專利名稱：深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及電動機械鉆具反扭裝置測試平臺，特別是涉及一種深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺。
背景技術(shù)：
目前，在鉆探領(lǐng)域中，鎧裝電纜式電動機械取心鉆具廣泛應(yīng)用于極地冰層鉆進，鉆具中的反扭裝置起到的作用是平衡鉆頭切削冰層產(chǎn)生的力矩，如果針對冰下基巖進行鉆進，其反扭裝置應(yīng)能夠平衡鉆頭切削冰下基巖產(chǎn)生的扭矩。一旦反扭裝置失效，不但無法保證有效鉆進，而且有可能導(dǎo)致鎧裝電纜隨鉆具回轉(zhuǎn)而扭結(jié)甚至斷裂。但目前尚沒有出現(xiàn)能夠測量鉆具在鉆進深冰心及冰下基巖過程中反扭裝置所承受反扭力矩及鉆具下滑阻力的測試平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了測量在鉆進深冰心及冰下基巖過程中反扭裝置所承受反扭力矩及鉆具下滑阻力參數(shù)而提供的一種深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺。本發(fā)明所述的深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺是由架體、扭矩傳感器、反扭測試傳動軸、反扭裝置、冰心筒、冰心筒支架、拉力計、溫度傳感器和電動臥式測試臺組成，其中扭矩傳感器置于架體立柱的上部并與下部反扭測試傳動軸的上端相連接，溫度傳感器、扭矩傳感器測試信號通過轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊傳入電腦并由組態(tài)軟件實時顯示測試結(jié)果,反扭測試傳動軸通 過軸承支撐并由軸承座固定在架體的立柱上,反扭測試傳動軸的上端設(shè)有手動推桿，反扭測試傳動軸通過滑動花鍵軸與反扭裝置連接，反扭裝置插設(shè)在冰心筒內(nèi)的冰孔中，冰心筒固定在冰心筒支架上，冰心筒支架固定在架體的底部，冰心筒支架內(nèi)設(shè)有滑輪，電動臥式測試臺設(shè)在架體的底部，拉力計設(shè)在電動臥式測試臺上，拉力計通過拉繩與反扭裝置的底部連接，拉繩繞設(shè)在冰心筒支架內(nèi)的滑輪上，電動臥式測試臺上設(shè)有絲杠驅(qū)動拉力計進行左右滑動。滑動花鍵軸能夠在反扭測試傳動軸下端的空腔內(nèi)上下滑動。連接拉力計與反扭裝置的拉繩為鋼索。本發(fā)明的工作原理:
通過反扭測試傳動軸上端的手動推桿施加扭矩于反扭測試傳動軸和反扭裝置，當(dāng)施加扭矩較小時，反扭裝置的承扭刀與冰孔內(nèi)壁作用產(chǎn)生的反扭力矩與手動施加力矩相平衡；增加施加的扭矩，在承扭刀與冰孔內(nèi)壁間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的瞬間，其施加的扭矩就是對應(yīng)于冰孔溫度下的反扭裝置承扭刀刀刃外接圓直徑尺寸與冰孔尺寸下的反扭裝置所能承受的最大的扭矩。扭矩值測量通過扭矩傳感器、轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊把物理信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸至電腦并由組態(tài)軟件實時顯示數(shù)據(jù)。進行拉力測試時，通過電動臥式測試臺內(nèi)部絲杠的轉(zhuǎn)動帶動絲杠螺母與拉力計一起形成直線運動，拉繩的一端與拉力計前部的掛鉤相連，拉繩的另一端與反扭裝置下部設(shè)置的拉環(huán)相連接。通過拉繩牽引反扭裝置下部拉環(huán)使反扭裝置下滑，反扭裝置在拉繩的牽引下，出現(xiàn)瞬時滑動的拉力值通過拉力計顯示數(shù)值，該數(shù)值就是整個鉆具下滑的阻力。同時測量反扭裝置承受的反扭矩和下滑力時，在旋轉(zhuǎn)手動推桿的同時，也用拉繩牽引反扭裝置下滑，反扭裝置產(chǎn)生的反扭力矩值和下滑力分別在電腦和拉力計上實時數(shù)據(jù)顯示。當(dāng)反扭裝置承扭刀刀刃外接圓直徑調(diào)大時，反扭裝置所承受的反扭力矩增大，相應(yīng)的鉆具下滑阻力也增大。反之亦然。本發(fā)明的有益效果:
能夠準(zhǔn)確地測量出鉆具在鉆進深冰心及冰下基巖過程中反扭裝置所承受反扭力矩及鉆具下滑阻力，彌補了在鉆進深冰心及冰下基巖過程中沒有能夠測量反扭裝置所承受反扭力矩及整套鉆具下滑阻力的測試平臺這一空白，能夠及時得到反扭力矩及下滑力的數(shù)據(jù)，該平臺為驗證反扭裝置平衡孔底鉆頭產(chǎn)生扭矩的能力提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。


圖1為本發(fā)明剖視結(jié)構(gòu)示意圖。1、架體 2、扭矩傳感器3、反扭測試傳動軸4、反扭裝置
5、冰心筒6、冰心筒支架 7、拉力計 8、電動臥式測試臺
9、電腦 10、軸承11、手動推桿 12、滑動花鍵軸
13、滑輪 14、拉繩 15、溫度傳感器16、拉環(huán)
17、轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊。
具體實施方式
` 請參閱圖1所示:
本發(fā)明所述的深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺是由架體1、扭矩傳感器2、反扭測試傳動軸3、反扭裝置4、冰心筒5、冰心筒支架6、拉力計7、溫度傳感器15和電動臥式測試臺8組成，其中扭矩傳感器2置于架體I立柱的上部并與下部反扭測試傳動軸3的上端相連接，溫度傳感器15、扭矩傳感器2測試信號通過轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊17傳入電腦9并由組態(tài)軟件實時顯示測試結(jié)果，反扭測試傳動軸3通過軸承10支撐并由軸承座固定在架體I的立柱上,反扭測試傳動軸3的上端設(shè)有手動推桿11,反扭測試傳動軸3通過滑動花鍵軸12與反扭裝置4連接，反扭裝置4插設(shè)在冰心筒5內(nèi)的冰孔中，冰心筒5固定在冰心筒支架6上，冰心筒支架6固定在架體I的底部，冰心筒支架6內(nèi)設(shè)有滑輪13，電動臥式測試臺8設(shè)在架體I的底部，拉力計7設(shè)在電動臥式測試臺8上，拉力計7通過拉繩14與反扭裝置4的底部連接，拉繩14繞設(shè)在冰心筒支架6內(nèi)的滑輪13上，電動臥式測試臺8上設(shè)有絲杠驅(qū)動拉力計7進行左右滑動?；瑒踊ㄦI軸12能夠在反扭測試傳動軸3下端的空腔內(nèi)上下滑動。連接拉力計7與反扭裝置4的拉繩14為鋼索。本發(fā)明的工作原理:
通過反扭測試傳動軸3上端的手動推桿11施加扭矩于反扭測試傳動軸3和反扭裝置4，當(dāng)施加扭矩較小時，反扭裝置4的承扭刀與冰孔內(nèi)壁作用產(chǎn)生的反扭力矩與手動施加力矩相平衡；增加施加的扭矩，在承扭刀與冰孔內(nèi)壁間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動的瞬間，其施加的扭矩就是對應(yīng)于冰孔溫度下的反扭裝置4承扭刀刀刃外接圓直徑尺寸與冰孔尺寸下的反扭裝置4所能承受的最大的扭矩。扭矩值測量通過扭矩傳感器2、轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊17把物理信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳輸至電腦9并由組態(tài)軟件實時顯示數(shù)據(jù)。進行拉力測試時，通過電動臥式測試臺8內(nèi)部絲杠的轉(zhuǎn)動帶動絲杠螺母與拉力計7 —起形成直線運動,拉繩14的一端與拉力計7前部的掛鉤相連，拉繩14的另一端與反扭裝置4下部設(shè)置的拉環(huán)16相連接。通過拉繩14牽引反扭裝置4下部拉環(huán)16使反扭裝置4下滑，反扭裝置4在拉繩14的牽引下，出現(xiàn)瞬時滑動的拉力值通過拉力計7顯示數(shù)值，該數(shù)值就是整個鉆具下滑的阻力。同時測量反扭裝置4承受的反扭矩和下滑力時，在旋轉(zhuǎn)手動推桿11的同時，也用拉繩14牽引反扭裝置4下滑，反扭裝置4產(chǎn)生的反扭力矩值和下滑力分別在電腦9和拉力計7上實時數(shù)據(jù)顯示。當(dāng)反扭裝置4承扭刀刀刃外接圓直徑調(diào)大時,反扭裝置4所承受的反扭力矩增大,相應(yīng)的鉆具下滑阻力也增大。反之亦 然。
權(quán)利要求
1.一種深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺，其特征在于:是由架體、扭矩傳感器、反扭測試傳動軸、反扭裝置、冰心筒、冰心筒支架、拉力計、溫度傳感器和電動臥式測試臺組成,其中扭矩傳感器置于架體立柱的上部并與下部反扭測試傳動軸的上端相連接，溫度傳感器、扭矩傳感器測試信號通過轉(zhuǎn)換和亞當(dāng)模塊傳入電腦并由組態(tài)軟件實時顯示測試結(jié)果,反扭測試傳動軸通過軸承支撐并由軸承座固定在架體的立柱上,反扭測試傳動軸的上端設(shè)有手動推桿，反扭測試傳動軸通過滑動花鍵軸與反扭裝置連接，反扭裝置插設(shè)在冰心筒內(nèi)的冰孔中，冰心筒固定在冰心筒支架上，冰心筒支架固定在架體的底部，冰心筒支架內(nèi)設(shè)有滑輪，電動臥式測試臺設(shè)在架體的底部，拉力計設(shè)在電動臥式測試臺上，拉力計通過拉繩與反扭裝置的底部連接，拉繩繞設(shè)在冰心筒支架內(nèi)的滑輪上，電動臥式測試臺上設(shè)有絲杠驅(qū)動拉力計進行左右滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺，其特征在于:所述的滑動花 鍵軸能夠在反扭測試傳動軸下端的空腔內(nèi)上下滑動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深冰心及冰下基巖電動機械鉆具反扭裝置測試平臺，是由架體、扭矩傳感器、反扭測試傳動軸、反扭裝置、冰心筒、冰心筒支架、拉力計、溫度傳感器和電動臥式測試臺組成，其中扭矩傳感器置于架體立柱的上部并與下部反扭測試傳動軸的上端相連接，反扭裝置插設(shè)在冰心筒內(nèi)的冰孔中，冰心筒固定在冰心筒支架上，冰心筒支架固定在架體的底部，有益效果能夠準(zhǔn)確地測量出鉆具在鉆進深冰心及冰下基巖過程中反扭裝置所承受反扭力矩及鉆具下滑阻力，為驗證反扭裝置平衡孔底鉆頭產(chǎn)生扭矩的能力提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G01L3/00GK103245446SQ201310206260
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月29日
發(fā)明者鄭治川, 達拉拉伊, 孫友宏, 范曉鵬, 于成鳳, 張楠, 胡正毅, 張云龍, 于達慧, 楊成, 楊冬冬, 蘇凱, 薛軍 申請人:吉林大學(xué)