈和中间布置一隔套组成的旋转密封。为使两向导液旋转接头的旋转轴与作为其外壳的轴承套和密封腔体之间运动分离开，在轴承套与旋转轴之间装上两套轴承，在密封腔体和旋转轴之间装有导向扶正套，从而使两向导液旋转接头在旋转时，轴承套和密封腔体却可以保持静止，方便人们检测。在轴承套内的两套轴承之间用内隔套和外隔套隔开，为使轴承套和密封腔体更好地定位对中以及压紧轴承外圈和组合密封，同时装有定位压紧套，轴承套和密封腔体用螺钉及垫圈连接成一体，并在两端面处加一O形圈密封，在旋转轴上加工了一个沟槽，内放一个斜面挡圈，压紧轴承内圈，在轴承套对着外隔套的外圆处装上一油杯，以便通过外隔套的油道对轴承进行润滑，在轴承套和旋转轴之间装一油封，保证轴承的可靠运行。为了防止液压缸上四根销轴窜动，各用压板、螺钉和垫圈压紧。为了便于将液压缸上四根销轴卸下，在扭力轮盘端面正对四根销轴的位置上开有工艺孔，平时用丝堵堵住。为防止水分或污物渗入轴承，在扭力轮盘与链轮结合处用一O形圈密封，在扭力套与链轮之间装一油封。为使装置运转平稳，在扭力轮盘上装两组由销轴、滚针和滚轮组成的托轮组件托住液压缸。为了防止托轮组件中销轴窜动，用压板、螺钉和垫圈与扭力轮盘固定。在两根高压软管的外侧各装一个弹簧托架，两个弹簧托架的一端用弹性圆柱销连接在配流盘处焊接的直角接头上，两个弹簧托架的另一端用螺钉销连接在两个液压缸的有杆端处焊接的直角接头上。扭力轮盘和其剖分式端盖组件用螺钉和垫圈装成一体。方便现场检查维护。测速法兰盘压装在两向导液旋转接头的旋转轴上，和转盘快速轴一起旋转，转速传感探头固定在两向导液旋转接头的轴承套上，这一动一静就可测出转盘快速轴的转速。

本实用新型的有益效果是，可以精确地测量转盘的正、反转扭矩和转速，构件对称布置，两个液压缸的工作腔连通平衡，结构合理，运转平稳，作用力均衡，钻机转移井场时不用拆装，保证了原始精度，工艺性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型图2的A-A剖视图。

图2是图1拆去端盖组件和旋转接头后的K向视图。

图中，1、销轴，2、滚针，3、滚轮，4、螺钉，5、垫圈，6、配流盘，7、密封圈，8、链轮，9、扭力套，10、轴承，11、弹性圆柱销，12、O形圈，13、丝堵，14、扭力轮盘，15、销轴，16、O形圈，17、挡圈，18、压板，19、螺栓，20、垫圈，21、端盖组件，22、测速发兰盘，23、油杯，24、外隔套，25、内隔套，26、O形圈，27、螺钉，28、垫圈，29、隔套，30、组合密封圈，31、隔套，32、组合密封圈，33、导向扶正套，34、旋转轴，35、O形圈，36、密封腔体，37、斜面挡圈，38、轴承，39、转速传感探头，40、密封圈，41、螺钉销，42、高压软管，43、弹簧托架，44、螺钉，45、垫圈，46、螺钉，47、垫圈，48、液压缸，49、导向扶正块，50、弹性圆柱销，51、销轴，52、螺钉，53、垫圈，54、螺钉，55、垫圈，56、压板，57、螺钉，58、垫圈，59、环行油槽，60、油道，61、油道，62、油道，63、油道，64、、油道接口，65、油道接口，66、油道，67、直角接头，68、轴承套，69、定位压紧套，70、直角接头，71、O形圈。

具体实施方式

在图1和图2中，转盘扭矩转速测量装置，是在壳体左侧连接链轮，壳体内设置扭矩传感机构和配流机构，壳体右侧端盖中间安装旋转接头和转速测量机构。

壳体中的扭力轮盘(14)，通过螺钉(4)、垫圈(5)和弹性圆柱销(11)与链轮(8)相连接，扭力轮盘(14)和链轮(8)之间装有O形圈(12)，扭力轮盘(14)侧面对应销轴(15)的部位布置丝堵(13)，扭力轮盘(14)内壁对称布置由销轴(1)、滚针(2)、滚轮(3)、压板(56)、螺钉(57)、垫圈(58)构成的两组托轮组件，扭力轮盘(14)内壁又有两个中心对称分布的双耳座所组成。

在扭力轮盘(14)中有两个中心对称布置的液压缸(48)，将液压缸(48)的活塞杆连接在扭力轮盘(14)上的销轴(51)，将销轴(51)固定在扭力轮盘(14)上的压板(18)和螺钉(52)及垫圈(53)，一端连接在液压缸(48)的有杆端处焊接的直角接头(70)上另一端连接在配流盘(6)处焊接的直角接头(67)上的两根高压软管(42)，靠螺钉销(41)一端连接在液压缸(48)的有杆端处焊接的直角接头(70)上另一端靠弹性圆柱销(50)连接在配流盘(6)处焊接的直角接头(67)上对高压软管(42)进行保护的弹簧托架(43)，将液压缸(48)的无杆端连接在扭力套(9)上的销轴(15)、将销轴(15)固定在扭力套(9)上的压板(18)和螺钉(52)及垫圈(53)，在液压缸(48)无杆端的缸盖耳板孔和销轴(15)之间由O形圈(16)及挡圈(17)构成的两组密封，装在链轮(8)和扭力套(9)之间的轴承(10)和密封圈(7)所组成。

配流盘(6)通过插口径向对中和轴向定位，用螺钉(44)和螺钉(46)及垫圈(45)和垫圈(47)与扭力套(9)连接固定，配流盘(6)上的油道(61)与销轴(15)上的油道(60)对接面处采用O形圈(71)密封。

旋转接头通过插口径向对中和轴向定位，用螺钉(54)及垫圈(55)使压装在旋转轴(34)上的测速法兰盘(22)与配流盘(6)连接，装在旋转轴(34)上的两套轴承(38)、装在两套轴承(38)之间的外隔套(24)和内隔套(25)、套装在两套轴承(38)和外隔套(24)外径上的轴承套(68)、装在轴承套(68)位于外隔套(24)外径处的油杯(23)、装于轴承套(68)端头和旋转轴(34)之间的密封圈(40)、由螺钉(27)和垫圈(28)连接在轴承套(68)上的密封腔体(36)、装在轴承套(68)和密封腔体(36)之间的定位压紧套(69)和O形圈(26)、装在旋转轴(34)上对轴承(38)定位的斜面挡圈(37)、装在密封腔体(36)位于油道接口(64)环形油道处的隔环(31)和组合密封圈(32)、装在密封腔体(36)内位于油道接口(65)环形油道处的隔套(29)和组合密封圈(30)、装在密封腔体(36)和旋转轴(34)之间的导向扶正套(33)、位于旋转轴(34)和配流盘(6)之间密封配流盘(6)上的油道(61)和旋转轴(34)的油道(62)及配流盘(6)上的油道(66)和旋转轴(34)的油道(63)的O形圈(35)所组成。

在轴承套(68)的外部沿轴向布置的半圆弧槽内粘接转速传感探头(39)，测速法兰盘(22)压装在旋转轴(34)上，测速法兰盘(22)正对着探头端面的一侧上沿周向均布了若干个凹槽所构成。因此可通过转速传感探头在动态下测量出转速。

配流机构的配流盘(6)内部有由轴向分层和径向分布油道构成的六个油口，分别是连通两个液压缸无杆端油腔的两个油口和连通两个液压缸有杆端油腔的两个油口，以及连通旋转轴(34)上的油道(62)和油道(63)的两个油口所组成。因此，可在动态条件下，正转时从油道接口(64)处测量出的变化压力推算出正转扭矩；反转时从油道接口(65)处测量出的变化压力推算出反转扭矩。

Claims (7)

1、一种转盘扭矩转速测量装置，采用链轮、壳体、扭矩传感机构和扭力套顺序联动，其特征是：在壳体左侧连接链轮，壳体内设置扭矩传感机构和配流机构，壳体右侧端盖中间安装旋转接头和转速测量机构。

2、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：壳体的扭力轮盘(14)通过螺钉(4)、垫圈(5)和弹性圆柱销(11)与链轮(8)连接，扭力轮盘(14)和链轮(8)之间装有O形圈(12)，扭力轮盘(14)上布置有丝堵(13)，扭力轮盘(14)内对称布置有由销轴(1)、滚针(2)、滚轮(3)、压板(56)、螺钉(57)、垫圈(58)构成的两组托轮组件，端盖组件(21)由螺栓(19)和垫圈(20)连接在扭力轮盘(14)上。

3、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：扭矩传感机构的扭力轮盘(14)内对称布置两个液压缸(48)，用销轴(51)使液压缸(48)的活塞杆与扭力轮盘(14)连接，用螺钉(52)和垫圈(53)使销轴(51)上的压板(18)与扭力轮盘(14)连接，用两根高压软管(42)使焊接在液压缸(48)有杆端处的直角接头(70)与焊接在配流盘(6)上的直角接头(67)连通，弹簧托架(43)的一端用螺钉销(41)与液压缸(48)有杆端处焊接的直角接头(70)连接，另一端用弹性圆柱销(50)与配流盘(6)上焊接的直角接头(67)连接，用销轴(15)使液压缸(48)的无杆端的缸盖与扭力套(9)连接，用螺钉(52)和垫圈(53)使销轴(15)上的压板(18)与扭力套(9)连接，在液压缸(48)无杆端的缸盖耳板孔和销轴(15)之间有由O形圈(16)和挡圈(17)构成的两组密封，在链轮(8)与扭力套(9)之间装有轴承(10)和密封圈(7)。

4、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：配流机构的配流盘(6)是由螺钉(44)和垫圈(45)、螺钉(46)和垫圈(47)与扭力套(9)连接，配流盘(6)上的油道(61)和销轴(15)上的油道(60)用O形圈(71)密封。

5、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：旋转接头中的测速法兰盘(22)用螺钉(54)和垫圈(55)与配流盘(6)连接，测速法兰盘(22)压装连接在旋转轴(34)上，旋转轴(34)上装有两套轴承(38)，两套轴承(38)之间装有外隔套(24)和内隔套(25)，在两套轴承(38)和外隔套(24)的外径上套装轴承套(68)，在轴承套(68)位于外隔套(24)的外径处布置有油杯(23)，在轴承套(68)的端头和旋转轴(34)之间装有密封圈(40)，用螺钉(27)和垫圈(28)使轴承套(68)与密封腔体(36)连接，在轴承套(68)和密封腔体(36)之间装有定位压紧套(69)和O形圈(26)，在旋转轴(34)上装有对轴承(38)定位的斜面挡圈(37)，在密封腔体(36)内位于油道接口(64)的环形油道处装有隔套(31)和组合密封圈(32)，在密封腔体(36)内位于油道接口(65)的环形油道处装有隔套(29)和组合密封圈(30)，在密封腔体(36)和旋转轴(34)之间装有导向扶正套(33)，在旋转轴(34)和配流盘(6)之间装有密封配流盘(6)上的油道(61)和旋转轴(34)的油道(62)及密封配流盘(6)上的油道(66)和旋转轴(34)的油道(63)的O形圈(35)。

6、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：转速测量机构的测速法兰盘(22)压装在旋转轴(34)上，测速法兰盘(22)上有若干个周向均布的凹槽，转速传感探头(39)固定在轴承套(68)上。

7、根据权利要求1所述的转盘扭矩转速测量装置，其特征是：配流机构的配流盘(6)具有轴向分层和径向分布油道构成的六个油口，分别是连通两个液压缸无杆端油腔的两个油口和连通两个液压缸有杆端油腔的两个油口，以及连通旋转轴(34)上油道(62)和油道(63)的两个油口。

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