本发明专利技术的内置式冰下湖热熔钻具升降装置，其由安装在钻具外缸套内部的升降机构和排绳机构组成，升降机构由滚珠丝杠传动结构、电磁制动器和空心轴直流电机组成，既能控制热熔钻具的正常下放、提升和悬停，又能承受热熔钻具的自重，使滚筒只需很小的缠绕扭矩和排绳力，仅用于储存铠装电缆，而不用承受钻具自重，提高了冰下湖热熔钻具升降控制的稳定性和连续性。排绳机构包括导电滑环、滚筒、浮动支座、空心轴直流电机、锥齿轮传动机构、排绳离合器及同步带传动机构，通过同步带传动机构、空心轴直流电机、锥齿轮传动机构和排绳离合器实现移动夹带器上的导向滑轮组与滚筒上的铠装电缆排出位置保持一致，保证了滚筒排绳稳定性、连续性和控制的精确度。
Built in lifting device for hot melt drilling tools in ice lake
【技术实现步骤摘要】
内置式冰下湖热熔钻具升降装置
本专利技术涉及极地钻探取样设备
，具体涉及一种内置式冰下湖热熔钻具升降装置。
技术介绍
铠装电缆无污染极地冰下湖钻进取样是行业内先进的取样和探测方法，但热熔钻头需要钻入冰下湖深处才能实现取样功能，因此钻探设备不仅要能够保障在极端恶劣的情况下正常发挥作用，又能保证绞车控制热熔钻头升降时的平稳性。目前所使用的钻具内部滚筒系统都是主动控制钻具的提升和下放，滚筒本身既起到存储和放出铠装电缆的作用，又起到承受整个热熔钻头重量的作用，导致滚筒的放缆收揽能力较差，钻头升降的速度、稳定性和连续性无法得到保障，降低了钻进速度和冰下湖信息采集的效率。同时以往热熔钻具的升降装置通过单个电机的正反转控制滚筒的正反转来实现热熔钻具的升降，在冰下湖深部无法实现精密控制。
技术实现思路
针对现有控制热熔钻具升降的设备存在工作稳定性差、放缆收缆连续性差、在冰下湖深部无法实现精密控制和安装拆卸不便等问题，本专利技术的目的是提出了一种内置式冰下湖热熔钻具升降装置，解决了冰下湖热熔钻具收放控制问题，实现了冰下湖热熔钻具升降控制的高精度性、稳定性和连续性，并且该装置便于安装及拆卸，节约时间及人力，减少了成本，大大提高了效率。本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是：内置式冰下湖热熔钻具升降装置，其特征在于：其由安装在钻具外缸套内部的升降机构和排绳机构组成，所述升降机构由自上而下顺次同轴连接的电磁制动器、第一空心轴直流电机及提升螺母组成；提升螺母具有内螺纹，提升螺母、铠装电缆及滚珠相互配合形成滚珠丝杠传动结构；铠装电缆的绝缘层外表面为螺纹状，铠装电缆缠绕在排绳机构的滚筒上，铠装电缆的一端经导向滑轮组导向后竖直进入升降机构内部并向上延伸至钻具外缸套外部，铠装电缆的另一端穿过滚筒进入导电滑环，并通过导电滑环对外连接进行供电；滚珠设置在提升螺母的内螺纹和铠装电缆的绝缘层外表面螺纹形成的螺旋滚道中；所述排绳机构包括导电滑环、滚筒、浮动支座、第二空心轴直流电机、锥齿轮传动机构、排绳离合器及同步带传动机构，导电滑环与提升螺母法兰连接，导电滑环的下部具有花键轴；滚筒的上下两个端部均设置有花键槽，滚筒的上部与导电滑环花键连接，滚筒的底部设置绳槽，滚筒具有供铠装电缆穿过的中心通道；第二空心轴直流电机的转子上部设置有花键轴，第二空心轴直流电机通过螺栓连接方式安装在第二浮动支座下方，同时第二空心轴直流电机的转子与滚筒的下部花键连接；第二空心轴直流电机的定子与第五内置冲压槽板法兰连接，第五内置冲压槽板固定在钻具外缸套上；浮动支座数量为两个，分别为第一浮动支座、第二浮动支座，第一浮动支座通过轴承和卡圈固定在滚筒上部的花键槽外侧，同时第一浮动支座通过销轴与第三内置冲压槽板固定在一起，并在所述销轴上套设有压缩弹簧；第二浮动支座与第二空心轴直流电机的定子螺纹连接；锥齿轮传动机构包括主动锥齿轮、从动锥齿轮、锥齿轮轴端盖、锥齿轮支承座、从动锥齿轮座及锥齿轮座套，主动锥齿轮与锥齿轮轴端盖螺纹连接，并通过轴承安装在锥齿轮支承座上，同时主动锥齿轮与第二空心轴直流电机的花键轴花键连接；从动锥齿轮与从动锥齿轮座通过螺纹连接，从动锥齿轮数量为两个，两个从动锥齿轮分别与主动锥齿轮啮合连接，同时两个从动锥齿轮固定在锥齿轮座套上；锥齿轮座套与第六内置冲压槽板通过螺栓连接；第六内置冲压槽板固定在钻具外缸套上；排绳离合器包括电磁铁、分离座轴、分离座及离合器内轴，电磁铁与第六内置冲压槽板通过法兰连接，电磁铁的数量为两个，两个电磁铁对称设置在分离座轴两端，电磁铁与分离座轴同轴布置；分离座套设在分离座轴上且与分离座轴滑动配合，分离座与电磁铁之间安装有弹簧，同时分离座与离合器内轴通过轴承安装在一起；离合器内轴与下部同步带传动轴通过平键连接，离合器内轴与从动锥齿轮花键连接；同步带传动机构包括移动夹带器、活动带轮架、下部同步带传动轴、上部同步带传动轴、链条、排绳导杆、接触开关及触针，下部同步带传动轴通过螺栓连接固定在锥齿轮座套上，上部同步带传动轴通过螺栓连接固定在活动带轮架上；活动带轮架通过销轴固定在第三内置冲压槽板上；链条套装在下部同步带传动轴和上部同步带传动轴间，链条在下部同步带传动轴和上部同步带传动轴间传动；接触开关数量为两个，两个接触开关分别设置在第三内置冲压槽板、第四内置冲压槽板上，第四内置冲压槽板固定在钻具外缸套上，两个接触开关与触针同轴；触针设置在移动夹带器上，移动夹带器安装在排绳导杆上；排绳导杆固定在第三内置冲压槽板和第四内置冲压槽板之间。进一步，所述电磁制动器通过第一内置冲压槽板固定在钻具外缸套上；第一空心轴直流电机通过法兰连接的方式安装在电磁制动器下方；提升螺母通过螺纹连接方式安装在第一空心轴直流电机下方，同时提升螺母通过轴承和半环卡键配合与提升法兰座连接；提升法兰座与第二内置冲压槽板通过螺栓连接；第二内置冲压槽板固定在钻具外缸套上。进一步，所述导电滑环的上部通过螺栓固定在第二内置冲压槽板上，同时导电滑环位于提升法兰座下方。进一步，所述提升法兰座分为两部分，两部分通过螺栓连接在一起，并通过上下两个轴承定位，两个轴承之间有两个半环卡键，下部轴承下方设置一个卡圈。进一步，所述铠装电缆的绝缘层外表面螺纹采用具有自锁性能的细牙梯形螺旋传动用螺纹，螺距为6mm～8mm。进一步，所述提升螺母的内螺纹采用细牙螺纹，螺距为6mm～8mm。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：1、本专利技术提出的内置式冰下湖热熔钻具升降装置，升降机构由滚珠丝杠传动结构、电磁制动器和第一空心轴直流电机组成，既可以控制热熔钻具的正常下放、提升和悬停，也可以承受该热熔钻具的自重，使滚筒只需很小的缠绕扭矩和排绳力，仅用于储存铠装电缆，而不用承受钻具自重，提高了冰下湖热熔钻具升降控制的稳定性和连续性。2、本专利技术提出的内置式冰下湖热熔钻具升降装置采用带浮动机构的滚筒，使滚筒转速和滚珠丝杠传动结构转速因载荷波动引起的误差得到补偿，使铠装电缆始终保持合适的张紧力，确保铠装电缆规则地缠绕在滚筒上并以张紧的状态排出滚筒。3、本专利技术提出的内置式冰下湖热熔钻具升降装置采用分段式结构和台阶、轴承和半环卡键的结构实现各元件的固定和配合，使安装和拆卸操作更为简单，节约时间和人力，也就减少了成本。4、本专利技术提出的内置式冰下湖热熔钻具升降装置通过同步带传动机构、第二空心轴直流电机、锥齿轮传动机构和排绳离合器实现移动夹带器上的导向滑轮组与滚筒上的铠装电缆排出位置保持一致，保证了滚筒排绳稳定性和连续性和控制的精确度。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术示意性实施例及其说明用于理解本专利技术，并不构成本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术所述内置式冰下湖热熔钻具升降装置的三维结构示意图；图2为本专利技术所述内置式冰下湖热熔钻具升降装置的局部放大图。图3为本专利技术所述内置式冰下湖热熔钻具升降装置中滚珠丝杠传动结构示意图；图4为本专利技术所述内置式冰下湖热熔钻具升降装置中升降机构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.内置式冰下湖热熔钻具升降装置，其特征在于：其由安装在钻具外缸套(2)内部的升降机构和排绳机构组成，所述升降机构由自上而下顺次同轴连接的电磁制动器(15)、第一空心轴直流电机(3)及提升螺母(4)组成；提升螺母(4)具有内螺纹，提升螺母(4)、铠装电缆(1)及滚珠(39)相互配合形成滚珠丝杠传动结构(14)；铠装电缆(1)的绝缘层外表面为螺纹状，铠装电缆(1)缠绕在排绳机构的滚筒(6)上，铠装电缆(1)的一端经导向滑轮组导向后竖直进入升降机构内部并向上延伸至钻具外缸套(2)外部，铠装电缆(1)的另一端穿过滚筒(6)进入导电滑环(5)，并通过导电滑环(5)对外连接进行供电；滚珠(39)设置在提升螺母(4)的内螺纹和铠装电缆(1)的绝缘层外表面螺纹形成的螺旋滚道中；/n所述排绳机构包括导电滑环(5)、滚筒(6)、浮动支座(24)、第二空心轴直流电机(10)、锥齿轮传动机构(9)、排绳离合器(11)及同步带传动机构(7)，导电滑环(5)与提升螺母(4)法兰连接，导电滑环(5)的下部具有花键轴；滚筒(6)的上下两个端部均设置有花键槽，滚筒(6)的上部与导电滑环(5)花键连接，滚筒(6)的底部设置绳槽，滚筒(6)具有供铠装电缆(1)穿过的中心通道；第二空心轴直流电机(10)的转子上部设置有花键轴，第二空心轴直流电机(10)通过螺栓连接方式安装在第二浮动支座下方，同时第二空心轴直流电机(10)的转子与滚筒(6)的下部花键连接；第二空心轴直流电机(10)的定子与第五内置冲压槽板(20)法兰连接，第五内置冲压槽板(20)固定在钻具外缸套(2)上；浮动支座(24)数量为两个，分别为第一浮动支座、第二浮动支座，第一浮动支座通过轴承和卡圈固定在滚筒(6)上部的花键槽外侧，同时第一浮动支座通过销轴与第三内置冲压槽板(18)固定在一起，并在所述销轴上套设有压缩弹簧；第二浮动支座与第二空心轴直流电机(10)的定子螺纹连接；锥齿轮传动机构(9)包括主动锥齿轮(25)、从动锥齿轮(26)、锥齿轮轴端盖(27)、锥齿轮支承座(28)、从动锥齿轮座(29)及锥齿轮座套(12)，主动锥齿轮(25)与锥齿轮轴端盖(27)螺纹连接，并通过轴承安装在锥齿轮支承座(28)上，同时主动锥齿轮(25)与第二空心轴直流电机(10)的花键轴花键连接；从动锥齿轮(26)与从动锥齿轮座(29)通过螺纹连接，从动锥齿轮(26)数量为两个，两个从动锥齿轮(26)分别与主动锥齿轮(25)啮合连接，同时两个从动锥齿轮(26)固定在锥齿轮座套(12)上；锥齿轮座套(12)与第六内置冲压槽板(21)通过螺栓连接；第六内置冲压槽板(21)固定在钻具外缸套(2)上；排绳离合器(11)包括电磁铁(13)、分离座轴(31)、分离座(33)及离合器内轴(32)，电磁铁(13)与第六内置冲压槽板(21)通过法兰连接，电磁铁(13)的数量为两个，两个电磁铁(13)对称设置在分离座轴(31)两端，电磁铁(13)与分离座轴(31)同轴布置；分离座(33)套设在分离座轴(31)上且与分离座轴(31)滑动配合，分离座(33)与电磁铁(13)之间安装有弹簧，同时分离座(33)与离合器内轴(32)通过轴承安装在一起；离合器内轴(32)与下部同步带传动轴(30)通过平键连接，离合器内轴(32)与从动锥齿轮(26)花键连接；同步带传动机构(7)包括移动夹带器(8)、活动带轮架(23)、下部同步带传动轴(30)、上部同步带传动轴(34)、链条(35)、排绳导杆(36)、接触开关(37)及触针(38)，下部同步带传动轴(30)通过螺栓连接固定在锥齿轮座套(12)上，上部同步带传动轴(34)通过螺栓连接固定在活动带轮架(23)上；活动带轮架(23)通过销轴固定在第三内置冲压槽板(18)上；链条(35)套装在下部同步带传动轴(30)和上部同步带传动轴(34)间，链条(35)在下部同步带传动轴(30)和上部同步带传动轴(34)间传动；接触开关(37)数量为两个，两个接触开关(37)分别设置在第三内置冲压槽板(18)、第四内置冲压槽板(19)上，第四内置冲压槽板(19)固定在钻具外缸套(2)上，两个接触开关(37)与触针(38)同轴；触针(38)设置在移动夹带器(8)上，移动夹带器(8)安装在排绳导杆(36)上；排绳导杆(36)固定在第三内置冲压槽板(18)和第四内置冲压槽板(19)之间。/n...
【技术特征摘要】
1.内置式冰下湖热熔钻具升降装置，其特征在于：其由安装在钻具外缸套(2)内部的升降机构和排绳机构组成，所述升降机构由自上而下顺次同轴连接的电磁制动器(15)、第一空心轴直流电机(3)及提升螺母(4)组成；提升螺母(4)具有内螺纹，提升螺母(4)、铠装电缆(1)及滚珠(39)相互配合形成滚珠丝杠传动结构(14)；铠装电缆(1)的绝缘层外表面为螺纹状，铠装电缆(1)缠绕在排绳机构的滚筒(6)上，铠装电缆(1)的一端经导向滑轮组导向后竖直进入升降机构内部并向上延伸至钻具外缸套(2)外部，铠装电缆(1)的另一端穿过滚筒(6)进入导电滑环(5)，并通过导电滑环(5)对外连接进行供电；滚珠(39)设置在提升螺母(4)的内螺纹和铠装电缆(1)的绝缘层外表面螺纹形成的螺旋滚道中；
所述排绳机构包括导电滑环(5)、滚筒(6)、浮动支座(24)、第二空心轴直流电机(10)、锥齿轮传动机构(9)、排绳离合器(11)及同步带传动机构(7)，导电滑环(5)与提升螺母(4)法兰连接，导电滑环(5)的下部具有花键轴；滚筒(6)的上下两个端部均设置有花键槽，滚筒(6)的上部与导电滑环(5)花键连接，滚筒(6)的底部设置绳槽，滚筒(6)具有供铠装电缆(1)穿过的中心通道；第二空心轴直流电机(10)的转子上部设置有花键轴，第二空心轴直流电机(10)通过螺栓连接方式安装在第二浮动支座下方，同时第二空心轴直流电机(10)的转子与滚筒(6)的下部花键连接；第二空心轴直流电机(10)的定子与第五内置冲压槽板(20)法兰连接，第五内置冲压槽板(20)固定在钻具外缸套(2)上；浮动支座(24)数量为两个，分别为第一浮动支座、第二浮动支座，第一浮动支座通过轴承和卡圈固定在滚筒(6)上部的花键槽外侧，同时第一浮动支座通过销轴与第三内置冲压槽板(18)固定在一起，并在所述销轴上套设有压缩弹簧；第二浮动支座与第二空心轴直流电机(10)的定子螺纹连接；锥齿轮传动机构(9)包括主动锥齿轮(25)、从动锥齿轮(26)、锥齿轮轴端盖(27)、锥齿轮支承座(28)、从动锥齿轮座(29)及锥齿轮座套(12)，主动锥齿轮(25)与锥齿轮轴端盖(27)螺纹连接，并通过轴承安装在锥齿轮支承座(28)上，同时主动锥齿轮(25)与第二空心轴直流电机(10)的花键轴花键连接；从动锥齿轮(26)与从动锥齿轮座(29)通过螺纹连接，从动锥齿轮(26)数量为两个，两个从动锥齿轮(26)分别与主动锥齿轮(25)啮合连接，同时两个从动锥齿轮(26)固定在锥齿轮座套(12)上；锥齿轮座套(12)与第六内置冲压槽板(21)通过螺栓连接；第六内置冲压槽板(21)固定在钻具外缸套(2)上；排绳离合器(11)包括电磁铁(13)、分离座轴(31)、分离座(33)及离合器内轴(32)，电磁铁(13)与第六内置冲压槽板(21)通过法兰连接，电磁铁(13)的数量为两个，两个电磁铁(13)对称设置在分离座轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李昊轩，王清岩，郑显赫，钟蔚岭，盛洁，李舒霞，雷菊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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