專利名稱：一種夾持式萬向軸扭矩傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于測量萬向軸扭矩的傳感器，尤其是指一種夾持式萬向軸扭矩傳感器，其通過實時測量石油鉆井、修井過程中的萬向傳動軸從而得出轉盤輸出扭矩。
背景技術：
在石油鉆井、修井過程中，隨著地層深度的不斷增加，鉆頭卡住的情況會使得鉆桿轉盤的扭矩突然增大，從而造成鉆桿斷裂。并且隨著地層深度的不斷增加，對鉆頭的破壞情況也會越來越嚴重，最終導致發(fā)生事故的危險性也相對增加。為了解決上述問題，能夠及時反映在石油鉆井、修井過程中的轉盤扭矩就顯得尤為重要。因此，根據(jù)現(xiàn)有的技術情況，當前急需一種能夠及時準確的監(jiān)測石油鉆機轉盤扭矩異常變化的儀器，并且便于調試、裝卸和安全可靠，不影響鉆井、修井的進度。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種夾持式萬向軸扭矩傳感器，能夠通過及時準確的監(jiān)測萬向軸扭矩是否異常變化而判斷得出鉆機轉盤扭矩是否異常變化，可有效防止鉆桿斷裂、鉆頭破壞等事故發(fā)生，并具有防水防盜防爆，連接緊固和裝卸方便等優(yōu)點。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是提供一種夾持式萬向軸扭矩傳感器， 其包含抱箍固定模塊、傳感器模塊和變送器；所述的抱箍固定模塊固定安裝在萬向軸上； 所述的傳感器模塊固定安裝在抱箍固定模塊上，包含通過電路連接的信號采集模塊，控制電路模塊和信號傳輸模塊，監(jiān)測采集萬向軸數(shù)字扭矩信號并傳輸至變送器；所述的變送器與傳感器模塊通過無線連接，接收萬向軸數(shù)字扭矩信號，并轉換為模擬信號后傳輸至記錄單元，判斷得到鉆機轉盤扭矩是否異常變化。所述的抱箍固定模塊包含分別抱緊萬向軸的第一抱箍和第二抱箍，該第一抱箍和第二抱箍之間通過主連接桿和若干副連接桿連接。所述的第一抱箍和第二抱箍上分別間隔設置有若干板牙，當該第一抱箍和第二抱箍分別夾緊并抱住萬向軸時，所述的板牙緊緊嵌入萬向軸。所述的第一抱箍和第二抱箍均由兩個半圓環(huán)組件構成，通過螺紋圓柱銷和螺釘固定連接。所述的信號采集模塊包含若干貼附設置在主連接桿兩側的應變片，所述應變片采集萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并傳輸至控制電路模塊。所述的安裝有應變片的主連接桿的外部還設置有套筒和0型密封圈。所述的控制電路模塊包含一設置在第一抱箍或第二抱箍上的安裝盒，以及設置在該安裝盒內的控制電路和電源；所述的控制電路接收應變片采集到的萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并轉換成萬向軸數(shù)字扭矩信號；所述的電源向應變片和控制電路提供工作電源。所述的設置有控制電路和電源的安裝盒的剩余空腔內灌注環(huán)氧樹脂膠；所述安裝盒的頂部固定設置密封墊；所述密封墊上設置安裝蓋。所述的控制電路模塊還包含設置在安裝蓋上的電源開關和調零開關；所述電源開關與所述電池通過電路連接，該電源開關控制所述傳感器模塊的通電或斷電；所述調零開關與控制電路通過電路連接，該調零開關通過控制電路將初始安裝的應變片的軸向位移設定到相對零值。所述的信號傳輸模塊是安裝在安裝蓋上的天線，將控制電路轉換后輸出的萬向軸數(shù)字扭矩信號通過無線傳輸至變送器。本實用新型所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，具有以下有益效果。1.本實用新型中的第一抱箍以及第二抱箍均由兩個半圓環(huán)組件構成，通過螺紋圓柱銷定位，并利用螺母固定使得兩個半圓環(huán)組件構成一個整體抱箍，使得安裝和拆卸非常方便，并且不影響鉆井、修井的進度。2.本實用新型中的第一抱箍以及第二抱箍上均安裝若干板牙，在夾緊抱住萬向軸時，每個板牙均緊緊嵌入萬向軸，從而可防止在萬向軸正反轉的過程中，抱箍固定模塊以及固定安裝在該抱箍固定模塊上的傳感器模塊與萬向軸之間發(fā)生松動，因此更加安全可靠。 本實用新型不僅可用于石油鉆井現(xiàn)場，同時也可用于萬向軸經常需要正反轉的修井現(xiàn)場。3.本實用新型的應變片是貼附設置在主連接桿上的，并未直接貼附設置在萬向軸上，因此無需將萬向軸拆卸、運輸后再安裝，不影響鉆井、修井的進度。4.本實用新型中放置電池和控制電路的安裝盒內部空腔灌注了環(huán)氧樹脂膠，因此具有防水防爆功能，更加安全可靠。5.本實用新型不僅可以實現(xiàn)萬向軸扭矩的靜態(tài)測量，同時也可以實現(xiàn)萬向軸扭矩的動態(tài)測量。

圖1為本實用新型中的夾持式萬向軸扭矩傳感器的變送器的示意圖；圖2為本實用新型中的夾持式萬向軸扭矩傳感器的傳感器模塊和抱箍固定模塊的結構示意圖；圖3為沿圖2中A-A線的剖面示意圖。
具體實施方式
以下結合圖1 圖3，詳細說明本實用新型的一個優(yōu)選的實施例。本實用新型所提供的夾持式萬向軸扭矩傳感器包含抱箍固定模塊、傳感器模塊和變送器；其中，所述的抱箍固定模塊固定安裝在萬向軸上，所述的傳感器模塊則固定安裝在抱箍固定模塊上，而所述的變送器則獨立安裝在傳感器模塊附近，并與該傳感器模塊通過無線連接，如圖1所示。如圖2所示，所述的抱箍固定模塊包含分別用于抱緊萬向軸的第一抱箍2和第二抱箍11，該第一抱箍2和第二抱箍11之間通過主連接桿5和若干副連接桿6連接成為一體。本實施例中，在兩個抱箍之間設置2根副連接桿6。如圖3所示，所述的第一抱箍2和第二抱箍11上分別間隔設置有若干板牙13，當該兩個抱箍夾緊并抱住所述的萬向軸時，每個抱箍上的板牙13緊緊嵌入萬向軸，從而可防止在萬向軸正反轉的過程中，抱箍固定模塊與萬向軸之間發(fā)生松動。本實施例中，在每個抱箍上分別均勻間隔設置有3個板牙13。進一步，如圖3所示，所述的第一抱箍2和第二抱箍11均由兩個半圓環(huán)組件構成， 通過螺紋圓柱銷12定位，并通過內六角螺釘固定使得所述的兩個半圓環(huán)組件構成完整的抱箍。所述的傳感器模塊包含通過電路連接的信號采集模塊，控制電路模塊和信號傳輸模塊。其中，如圖2所示，所述的信號采集模塊包含若干貼附設置在主連接桿5兩側的應變片4，用于采集萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并將該所述的軸向位移變化信號傳輸至控制電路模塊。本實施例中，在主連接桿5的兩側共設置有4個型號為ZF2000的應變片4。進一步，在所述的安裝有應變片4的主連接桿5的外部還設置有套筒18和0型密封圈3，從而實現(xiàn)對應變片4的防水密封。如圖2和圖3所示，所述的控制電路模塊包含一設置在第一抱箍2或第二抱箍11 上的安裝盒10，以及設置在該安裝盒10內的控制電路14和電源17。本實施例中，安裝盒 10是設置在第二抱箍11上的。其中，所述的控制電路14接收各個應變片4所采集到的萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并轉換成可用的萬向軸數(shù)字扭矩信號。所述的電源17為應變片4和控制電路14提供工作電源。在所述的設置有控制電路14和電源17的安裝盒10的剩余空腔內灌注環(huán)氧樹脂膠，同時在該安裝盒10的頂部固定設置密封墊8，最后在該密封墊8上設置安裝蓋7，從而使得整個安裝盒10具備防水、防爆和防污染的功能，對控制電路模塊起到密封保護作用。進一步，所述的控制電路模塊還包含設置在安裝蓋7上的電源開關16和調零開關 15。其中，所述電源開關16與所述電池17通過電路連接，該電源開關16用于控制電池17 的通電或斷電，從而控制所述傳感器模塊(即應變片4和控制電路14)的通電或斷電，使得在夾持式萬向軸扭矩傳感器的非工作時間段，可切斷電源，節(jié)省電池17的能源，延長井下工作時間。所述調零開關15與控制電路14通過電路連接，該調零開關15通過控制電路14 對初始安裝的應變片進行歸零操作，即將應變片4的軸向位移設定到相對零值。所述的信號傳輸模塊是安裝在安裝蓋7上的天線9，其將控制電路14轉換后輸出的萬向軸數(shù)字扭矩信號通過無線傳輸至變送器1。所述的變送器1接收由傳感器模塊所發(fā)送的萬向軸數(shù)字扭矩信號，并將其轉換為模擬信號后，傳輸至外部的專門記錄單元進行分析等，根據(jù)采集到的萬向軸扭矩信號判斷得到鉆機轉盤扭矩是否異常變化。本實用新型所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，通過及時準確的監(jiān)測萬向軸扭矩是否異常變化而得出鉆機轉盤扭矩是否異常變化，具有以下有益效果。1.本實用新型中的第一抱箍以及第二抱箍均由兩個半圓環(huán)組件構成，通過螺紋圓柱銷定位，并利用螺母固定使得兩個半圓環(huán)組件構成一個整體抱箍，使得安裝和拆卸非常方便，并且不影響鉆井、修井的進度。2.本實用新型中的第一抱箍以及第二抱箍上均安裝若干板牙，在夾緊抱住萬向軸時，每個板牙均緊緊嵌入萬向軸，從而可防止在萬向軸正反轉的過程中，抱箍固定模塊以及固定安裝在該抱箍固定模塊上的傳感器模塊與萬向軸之間發(fā)生松動，因此更加安全可靠。
5本實用新型不僅可用于石油鉆井現(xiàn)場，同時也可用于萬向軸經常需要正反轉的修井現(xiàn)場。3.本實用新型的應變片是貼附設置在主連接桿上的，并未直接貼附設置在萬向軸上，因此無需將萬向軸拆卸、運輸后再安裝，不影響鉆井、修井的進度。4.本實用新型中放置電池和控制電路的安裝盒內部空腔灌注了環(huán)氧樹脂膠，因此具有防水防爆功能，更加安全可靠。5.本實用新型不僅可以實現(xiàn)萬向軸扭矩的靜態(tài)測量，同時也可以實現(xiàn)萬向軸扭矩的動態(tài)測量。盡管本實用新型的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求1.一種夾持式萬向軸扭矩傳感器，包含抱箍固定模塊、傳感器模塊和變送器(1)；其特征在于所述的抱箍固定模塊固定安裝在萬向軸上；所述的傳感器模塊固定安裝在抱箍固定模塊上，包含通過電路連接的信號采集模塊， 控制電路模塊和信號傳輸模塊，監(jiān)測采集萬向軸數(shù)字扭矩信號并傳輸至變送器(1)；所述的變送器(1)與傳感器模塊通過無線連接，接收萬向軸數(shù)字扭矩信號，并轉換為模擬信號后傳輸至記錄單元，判斷得到鉆機轉盤扭矩是否異常變化。
2.如權利要求1所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的抱箍固定模塊包含分別抱緊萬向軸的第一抱箍(2 )和第二抱箍(11)，該第一抱箍(2 )和第二抱箍(11)之間通過主連接桿(5 )和若干副連接桿(6 )連接。
3.如權利要求2所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的第一抱箍(2)和第二抱箍(11)上分別間隔設置有若干板牙(13)，當該第一抱箍(2)和第二抱箍(11)分別夾緊并抱住萬向軸時，所述的板牙(13)緊緊嵌入萬向軸。
4.如權利要求3所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的第一抱箍(2)和第二抱箍(11)均由兩個半圓環(huán)組件構成，通過螺紋圓柱銷(12)和螺釘固定連接。
5.如權利要求4所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的信號采集模塊包含若干貼附設置在主連接桿(5 )兩側的應變片(4 )，所述應變片(4 )采集萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并傳輸至控制電路模塊。
6.如權利要求5所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的安裝有應變片 (4)的主連接桿(5)的外部還設置有套筒(18)和0型密封圈(3)。
7.如權利要求5所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的控制電路模塊包含一設置在第一抱箍(2)或第二抱箍(11)上的安裝盒(10)，以及設置在該安裝盒(10)內的控制電路(14)和電源(17)；所述的控制電路(14)接收應變片(4)采集到的萬向軸扭轉后所產生的軸向位移變化信號，并轉換成萬向軸數(shù)字扭矩信號；所述的電源(17 )向應變片(4 )和控制電路(14 )提供工作電源。
8.如權利要求7所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的設置有控制電路(14)和電源(17)的安裝盒(10)的剩余空腔內灌注環(huán)氧樹脂膠；所述安裝盒(10)的頂部固定設置密封墊(8 )；所述密封墊(8 )上設置安裝蓋(7 )。
9.如權利要求8所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的控制電路模塊還包含設置在安裝蓋(7)上的電源開關(16)和調零開關(15)；所述電源開關(16)與所述電池(17)通過電路連接，該電源開關(16)控制所述傳感器模塊的通電或斷電；所述調零開關(15)與所述的控制電路(14)通過電路連接，該調零開關(15)通過控制電路(14)將初始安裝的應變片(4)的軸向位移設定到相對零值。
10.如權利要求8所述的夾持式萬向軸扭矩傳感器，其特征在于，所述的信號傳輸模塊是安裝在安裝蓋(7)上的天線(9)，將控制電路(14)轉換后輸出的萬向軸數(shù)字扭矩信號通過無線傳輸至變送器(1)。
專利摘要本實用新型公開了一種夾持式萬向軸扭矩傳感器，其包含抱箍固定模塊、傳感器模塊和變送器；抱箍固定模塊固定安裝在萬向軸上；傳感器模塊固定安裝在抱箍固定模塊上，包含通過電路連接的信號采集模塊，控制電路模塊和信號傳輸模塊，監(jiān)測采集萬向軸數(shù)字扭矩信號并傳輸至變送器；變送器與傳感器模塊通過無線連接，接收萬向軸數(shù)字扭矩信號，并轉換為模擬信號后傳輸至記錄單元，判斷得到鉆機轉盤扭矩是否異常變化。本實用新型能夠通過及時準確的監(jiān)測萬向軸扭矩是否異常變化而判斷得出鉆機轉盤扭矩是否異常變化，可有效防止鉆桿斷裂、鉆頭破壞等事故發(fā)生，并具有防水防盜防爆，連接緊固和裝卸方便等優(yōu)點。
文檔編號G01L3/00GK202255715SQ20112038675
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者畢東杰, 陳勇 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設備有限公司