CN101858480A - 支撑机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支撑机构，用于支撑细长杆件，细长杆件具有心杆，其中，支撑机构具有支撑装置和推拉装置，支撑装置包括成对设置的托轮(1)，该托轮可进行升降以用于开放式地承载心杆；推拉装置包括推拉头结构，该推拉头结构与心杆连接以推拉心杆并且推拉头结构可进行升降。该机构能够灵活地适应不同的直径或者说规格的细长杆件。

Description

支撑机构

技术领域

本发明涉及一种用于细长杆件的支撑机构，其具有支撑装置和推拉装置。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的支撑机构的检测设备。

背景技术

旋挖钻机系列钻杆前端法兰盘直径和宽度种类多，钻杆的前端方头通常也有方220、方200、方150三种尺寸。而在应用不同尺寸的钻杆时，法兰盘的尺寸也会发生变化。同时，在现有技术中，通过封闭式的回转支承装置对细长杆件、尤其是钻杆进行支撑，然而，这种支撑结构并不能适应于不同直径或者说规格的细长杆件。应用这种封闭式的回转支承装置时，不能确保钻杆的各节杆保持在同一中心高度位置上，因此需要根据钻杆直径的不同而通过特殊的上下位置调整装置对钻杆的中心高度位置进行调整。同时，因细长杆件的前端方头的类型影响了推拉钻杆的形式，因此还需要根据方头孔位置变化来调整细长杆件相对于推拉装置的前后位置。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于细长杆件的支撑机构。该机构能够灵活地适应不同的直径或者说规格的细长杆件，从而使细长杆件的各节杆保持在同一中心高度位置上，同时在应用不同长度的细长杆件时，也能对支撑机构的前后位置进行适应性的调整。同时，本发明还涉及一种具有上述支撑机构的检测设备。

本发明的目的由此实现，即用于细长杆件的支撑机构具有支撑装置和推拉装置，其中细长杆件具有心杆，支撑装置包括成对设置的托轮，该托轮可进行升降以用于开放式地承载心杆尤其是心杆的法兰盘，并且，推拉装置包括推拉头结构，该推拉头结构与心杆连接，推拉头结构可进行升降。也就是说，推拉头结构被升降至例如心杆中心位置后与心杆连接，该推拉头结构可被推拉驱动以例如对心杆进行推拉。在根据本发明的机构中使用了开式托轮，也就是说，细长杆件可以直接放置在托轮的上方，而无需像现有技术那样，通过封闭式的回转支承装置对细长杆件进行支撑，其优点在于，是当细长杆件直径变化时，可以任意调节托轮的高度，这样就能保持细长杆件的中心位置不发生变化，这也就是说，通过调节托轮的高度，使细长杆件的各节杆处于同一中心高度位置上。同时，根据本发明的推拉头结构还可以根据细长杆件的位置变化调整高度，并与细长杆件的心杆连接，从而对心杆进行推拉。

优选地，支撑装置是可移动的。从而有可能实现对于心杆的随动支撑。更进一步地，支撑装置与推拉装置连接在一起同步运动，从而避免支撑装置的托轮在细长杆件上尤其是心杆的法兰盘上滑动，从而实现托轮对于细长杆件，尤其是对细长杆件的心杆上的法兰盘的确定位置的可靠支承。

在本发明的一个优选的设计方案中，推拉装置还包括：升降该推拉头结构并向该推拉头结构传递推拉力的推拉头高度调节结构；以及带有驱动设备的推拉小车，该推拉小车由驱动设备驱动并且通过安置在该推拉小车上的推拉头高度调节结构推拉该推拉头结构。通过这种结构就可以通过驱动设备驱动推拉小车，从而带动推拉头结构并最终对细长杆件进行推拉，并且借助于同一推拉头高度调节结构既实现了推拉力的传递又实现了高度的调节。

此外，该推拉头高度调节结构具有：第一导柱；滑块，该滑块的升降运动通过第一导柱进行导向；设置在该滑块下端的高度调节部件。同时，高度调节部件具有：固定在滑块的下端的上螺母；左右旋螺杆；横梁；以及固定在横梁上的下螺母。左右旋螺杆旋拧到上螺母和下螺母中，其中，上螺母和下螺母的螺纹是反向的，从而在旋转左右旋螺杆时使滑块更加迅速地上升或者下降。在本发明的设计方案中，在对推拉头结构与细长杆件进行连接之前，通过高度调节部件可以将推拉头结构升至与细长杆件的中心高度对齐的位置上，从而将推拉头结构调整到能够容易地与细长杆件进行连接的位置上，这在很大程度上降低了操作人员将推拉头结构和细长杆件连接在一起的难度。同时，根据本发明的高度调节部件的这种结构可以在连接之后，使左右旋螺杆与推拉头结构的滑块脱离接触，这样滑块就处于悬空状态中，从而实现一种柔性连接。而这种柔性连接可以最大限度地克服细长杆件的旋转偏心对推拉装置的刚性冲击。

根据本发明的设计方案提出，推拉头结构具有：U形推拉杆；以及紧固连接部件，其中，U形推拉杆通过紧固连接部件与细长杆件的心杆连接。通过将U形推拉杆例如设计为最大方220设计，可以将例如方200以及方150容纳，并且在细长杆件旋转时也能方便带动U形推拉杆的转动。

在根据本发明的另一优选设计方案中提出，U形推拉杆还具有转轴。该U形推拉杆与转轴抗扭地连接，其中，转轴又通过滚动轴承与滑块可旋转地连接，并且在滑块的前面和后面分别设置有一平推轴承，用于防止转轴相对于滑块在转轴的轴向方向上发生移动。利用这种结构，在推动或者拉动细长杆件时，两个平推轴承抵抗轴向力，从而产生限位作用，这样就能够灵活地旋转细长杆件同时还能够对细长杆件进行推拉。

根据本发明的一个优选的设计方案，紧固连接部件是螺栓和螺母，该螺栓从一侧穿过U形推拉杆和细长杆件的连接孔，并在另一侧通过螺母拧紧在螺栓上使U形推拉杆和细长杆件的心杆连接在一起。

根据本发明的设计方案，支撑装置还包括：托轮架，用于承载托轮；举升设备，用于升降该托轮架；导向结构，用于对托轮架的升降运动进行导向；以及底盘小车，用于承载举升设备和导向结构。因为不同的细长杆件具有不同的直径，为了保证细长杆件的各节杆的处于同一中心高度位置上，需要对细长杆件的中心高度位置进行调整，而应用根据本发明的支撑装置可以通过简单地升降托轮架来带动托轮，进而对细长杆件的中心高度位置进行调整。这在很大程度上简化了调整过程，节省了调整时间、调整的成本以及降低了调整难度。

在本发明的一个优选的设计方案中，导向结构具有第二导柱和导套，其中，导套套装在该第二导柱上并在该第二导柱上滑动，并且导套与托轮架固定连接。通过这种导向结构可以使承载托轮的托轮架精确地沿着导柱滑动，从而精确地调整各节杆的中心高度位置。

在本发明的设计方案中提出，底盘小车与推拉小车连接在一起。由于具有推拉装置的推拉小车对细长杆件进行推拉，而用于承载支撑装置的底盘小车同样随着细长杆件的移动而移动，因此，将底盘小车与推拉小车连接在一起能够有效地避免托轮在细长杆件的法兰盘上滑动，从而实现托轮对于细长杆件，尤其是对细长杆件的心杆上的法兰盘的确定位置的可靠支承。

在本发明的一个优选的设计方案中，底盘小车与推拉小车通过连接杆连接起来。该连接杆是在两端设置有螺纹的螺杆，该螺杆通过设置在一端的螺纹旋拧在底盘小车中并且通过设置在另一端的螺纹旋拧在推拉小车中，从而通过螺纹旋拧到底盘小车和推拉小车中的深度的不同来调整底盘小车和推拉小车之间的相对距离。由于细长杆件的方头类型的不同，设置在方头上的连接孔的位置也会出现变化，通过调整小车之间的相对距离，可以调整方头上的连接孔与U形推拉杆上的连接孔之间的距离。而通过本发明的连接杆就能够以简单的方式调整小车之间的距离，从而在很大程度上降低了调整难度，提高了调整效率。

在本发明的一个优选的设计方案中提出，底盘小车和推拉小车还分别设置有连接板，在这些连接板上分别沿移动方向开设有长孔，并且这些连接板通过穿过该长孔的紧固件连接在一起。由于长孔是沿推拉小车的移动方向上开设的，所以在连接板的相对位置发生变化时，紧固件仍然可以穿过长孔，以将连接板固定在一起。这样就在另一附加位置上将两个小车连接在一起，从而增加了两个小车之间的连接刚性。

举升设备为设置在底盘小车和托轮架之间的油压千斤顶或机械千斤顶或油缸或气缸。这种类型的举升设备鉴于其结构特性可以精确地调整托轮架的举升高度，从而使细长杆件的各节杆保持在同一中心高度位置上。

在本发明的一个设计方案中提出，驱动设备为变频调速电机。变频调速电机能够有利地实现对细长杆件旋转和推拉的无级变频调速。

在本发明的一个优选的设计方案中提出，驱动设备还具有减速机、固定在减速机的输出轴上的齿轮，其中该齿轮与固定地设置在轨道之间的齿条啮合，从而推动推拉小车运动。通过使用这种类型的驱动设备可以精确定位推拉小车的位置，进而精确地对细长杆件进行推拉。

根据本发明的一个优选的设计方案，在推拉小车上还设置有配重。在实践中，由于细长杆件在被拉出时伸出长度很长，重量很大，其对推拉小车的反向力矩很大，增加一配重可以很好地抵消该反向力矩，从而更好地确保推拉小车的稳定性。

此外，本发明的另一目的通过一种具有上述支撑机构的检测设备实现。通过使用这种类型的检测设备，可以确保在检测不同直径或者类型的细长杆件时，都能够确保细长杆件的各节杆都处于同一中心位置上。同时，在该检测设备中，可以更加简单和快速的更换不同类型的细长杆件，从而降低了在检测时的安装难度，降低了设备的成本，加快了检测速度。

应该理解，以上的一般性描述和以下的详细描述都是列举和说明性质的，目的是为了对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

接下来参照附图根据对本发明的实施例的描述对本发明进一步说明，图中示出：

图1是根据本发明的支撑机构的示意图；

图2是根据本发明的支撑机构在线L-L处的截面图；

图3是根据本发明的支撑机构的推拉头结构的示意图；

图4是根据本发明的支撑机构的推拉头高度调节结构的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的支撑机构，其中，该机构具有支撑装置和推拉装置。在图1的左侧可以看到支撑装置，其具有：至少两个托轮1，用于开放式地承载细长杆件的法兰盘4，其中在本发明的优选的实施例中，细长杆件为钻杆；托轮架2，用于承载托轮1；举升设备，用于升降托轮架2；导向结构，用于对托轮架2的升降运动进行导向；以及可在轨道上行驶的底盘小车3，用于承载举升设备和导向结构。在图1的右侧示出了推拉装置，其具有推拉头结构，用于推拉细长杆件；推拉头高度调节结构，用于调节推拉头结构的高度；以及可在轨道上行驶的、带有驱动设备的推拉小车5，其中，推拉小车5用于承载该推拉头高度调节结构。

在本发明的设计方案中，所谓“开放式地承载”应该相对于“封闭式承载”来进行理解，也就是说，细长杆件，即钻杆并不是由支撑装置封闭式地包围，而是仅仅由在钻杆下方的托轮来托举，这样，钻杆就可以自由地从支撑装置上移开或放置在支撑装置上，而不会受到封闭式回转支承装置的限制。

在本实施例中，驱动设备是变频调速电机6。同时该驱动设备还具有减速机27、固定在减速机27的输出轴28上的齿轮29，其中该齿轮29与固定地设置在轨道之间的齿条30啮合，从而推动推拉小车5运动。通过使用这种结构的驱动设备可以精确定位推拉小车的位置。同时，在推拉小车5上还安置有一配重31，用于抵消在钻杆伸出时出现的反向力矩，从而增强推拉小车5的稳定性。

此外，变频调速电机可与遥控器无线连接，实现正反转、前后行走、启停的遥控操作，实现钻杆旋转和推拉的无级变频调速。

同时，底盘小车3与推拉小车5通过可调节长度的连接杆22连接在一起。在本发明的优选的实施例中，该连接杆22为两端都具有螺纹的螺杆，其在一端旋拧到底盘小车3上，另一端旋拧到推拉小车5上，从而通过螺杆旋拧到小车中的深度不同来调节两个小车之间的距离。此外，在底盘小车3和推拉小车5还分别设置有连接板23，24，在连接板23，24上分别沿移动方向开设有长孔26，并通过穿过长孔26的紧固件连接在一起。

在图2中示出了根据本发明的支撑机构在线L-L处的截面图，该截面图清晰地示出了支撑装置。从图中可以看到，两个托轮1安装在托轮架2上，用于承载细长杆件。同时，在托轮架2的两侧固定连接有导套8，该导套8套装在第二导柱7上，从而在导套8在第二导柱7上滑动时带动托轮架2一起上下移动。在托轮架2的下方设置有油压千斤顶6。通过油压千斤顶6来升降托轮架2。

图3示出了根据本发明的支撑机构的推拉头结构。从图中可见，推拉头结构具有：U形推拉杆9以及紧固连接部件11。U形推拉杆9通过紧固连接部件11与细长杆件连接。在本发明的优选的实施例中，细长杆件为钻杆，钻杆的前端方头通常有方220、方200、方150三种尺寸。因此，U形推拉杆9被设计成能够包含最大方220的钻杆方头。

此外，从图3中进一步看到，U形推拉杆9还具有转轴10。U形推拉杆9与转轴10抗扭地连接，优选地焊接在一起。同时，转轴10又通过滚动轴承19与滑块13可旋转地连接，在本实施例中优选地设置有两个滚动轴承19。在滑块13的前面和后面分别设置有一平推轴承20，用于防止转轴10相对于滑块13在转轴10的轴向方向上发生移动。

图4中示出了根据本发明的支撑机构的推拉头高度调节结构。从图中可见，推拉头高度调节结构具有：滑块13；第二导柱7，用于对滑块13的升降运动进行导向；设置在滑块13下端的高度调节部件。在本实施例中提出，滑块13的左右两端分别设置有导向滑块，而第一导柱14上设置有与导向滑块相对应的导向滑槽，导向滑块啮合到导向滑槽中并在其中进行滑动。同时，高度调节部件具有：固定在滑块13的下端的上螺母15；左右旋螺杆16；横梁17；以及固定在横梁17上的下螺母18，其中，左右旋螺杆16旋拧到上螺母15和下螺母18中，并且上螺母15和下螺母18的螺纹是相反的，从而在旋转左右旋螺杆16时使滑块13更加快速地上升或者下降。在本实施例中，钻杆被支撑装置托起，确定中心位置后，旋转左右旋螺杆16，左右旋螺杆16推动滑块13将U形推拉杆9与钻杆方头中心平齐，然后松开左右旋螺杆16使滑块13和U形推拉杆9成悬空状态，左右旋螺杆16柔性不受力，因钻杆各节有较大间隙，柔性不受力的结构形式就克服了钻杆旋转偏心对整个机构产生的刚性冲击。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种支撑机构，用于支撑细长杆件，所述细长杆件具有心杆，其特征在于：所述支撑机构具有支撑装置和推拉装置，所述支撑装置包括成对设置的托轮(1)，所述托轮可进行升降以用于开放式地承载所述心杆；

所述推拉装置包括推拉头结构，所述推拉头结构与所述心杆连接以推拉所述心杆并且所述推拉头结构可进行升降。

2.根据权利要求1所述的支撑机构，其特征在于，所述支撑装置是可移动的。

3.根据权利要求2所述的支撑机构，其特征在于，所述支撑装置与所述推拉装置连接在一起同步运动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的支撑机构，其特征在于，所述推拉装置还包括：升降所述推拉头结构并向所述推拉头结构传递推拉力的推拉头高度调节结构以及带有驱动设备的推拉小车(5)，所述推拉小车(5)由所述驱动设备驱动并且通过安置在所述推拉小车上的推拉头高度调节结构向所述推拉头结构传递推拉力。

5.根据权利要求4所述的支撑机构，其特征在于，所述推拉头高度调节结构具有：第一导柱(14)；滑块(13)，所述滑块(13)的升降运动通过所述第一导柱(14)进行导向；设置在所述滑块(13)下端的高度调节部件。

6.根据权利要求5所述的支撑机构，其特征在于，所述高度调节部件具有：固定在所述滑块(13)的下端的上螺母(15)；左右旋螺杆(16)；横梁(17)；以及固定在所述横梁(17)上的下螺母(18)，其中，所述左右旋螺杆(16)旋入到所述上螺母(15)和所述下螺母(18)中，从而在旋转所述左右旋螺杆(16)时使所述滑块(13)上升或者下降。

7.根据权利要求5所述的支撑机构，其特征在于，所述推拉头结构具有：U形推拉杆(9)；以及紧固连接部件(11)，其中，所述U形推拉杆(9)通过所述紧固连接部件(11)与所述心杆连接。

8.根据权利要求7所述的支撑机构，其特征在于，所述U形推拉杆(9)还具有转轴(10)，所述U形推拉杆(9)与所述转轴(10)抗扭地连接，所述转轴(10)通过滚动轴承(19)与所述滑块(13)可旋转地连接，并且在所述滑块(13)的前面和后面分别设置有一平推轴承(20)，用于防止所述转轴(10)相对于所述滑块(13)在所述转轴(10)的轴向方向上发生移动。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的支撑机构，其特征在于，所述支撑装置还包括：托轮架(2)，用于承载所述托轮(1)；举升设备，用于升降所述托轮架(2)；导向结构，用于对所述托轮架(2)的升降运动进行导向；以及底盘小车(3)，用于承载所述举升设备和所述导向结构。

10.根据权利要求9所述的支撑机构，其特征在于，所述导向结构具有第二导柱(7)和导套(8)，其中，所述导套(8)套装在所述第二导柱(7)上并在所述第二导柱(7)上滑动，并且所述导套(8)与所述托轮架(2)固定连接。

11.根据权利要求9所述的支撑机构，其特征在于，所述举升设备为设置在所述底盘小车(3)和所述托轮架(2)之间的油压千斤顶(6)或机械千斤顶或油缸或气缸。

12.根据权利要求9所述的支撑机构，其特征在于，所述底盘小车(3)与所述推拉小车(5)连接在一起。

13.根据权利要求12所述的支撑机构，其特征在于，所述底盘小车(3)与所述推拉小车(5)通过连接杆(22)连接起来，所述连接杆(22)是在两端设置有螺纹的螺杆，所述螺杆通过设置在一端的螺纹旋拧在所述底盘小车(3)中并且通过设置在另一端的螺纹旋拧在所述推拉小车(5)中，从而通过所述螺纹旋拧到所述底盘小车(3)和所述推拉小车(5)中的深度的不同来调整所述底盘小车(3)和所述推拉小车(5)之间的相对距离。

14.根据权利要求13所述的支撑机构，其特征在于，所述底盘小车(3)和所述推拉小车(5)还分别设置有连接板(23，24)，在所述连接板(23，24)上分别沿移动方向开设有长孔(26)，并且所述连接板(23，24)通过穿过所述长孔(26)的紧固件连接在一起。

15.根据权利要求4所述的支撑机构，其特征在于，所述驱动设备具有变频调速电机(21)、减速机(27)、固定在所述减速机(27)的输出轴(28)上的齿轮(29)，其中所述齿轮(29)与固定地设置在所述轨道之间的齿条(30)啮合，从而推动所述推拉小车(5)运动。

16.根据权利要求15所述的支撑机构，其特征在于，在所述推拉小车(5)上还设置有配重(31)。

17.一种用于细长杆件的检测设备，包括权利要求1至16中任一项所述的支撑机构。

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