CN87210885U - 自动排绳测深的绳钻绞车 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种与绳索取芯钻机配套的绞车，用于地质钻探。该绞车的特点，一是能自动排绳，排绳整齐，且相邻绳间有一定间隙，减少了钢丝绳的磨损，延长了使用寿命。同时，提高了提升(或下降)速度的均匀性，减少了钢丝绳、打捞器和岩芯对钻具内壁的撞击，岩芯不易脱落，提高了岩芯的收集率。二是能自动测深，并用数字清晰地显示打捞器下井深度。三是结构紧凑、简单。四是操作基本实现半自动化，工作稳定可靠，工作效率高。

Description

本实用新型是一种与绳索取芯钻机配套的绞车，用于地质钻探。

已有的绳钻绞车，一是没有自动排绳装置，无法把提升起来的较细（直径4.5－        5.5mm）的钢丝绳有规律地自动地整齐排列在卷筒上。致使绞车在工作过程中，钢丝绳磨损快、寿命短，并易于折断，由于排绳无规律，提升岩芯的速度不均匀，变化大，产生抖动，绳和岩芯易撞击钻机内壁，易使内管中的岩芯脱落，降低岩芯采集率。二是没有自动测探装置，在地下的钻杆某处有卡管或堵管现象，不知其卡管或堵管的深度，不便于及时采取措施排除故障。三是几乎都沿袭了钻机上的游星式齿轮传动结构，这种结构复杂，制造困难，总机械效率较低，操作劳动强度大。若采用电葫芦式传动结构，没有上述的缺点，但电葫芦之电动机，多采用锥形转子电动机或傍磁制动电动机，这类电机价格高，也较重。

本实用新型的任务是设计一种能自动排绳、自动测探的绳钻绞车。并克服上述在结构上的缺点。

本实用新型的任务是以下述方式来完成的：

（一）设置了专用的排绳减速箱和自动换向装置，使钢丝绳在卷筒上自动往返整齐排列。（二）设置了钻孔深度数字显示器。数字显示器以安装在下井传动滑轮上的永久磁铁和滑轮架上的干簧管作为信号源，信号送给累加计数器，最后把所测的深度用数字显示出来。（三）在传动机构上，采用了经改革的起重葫芦式，并以普通电机作为动力。

本实用新型的特点：一是能自己排绳，排绳整齐且相邻绳间有一间隙，减少了钢丝绳的磨损，延长了使用寿命。同时提高了提升（或降下）速度的均匀性，减少了钢丝绳打捞器和岩芯对钻具内壁的撞击，岩芯不易脱落，提高了岩芯采集率。二是能自动测探，并用数字清晰的显示出打捞器下井深度，可预防打捞器严重碰撞双管总成造成的损失。能发现钻杆某一深度有卡管或堵管现象，以便及时处理。三是结构紧凑，布局合理。四是实现了半自动化，工作效率高。

下面结合附图来说明实施例：

图1是本绳钻绞车传动系统示意图。

图2是本绳钻绞车主变速箱剖视图。

图3（a、b）是本绳钻绞车制动机构剖视图。

图4（a、b）是本绳钻绞车排绳减速箱剖视图。

图5（a、b、c）是本绳钻绞车排绳自动换向机构局部剖视图。

图6（a、b）是本绳钻绞车自动测探信号原理图。

参照图1－6，本绳钻绞车由电动机（1）、主变速箱（2）、卷筒（3）、排绳减速箱（4）及排绳自动换向机构、制动机构、机座、测探数字显示装置等部件组成。卷筒（3）在中间，主变速箱（2）和电动机（1）在卷筒（3）的同一端，排绳减速箱（4）在卷筒（3）的另一端，卷筒轴（也称卷扬轴）（Ⅲ）一段在主变速箱（2）里，另一段在排绳减速箱（4）里，作为齿轮轴。排绳丝杆（33）与卷筒（3）平行。参照图1－2，主变速箱由电动机（1）、主变速箱壳体（5）、轴承盖板（6）、齿轮轴（I）、低速中间轴（Ⅱ）、齿轮轴（Ⅲ）、齿轮（Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8）、滚珠轴承（108、107、201、208、210、306）组成。其传动变速原理是：电动机带动齿轮Z1，传给I轴之Z2，由于I轴上的滑动齿轮Z3的作用，可使卷扬轴Ⅲ获两个速度－即高低挡速，其传动链如下：

①高速挡：此时Z3与Z4啮合，传动顺序为电动机（1）→Z1→Z2→Z3→Z4（卷扬轴齿轮）。设电动机（1）的转速为n电。卷扬轴转数n^高：

n^高＝n_电· (Z1)/(Z2) · (Z3)/(Z4) ＝1430× 27/93 × 13/47 ＝110.8转／分

②低速挡：此时Z3与Z5啮合，传动顺序为电动机（1）→Z1→Z2→Z3→Z5→Z6→Z7→Z8→Z4。

n^低＝n_电× (Z1)/(Z2) × (Z3)/(Z5) × (Z6)/(Z7) × (Z8)/(Z4)

＝1430× 27/93 × 13/47 × 27/33 × 13/47

＝26转／分

参照图1、2、3（a、b）主变速箱（2）里低速中间轴（Ⅱ）一端装有绞车制动装置。该制动装置由制动摇臂（10）、摇臂轴（9）、制动带（11）、制动鼓（12）、三粒滚柱（13）、星轮（14）、支承压盖（15）、低速中间轴（Ⅱ）、三粒球面顶销（18）、三只压簧（19）、手柄（20）组成。本制动系统为外带式制动器，内由内重轮式超越离合器与低速中间轴连接。本制动系统实现单向制动，即卷筒反转时（打捞器下井时，此时电机停转），可操纵制动手柄（20），扭转摇臂轴（9），使制动带（11）抱紧制动鼓（12），实现制动。当卷筒正转时（提引打捞器，电动机转动），由于超越离合器的作用，带式制动器处于制动状态，仍不影响正常提引工作，一旦电机（1）停转，卷筒（3）在提引重量作用下，欲反转时即实现制动。

参照图1、4（a、b）排绳减速机构由减速箱壳体（21）轴承盖（22）以及装在壳体（21）里的齿轮轴（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ）、齿轮（Z9、Z10、Z11、Z12、Z13、Z14）、双向牙嵌齿轮（Z17）花键套（Z18）、换向拨叉轴（27）、拔叉（31）、定位螺丝（24、26、29）、羊毛油毡（25）、滚珠轴承（204、209）圆锥滚子轴承（23）和安装在变速箱（4）之外的链轮（Z15、Z16）、链条（36）、与卷筒平行的丝杆（33）、装在丝杆上的丝母（34）、滑轮架（35）、滑轮（36）所组成。齿轮（Z9、Z10）内端面带有牙嵌齿盘可与双向牙嵌齿轮（Z17）分别啮合。

齿轮轴（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ）通过滚珠轴承依顺序相邻平行排列安装在减速箱壳体（21）内，轴承盖（22）从壳体外面盖在轴承上，在壳体（21）内轴（Ⅲ）右边装上齿轮（Z9），左端装上齿轮（Z10），中间装上花键套（Z18），花键套外面装上双向花键齿轮（Z17），拨叉（31）开口处卡在双向花键齿轮（Z17）中间环槽里，换向拨叉轴（27）一端与拨叉（31）连接，一端装在壳体（21）上，齿轮（Z12）装在轴（Ⅳ）上与齿轮（Z9）啮合，轴（Ⅴ）左端装上齿轮（Z11），右端装上齿轮（Z13），齿轮（Z13）与齿轮（Z12）啮合，轴（Ⅵ）右端伸出壳体（21）外面，在外面装上链轮（Z15），左端装上齿轮（Z14），齿轮（Z14）与齿轮（Z11）啮合。

减速箱动力由卷筒轴（Ⅲ）输入后，经齿轮减速，由减速箱（Ⅵ）轴上的链轮把动力输出，经链条（32）传动带动排绳丝杆（33）旋转，丝杆带动螺母（34），螺母推动钢丝绳导向滑轮，导向滑轮（36）带动钢丝绳规律性移动，从而实现理想的排绳效果。

排绳减速箱之换向作用，是由直接安装在卷筒轴上的滑动双向牙嵌齿轮分别与轴上之Z9或Z10啮合而获得的。双向牙嵌齿轮的左、右移动由机械排绳自动换向装置来实现。

参照图1可知，当双向牙嵌齿轮向右移动与Z9啮合时，丝母在卷筒转一圈时移动距离的传动链计算如下：

S＝1_卷筒× (Z9)/(Z12) × (Z12)/(Z13) × (Z11)/(Z14) × (Z链)/(Z链) ×6（丝杆螺距）

＝1× 30/19 × 19/33 × 44/44 × 1/1 ×6

＝5.45mm

当双向牙嵌齿轮向左移动与Z10啮合时，

S＝1_卷筒× (Z10)/(Z11) × (Z11)/(Z14) × (Z链)/(Z链) ×6

＝1× 44/44 × 44/44 × 1/1 ×6

＝5.45mm

由于绞车所选用钢丝绳直径为φ5.3，而卷筒每转一圈丝母移动距离为5.45mm，较之钢丝绳密排螺距大0.15mm，0.15mm的间隙，是为减少钢丝绳之间的挤压磨损所需要的。

参照图5（a、b、c）机械排绳自动换向装置由冲击杆（44）以及安装在冲击杆（44）上的冲块（46）、导向螺母座（45）、滑轮（47）摇杆（48）、调节撞圈（42）、限位调节螺杆（43）、冲击弹簧（40）、复位弹簧（41）、预压限位销（39）、扭簧（38）、冲击头（37）和拨板座（58）以及安装在拨板座（58）上的拨板（50）、定位弹簧（49）、定位钢珠（54）、拨轴（52）、拨叉轴拨杆（51）、调节块（53）组成。

冲击杆（44）两端装在左、右支架上，T型摇杆（48），下端与支架铰链连接，上端U型叉口卡在冲击杆（44）右端的圆柱销上，左端安上滑轮（47），冲击杆（44）左端一小段为圆管型，管内装有冲击弹簧（40）、冲击体（57），冲击体中间有一限位调节螺杆（43），冲击体（57）用预压限位销（39）与冲击头（37）连接，冲击头销钉上套上扭簧（38），在左支架内侧冲击杆（44）外面从左至右套装上复位弹簧（41）、调节撞圈（42）、导向螺母座（45），导向螺母座（45）上有一冲块（46），冲击头（37）左面是与其配合的拨板（50），拨板（50）通过定位钢珠（54）和定位弹簧（49）安装在拨板座（58）上，拨板（50）的圆孔安有拨轴（52），拨杆（51）上U型口卡在拨轴（52）外面。

该装置可实现排绳之瞬间换向，原理如下：

图5（c）中的拨叉轴拨杆（51）直接与排绳减速箱中之拨叉轴用花键固连为一体，（51）的摆动即可带动拨叉、推动双向牙嵌齿轮与齿轮Z9（或Z10）啮合，从而实现换向。

拨叉轴拨杆（51）的摆动是由拨板（50）的滑动，带动拨轴（52），调节块（53）来实现的。显然，排绳之瞬间换向是由拨板（50）的瞬间滑动来达到。

拨板（50）中装置有两个在弹簧（49）弹簧力作用下的定位钢珠（54）。拨板（50）装置在拨板座（58）上，拨板座（58）上相应的有两个定位凹坑。拨板（50）的滑动由冲击头（37）推动下，克服定位弹簧（49）、定位钢珠（54）的阻力来实现的。

冲击头（37）装置在冲击体（57）中，冲击体（57）可在冲击杆（44）的孔中移动。冲击体（57）上有长槽，并用预压移位销（39）与冲击杆（44）连接。冲击体上的长槽以及预压限位销使冲击体（57）只能沿轴向运动，移动量由限位调节螺杆（43）来控制。调节螺杆（43）上装置有冲击簧（40）。

推动钢丝绳导向滑轮的螺母是镶在导向螺母座（45）上。卷筒旋转带动排绳丝杆的旋转，螺母移动，从而导向螺母座（45）随之在冲击杆（44）上移动。若导向螺母座移至左端，推动调节撞圈（42），由于调节撞圈用紧固螺钉与冲击杆（44）紧固为一体，这样导向螺母座（45），调节撞圈（42），冲击杆（44）成为一体克服复位簧（41）的弹力一同左移。由于冲击簧（40）的作用，冲击头体（57）连同冲击头（37）也随冲击杆（44）一同左移。当冲击头（37）顶住拨板（50）上的90度斜槽时，由于冲击簧（40）之预压力不足以克服拨板（50）上的定位钢珠阻力，冲击头体（57）停止左移，而冲击杆（44）继续左移，从而压缩冲击簧（40），直至限位调节螺杆与冲击杆（44）孔底接触，此时冲击头（37）将以丝母的推力推动拨板（50）离开定位凹槽。一旦拨板（50）离开定位凹槽，阻力大减少，已受压缩之冲击簧（40）力图复位，从而推动冲击头体（57）在冲击杆（44）内迅速左移，从而冲击头（37）以冲击的力量推动拨板（50）迅速移向另一个定位位置，实现瞬间换向的作用。

实现换向后，导向丝母座（45）反向向右移动，在复位弹簧（41）的作用下，冲击杆（44）恢复原位。当导向丝母座（45）继续右移，把滚轮（47）压下时，使有固定支点的摇杆（48）摆动，摇杆（48）便推冲击杆（44）左移，从而实现了第二轮瞬间换向动作。

参照图5（b、c），本绳钻绞车还设有排绳手动换向手把（56）和拨叉（55），当钢丝绳偶尔出现乱绳或排绳自动换向机构出现故障时，可临时使用，操作手把（56）使拨叉（55）直接摆动拨叉轴拨杆（51）即可实现手动换向。

参照图6（a、b）钻孔测探数字显示装置由专用的下井滑轮（59）、滑轮架（60）、吊环（64）、永久磁铁（62）、干簧管（61）、导线（63）、计数器和数字显示器所组成。

永久磁铁（62）装在滑轮（59）的端面周缘上，干簧管（61）安装在U型滑轮架（60）上，U型滑轮架（60）开口端有圆孔，卡进滑轮，与滑轮中心孔对正，用滑轮轴把二者装在一起，永久磁铁（62）到滑轮轴的距离和干簧管到滑轮轴的距离是相等的，U型滑轮架（60）闭口端有吊环（64），悬吊在绞车的支架上，钢丝绳通过滑轮架（60）与滑轮（59）的凹槽一部分贴合，导线（60）一端与干簧管（61）输出端连接，另一端与计数器输入端连接，计数器输出端与数字显示器输入端连接，计数器与数字显示器装在盒子里，放在便于操作人员观察的地方，其位置不限定。

当绞车放绳或提升打捞器过程中，钢丝绳在摩擦力作用下带动专用滑轮（59）转动。由于钢丝绳对滑轮包角较大，在负荷作用下，钢丝与滑轮无相对滑动，从而通过装在滑轮上的永久磁铁（62）和干簧管（61）按0.1M长度发出信号，由计数指示器清晰指示出下井深度。

Claims (5)

1、一种由电动机(1)、主变速箱(2)、卷筒(3)制动机构、机座、组成的绳钻绞车，其特征在于该绞车具有自动排绳装置和测深数字显示装置。

2、根据权利要求1所述的绳钻绞车，其特征在于该绞车的自动排绳装置由排绳减速机构（4）和排绳自动换向机构组成。

3、根据权利要求2所述的绳钻绞车，其特征在于该绞车的排绳减速机构由减速箱壳体（21）、轴承盖（22）以及装在壳体（21）里的齿轮轴（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ）、齿轮（Z9、Z10、Z11、Z12、Z13、Z14）、双向牙嵌齿轮（Z17）、花键套（Z18）、换向拨叉轴（27）、拨叉（31）、定位螺丝（24、26、29）、羊毛油毡（25）、滚珠轴承（204、209）、圆锥滚子轴承（23）和安装在减速箱之外的链轮（Z15、Z16）、链条（32）、与卷筒（3）平行的丝杆（33）、上在丝杆上的螺母（34）、滑轮架（35）、滑轮（36）组成。齿轮轴（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ）通过滚珠轴承依顺序相邻平行排列安装在减速箱壳体（21）内，轴承盖（22）从壳体外面盖在轴承上，在壳体（21）内轴（Ⅲ）右边装上齿轮（Z9），左端装上齿轮（Z10），中间装上花键套（Z18），花键套外面装上双向花键齿轮（Z17），拨叉（31）开口处卡在双向花键齿轮（Z17）中间环槽里，换向拨叉轴（27）一端与拨叉（31）连接，一端装在壳体（21）上，齿轮（Z12）装在轴（Ⅳ）上与齿轮（Z9）啮合，轴（Ⅴ）左端装上齿轮（Z11），右端装上齿轮（Z13），齿轮（Z13）与齿轮（Z12）啮合，轴（Ⅵ）右端伸出壳体（21）外面，在外面装上链轮（Z15），左端装上齿轮（Z14），齿轮（Z14）与齿轮（Z11）啮合。

4、根据权利要求2所述的绳钻绞车，其特征在于该绞车的排绳自动换向机构由冲击杆（44）以及安装在冲击杆（44）上的冲块（46）、导向螺母座（45）、滑轮（47）、摇杆（48）、调节撞圈（42）、限位调节螺杆（43）、冲击弹簧（40）、复位弹簧（41）、预压限位销（39）、扭簧（38）、冲击头（37）和拨板座（58）以及安装在拨板座（58）上的拨板（50）、定位弹簧（49）、定位钢珠（54）、拨轴（52）、拨叉轴拨杆（51）、调节块（53）组成。冲击杆（44）两端装在左、右支架上，T型摇杆（48），下端与支架铰链连接，上端U型叉口卡在冲击杆（44）右端的圆柱销上，左端安上滑轮（47），冲击杆（44）左端一小段为圆管型，管内装有冲击弹簧（40）、冲击体（57），冲击体中间有一限位调节螺杆（43），冲击体（57）用预压限位销（39）与冲击头（37）连接，冲击头销钉上套上扭簧（38），在左支架内侧冲击杆（44）外面从左至右套装上复位弹簧（41）、调节撞圈（42）、导向螺母座（45），导向螺母座（45）上有一冲块（46），冲击头（37）左面是与其配合的拨板（50），拨板（50）通过定位钢珠（54）和定位弹簧（49）安装在拨板座（58）上，拨板（50）的圆孔安有拨轴（52），拨杆（5151）上U型口卡在拨轴（52）外面。

5、根据权利要求1所述的绳钻绞车，其特征在于该绞车的测深数字显示装置由专用的下井滑轮（59）、滑轮架（60）、吊环（64）、永久磁铁（62）、干簧管（61）、导线（63）、计数器和数字显示器所组成，永久磁铁（62）装在滑轮（59）的端面周缘上，干簧管（61）安装在U型滑轮架（60）上，U型滑轮架（60）开口端有圆孔，卡进滑轮，与滑轮中心孔对正，用滑轮轴把二者装在一起，永久磁铁（62）到滑轮轴的距离和干簧管到滑轮轴的距离是相等的，U型滑轮架（60）闭口端有吊环（64），悬吊在绞车的支架上，钢丝绳通过滑轮架（60）与滑轮（59）的凹槽一部分贴合，导线（60）一端与干簧管（61）输出端连接，另一端与计数器输入端连接，计数器输出端与数字显示器输入端连接，计数器与数字显示器装在盒子里，放在便于操作人员观察的地方，其位置不限定。

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