一种放射源装源装置的制作方法

1.本发明涉及石油测井装源技术领域，特别是涉及一种放射源装源装置。


背景技术：

2.石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的原始资料。装源，是油田钻井行业对放射性测井源取件、安装、拆卸应用的简称。放射源的装卸场景一般伴随放射性测量短节的下井使用展开，非使用时段，放射源放置在源储存屏蔽罐中，存放于安全的库房。当测井短节下井前和下井后，穿着辐射防护服的工人从库房中取出/放回放射源罐，并在测井现场进行装卸操作。装源过程中将有源测井仪用吊车吊装下放到测试井中通过核物理的方法来测量测井仪所穿过地层的油气聚集程度，是海洋油气探测过程中的常规作业。测井前，需要将探测放射源从源罐中取出安装到测井仪上；测井后，则需要将放射源从测井仪上卸下并放回到源罐中。
3.目前，放射源的装卸过程都靠人工来完成，操作工需穿着重型防辐射服装，并配备长柄操作工具及必要的防护监测仪器。测井前人工把源罐从源车搬运到装源现场，安装源防掉落盘，人工解锁并打开源罐后，使用长柄操作工具把源体从源罐中取出，并安装到测井仪上。当测井仪完成测井工作后，使用长柄操作工具把源体从测井仪上卸下，并安装到源罐中，人工关闭并上锁源罐后，撤掉源防掉落盘，并把源罐从装源现场搬运至源车上。
4.目前人工装源还存在安全隐患，即使已经出台《油(气)田测井用封闭型放射源使用管理办法》等保护性措施，并明确指出“须配备长柄操作工具及必要的防护监测仪器”等要求，但仍无法从根本上改变长期接触放射源会对人体造成严重危害这一基本事实。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：目前源体的拆装仍靠人工进行操作，安全性低，容易发生危险。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种放射源装源装置，其包括对接螺栓、套筒、离合压盘、主轴以及驱动机构；所述对接螺栓用于与所述放射源的连接头旋接；所述套筒套设在所述对接螺栓外且可相对所述对接螺栓旋转，所述套筒用于扣接所述放射源的连接头；所述离合压盘内设有对接孔，所述对接螺栓的头部伸进所述对接孔，且所述对接螺栓头部的形状与所述对接孔的形状相匹配；所述主轴与所述离合压盘相连，所述离合压盘随所述主轴自转而旋转，所述主轴的轴向与所述对接螺栓的轴向在同一条直线上；所述驱动机构与所述主轴相连且驱动所述主轴旋转，所述驱动机构控制所述套筒与所述离合压盘固定或分离。
7.进一步地，所述套筒的一端设有第一对接部，所述离合压盘端部设有第二对接部，所述驱动机构驱动所述第一对接部与所述第二对接部对接，当所述第一对接部与所述第二对接部对接时，所述套筒相对所述离合压盘固定。
8.进一步地，所述第一对接部和所述第二对接部相向设置，所述驱动机构驱动所述第一对接部和所述第二对接部嵌合连接。
9.进一步地，所述第一对接部与所述第二对接部为凹凸配合结构或啮齿结构。
10.进一步地，所述放射源装源装置还包括弹簧，所述弹簧分别与所述对接螺栓的头部和所述离合压盘相连接，所述弹簧沿所述对接螺栓的轴向伸缩，所述对接螺栓沿所述离合压盘的轴向滑动。
11.进一步地，所述离合压盘设有收容孔，所述收容孔与所述对接孔相连通，且所述收容孔位于所述离合压盘的轴向上，所述弹簧的一端与所述收容孔的孔底相连。
12.进一步地，所述放射源装源装置还包括安装座和壳体，所述安装座与所述壳体的一端相连，所述壳体设有收容腔，所述主轴穿过所述收容腔，所述收容腔的内表面设有第一轴承，所述主轴通过所述第一轴承与所述壳体相连。
13.进一步地，所述主轴包括输入轴和联轴器，所述输入轴穿过所述收容腔，所述输入轴通过所述第一轴承与所述壳体相连，所述输入轴通过所述联轴器与所述离合压盘相连。
14.进一步地，所述放射源装源装置还包括连接件，所述离合压盘设有通孔和限位孔，所述通孔的两端分别与所述对接孔和所述限位孔相连通，所述连接件穿过所述通孔，所述连接件可沿着通孔的轴向滑动，所述连接件的一端与所述对接螺栓相固定，所述连接件的另一端设有限位螺栓，所述限位螺栓旋接于所述连接件的端部，所述限位螺栓位于所述限位孔内，所述限位螺栓的直径大于所述通孔的孔径。
15.进一步地，所述连接件包括导向轴和连接螺杆，所述连接螺杆分别与所述对接螺栓和所述导向轴的一端旋接，所述导向轴的另一端与所述限位螺栓旋接。
16.进一步地，所述套筒背向所述离合压盘的一端设有插孔，所述插孔为多棱柱状，所述插孔的形状与所述放射源的连接头形状相匹配。
17.进一步地，所述驱动机构包括机器人本体、连接架、快换盘和拧紧枪，所述机器人本体通过所述连接架与所述快换盘相连，所述拧紧枪安装于所述快换盘，所述拧紧枪与所述主轴相连，所述拧紧枪驱动所述主轴旋转，所述拧紧枪通过驱动所述主轴旋转前进使所述第一对接部和所述第二对接部对接。
18.本发明实施例一种放射源装源装置与现有技术相比，其有益效果在于：其通过驱动机构驱动主轴和对接螺栓旋转，从而实现对接螺栓与放射源的旋接或拆除，通过驱动机构驱动离合压盘和套筒相固定或分离，从而实现将放射源安装于源罐或测井仪，或者将放射源从源罐或测井仪上拆除，整个过程可以不借助人力，满足自动化转移放射源的需求，避免人手转移放射源过程产生的不安全性。
附图说明
19.图1是本技术一实施例中驱动机构的工作示意图；
20.图2是本技术一实施例中驱动机构和安装座的连接示意图；
21.图3是本技术一实施例中对接螺栓与放射源的结合示意图；
22.图4是本技术一实施例中主轴的剖视图；
23.图5是本技术一实施例中离合压盘的内部结构放大图；
24.图6是本技术一实施例中离合压盘的结构示意图；
25.图7是本技术一实施例中套筒的结构示意图；
26.图8是本技术一实施例中放射源的结构示意图。
27.图中，对接螺栓1；套筒2；第一对接部21；插孔22；第二轴承23；离合压盘3；对接孔31；第二对接部32；收容孔33；通孔34；限位孔35；主轴4；输入轴41；联轴器42；弹簧5；安装座6；壳体7；收容腔71；第一轴承72；连接件8；限位螺栓81；导向轴82；连接螺杆83；驱动机构9；机器人本体91；连接架92；快换盘93；拧紧枪94；视觉摄影机95；放射源100；连接头101；螺孔102；源罐200；测井仪300。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.如图1和图4所示，本发明实施例优选实施例的一种放射源装源装置，其包括对接螺栓1、套筒2、离合压盘3、主轴4以及驱动机构9，其中所述驱动机构9与所述主轴4相连接，驱动机构9驱动所述主轴4旋转，所述主轴4旋转时会带动所述对接螺栓1旋转，从而将所述对接螺栓1旋接于放射源100的连接头101，即可将放射源100固定在所述放射源装源装置上。
31.如图1、图2和图8所示，在本技术中，放射源100、源罐200、测井仪300属于现有技术，无需对放射源100、源罐200、测井仪300的结构进行改造，现有的放射源100通常具有一个连接头101和一个可以旋接螺纹杆的螺纹孔，放射源100的连接头101会设计一个螺孔102。源罐200和测井仪300上有可以与放射源100旋接的螺纹杆。
32.如图3－4所示，所述对接螺栓1用于与放射源100的连接头101的螺孔102旋接，其中，放射源100的连接头101通常大致为多棱柱的形状，例如形状可以为六棱柱的螺帽形状。如图5所示，所述套筒2套设在所述对接螺栓1外，所述套筒2和所述对接螺栓1之间设有第二轴承23，所述套筒2通过第二轴承23与所述对接螺栓1连接，所述套筒2可以绕所述对接螺栓1的轴向旋转，并相对所述对接螺栓1旋转。如图3－4所示，所述套筒2用于扣接所述放射源100的连接头101，当所述套筒2扣接在所述放射源100的连接头101外时，所述套筒2与所述放射源100的连接头101相对固定。如图5－6所示，所述离合压盘3内设有对接孔31，所述对接螺栓1的头部伸进所述对接孔31，且所述对接螺栓1头部的形状与所述对接孔31的形状相匹配。当所述离合压盘3旋时转，由于对接孔31形状的限制，所述对接孔31会推动所述对接螺栓1头共同旋转。因此，当需要将对接螺栓1旋接于放射源100连接头101的螺孔102时，可以通过旋转所述离合压盘3实现对接螺栓1旋转。在本实施例中，所述对接孔31为六边孔，所述对接螺栓1的头部为六角形。所述主轴4与所述离合压盘3相连，所述离合压盘3随所述主轴4自转而旋转，所述主轴4的轴向与所述对接螺栓1的轴向在同一直线上。
33.如图2－4所示，所述驱动机构9与所述主轴4相连且驱动所述主轴4旋转，所述驱动机构9控制所述套筒2与所述离合压盘3固定或分离。如图7所示，所述套筒2的一端设有第一
对接部21。如图6－7所示，所述离合压盘3端部设有用于对接所述第一对接部21的第二对接部32，所述第一对接部21与所述第二对接部32可拆卸地连接。
34.在驱动机构9不对主轴4施加驱动力的情况下，所述第一对接部21与所述第二对接部32分离，在驱动机构9驱动所述第一对接部21与所述第二对接部32对接时，所述套筒2相对所述离合压盘3固定，离合压盘3可以将旋转动力传递到套筒2上。当所述第一对接部21与所述第二对接部32分离时，可以通过旋转所述主轴4使所述对接螺栓1旋转，从而将对接螺栓1旋接于放射源100的连接头101上，此时离合压盘3不能将旋转动力传递到套筒2上；对接螺栓1旋接于放射源100的连接头101后，可以将所述第一对接部21与所述第二对接部32对接，此时，所述套筒2相对所述离合压盘3固定，由于套筒2套在放射源100的连接头101上，此时放射源100的连接头101本身无法相对套筒2旋转，因此离合压盘3也不能相对放射源100旋转，而由于对接螺栓1是与离合压盘3一同旋转的，所以此时对接螺栓1无法相对放射源100旋转。放射源100的连接头101由于已经跟对接螺栓1相旋接，放射源100无法从对接螺栓1上脱离，从而确保了放射源100无法从所述放射源装源装置上掉落。
35.如图1、图6和图7所示，所述第一对接部21和所述第二对接部32相向设置，所述驱动机构9驱动所述第一对接部21和所述第二对接部32嵌合连接。在本实施例中，所述第一对接部21为一圈啮齿，所述第二对接部32也为一圈啮齿，当所述第一对接部21和所述第二对接部32相啮合时，套筒2无法相对离合压盘3旋转。在其它一种实施例中，所述第一对接部21可以为凸起，所述第二对接部32可以为凹槽，当述第一对接部21插入第二对接部32时，套筒2无法相对离合压盘3旋转。在另一种实施例中，所述第一对接部21可以为凹槽，所述第二对接部32可以为凸起，当述第一对接部21移至第二对接部32并使第二对接部32插入第一对接部21时，套筒2无法相对离合压盘3旋转。
36.如图5所示，所述放射源装源装置还包括弹簧5，所述弹簧5分别与所述对接螺栓1的头部和所述离合压盘3相连接，所述弹簧5沿所述对接螺栓1的轴向伸缩，所述对接螺栓1沿所述离合压盘3的轴向滑动。如图1、图5、图6和图7所示，当需要将所述第一对接部21和所述第二对接部32对接在一起时，可以通过驱动机构9推动主轴4朝对接螺栓1移动，使离合压盘3克服弹簧5的压力往套筒2移动，直至所述第一对接部21和所述第二对接部32对接；当需要套筒2和离合压盘3分离时，只需驱动机构9复位，离合压盘3和套筒2即可在弹簧5作用下分离，弹簧5的设置可以使离合压盘3和套筒2分离的过程更加顺畅，避免离合压盘3复位时，由于摩擦力导致套筒2随离合压盘3平移，导致离合压盘3和套筒2分离不成功。
37.如图5所示，所述离合压盘3设有收容孔33，所述收容孔33与所述对接孔31相连通，且所述收容孔33位于所述离合压盘3的轴向上，所述弹簧5的一端与所述收容孔33的孔底相连，所述弹簧5伸进所述收容孔33内，所述收容孔33可以对弹簧5起到保护作用和限位作用，确保弹簧5不会从所述离合压盘3内脱离。如图1、图3和图4所示，所述放射源装源装置还包括安装座6和壳体7，所述安装座6与所述壳体7的一端相连，所述壳体7设有收容腔71，所述主轴4穿过所述收容腔71，所述收容腔71的内表面设有第一轴承72，所述主轴4通过所述第一轴承72与所述壳体7相连，其中安装座6可以通过螺丝与驱动机构9连接。
38.如图3－4所示，所述主轴4包括输入轴41和联轴器42，所述输入轴41穿过所述收容腔71，所述输入轴41通过所述第一轴承72与所述壳体7相连，第一轴承72为背对背形式布置的角接触球轴承，第一轴承72用于承载装源过程中作用在输入轴41上的径向和轴向力。所
述输入轴41通过所述联轴器42与所述离合压盘3相连，所述输入轴41在旋转时，可以通过联轴器42带动所述离合压盘3同步旋转。联轴器42用于连接输入轴41与离合压盘3，即使离合压盘3的外径与输入轴41的外径不同，输入轴41与离合压盘3也可以同步旋转。
39.如图5所示，所述放射源装源装置还包括连接件8，所述离合压盘3设有通孔34和限位孔35，所述通孔34的两端分别与所述对接孔31和所述限位孔35相连通，所述连接件8穿过所述通孔34，所述连接件8可沿着通孔34的轴向，并且相对所述通孔34滑动。所述连接件8的一端与所述对接螺栓1相固定，所述连接件8的另一端设有限位螺栓81，所述限位螺栓81位于所述限位孔35内，所述限位螺栓81旋接于所述连接件8的端部，所述限位螺栓81的直径大于所述通孔34的孔径，限位螺栓81无法进入所述通孔34，限位螺栓81可以沿离合压盘3的轴向往远离通孔34的方向平移。如图1和图5所示，通过所述限位螺栓81卡在所述通孔34外，可以确保在连接件8的连接下，所述对接螺栓1不能脱离所述离合压盘3，而在驱动机构9推动离合压盘3往对接螺栓1移动时，限位螺栓81会暂时离开离合压盘3。所述连接件8包括导向轴82和连接螺杆83，所述连接螺杆83分别与所述对接螺栓1和所述导向轴82的一端旋接，所述导向轴82的另一端与所述限位螺栓81旋接，所述导向轴82可以确保所述对接螺栓1在旋接放射源100时，对接螺栓1沿主轴4的轴向旋转前进，从而对所述对接螺栓1起到导向作用。
40.如图4－5所示，所述套筒2背向所述离合压盘3的一端设有插孔22，所述插孔22为多棱柱状，所述插孔22的形状与所述放射源100的连接头101形状相匹配，当所述套筒2套在所述放射源100的连接头101时，所述放射源100的连接头101会进入插孔22内，此时套筒2在插孔22形状的限制下不能相对述放射源100的连接头101旋转，从而确保所述放射源100的连接头101与套筒2保持相对固定的状态。
41.如图1－2所示，所述驱动机构9包括机器人本体91、连接架92、快换盘93、拧紧枪94和视觉摄影机95，所述机器人本体91通过所述连接架92与所述快换盘93相连，所述拧紧枪94安装于所述快换盘93，所述安装座6通过螺丝可拆卸地安装于所述快换盘93。所述快换盘93为atc快换盘，atc是automatic tool changer的英文缩写，意思为是自动工具更换器，用于快速切换机器人本体91的装源工具，atc快换盘由机器人端和工具端两部分组成。机器人端通过连接架92安装在机器人本体91末端法兰，工具端安装在装源工具上，一个机器人端可以对应多个工具端。为了提高装源工作的效率，快换盘93可以同时安装不同规格或备用的装源工具，快换盘93通过快速切换装源工具，使拧紧枪对接不同的装源工具，如图4和图5所示，其中每种装源工具至少包括对接螺栓1、套筒2、离合压盘3、主轴4、安装座6、壳体7和连接件8。如图2和图4所示，所述拧紧枪94的输出端通过3/8方轴与所述输入轴41相连，所述拧紧枪94输出的旋转动力由此传递给输入轴41，使所述拧紧枪94可以驱动所述主轴4旋转并沿所述主轴4的轴向前进，也可以驱动所述主轴4旋转并沿所述主轴4的轴向后退，所述主轴4可以用于延长拧紧枪94的输出端，方便壳体7伸入源罐200内取出放射源100。此外，所述机器人本体91也驱动所述主轴4沿所述主轴4的轴向前进或后退。如图2、图6和图7所示，在对接螺栓1旋接于放射源100后，当所述拧紧枪94驱动所述主轴4旋转前进时，所述第一对接部21和所述第二对接部32对接；当所述拧紧枪94驱动所述主轴4旋转后退时，所述第一对接部21和所述第二对接部32分离。如图1-2所示，所述视觉摄影机95安装于所述连接架92，机器人本体91可以根据视觉摄影机95拍摄的图像控制对接螺栓1或放射源100移动至正确的位置，装源工程的工件或装配位置的判断，都由视觉摄影机95提供位置引导信息。
42.本发明的工作过程为：当需要从源罐200取出放射源100时，驱动机构9将套筒2套在放射源100的连接头101外，将对接螺栓1对准放射源100的连接头101的螺孔102，此时套筒2和离合压盘3在弹簧5的作用下处于分离状态，离合压盘3的旋转动力可以传递到对接螺栓1上，但不能传递到套筒2上，驱动机构9驱动主轴4旋转，离合压盘3带动对接螺栓1旋进螺孔102。然后驱动机构9对主轴4施加一个约3kg的力，使离合压盘3克服弹簧5的弹力，主轴4往放射源100的方向移动，离合压盘3随之往套筒2的方向移动，弹簧5压缩直至离合压盘3平移3mm左右后，第一对接部21与第二对接部32啮合，此时套筒2、对接螺栓1、离合压盘3和主轴4相对静止，驱动机构9再驱动主轴4旋转，离合压盘3将旋转动力传递到套筒2上，离合压盘3随主轴4的旋转而旋转，套筒2随离合压盘3的旋转而旋转，套筒2将放射源100从源罐200拧松，直至放射源100从源罐200中脱离。接着驱动机构9带动主轴4背向源罐200移动，弹簧5伸长直至复位，第一对接部21与第二对接部32解除啮合，此时放射源100固定在对接螺栓1上，然后驱动机构9将对接螺栓1连同放射源100移动至测井仪300处，将放射源100背向对接螺栓1的一端的螺纹孔对准测井仪300上的螺纹杆，驱动机构9将套筒2套在测井仪300上的六角头上，然后驱动机构9驱动主轴4往前推，第一对接部21与第二对接部32啮合，此时套筒2、对接螺栓1、离合压盘3和主轴4相对静止，驱动机构9再驱动主轴4旋转，套筒2随主轴4的旋转而旋转，套筒2将放射源100旋接在测井仪300上，然后驱动机构9驱动主轴4往背向测井仪300的方向移动一小段距离，使第一对接部21与第二对接部32解除啮合，驱动机构9再驱动主轴4旋转，使对接螺栓1相对放射源100旋转，直至对接螺栓1解除与放射源100的连接，即完成将放射源100从源罐200转移至测井仪300的过程。
43.在旋转放射源100并将放射源100从源罐200上拆出来的过程中，通过第一对接部21与第二对接部32啮合，使放射源100一直保持与对接螺栓1、套筒2、离合压盘3和主轴4相对静止，确保将放射源100从源罐200拆出来过程中放射源100不会出现掉落的风险，保证放射源100转移过程中的安全性。在将放射源100安装至测井仪300的过程中，通过第一对接部21与第二对接部32啮合，确保将放射源100不会出现掉落的风险，保证放射源100转移过程中的安全性。同理，再将放射源100安装至源罐200或者将放射源100从测井仪300上拆卸出来时，也可以通过第一对接部21与第二对接部32啮合，保证将放射源100不会出现掉落的风险。
44.综上，本发明实施例提供一种放射源装源装置，其通过驱动机构9驱动主轴4和对接螺栓1旋转，从而实现对接螺栓1与放射源100的旋接或拆除，通过驱动机构9驱动离合压盘3和套筒2相固定或分离，从而实现将放射源100安装于源罐200或测井仪300，或者将放射源100从源罐200或测井仪300上拆除，整个过程可以不借助人力，满足自动化转移放射源100的需求，避免人手转移放射源100过程产生的不安全性。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。