一種深孔用液壓繩索取芯絞車的製作方法

2023-05-27 11:18:51 2

一種深孔用液壓繩索取芯絞車的製作方法
【專利摘要】一種深孔用液壓繩索取芯絞車，用於解決現有深孔鑽機液壓繩索取芯設備存在的能源浪費問題。它包括絞車機架、繩索、繩索提升驅動裝置、排繩裝置和PLC系統，所述繩索提升驅動裝置和排繩裝置均由PLC系統控制，它們安裝在絞車機架上，所述絞車機架固定在水平地面上，所述繩索提升驅動裝置包括液壓馬達、傳動軸、行星輪系傳動機構和捲筒，所述繩索纏繞在捲筒上，繩索的末端與打撈器連接，其特別之處在於：在繩索提升驅動裝置兩端分別設置提升制動機構和剎車制動機構。本實用新型不僅取得了顯著的節能效果，而且避免了繩索間的磨損，延長了繩索的使用壽命，大大降低了深孔鑽探的成本。
【專利說明】一種深孔用液壓繩索取芯絞車
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種深孔繩索取芯裝置，尤其是一種深孔鑽機鑽進過程中的液壓繩索取芯絞車，屬於提升裝置【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在地質鑽探的深孔鑽進過程中，大多採用繩索取芯方式將取芯鑽具提升至地面取出巖芯，為此需配套專用的繩索取芯設備，專用繩索取芯設備一般由電機或液壓系統驅動。目前，與液壓巖芯鑽機配套的取芯設備為液壓繩索取芯絞車，由於液壓巖芯鑽機一般由一臺柴油機提供動力，其額定輸出功率的設置以迴轉鑽進和提放鑽具所需動力為依據，在進行打撈巖芯作業時，因其功率消耗少，特別是針對下放打撈器的操作，如果仍由迴轉鑽進的動力系統驅動，會造成能源浪費，增加鑽探成本；同時，由於現有的液壓繩索絞車大多不具備智能排繩功能，鋼絲繩纏繞時相互擠壓，存在繩索易損壞的缺陷；雖然少數絞車設置了排繩裝置，但它們普遍採用機械結構控制，其傳動比是固定不變的，一套控制機構只適用於一種直徑的繩索，因此，其通用性較差、運行成本較高。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於針對現有技術之弊端，提供一種具有顯著節能效果、還能延長繩索使用壽命、降低鑽探成本的深孔用液壓繩索取芯絞車。
[0004]本實用新型所述問題是以下述技術方案實現的:
[0005]一種深孔用液壓繩索取芯絞車，它包括絞車機架、繩索、繩索提升驅動裝置、排繩裝置和PLC系統，所述繩索提升驅動裝置和排繩裝置均由PLC系統控制，它們安裝在絞車機架上，所述絞車機架固定在水平地面上，所述繩索提升驅動裝置包括液壓馬達、傳動軸、行星輪系傳動機構和捲筒，所述繩索纏繞在捲筒上，繩索的末端與打撈器連接，其特別之處在於:在繩索提升驅動裝置兩端分別設置提升制動機構和剎車制動機構。
[0006]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述提升制動機構包括電推桿、拉杆、彈簧壓板組件和提升制帶，所述電推桿安裝在絞車機架的底座上，其頂端與拉杆一端鉸接，所述拉杆另一端與彈簧壓板組件配裝，所述彈簧壓板組件與提升制帶配裝，所述提升制帶與行星輪系傳動機構配裝。
[0007]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述行星輪系傳動機構包括太陽輪、行星輪、行星架和內齒圈，所述太陽輪與傳動軸固定裝配，所述行星輪安裝在行星架上，行星輪與太陽輪及內齒圈同時嚙合，所述內齒圈與捲筒固定裝配，所述行星架套裝在傳動軸上，其外側面與提升制帶匹配。
[0008]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述剎車制動機構包括電推桿、拉杆、彈簧壓板組件和剎車制帶，所述電推桿安裝在絞車機架的底座上，其頂端與拉杆一端鉸接，所述拉杆另一端與彈簧壓板組件配裝，所述彈簧壓板組件與剎車制帶配裝，所述剎車制帶與剎車盤配裝。[0009]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述傳動軸安裝在絞車機架上，它一端與液壓馬達輸出軸連接，另一端設有剎車盤，所述剎車盤與剎車制動機構的剎車制帶匹配。
[0010]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述排繩裝置包括步進電機、減速器、鏈輪傳動機構、傳動絲杆、排繩輪總成支撐架、排繩輪總成支撐架導軌和排繩輪，所述步進電機輸出軸通過減速器與鏈輪傳動機構的主動輪裝配，所述鏈輪傳動機構的從動輪與傳動絲杆裝配，所述傳動絲杆和排繩輪總成支撐架組成絲槓螺母傳動機構，所述排繩輪總成支撐架套裝在排繩輪總成支撐架導軌上，所述排繩輪總成支撐架導軌固定在絞車機架上，在排繩輪總成支撐架上安裝一組排繩輪，所述排繩輪的滑槽與繩索匹配。
[0011]上述深孔用液壓繩索取芯絞車，所述PLC系統包括控制器、第一傳感器、第二傳感器、第三傳感器和執行元件，所述第一傳感器、第二傳感器及第三傳感器與控制器輸入端連接，所述控制器輸出端與執行元件連接，所述執行元件包括步進電機控制閥、提升制動機構控制閥和剎車制動機構控制閥，它們分別控制步進電機、提升制動機構和剎車制動機構的動作。
[0012]本實用新型在打撈裝置提升作業時，PLC系統控制器向提升制動機構控制閥發出指令，由提升制動機構的電推桿推動拉杆，拉杆帶動提升制帶將行星架抱住，行星架被固定後，液壓馬達驅動太陽輪，太陽輪驅動行星輪，行星輪驅動內齒圈及捲筒轉動，使繩索纏繞在捲筒上，將巖芯打撈上來；打撈裝置下放時，PLC系統控制器向提升制動機構控制閥及剎車制動機構控制閥發出指令，提升制帶及剎車制帶均鬆開，液壓馬達停止運行，內齒圈及捲筒處於自由浮動狀態，將與繩索相連的打撈器放於孔內，打撈器拉動捲筒旋轉，隨著打撈器下放深度的增加，下降速度加快，此時可通過剎車制帶來控制打撈器下降速度，由此實現了打撈裝置下放的無動力(柴油機不工作)可控操作，達到節能降耗的目的。本實用新型的打撈器提升及下放操作均由現場的發電設備為步進電機供電，步進電機通過減速器減速後由鏈傳動機構帶動傳動絲杆旋轉，從而驅動安裝在傳動絲杆上的排繩輪總成支撐架在傳動絲杆上平行移動。本實用新型在打撈器提升過程中，排繩裝置的排繩功能是通過步進電機的正反轉實現的，當排繩輪總成支撐架移動至靠進第一傳感器或第二傳感器時，控制器輸入端接受信號後控制步進電機改變轉向，從而使排繩輪總成支撐架在傳動絲杆上左右移動，實現繩索在捲筒上均勻纏繞；與此同時，安裝在絞車機架底部上的第三傳感器可將捲筒的轉速信號傳遞給控制器，由控制器控制步進電機的轉速，使排繩輪總成支撐架的左右移動速度與捲筒轉動時繩索的纏繞同步，確保繩索在捲筒上排列整齊；本實用新型通過改變控制器的輸入參數，可實現對不同直徑繩索的排繩控制。總之，本實用新型不僅通過對繩索提升驅動裝置的控制，取得了顯著的節能效果，而且利用排繩裝置的智能排繩功能使繩索整齊均勻地纏繞在捲筒上，從而避免了繩索間的磨損，延長了繩索的使用壽命，大大降低了深孔鑽探的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0015]圖2是絞車機架及繩索提升驅動裝置結構示意圖；
[0016]圖3是絞車機架及排繩裝置結構示意圖；[0017]圖4是本實用新型的主剖視圖；
[0018]圖5是本實用新型的行星輪系傳動機構剖視圖；
[0019]圖6是圖4中A-A剖面結構示意圖；
[0020]圖7是提升制動機構示意圖(非制動狀態)；
[0021]圖8是提升制動機構制動狀態示意圖。
[0022]圖中各標號清單為:1、絞車機架，2、繩索提升驅動裝置，2-1、液壓馬達，2-2、行星輪系傳動機構，2_2_1、太陽輪,2_2_2、行星輪，2_2_3、行星架，2-2-4>內齒圈，2_3、捲筒，2-4、提升制動機構，2-4-1、電推桿，2-4-2、拉杆，2_4_3、彈簧壓板組件，2_4_4、提升制帶，
2-5、剎車制動機構，2-6、傳動軸，2-7、剎車盤，2-8、剎車制帶，3、排繩裝置，3-1、步進電機，
3-2、鏈輪傳動機構3-3、傳動絲杆，3-4、排繩輪總成支撐架，3-5、排繩輪，3_6、排繩輪總成支撐架導軌，3-7、減速器，4、繩索，5、PLC系統，5-1、控制器，5-2、第一傳感器，5-3、第二傳感器，5-4、第三傳感器。
【具體實施方式】
[0023]參看圖1、圖2、圖4，本實用新型包括絞車機架1、繩索4、繩索提升驅動裝置2、排繩裝置3和PLC系統5，所述繩索提升驅動裝置2和排繩裝置3均由PLC系統5控制，它們安裝在絞車機架I上，所述絞車機架I固定在水平地面上，所述繩索提升驅動裝置2包括液壓馬達2-1、傳動軸2-6、行星輪系傳動機構2-2和捲筒2-3，所述繩索4纏繞在捲筒2_3上，繩索4末端與打撈器連接，其特別之處在於:在繩索提升驅動裝置2兩端分別設置提升制動機構2-4和剎車制動機構2-5。
[0024]參看圖2、圖4、圖6、圖7，本實用新型的提升制動機構2_4包括電推桿2_4_1、拉杆2-4-2、彈簧壓板組件2-4-3和提升制帶2-4-4，所述電推桿2_4_1安裝在絞車機架I的底座上，其頂端與拉杆2-4-2 —端鉸接，所述拉杆2-4-2另一端與彈簧壓板組件2-4-3配裝，所述彈簧壓板組件2-4-3與提升制帶2-4-4配裝，所述提升制帶2-4-4與行星輪系傳動機構2-2配裝；本實用新型的剎車制動機構2-5包括電推桿、拉杆、彈簧壓板組件和剎車制帶2-8，所述電推桿、拉杆及彈簧壓板組件與提升制動機構2-4中對應元件結構相同，所述剎車制帶2-8與剎車盤2-7配裝。
[0025]參看圖4、圖5，本實用新型的行星輪系傳動機構2-2包括太陽輪2_2_1、行星輪2-2_2、行星架2_2_3和內齒圈2_2_4，所述太陽輪2_2_1與傳動軸2_6固定裝配，所述行星輪2-2-2安裝在行星架上2-2-3，行星輪2-2-2與太陽輪2_2_1及內齒圈2_2_4同時嚙合，所述內齒圈2-2-4與捲筒2-3固定裝配，所述行星架2-2-3套裝在傳動軸2_6上，其外側面與提升制帶2-4-4匹配。
[0026]參看圖4、圖5，本實用新型的傳動軸2-6安裝在絞車機架I上，它一端與液壓馬達2-1輸出軸連接，另一端設有剎車盤2-7，所述剎車盤2-7與剎車制動機構2-5的剎車制帶2-8匹配。
[0027]參看圖1、圖3、圖4、圖6，本實用新型的排繩裝置3包括步進電機3_1、減速器3_7、鏈輪傳動機構3-2、傳動絲杆3-3、排繩輪總成支撐架3-4、排繩輪總成支撐架導軌3-6和排繩輪3-5，所述步進電機3-1的輸出軸通過減速器3-7與鏈輪傳動機構3-2的主動輪裝配，所述鏈輪傳動機構3-2的從動輪與傳動絲杆3-3裝配，所述傳動絲杆3-3和排繩輪總成支撐架3-4組成絲槓螺母傳動機構，所述排繩輪總成支撐架3-4套裝在排繩輪總成支撐架導軌3-6上，所述排繩輪總成支撐架導軌3-6固定在絞車機架I上，在排繩輪總成支撐架3-4上安裝一組排繩輪3-5，所述排繩輪3-5的滑槽與繩索4匹配。
[0028]參看圖1、圖4，本實用新型的PLC系統5包括控制器5_1、第一傳感器5_2、第二傳感器5-3、第三傳感器5-4和執行元件，所述第一傳感器5-2、第二傳感器5-3及第三傳感器5-4與控制器5-1的輸入端連接，所述控制器5-1的輸出端與執行元件連接，所述執行元件包括步進電機控制閥、提升制動機構控制閥和剎車制動機構控制閥，它們分別控制步進電機3-1、提升制動機構2-4和剎車制動機構3-5的動作。
[0029]參看圖4、圖8，本實用新型在進行打撈裝置提升作業時，首先操作控制按鈕，使提升制動機構2-4的電推桿2-4-1推動拉杆2-4-2，拉杆2_4_2通過彈簧壓板組件2_4_3控制提升制帶2-4-4將行星架2-2-3抱住，行星架2-2-3被固定；然後再操作控制按鈕，使剎車制動機構2-5的電推桿縮回，拉動拉杆，拉杆通過彈簧壓板組件使剎車制帶2-8解除對剎車盤2-7的束縛；之後發動柴油機，啟動液壓馬達2-1，液壓馬達2-1通過傳動軸2-6驅動太陽輪2_2_1，太陽輪2_2_1驅動行星輪2_2_2，行星輪2_2_2驅動內齒圈2_2_4及捲筒2_3轉動，使繩索4纏繞在捲筒2-3上，將巖芯打撈上來；待孔內鑽具及巖芯被提出鑽孔後，液壓馬達2-1停止工作，捲筒2-3停止旋轉；控制液壓馬達2-1反向動作，捲筒2-3反向旋轉，將打撈器下放到地面。
[0030]參看圖4、圖7，本實用新型在下放打撈裝置時，柴油機停機，可通過現場2kW左右的發電機供電，具體操作步驟為:操作控制按鈕，使提升制動機構2-4及剎車制動機構2-5均處於非工作狀態，此時行星輪系傳動機構2-2的內齒圈2-2-4與捲筒2-3處於自由浮動狀態，在打撈器重力作用下轉動，繩索4末端在鑽孔內下降，並且下降速度越來越快，此時可操作控制按鈕，使剎車制動機構2-5的電推桿推動拉杆，使剎車制帶2-8適當抱緊捲筒2-3，減慢打撈器下落速度，從而實現對打撈器自由下落速度的控制；在打撈器到達孔底後，操作控制按鈕，使剎車制帶2-8完全抱緊捲筒2-3，阻止繩索4繼續下落；打撈器與孔內要打撈的取芯鑽具連接後準備進行提升作業。
[0031]參看圖3、圖4、圖6，本實用新型在打撈器提升或下放時均可實現自動排繩功能，捲筒2-3每旋轉一圈，繩索4在捲筒2-3上就移動一個繩索直徑的距離。排繩裝置2工作時，由現場2kW左右的發電機供電，捲筒2-3旋轉時，由第三傳感器5-4將轉速信號傳遞給控制器5-1，由控制器5-1控制步進電機3-1以一定的速度旋轉，經減速器3-7、鏈輪傳動機構3-2驅動傳動絲杆3-3旋轉，帶動排繩輪總成支撐架3-4移動；當排繩輪總成支撐架3-4移動至靠進第一傳感器5-2或第二傳感器5-3時，控制器5-1輸入端接受信號後控制步進電機3-1改變轉向，從而使排繩輪總成支撐架3-4在傳動絲杆3-3上左右移動，實現繩索4在捲筒2-3上均勻纏繞。本實用新型可通過改變控制器5-1的輸入參數，實現對不同直徑繩索4的排繩控制。
【權利要求】
1.一種深孔用液壓繩索取芯絞車，它包括絞車機架(I)、繩索(4)、繩索提升驅動裝置(2)、排繩裝置(3)和PLC系統(5)，所述繩索提升驅動裝置(2)和排繩裝置(3)均由PLC系統(5 )控制，它們安裝在絞車機架(I)上，所述絞車機架(I)固定在水平地面上，所述繩索提升驅動裝置(2)包括液壓馬達(2-1)、傳動軸(2-6)、行星輪系傳動機構(2-2)和捲筒(2-3)，所述繩索(4)纏繞在捲筒(2-3)上，繩索(4)末端與打撈器連接，其特徵是，在繩索提升驅動裝置(2)兩端分別設置提升制動機構(2-4)和剎車制動機構(2-5)。
2.根據權利要求1所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述提升制動機構(2-4)包括電推桿(2-4-1)、拉杆(2-4-2)、彈簧壓板組件(2_4_3)和提升制帶(2_4_4)，所述電推桿(2-4-1)安裝在絞車機架(I)的底座上，其頂端與拉杆(2-4-2) —端鉸接，所述拉杆(2-4-2)另一端與彈簧壓板組件(2-4-3)配裝，所述彈簧壓板組件(2-4-3)與提升制帶(2-4-4)配裝，所述提升制帶(2-4-4)與行星輪系傳動機構(2-2)配裝。
3.根據權利要求2所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述行星輪系傳動機構(2_2)包括太陽輪(2_2_1)、行星輪(2_2_2)、行星架(2_2_3)和內齒圈(2_2_4),所述太陽輪(2-2-1)與傳動軸(2-6)固定裝配，所述行星輪(2-2-2)安裝在行星架上(2-2-3)，行星輪(2-2-2)與太陽輪(2-2-1)及內齒圈(2_2_4)同時嚙合，所述內齒圈(2-2-4)與捲筒(2-3)固定裝配，所述行星架(2-2-3)套裝在傳動軸(2_6)上，其外側面與提升制帶(2-4-4)匹配。
4.根據權利要求3所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述剎車制動機構(2-5)包括電推桿、拉杆、彈簧壓板組件和剎車制帶(2-8)，所述電推桿安裝在絞車機架(I)的底座上，其頂端與拉杆一端鉸接，所述拉杆另一端與彈簧壓板組件配裝，所述彈簧壓板組件與剎車制帶(2-8)配裝，所述剎車制帶(2-8)與剎車盤(2-7)配裝。
5.根據權利要求4所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述傳動軸(2-6)安裝在絞車機架(I)上，它一端與液壓馬達(2-1)輸出軸連接，另一端設有剎車盤(2-7 )，所述剎車盤(2-7)與剎車制動機構(2-5)的剎車制帶(2-8)匹配。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述排繩裝置(3 )包括步進電機(3-1)、減速器(3-7 )、鏈輪傳動機構(3-2 )、傳動絲杆(3-3 )、排繩輪總成支撐架(3-4)、排繩輪總成支撐架導軌(3-6)和排繩輪(3-5)，所述步進電機(3-1)的輸出軸通過減速器(3-7)與鏈輪傳動機構(3-2)的主動輪裝配，所述鏈輪傳動機構(3-2)的從動輪與傳動絲杆(3-3 )裝配，所述傳動絲杆(3-3 )和排繩輪總成支撐架(3-4)組成絲槓螺母傳動機構，所述排繩輪總成支撐架(3-4)套裝在排繩輪總成支撐架導軌(3-6)上，所述排繩輪總成支撐架導軌(3-6 )固定在絞車機架(I)上，在排繩輪總成支撐架(3-4)上安裝一組排繩輪(3-5)，所述排繩輪(3-5)的滑槽與繩索(4)匹配。
7.根據權利要求6所述的一種深孔用液壓繩索取芯絞車，其特徵是，所述PLC系統(5)包括控制器(5-1)、第一傳感器(5-2)、第二傳感器(5-3)、第三傳感器(5-4)和執行元件，所述第一傳感器(5-2)、第二傳感器(5-3)及第三傳感器(5-4)與控制器(5-1)的輸入端連接，所述控制器(5-1)的輸出端與執行元件連接，所述執行元件包括步進電機控制閥、提升制動機構控制閥和剎車制動機構控制閥，它們分別控制步進電機(3-1)、提升制動機構(2-4)和剎車制動機構(3-5 )的動作。
【文檔編號】B66D5/10GK203653151SQ201320859520
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】劉凡柏, 任啟偉, 湯小仁, 伍曉龍, 李文秀, 高鵬舉, 趙遠 申請人:中國地質科學院勘探技術研究所, 地質礦產廊坊聚力巖土工程科技開發公司