[实用新型]牙嵌式电子扭矩传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及扭矩传感器，特别涉及一种牙嵌式电子扭矩传感器，用于石油钻井、修井设备的转盘扭矩实时监测。

背景技术

在石油钻采领域，许多大、中型钻、修井设备通常都是需连续运转的关键设备。由于井下地质情况十分复杂，在钻、修井过程中，转盘传递的扭矩大，正、反转平凡，钻杆受冲击强烈，钻进的深度越深，钻杆被卡的几率越大，扭矩的变化也越大。一旦发生卡钻现象，将会发生设备或人身事故。所以，实时监测转盘扭矩十分重要，可以做到实时调控，动态管理，合理使用动力和设备，预防事故，提高钻、修井的工作效率。

扭矩传感器便是转盘扭矩实时监测的重要设备。目前国内在该领域使用的扭矩传感器主要包括万向轴扭矩传感器，张力液压传感器。

万向轴扭矩传感器，是将连接在转盘前端的万向轴特制成扭矩传感器，既传递动力，又测量扭矩，其结构是采用应变片电桥，缺点是制造繁琐，标定困难，应变片电桥随万向轴一起转动，容易损坏。

张力液压传感器，只适用于链条传动的钻机，通过测量传动链条的张力来间接测出转盘的扭矩，其缺点是安装要求比较高，使用范围比较窄，测量精度比较低。

一种直感式扭矩传感器，也通过一对端面斜齿产生轴向力，轴向力作用在环形油缸上，使环形油缸内的液压油产生压力，由压力敏感元件感知压力并转换成扭矩，由于使用了环形油缸，其缺点也比较明显：首先是需要一定的预压力，其次是液压油受温度影响比较大，第三是用于环形油缸密封的两个O形圈承受压力比较高，容易损坏，经常需要更换。

发明内容

本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题和缺陷，提供一种适用于石油钻井、修井设备的转盘扭矩实时监测的牙嵌式电子扭矩传感器，该传感器直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。

本实用新型的技术方案为：

牙嵌式电子扭矩传感器，包括斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19、机壳17，其特征在于：所述的牙嵌式电子扭矩传感器具有一对端面斜齿盘(1，9)，且端面斜齿盘1与传动轴做成一体的结构，另一端面斜齿盘9与传动轴14为花键配合且在受力时相互之间有轴向滑动，斜齿盘9最终支撑在载荷传感器16上；机壳17固定在相应的工作台上，斜齿牙嵌离合器、左端盖6、推力球轴承10、密封座11、圆锥滚子轴承12、传动轴14、载荷传感器16、圆柱滚子轴承19分别安装在机壳17内，机壳17两端连接法兰或其他零件用于动力的输入与输出；斜齿牙嵌离合器的端面斜齿盘1径向由圆柱滚子轴承19支承，轴向由推力球轴承10支承在固定于机壳17上的左端盖6上，传动轴14径向、轴向均由圆锥滚子轴承12支承，另一端面斜齿盘9径向由传动轴14支承，轴向由推力球轴承10支承在密封座11上，密封座11由圆锥滚子轴承12支承；载荷传感器16为环形结构，通过螺栓15固定在机壳17上，载荷传感器16内圈承载面承受沿轴向移动的斜齿盘所产生的轴向载荷。

在机壳17上设有注油嘴8。

在推力球轴承10、圆柱滚子轴承19之间安装一挡板18。

在左端盖6上安装一个小端盖3。

牙嵌式电子扭矩传感器，斜齿牙嵌离合器的一对端面斜齿盘，一个端面斜齿盘与传动轴做成一体，另一个端面斜齿盘与传动轴采用花键连接，使该斜齿盘可以轴向移动，且轴向移动的距离与传递的扭矩大小成正比，并将轴向分力传递给载荷传感器。

本实用新型直接感知转盘扭矩，不论正转还是反转，测量值真实、准确、精度高，使用寿命长，维护简单。

附图说明

图1为固定的端面斜齿盘。

图2为活动的端面斜齿盘及与其配合的传动轴示意图。

图3为本实用新型中一对端面斜齿盘的啮合示意图。

图4为载荷传感器示意图。

图5为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

结合附图，通过本实用新型结构示意图说明具体实施方式：