一种3D打印式车载连续管储运系统的储管取管机构

技术领域

本发明涉及深地、深海、深空和极地的勘探与钻进技术领域，具体涉及一种3D打印式车载连续管储运系统的储管取管机构。

背景技术

勘探与钻进技术是人类从地球、地外星球获取各种矿产资源和壤岩实物资料的重要手段。目前，传统勘探与钻进的能量传输主要通过连续电缆和流体管路来实现，而储运这些较长的连续管的设备主要是卷筒式绞车。然而，尽管卷筒式绞车存在结构简单、容量大等优异特性，但是其存在的严重不足有导电或通流滑环极易失效、每层相邻的管间互挤互咬极易损坏，影响了连续管传输终端执行部件的正常工作和安全。为此，发明人提出了“一种连续管大容量储运装置”，详见专利号CN217327242U，有效地解决了上述难题。

现有连续管储运装置的储管原理一方面决定了其储存套筒的设计需整体呈现为圆形，另一方面决定了系统需要通过使用多线路导电滑环实现供电线路由静止端向运动端的过渡。这样的设置不仅降低了通过优化连续管储存套筒结构以此提高储管容量的可能性，也增大了系统线路的复杂性。为有效解决上述问题，分别提出了一种3D打印式车载连续管储运系统的连续管储存套筒和运动导轨机构。在此基础上，为配合上述机构，实现连续管的持续储存与提取，有必要发明一种3D打印式车载连续管储运系统的储管取管机构。

发明内容

本发明的目的是为3D打印式车载连续管储运系统配套一种储管取管机构。旨在实现连续管的储存与提取。其具体结构形式和连接方式分述如下：

一种3D打印式车载连续管储运系统的储管取管机构，包括取管单元、注入单元和辅助夹持单元，其中取管单元和注入单元均包括连续管输送单元；

取管单元包括导正滚轮安装架、导正滚轮、第二平面推力轴承、第二平面推力轴承封盖、导正模块连接件、连续管输送单元、输送单元连接架、取管单元支撑座、第三滚轮、取管单元固定板、第一深沟球轴承、第一轴承封盖、支撑座连接架、第四平面推力轴承、轴承安装座、固定封盖、活动接头、第二深沟球轴承、第二轴承封盖、鹅颈弯管接头、鹅颈弯管和弯管滚轮，连续管输送单元包括输送单元安装架、第三平面推力轴承、转角调整电机、主动齿轮、从动齿轮、转动支撑座、夹持电机安装座、夹持驱动电机、换向器、夹持驱动丝杠、输送电机安装座、输送电机、输送链轮、输送链条和第四滚轮；

导正模块连接件与输送单元安装架固定连接，第二平面推力轴承封盖与导正滚轮安装架固定连接，两套第二平面推力轴承设置在由第二平面推力轴承封盖与导正滚轮安装架形成的空腔内，并与导正模块连接件的下端台阶活动连接，导正滚轮与导正滚轮安装架转动连接，且导正滚轮对称分布有多个，连续管从两侧导正滚轮形成的通道中穿过；

第三平面推力轴承与输送单元安装架固定连接，转角调整电机与输送单元安装架固定连接，从动齿轮与第三平面推力轴承转动连接，主动齿轮与转角调整电机输出轴固定连接，主动齿轮与从动齿轮相啮合，在从动齿轮上设置有挡块，在转动支撑座上设置有第一缺口，从动齿轮与转动支撑座通过挡块和第一缺口配合连接，夹持电机安装座与转动支撑座固定连接，夹持驱动电机、换向器均与夹持电机安装座固定连接，在夹持电机安装座上设置有第四滚轮滑槽，夹持驱动丝杠首端与夹持电机安装座转动连接，夹持驱动丝杠末端与与换向器同轴固定连接，且夹持驱动丝杠上设置有以其中间位置为界，左右旋向相反的螺纹；输送电机安装座与夹持驱动丝杠螺纹配合连接，且左右对称分布两组，第四滚轮与输送电机安装座转动连接，第四滚轮与第四滚轮滑槽相接触，输送电机与输送链轮固定连接，输送链条与输送链轮相啮合，输送电机、输送链轮和输送链条均左右对称分布有两组，连续管位于左右两个输送链轮中间；

输送单元连接架下端与输送单元安装架固定连接，输送单元连接架上端与取管单元支撑座固定连接，隔扭滚轮转动连接在输送单元连接架上，且设置有多组，取管单元固定板与取管单元支撑座固定连接，第三滚轮与取管单元支撑座转动连接，取管单元支撑座上设置有第二丝杠过孔，并与运动导轨机构中第二丝杠螺纹配合，第一轴承封盖与取管单元支撑座固定连接，第一深沟球轴承共计设置两套，一套设置在由取管单元支撑座和输送单元连接架形成的空间内，一套设置在由取管单元支撑座和第一轴承封盖形成的空间内，第一轴承封盖与支撑座连接架固定连接，支撑座连接架与轴承安装座固定连接，轴承安装座与固定封盖固定连接，两套第四平面推力轴承均设置于由轴承安装座和固定封盖形成的空腔内，并活动连接在活动接头的下端连接台阶上，活动接头的上下端配合连接有第二深沟球轴承，并有第二轴承封盖予以定位，鹅颈弯管接头与活动接头的上端连接台阶固定连接，鹅颈弯管接头与鹅颈弯管固定连接，鹅颈弯管上分布有多组弯管滚轮；

取管单元固定板上设置有第三梯形凸块，与第一运动单元中的第一绗架上设置的第三梯形滑道配合连接；第三滚轮与第一运动单元中的第一绗架上设置的第三滚轮滑槽相接触，将取管单元运动连接于运动导轨机构中第一绗架上，由第二驱动电机驱动第二丝杠回转，进而带动取管单元在第一绗架上往复运动；

注入单元中第二鹅颈弯管和第二鹅颈弯管接头固定连接，支撑柱与输送单元安装架固定连接，且圆周均布有4组，扶正盘与支撑柱固定连接，第五平面推力轴承设置在由扶正盘和第二鹅颈弯管接头形成的空间内，转动接头与第二鹅颈弯管接头固定连接，转动接头上设置有弹簧拨片，弹簧安装座与输送单元安装架固定连接，其上设置有弹簧安装槽，第六平面推力轴承设置在由转动接头和弹簧安装座形成的空腔内，弹簧安装在弹簧安装槽内，其与弹簧安装座、转动接头配合连接，第三深沟球轴承与弹簧安装座配合连接，且由第三轴承封盖加以定位。

更进一步而言，输送单元连接架上设有带防滑花纹的隔扭滚轮。

本发明的有益效果：

通过设置储管取管机构，实现了连续管的稳定夹持与持续输送；

在储管取管机构中，通过设置多组平面推力轴承和弹簧，实现该机构在工作过程中，能够随着连续管形态的变化而自适应调整其姿态，以达到最佳的工作状态，减小机构本身和连续管的损伤；

本发明中，通过创新多组梯形凸块与梯形滑道相配合，多组滚轮与滚轮滑槽相接触的结构形式，将储管取管机构运动连接于运动导轨机构之上，以达到导向、固定和支撑的目的，使驱动丝杠只受到回转扭矩的作用，而不会因承重受弯而发生破坏。

附图说明

图1为本发明安装在3D打印式车载连续管储运系统上的立体示意图；

图2为运动导轨机构第一绗架的局部立体示意图；

图3为图2中M处局部放大示意图；

图4为本发明的立体示意图；

图5为本发明取管单元的立体示意图；

图6为本发明取管单元的剖视图；

图7为图6中P处局部放大示意图；

图8为本发明隐藏输送单元安装架的连续管输送单元的立体示意图；

图9为本发明从动齿轮与转动支撑座的立体示意图；

图10为本发明隐藏输送单元安装架的连续管输送单元的第二立体示意图；

图11为本发明夹持驱动丝杠螺纹旋向示意图；

图12为本发明隔扭滚轮安装示意图；

图13为图6中Q处局部放大示意图；

图14为本发明活动接头的立体示意图；

图15为本发明注入单元的立体示意图；

图16为图15中R处剖视图的局部放大示意图；

图17为本发明弹簧安装座和转动接头的立体示意图；

图18为本发明弹簧安装座和转动接头的装配关系示意图。

具体实施方式

请查阅图1至图18所示，一种3D打印式车载连续管储运系统的储管取管机构，包括取管单元401、注入单元402和辅助夹持单元403，其中取管单元401和注入单元402均包括连续管输送单元404；其中，辅助夹持单元403为现有技术，能够自由提放与连续管104相连接的、需要运送至井下作业区的更大直径终端机具与仪器，辅助夹持单元403具体为：“连续管大容量储运装置的回转支撑机构”(专利号：CN217080371U)和“连续管大容量储运装置的辅助夹持起降机构”(专利号：CN216767315U)的组合。

取管单元401包括导正滚轮安装架405、导正滚轮406、第二平面推力轴承407、第二平面推力轴承封盖408、导正模块连接件409、连续管输送单元404、输送单元连接架428、取管单元支撑座429、第三滚轮430、取管单元固定板431、第一深沟球轴承432、第一轴承封盖433、支撑座连接架435、第四平面推力轴承436、轴承安装座437、固定封盖438、活动接头439、第二深沟球轴承442、第二轴承封盖443、鹅颈弯管接头444、鹅颈弯管445和弯管滚轮446，其中，连续管输送单元404包括：输送单元安装架410、第三平面推力轴承411、转角调整电机412、主动齿轮413、从动齿轮414、转动支撑座415、夹持电机安装座416、夹持驱动电机417、换向器418、夹持驱动丝杠419、输送电机安装座420、输送电机421、输送链轮422、输送链条423和第四滚轮424；

导正模块连接件409与输送单元安装架410固定连接，第二平面推力轴承封盖408与导正滚轮安装架405固定连接，两套第二平面推力轴承407设置在由第二平面推力轴承封盖408与导正滚轮安装架405形成的空腔内，并与导正模块连接件409的下端台阶活动连接，导正滚轮406与导正滚轮安装架405转动连接，且导正滚轮406对称分布有多个，连续管104从两侧导正滚轮406形成的通道中穿过，由于导正滚轮406的设置，可使连续管406在穿过导正滚轮安装架405时受到的摩阻力大幅减小，通过完成对连续管104的矫直，使其以无弯曲状态进入连续管输送单元404中，此外，通过上述设置，可使得导正滚轮安装架405发生任意角度的转动，始终与连续管104的弯曲方向一致，保证连续管104与导正滚轮406有着最大的接触面积，以减轻连续管104对导正滚轮406的损伤；

第三平面推力轴承411与输送单元安装架410固定连接，转角调整电机412与输送单元安装架410固定连接，从动齿轮414与第三平面推力轴承411转动连接，主动齿轮413与转角调整电机412输出轴固定连接，主动齿轮413与从动齿轮414相啮合，在从动齿轮414上设置有挡块426，在转动支撑座415上设置有第一缺口427，从动齿轮414与转动支撑座415通过挡块426和第一缺口427配合连接，夹持电机安装座416与转动支撑座415固定连接，夹持驱动电机417、换向器418均与夹持电机安装座416固定连接，在夹持电机安装座416上设置有第四滚轮滑槽425，夹持驱动丝杠419首端与夹持电机安装座416转动连接，夹持驱动丝杠419末端与与换向器418同轴固定连接，且夹持驱动丝杠419上设置有以其中间位置为界，左右旋向相反的螺纹；输送电机安装座420与夹持驱动丝杠419螺纹配合连接，且左右对称分布两组，第四滚轮424与输送电机安装座420转动连接，同时，第四滚轮424与第四滚轮滑槽425相接触，以此减小输送电机安装座420运动时受到的摩阻大小；输送电机421与输送链轮422固定连接，输送链条423与输送链轮422相啮合，输送电机421、输送链轮422和输送链条423均左右对称分布有两组，连续管104位于左右两个输送链轮422中间。

更进一步说明，工作时，由转角调整电机412驱动主动齿轮413，带动从动齿轮414，进而带动连续管输送单元404内，位于从动齿轮414上方的所有部件发生微小转动，以此使得输送链条423能够始终正对连续管104，保证夹持连续管104时，输送链条423和连续管104处于最大接触面积的状态，在确保夹持力满足输送连续管104的前提下，尽可能减小由于连续管104偏斜所引起的输送链条423对连续管104的夹持损伤；

更进一步说明，工作时，由夹持驱动电机417驱动换向器418，进而带动夹持驱动丝杠419回转，带动左右两侧输送电机安装座420来回相向移动，完成对连续管104的夹持和松开。同时，由输送电机421驱动输送链轮422，进而带动输送链条423发生运动，带动连续管104上下移动，完成连续管104的输送操作；

输送单元连接架428下端与输送单元安装架410固定连接，输送单元连接架428上端与取管单元支撑座429固定连接，隔扭滚轮461转动连接在输送单元连接架428上，且设置有多组，取管单元固定板431与取管单元支撑座429固定连接，第三滚轮430与取管单元支撑座429转动连接，取管单元支撑座429上设置有第二丝杠过孔459，并与运动导轨机构3中第二丝杠螺纹配合，第一轴承封盖433与取管单元支撑座429固定连接，第一深沟球轴承432共计设置两套，一套设置在由取管单元支撑座429和输送单元连接架428形成的空间内，一套设置在由取管单元支撑座429和第一轴承封盖433形成的空间内，第一轴承封盖433与支撑座连接架435固定连接，支撑座连接架435与轴承安装座437固定连接，轴承安装座437与固定封盖438固定连接，两套第四平面推力轴承436均设置于由轴承安装座437和固定封盖438形成的空腔内，并活动连接在活动接头439的下端连接台阶440上，同时，在活动接头439的上下端配合连接有第二深沟球轴承442，并有第二轴承封盖443予以定位，防止其脱落，鹅颈弯管接头444与活动接头439的上端连接台阶441固定连接，鹅颈弯管接头444与鹅颈弯管445固定连接，鹅颈弯管445上分布有多组弯管滚轮446，其作用在于减小连续管104穿过时受到的摩擦阻力；

更进一步说明，提取连续管104的过程中，连续管104自身会产生扭转变形。因此，在变形恢复过程中，会使得连续管104出现翘曲现象，为了限制连续管104的转动，以此阻止连续管104的自身扭转变形向着连续管储存套筒1方向传播，故设置有多组加工有防滑花纹462的隔扭滚轮461；

更进一步说明，取管单元固定板431上设置有第三梯形凸块434，与第一运动单元中的第一绗架上设置的第三梯形滑道316配合连接；第三滚轮430与第一运动单元中的第一绗架上设置的第三滚轮滑槽317相接触，通过上述设置，将取管单元401运动连接于运动导轨机构3中第一绗架上，由第二驱动电机311驱动第二丝杠回转，进而带动取管单元401在第一绗架上往复运动；

更进一步说明，设置第一深沟球轴承432和第二深沟球轴承442的作用在于减小输送连续管104时连续管104对取管单元401的周向摩阻；

更进一步说明，通过上述设置，可以使得鹅颈弯管445能够始终处于活动状态，以减小连续管104对鹅颈弯管445的作用力，实现储存和取出连续管104时鹅颈弯管445的自保护；

注入单元402中第二鹅颈弯管460和第二鹅颈弯管接头447固定连接，支撑柱448与输送单元安装架410固定连接，且圆周均布有4组。扶正盘449与支撑柱448固定连接，起到稳定第二鹅颈弯管460，防止其在连续管104的牵引下而发生倾倒的作用，第五平面推力轴承450设置在由扶正盘449和第二鹅颈弯管接头447形成的空间内，转动接头452与第二鹅颈弯管接头447固定连接，转动接头452上设置有弹簧拨片456，弹簧安装座453与输送单元安装架410固定连接，其上设置有弹簧安装槽457，第六平面推力轴承451设置在由转动接头452和弹簧安装座453形成的空腔内，弹簧458安装在弹簧安装槽457内，其与弹簧安装座453、转动接头452配合连接，以此实现工作时，第二鹅颈弯管460可以随连续管104姿态的变化而作出自适应调整。第三深沟球轴承454与弹簧安装座453配合连接，且由第三轴承封盖455加以定位，其作用在于减小连续管104对注入单元402产生的周向摩阻；注入单元402与辅助夹持单元403固定连接。

本发明的工作原理及使用过程：

在实际工作中，储管取管机构用于下放及取出连续管104，具体分为连续管104的夹持和输送过程。储管取管机构包括有取管单元401和注入单元402，且上述两单元中均包含有连续管输送单元404，而连续管104的夹持与输送均由连续管输送单元404完成。具体而言，首先由夹持驱动电机417经由换向器418，驱动夹持驱动丝杠419，进而带动与夹持驱动丝杠419螺纹配合的输送电机安装座420相向而行，同时带动固定安装在输送电机安装座420上的输送电机421、输送链轮422和输送链条423也相向而行，完成对于连续管104的夹持。然后由输送电机421驱动输送链轮422和输送链条423运动，进而带动连续管104运动。下方和取出连续管104时，只需改变输送电机421的转动方向即可。