本发明涉及地浸采铀相关机械领域，特别是一种地浸铀矿井机械清洗装置。
背景技术：
地浸采铀是世界上十分先进的采矿技术，其基本原理是对可地浸砂岩型铀矿按一定网度布置地浸生产井(包括注液井和抽液井)，从注液井注入地浸液，使地浸液与铀矿石进行充分反应以形成含铀离子的溶液，含铀离子的溶液经过地层渗透进入抽液井中，将含铀离子的溶液经抽液井提出地表，在地表工厂进一步萃取铀。
在铀离子溶液抽出的过程中，溶浸液在矿层内部会发生各种物理、化学反应，在矿层孔隙中形成化学残余物。上述的化学残余物、工艺孔中过滤器上的附着物、结垢物、沉淀物均对钻孔的实际工作能力产生很大的影响，特别是实际生产过程中频繁出现较为严重的物理堵塞和化学堵塞，大大降低了工艺钻孔的抽、注液能力及浸出液铀浓度，严重影响铀矿资源的有效开采。
目前常用的洗井方法有空压机洗孔、化学洗孔、活塞洗孔等技术，但是这些方法洗孔效果不佳，不仅易对井壁(套管)造成伤害，而且工作周期长，工人劳动强度大。
针对解决此类问题的需要，研究开发一种具有自动化程度高、清洗效果好、可靠性高的地浸生产井清洗装置十分必要，并且应用前景广阔。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种地浸铀矿井机械清洗装置，它解决了目前常用的洗井方法洗孔效果不佳，易对井壁(套管)造成伤害，工作周期长，工人劳动强度大的问题。
本发明的技术方案是：地浸铀矿井机械清洗装置，包括支持壳体机构、弹性夹壁机构、动力传动机构和清洗部件；
支持壳体机构包括仪器接头、密封壳体及套管；仪器接头内设有相互连通的水密接头连接口和线缆孔a，水密接头连接口和线缆孔a分别贯通至仪器接头的两端；密封壳体包括过渡接头、拉紧套、外壳、端盖及锁定螺钉；过渡接头内设有贯通其两端的线缆孔c，过渡接头的后端外壁上设有可供锁定螺钉旋入的螺钉安装孔；拉紧套包括半环形分体a、半环形分体b和锁紧螺钉，半环形分体a和半环形分体b的外壁上分别设有一半外螺纹，半环形分体a和半环形分体b上分别设有扳手定位孔，半环形分体a和半环形分体b合围环抱在过渡接头的外壁上，使半环形分体a上的一半外螺纹和半环形分体b上的一半外螺纹拼合形成完整的外螺纹，再通过锁紧螺钉将半环形分体a和半环形分体b连接为一个整体；外壳内部设有贯通至外壳两端的电机安装腔，外壳前端的电机安装腔的腔壁上设有内螺纹，外壳的电机安装腔中设有从前端向后端延伸的避让槽，外壳通过其前端的内螺纹螺纹连接在拉紧套的外螺纹上，并将过渡接头的后端容纳在内；端盖通过螺栓连接在外壳后端，其中心处设有轴孔a；锁定螺钉的杆部螺纹连接在过渡接头的螺钉安装孔中，锁定螺钉的头部被容纳在外壳的避让槽内；套管内设有贯通其两端的线缆孔b，套管前端与仪器接头固定且密封连接，套管后端与过渡接头密封且固定连接，套管的线缆孔b一端与仪器接头的线缆孔a直接连通，另一端与过渡接头的线缆孔c直接连通；
弹性夹壁机构包括连杆、柱台a、柱台b、导向轮、弹簧和导向轮座；连杆一端铰接在套管外壁上，另一端铰接在导向轮座上；柱台a固接在套管外壁上；柱台b固接在导向轮座的一端，并正对柱台a；导向轮可转动的连接在导向轮座的另一端；弹簧设置在柱台a与柱台b之间，其一端套装在柱台a上，另一端套装在柱台b上；弹性夹壁机构的数量至少有两组，所有组的弹性夹壁机构环绕套管呈环形均布；
动力传动机构包括电机、延长轴、推力球轴承、母法兰及公法兰；电机固定安装在外壳的电机安装腔中；延长轴前端穿过端盖的轴孔a进入外壳的电机安装腔中，并与电机的机轴固定连接，延长轴后端从外壳的电机安装腔中伸出；推力球轴承安装在延长轴的前端，并位于外壳的电机安装腔中，并在轴向上被定位；母法兰前端与延长轴后端固定连接，母法兰后端设有燕尾槽；公法兰前端设有与母法兰的燕尾槽相适应的梯形凸块，公法兰通过梯形凸块与母法兰的燕尾槽相互插接，公法兰与母法兰再通过螺栓螺母固定连接；
清洗部件与母法兰固定连接。
本发明再进一步的技术方案是：外壳前端的电机安装腔腔壁与过渡接头的后端外壁之间设有密封圈a；外壳后端的电机安装腔腔壁与端盖侧壁之间设有密封圈b；端盖的轴孔a的孔壁与延长轴的外圆面之间设有旋转密封圈。
本发明进一步的技术方案是：外壳的电机安装腔中设有从前至后依次设置的环形台阶面a和环形台阶面c，环形台阶面a朝向外壳前端，环形台阶面c朝向外壳后端；外壳的电机安装腔在环形台阶面a与环形台阶面c之间设有多个阶梯孔，阶梯孔一端贯通至环形台阶面c，阶梯孔另一端贯通至环形台阶面a；
电机通过设在阶梯孔中的紧固螺钉固定安装在环形台阶面a上。
本发明进一步的技术方案是：清洗部件为毛刷辊，毛刷辊包括连接轴和刷辊本体，连接轴和刷辊本体固定连接为一体。
本发明进一步的技术方案是：母法兰的内部从前端至后端依次设有轴孔b、螺纹孔a和螺母容纳腔a，螺母容纳腔a与螺纹孔a之间设有定位面a，母法兰通过螺纹孔a与延长轴后端螺纹连接，同时在轴孔b中与延长轴后端键连接；
公法兰的内部从前端至后端依次设有螺母容纳腔b、螺纹孔b和轴孔c，螺母容纳腔b与螺纹孔b之间设有定位面b，公法兰通过螺纹孔b与清洗部件的连接轴螺纹连接，同时在轴孔c中与清洗部件的连接轴键连接；
动力传动机构还包括防脱螺母a和防脱螺母b；防脱螺母a螺纹连接在延长轴后端，并位于母法兰的螺母容纳腔a中，并与母法兰的定位面a相抵；防脱螺母b螺纹连接在清洗部件的连接轴上，并位于公法兰的螺母容纳腔b中，并与公法兰的定位面b相抵。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、密封壳体装配方便：密封壳体由过渡接头、拉紧套、外壳、端盖及锁定螺钉等部件组成，装配时，先将拉紧套和锁定螺钉安装到过渡接头上，再将过渡接头的后端从外壳前端的敞口插入，插入时，确保锁定螺钉的头部处在外壳的避让槽中，并沿着外壳的避让槽滑动，当插入到拉紧套的外螺纹与外壳的内螺纹接触后，将扳手插入拉紧套的扳手定位孔，在扳手助力下旋转拉紧套，从而将过渡接头连同拉紧套旋入外壳的电机安装腔的内螺纹中，最后再将端盖安装到外壳后端即可。上述的装配过程无需旋转重量相对较大的外壳，而是通过旋转拉紧套来实现螺纹连接，大大降低了装配难度。
2、密封壳体带有密封结构设计：密封壳体最主要的作用就是作为安装电机的容器，通过在密封壳体多个部位设置的密封圈，实现了密封壳体的全密封。密封壳体中，固定连接的部分均采用静密封，运动部分(即延长轴与端盖的接触面)采用格莱圈密封(即o形密封圈与聚四氟乙烯滑环组合密封)，可满足普通防水性能的电机在水下的使用需求，拓宽了电机的可选规格及范围。
3、电机带有耐压设计：清洗装置的工作环境是在地浸生产井中(即水下环境)，需要长期、持续的承受0--3mpa的水压，若电机的机轴直接伸出密封壳体与清洗部件连接，将会直接承受水压，容易造成电机损坏；考虑到清洗装置工作环境的特殊性，故对电机有针对性的进行了耐压设计，在电机机轴与清洗部件之间设置有延长轴，并在延长轴上安装推力球轴承，该设计可将工作环境中的水压转移到延长轴、推力球轴承和外壳上，避免了水压直接作用于电机而造成电机损坏。
4、密封壳体带有机械式抗扭转设计：将清洗装置下放进入地浸生产井，或从地浸生产井中提出时，弹性夹壁机构的导向轮通过弹簧的动态调节可始终与井壁保持挤压接触，一方面可起到竖直方向导向的效果，另一方面可起到防止清洗连接装置碰撞井壁的效果，再一方面通过导向轮的压紧力将密封壳体间接固定在井壁上，可防止因清洗部件与管壁接触的摩擦力过大而引起密封壳体自转，进而导致线缆相互缠绕影响装置正常运行，保证了清洗装置运行过程中的平稳性。
5、动力传动机构中具有防脱离结构：公、母法兰采用梯形凸块与燕尾槽相配合的连接结构，一方面可提高公、母法兰的对接精度，另一方面可起到防止公、母法兰脱离的功能，当用于连接公、母法兰的螺母意外脱落时，公、母法兰之间梯形凸块与燕尾槽相配合的连接结构便可起到连接和承重作用，避免公法兰和毛刷辊掉落至井中。传动轴与母法兰之间通过防脱螺母a承担一部分轴向力，可防止延长轴与母法兰在轴向力的作用下相互脱离，公法兰与毛刷辊的连接轴之间通过防脱螺母b承担一部分轴向力，可防止公法兰与毛刷辊的连接轴在轴向力的作用下相互脱离。
以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为弹性夹壁机构的结构示意图；
图3为图2的a-a剖视图；
图4为过渡接头的结构示意图；
图5为外壳的结构示意图；
图6为图5的右视图；
图7为拉紧套的径向剖切结构示意图；
图8为母法兰的结构示意图；
图9为图8的b-b剖视图；
图10为公法兰的结构示意图；
图11为图10的c-c剖视图。
图例说明：仪器接头11；水密接头连接口111；线缆孔a112；过渡接头12；线缆孔c121；螺钉安装孔122；半环形分体a131；半环形分体b132；锁紧螺钉133；扳手定位孔134；外壳14；电机安装腔141；避让槽142；环形台阶面a143；环形台阶面c144；阶梯孔145；环形台阶面b146；端盖15；锁定螺钉16；套管17；线缆孔b171；密封圈a181；密封圈b182；旋转密封圈183；连杆21；柱台a22；柱台b23；导向轮24；弹簧25；导向轮座26；电机31；延长轴32；环形隔离台321；推力球轴承33；母法兰34；燕尾槽341；轴孔b342；螺纹孔a343；螺母容纳腔a344；定位面a345；公法兰35；梯形凸块351；螺母容纳腔b352；螺纹孔b353；轴孔c354；定位面b355；防脱螺母a36；防脱螺母b37；毛刷辊4；连接轴41；刷辊本体42。
具体实施方式
实施例1：
如图1-11所示，地浸铀矿井机械清洗装置，包括支持壳体机构、弹性夹壁机构、动力传动机构和清洗部件。
支持壳体机构包括仪器接头11、密封壳体及套管17。仪器接头11内设有相互连通的水密接头连接口111和线缆孔a112，水密接头连接口111和线缆孔a112分别贯通至仪器接头11的两端。密封壳体包括过渡接头12、拉紧套、外壳14、端盖15及锁定螺钉16。过渡接头12内设有贯通其两端的线缆孔c121，过渡接头12的后端外壁上设有可供锁定螺钉旋入的螺钉安装孔122。拉紧套包括半环形分体a131、半环形分体b132和锁紧螺钉133，半环形分体a131和半环形分体b132的外壁上分别设有一半外螺纹，半环形分体a131和半环形分体b132上分别设有扳手定位孔134，半环形分体a131和半环形分体b132合围环抱在过渡接头12的外壁上，使半环形分体a131上的一半外螺纹和半环形分体b132上的一半外螺纹拼合形成完整的外螺纹，再通过锁紧螺钉133将半环形分体a131和半环形分体b132连接为一个整体。外壳14内部设有贯通至外壳14两端的电机安装腔141，外壳14前端的电机安装腔141的腔壁上设有内螺纹，外壳14的电机安装腔141中设有从外壳14前端向外壳14后端延伸的避让槽142，外壳14通过其前端的内螺纹螺纹连接在拉紧套的外螺纹上，并将过渡接头12的后端容纳在内。端盖15通过螺栓连接在外壳14后端，其中心处设有轴孔a。锁定螺钉16的杆部螺纹连接在过渡接头12的螺钉安装孔122中，锁定螺钉16的头部被容纳在外壳14的避让槽142内。套管17内设有贯通其两端的线缆孔b171，套管17前端与仪器接头11固定且密封连接，套管17后端与过渡接头12密封且固定连接，套管17的线缆孔b171一端与仪器接头11的线缆孔a112直接连通，另一端与过渡接头12的线缆孔c121直接连通。
弹性夹壁机构包括连杆21、柱台a22、柱台b23、导向轮24、弹簧25和导向轮座26。连杆21一端铰接在套管17外壁上，另一端铰接在导向轮座26上。柱台a22固接在套管17外壁上。柱台b23固接在导向轮座26的一端，并正对柱台a22。导向轮24可转动的连接在导向轮座26的另一端。弹簧25设置在柱台a22与柱台b23之间，其一端套装在柱台a22上，另一端套装在柱台b23上。弹性夹壁机构的数量至少有两组，所有组的弹性夹壁机构环绕套管17呈环形均布。
动力传动机构包括电机31、延长轴32、推力球轴承33、母法兰34及公法兰35。电机31固定安装在外壳14的电机安装腔141中。延长轴32前端穿过端盖15的轴孔a进入外壳14的电机安装腔141中，并与电机31的机轴固定连接，延长轴32后端从外壳14的电机安装腔141中伸出。推力球轴承33安装在延长轴32的前端，并位于外壳14的电机安装腔141中，并在轴向上被定位。母法兰34后端端面上设有燕尾槽341，母法兰34的内部从前端至后端依次设有轴孔b342、螺纹孔a343和螺母容纳腔a344，螺母容纳腔a344与螺纹孔a343之间设有定位面a345，母法兰34通过螺纹孔a343与延长轴32后端螺纹连接，同时在轴孔b342中与延长轴32后端键连接。公法兰35前端端面上设有与母法兰34的燕尾槽341相适应的梯形凸块351，公法兰35通过梯形凸块351与母法兰34的燕尾槽341相互插接，公法兰35与母法兰34再通过螺栓螺母固定连接。公法兰35的内部从前端至后端依次设有螺母容纳腔b352、螺纹孔b353和轴孔c354，螺母容纳腔b352与螺纹孔b353之间设有定位面b355。
清洗部件为毛刷辊4，毛刷辊4包括连接轴41和刷辊本体42，连接轴41和刷辊本体42固定连接为一体。毛刷辊4通过连接轴41与公法兰35的螺纹孔b353螺纹连接，同时在公法兰35的轴孔c354中通过键与公法兰35连接。
优选，外壳14前端的电机安装腔141腔壁与过渡接头12的后端外壁之间设有密封圈a181。外壳14后端的电机安装腔141腔壁与端盖15侧壁之间设有密封圈b182。端盖15的轴孔a的孔壁与延长轴32的外圆面之间设有旋转密封圈183，旋转密封圈183为格莱圈。该结构带来的有益效果是，通过在密封壳体多个部位设置的密封圈，实现了密封壳体的全密封，密封壳体中，固定连接的部分均采用静密封，运动部分(即延长轴与端盖的接触面)采用格莱圈密封(即o形密封圈与聚四氟乙烯滑环组合密封)，可满足普通防水性能的电机在水下的使用需求，拓宽了电机的可选规格及范围。
优选，外壳14的电机安装腔141中设有从前至后依次设置的环形台阶面a143和环形台阶面c144，环形台阶面a143朝向外壳14前端，环形台阶面c144朝向外壳14后端。外壳14的电机安装腔141在环形台阶面a143与环形台阶面c144之间设有多个阶梯孔145，阶梯孔145一端贯通至环形台阶面c144，阶梯孔145另一端贯通至环形台阶面a143。电机31通过设在阶梯孔145中的紧固螺钉固定安装在外壳14的环形台阶面a143上。该结构带来的有益效果是，通过外壳14的电机安装腔141中的自带结构即可实现电机31的定位安装，无需额外设计安装底座、安装板等辅助安装部件，有利于装置的轻量化和结构简化。
优选，延长轴32前端设有环形隔离台321。外壳14的电机安装腔141中设有环形台阶面b146，环形台阶面b146设在环形台阶面a143和环形台阶面c144之间，并与环形台阶面c144呈阶梯形布置。推力球轴承33的数量为两个，两个推力球轴承33分别套装在延长轴32前端，并位于环形隔离台321的两侧两个推力球轴承33分别与外壳14的环形台阶面b146和端盖15内表面相抵而实现轴向定位。该结构带来的有益效果是，通过推力球轴承33将延长轴32承受的水压转移至外壳14上，避免水压直接作用在电机31的机轴上而造成电机31损坏。
优选，动力传动机构还包括防脱螺母a36和防脱螺母b37。防脱螺母a36螺纹连接在延长轴32后端，并位于母法兰34的螺母容纳腔a344中，并与母法兰34的定位面a345相抵。防脱螺母b37螺纹连接在毛刷辊4的连接轴41上，并位于公法兰35的螺母容纳腔b352中，并与公法兰35的定位面b355相抵。该结构带来的有益效果是，防脱螺母a36和防脱螺母b37均可承担轴向力，防脱螺母a36用于防止延长轴32与母法兰34脱离，防脱螺母b37用于防止毛刷辊4与公法兰35脱离。
简述本发明的工作流程：使用前，先通过井下可视测井设备探明地浸生产井内的有机沉淀物存在形态及附着情况，摸清工艺孔堵塞状态。
清洗时，先将带有钢丝绳的鱼雷接头螺纹连接在仪器接头的前端，再将钢丝绳的另一端连接在卷扬机上，开启卷扬机，利用设备自身重力，通过导向轮24辅助地浸铀矿井机械清洗装置缓慢滑入井下，到达预定位置后，启动电机31，使清洗部件(即毛刷辊4)旋转，开始清洗工作。
清洗完成后，关闭电机31，操作卷扬机将地浸铀矿井机械清洗装置从地浸生产井内提出，即完成对地浸生产井的清洗操作。
1.地浸铀矿井机械清洗装置，其特征是：包括支持壳体机构、弹性夹壁机构、动力传动机构和清洗部件；
支持壳体机构包括仪器接头、密封壳体及套管；仪器接头内设有相互连通的水密接头连接口和线缆孔a，水密接头连接口和线缆孔a分别贯通至仪器接头的两端；密封壳体包括过渡接头、拉紧套、外壳、端盖及锁定螺钉；过渡接头内设有贯通其两端的线缆孔c，过渡接头的后端外壁上设有可供锁定螺钉旋入的螺钉安装孔；拉紧套包括半环形分体a、半环形分体b和锁紧螺钉，半环形分体a和半环形分体b的外壁上分别设有一半外螺纹，半环形分体a和半环形分体b上分别设有扳手定位孔，半环形分体a和半环形分体b合围环抱在过渡接头的外壁上，使半环形分体a上的一半外螺纹和半环形分体b上的一半外螺纹拼合形成完整的外螺纹，再通过锁紧螺钉将半环形分体a和半环形分体b连接为一个整体；外壳内部设有贯通至外壳两端的电机安装腔，外壳前端的电机安装腔的腔壁上设有内螺纹，外壳的电机安装腔中设有从前端向后端延伸的避让槽，外壳通过其前端的内螺纹螺纹连接在拉紧套的外螺纹上，并将过渡接头的后端容纳在内；端盖通过螺栓连接在外壳后端，其中心处设有轴孔a；锁定螺钉的杆部螺纹连接在过渡接头的螺钉安装孔中，锁定螺钉的头部被容纳在外壳的避让槽内；套管内设有贯通其两端的线缆孔b，套管前端与仪器接头固定且密封连接，套管后端与过渡接头密封且固定连接，套管的线缆孔b一端与仪器接头的线缆孔a直接连通，另一端与过渡接头的线缆孔c直接连通；
弹性夹壁机构包括连杆、柱台a、柱台b、导向轮、弹簧和导向轮座；连杆一端铰接在套管外壁上，另一端铰接在导向轮座上；柱台a固接在套管外壁上；柱台b固接在导向轮座的一端，并正对柱台a；导向轮可转动的连接在导向轮座的另一端；弹簧设置在柱台a与柱台b之间，其一端套装在柱台a上，另一端套装在柱台b上；弹性夹壁机构的数量至少有两组，所有组的弹性夹壁机构环绕套管呈环形均布；
动力传动机构包括电机、延长轴、推力球轴承、母法兰及公法兰；电机固定安装在外壳的电机安装腔中；延长轴前端穿过端盖的轴孔a进入外壳的电机安装腔中，并与电机的机轴固定连接，延长轴后端从外壳的电机安装腔中伸出；推力球轴承安装在延长轴的前端，并位于外壳的电机安装腔中，并在轴向上被定位；母法兰前端与延长轴后端固定连接，母法兰后端设有燕尾槽；公法兰前端设有与母法兰的燕尾槽相适应的梯形凸块，公法兰通过梯形凸块与母法兰的燕尾槽相互插接，公法兰与母法兰再通过螺栓螺母固定连接；
清洗部件与母法兰固定连接。
2.如权利要求1所述的地浸铀矿井机械清洗装置，其特征是：外壳前端的电机安装腔腔壁与过渡接头的后端外壁之间设有密封圈a；外壳后端的电机安装腔腔壁与端盖侧壁之间设有密封圈b；端盖的轴孔a的孔壁与延长轴的外圆面之间设有旋转密封圈。
3.如权利要求2所述的地浸铀矿井机械清洗装置，其特征是：外壳的电机安装腔中设有从前至后依次设置的环形台阶面a和环形台阶面c，环形台阶面a朝向外壳前端，环形台阶面c朝向外壳后端；外壳的电机安装腔在环形台阶面a与环形台阶面c之间设有多个阶梯孔，阶梯孔一端贯通至环形台阶面c，阶梯孔另一端贯通至环形台阶面a；
电机通过设在阶梯孔中的紧固螺钉固定安装在环形台阶面a上。
4.如权利要求3所述的地浸铀矿井机械清洗装置，其特征是：清洗部件为毛刷辊，毛刷辊包括连接轴和刷辊本体，连接轴和刷辊本体固定连接为一体。
5.如权利要求4所述的地浸铀矿井机械清洗装置，其特征是：母法兰的内部从前端至后端依次设有轴孔b、螺纹孔a和螺母容纳腔a，螺母容纳腔a与螺纹孔a之间设有定位面a，母法兰通过螺纹孔a与延长轴后端螺纹连接，同时在轴孔b中与延长轴后端键连接；
公法兰的内部从前端至后端依次设有螺母容纳腔b、螺纹孔b和轴孔c，螺母容纳腔b与螺纹孔b之间设有定位面b，公法兰通过螺纹孔b与清洗部件的连接轴螺纹连接，同时在轴孔c中与清洗部件的连接轴键连接；
动力传动机构还包括防脱螺母a和防脱螺母b；防脱螺母a螺纹连接在延长轴后端，并位于母法兰的螺母容纳腔a中，并与母法兰的定位面a相抵；防脱螺母b螺纹连接在清洗部件的连接轴上，并位于公法兰的螺母容纳腔b中，并与公法兰的定位面b相抵。
技术总结