CN104100213A - 一种钻机自动连接安装钻杆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻机自动连接安装钻杆装置，包括钻机本体，钻机本体由钻机支架、钻机夹持器、钻杆和钻机动力头构成，钻机本体上设置有钻杆箱，钻杆箱下部的矩形通孔内设置有支撑箱；支撑箱的两侧分别设置有第三千斤顶和第四千斤顶；支撑箱的前端中心设置有支撑块；引导器导柱穿过所述支撑块；引导器导柱上设置有引导器固定端半瓦；导轨下方设置有第一千斤顶；齿轮箱体下部固定设置有连接头，齿轮箱体上依次设置有第一直齿齿轮、第二直齿齿轮、送风器和双向液压马达。本发明采用直线引导器技术，其结构简单，定位度高，方便存储大容量的钻杆，提高打钻效率，减少劳动量，提高打钻过程的安全系数，具有很好的市场推广价值。

Description

一种钻机自动连接安装钻杆装置

技术领域

本发明涉及一种钻机自动连接安装钻杆装置。

背景技术

在目前的煤矿开采行业中，随着煤层深度的逐步延伸，高瓦斯矿井与瓦斯突出矿井越来越多，涉及井下打钻抽放瓦斯的钻机越来越多。原有的这些普通钻机在打钻过程中，由于缺乏直线引导设备和技术，导致钻机无法自动准确定位对接钻杆，为保证打钻作业的连续进行，需要工人频繁往复的连接钻杆，非常依赖人工，但是连接钻杆的过程费时费力，效率很低，且由于钻杆体积大，作业者在重复接换钻杆时，经常会发生工伤事故，存在严重的安全隐患，严重影响了企业的生产成本和生产效率。

发明内容

为克服以上现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可以自动准确定位对接钻杆，提高打孔效率和打钻过程的安全系数，保障人员安全的钻机自动连接安装钻杆装置。

本发明的技术方案是：一种钻机自动连接安装钻杆装置，包括钻机本体，所述钻机本体由钻机支架、钻机夹持器、钻杆和钻机动力头构成，所述钻机本体上设置有钻杆箱，所述钻杆箱下部的矩形通孔内设置有支撑箱；所述支撑箱的两侧分别设置有第三千斤顶和第四千斤顶；所述第三千斤顶通过销轴和第一刚性连杆进行连接；所述第四千斤顶通过销轴和第二刚性连杆进行连接；所述支撑箱的前端中心设置有支撑块；所述引导器导柱穿过所述支撑块；所述引导器导柱上设置有引导器固定端半瓦；所述引导器固定端半瓦上设置有锁舌头；所述引导器固定端半瓦和长销轴分别通过铰接孔与引导器活动端半瓦进行铰接；所述长销轴的另一端和第二刚性连杆铰接；所述引导器固定端半瓦靠近支撑块方向设置有耳坐，所述耳坐共两个，分别设置在所述支撑块的两侧，所述耳坐分别与连杆铰接；所述导轨下方设置有第一千斤顶,所述齿轮箱体下部设置有突起部，所述突起部与所述导轨上设置的凹槽相配合；所述齿轮箱体下部固定设置有连接头，所述连接头的上表面与导轨下表面紧密贴合，所述连接头与第一千斤顶通过销轴进行连接；所述齿轮箱体上依次设置有第一直齿齿轮、第二直齿齿轮、送风器和双向液压马达；所述钻杆箱底部分别设置有第二千斤顶，所述钻杆箱的外侧设置有送压千斤顶；所述送压千斤顶上依次设置有第一压杆和第二压杆，所述第一压杆和第二压杆与压杆座铰接，所述压杆座固定焊接在压盖的两侧；所述送压千斤顶与带槽连杆利用方形滑块铰接连接；所述带槽连杆与第三直齿齿轮采用芯轴连接，所述第三直齿齿轮和第四直齿齿轮为齿轮连接，所述第四直齿齿轮和第二压杆铰接连接。

进一步，所述引导器导柱穿过支撑块，所述引导器导柱共上下两根，分别位于支撑块的上方和下方，所述支撑块位于中间位置。

进一步，所述引导器固定端半瓦在引导器导柱上穿过，所述引导器固定端半瓦共有两片,分别位于支撑块的左右两侧。

进一步，所述第一刚性连杆和两个连杆通过销轴进行连接，其连接方式为Y字型连接。

进一步，所述引导器固定端半瓦与引导器活动端半瓦成对使用，两者通过销轴进行连接。

进一步，所述的锁舌头共有两个，分别位于引导器固定端半瓦的前后两端。

更进一步，所述的第二千斤顶和钻杆箱通过螺栓进行连接，所述第二千斤顶的活塞杆与支撑箱的底部平行，所述第二千斤顶和支撑箱通过销轴进行连接，销轴固定在支撑箱底部。

本发明的有益效果是：在连接安装钻杆和钻机上本身剩余钻杆头及送风器接头时，采用直线引导器技术，能自动形成一条直线，其结构简单，定位精度高。采用自给压式钻杆箱，可以方便存储大容量的钻杆，可以实现一次装加钻杆，使用十多次或者更多，从而提高打钻效率，减少劳动量，提高打钻过程的安全系数。在直线引导器两端分别设计安装一个锁舌头，保证钻杆不滑出，只有在引导器向两端延伸时才被压出，可以实现任意角度钻机打钻作业。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明主视结构示意图；

图3是本发明左视结构示意图；

图4是本发明俯视结构示意图；

图5是引导器左视结构示意图；

图6是引导器俯视结构示意图；

图7是引导器前视结构示意图；

图8是本发明液压系统结构示意图；

图中：钻机支架-1，钻机夹持器-2，钻杆-3，钻机动力头-4，引导器固定端半瓦-5，引导器活动端半瓦-6，第四千斤顶-7，第二千斤顶-8，送压千斤顶-9，第三千斤顶-10，钻杆箱-11，支撑箱-12，第一直齿齿轮-13，第二直齿齿轮-14，送风器-15，双向液压马达-16，齿轮箱体-17，连接头-18，耳坐-19，连杆-20，第一刚性连杆-21，第二刚性连杆-22，支撑块-23，引导器导柱-24，长销轴-25，第一千斤顶26，导轨-27，锁舌头-28,第一压杆-29,带槽连杆-30,第三直齿齿轮3-31,第四直齿齿轮-32,第二压杆-33,压杆座-34,压盖-35。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种钻机自动连接安装钻杆装置，包括钻机本体，所述钻机本体由钻机支架1、钻机夹持器2、钻杆3和钻机动力头4构成，所述钻机本体上设置有钻杆箱11，所述钻杆箱11下部的矩形通孔内设置有支撑箱12；所述支撑箱12的两侧分别设置有第三千斤顶10和第四千斤顶7；所述第三千斤顶10通过销轴和第一刚性连杆21进行连接；所述第四千斤顶7通过销轴和第二刚性连杆22进行连接；所述支撑箱12的前端中心设置有支撑块23；所述引导器导柱24穿过所述支撑块23；所述引导器导柱24上设置有引导器固定端半瓦5；所述引导器固定端半瓦5上设置有锁舌头28；所述引导器固定端半瓦5和长销轴25分别通过铰接孔与引导器活动端半瓦6进行铰接；所述长销轴25的另一端和第二刚性连杆22铰接；所述引导器固定端半瓦5靠近支撑块23方向设置有耳坐19，所述耳坐19共两个，分别设置在所述支撑块23的两侧，所述耳坐19分别与连杆20铰接；所述导轨27下方设置有第一千斤顶26,所述尾部齿轮箱体17下部设置有突起部，所述突起部与所述导轨27上设置的凹槽相配合；所述齿轮箱体17下部固定设置有连接头18，所述连接头18的上表面与导轨27下表面紧密贴合，所述连接头18与第一千斤顶26通过销轴进行连接；所述尾部齿轮箱体17上依次设置有第一直齿齿轮13、第二直齿齿轮14、送风器15和双向液压马达16；所述钻杆箱11底部分别设置有第二千斤顶8，所述钻杆箱11的外侧设置有送压千斤顶9；所述送压千斤顶9上依次设置有第一压杆29和第二压杆33，所述第一压杆29和第二压杆33与压杆座34铰接，所述压杆座34固定焊接在压盖35的两侧；所述送压千斤顶9与带槽连杆30利用方形滑块铰接连接；所述带槽连杆30与第三直齿齿轮31采用芯轴连接，所述第三直齿齿轮31和第四直齿齿轮32为齿轮连接，所述第四直齿齿轮32和第二压杆33铰接连接。

进一步，所述的引导器导柱24穿过支撑块23，所述引导器导柱24共上下两根，分别位于支撑块23的上方和下方，所述支撑块23位于中间位置。

进一步，所述的引导器固定端半瓦5在引导器导柱24上穿过，所述引导器固定端半瓦5共有两片,分别位于支撑块23的左右两侧。

进一步，所述的第一刚性连杆21和两个连杆20通过销轴进行连接，其连接方式为Y字型连接。

进一步，所述的引导器固定端半瓦5与引导器活动端半瓦6成对使用，两者通过销轴进行连接。

进一步，所述的锁舌头28共有两个，分别位于引导器固定端半瓦5的前后两端。

更进一步，所述的第二千斤顶8和钻杆箱11通过螺栓进行连接，所述第二千斤顶8的活塞杆与支撑箱12的底部平行，所述第二千斤顶8和支撑箱12通过销轴进行连接，销轴固定在支撑箱12底部。

如图1和图2所示，钻杆箱11是装载打钻所需要的钻杆的载体，上面采用液压系统加压的方式实现任意角度的钻杆补给。钻杆箱11箱体内设置有滑道，保证钻杆3能够恰好落入张开的直线引导器内。箱体两端采用两千斤顶分别供直线引导器的张开和直线引导器定位。其作用是引导定位需要对接的钻杆及装夹承载钻杆，确保需要对接的钻杆和钻机本身剩余钻杆、钻杆末端和送风器15的螺纹连接口保持在一条直线上。其工作原理是：先从钻杆箱子下取出钻杆3，受弹簧力作用下抱住钻杆3在其卡瓦内，在千斤顶推力作用下把引导器及其内部的钻杆送到预定位置，引导器受千斤顶推力作用下，通过连杆机构，使引导器向两端延伸，一端到钻机上剩余钻杆上，另一端延伸到送风器上，实现送风器15、钻杆3、钻机上剩余钻杆接头保持一条直线，然后送风器15在双向液压马达16正转的作用下，实现前后上紧丝扣。为保证任意角度钻机打钻安全，在直线引导器两端分别设计安装一个锁舌头，保证钻杆不滑出，只有在引导器向两端延伸时才被压出。

钻机第一次开机前先把送风器连接钻机最后一根接钻杆上，钻机开机正常打钻，当一根钻杆打完后，钻机停机。手工打开控制系统初始换向阀按钮；下一步，控制部件作用换向阀，使其开通，液压马达倒转，拆卸送风器15和钻杆3的连接；下一步，控制部件作用第一千斤顶26推送风器15回到钻机最尾端待命；下一步，引导器在第二千斤顶8的推力作用下,推出支撑箱到达对接的预定位置；然后引导器在第三千斤顶10的作用下使一端伸向钻机上的钻杆尾端，另一端伸向送风器前端；然后第一千斤顶26泄压，在千斤顶本身弹簧力作用下使送风器15顶紧钻杆；然后开通换向阀使马达正转通过齿轮传动作用送风器15使其正转，从而上紧钻杆和两端的连接；下一步第三千斤顶10泄压使引导器在拉簧力作用下向收缩；然后第四千斤顶7上腔进液打开直线引导器卡瓦，第二千斤顶8收回手臂至途中，第四千斤顶7泄压使直线引导器在弹簧力作用下闭合，当手臂把直线引导器固定端卡瓦5进入箱体，直线引导器活动端卡瓦6卡在箱体外，并张开一定角度，使钻杆落入卡瓦内；最后控制系统恢复初始位，另执行钻机开钻。

如图3所示，本液压系统分为两个部分，执行元件包括双向液压马达16、第一千斤顶26、第二千斤顶8、第三千斤顶10、第四千斤顶7和送压千斤顶9。控制元件：千斤顶L，自复位液控二位二通阀K-M1、K-A1、K-B1、K-C1、K-D1、K-M2、K-A2、K-B2、K-C2、K-D2、H1、H5、H8、H9、H10，液控二位二通阀K-L1、K-L2，液控二位三通阀H3、H6、H7，液控三位四通阀H0、H2、H4，机械手柄控制三位四通阀SK、调速阀F1、F2，减压阀J1、J2，溢流阀Y1,单向阀D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，截止阀JZ，过滤器GL构成。控制部分原理：矿井内主液压管道高压液体经过截止阀JZ,通过过滤器GL过滤，经减压阀J1减压，进入本液压系统。千斤顶L进出液口与液控三位四通阀H0相连，在千斤顶L进出液口装调速阀F1、F2，液控二位二通阀K-L1和K-L2控制液控三位四通阀H0的控制口液路，减压阀J2连接在千斤顶L的进液路上。K-M1、K-A1、K-B1、K-C1、K-M2、K-L2、布置在千斤顶L一侧，K-C2、K-D1、K-B2、K-D2、布置在千斤顶L的另一侧，两侧阀片的初始接通位不一样。当阀片接通时，控制管路作用于其控制的换向阀，其中K-M系列阀片控制H2液控三位四通换向阀，控制马达的正反转，K-A系列阀片控制H3液控二位三通换向阀，控制第一千斤顶26的伸出和卸载，K-B系列阀片控制H4液控三位四通换向阀，控制第二千斤顶8的伸出和收缩，K-C系列阀片控制H6液控二位三通换向阀，控制第三千斤顶10的伸出和卸载，K-D系列阀片控制H7液控二位三通换向阀，控制第四千斤顶7的伸出和卸载.液控二位二通换向阀H8和H9是控制送压千斤顶活塞杆两侧布置阀片所接液路的开启和关闭。H1和H5的机能一样，关闭在用控制油路，使其卸载，开启现用控制油路，作用于换向阀换向，进而控制执行元件。它们的运动顺序按照自动上钻杆装置的运动顺序布置，在千斤顶伸出和收回时这些控制阀逐片接通或断开，每片阀的开启时间由阀片之间的相对距离决定，运行周期时间由千斤顶L完成伸出、收回的所用时间决定。送压千斤顶是在钻杆箱的上侧为钻杆施加压力，换钻杆时，手动控制换向阀，带动钻杆箱上侧压盖上移，装载钻杆后，在让送压千斤顶加压于钻杆箱上侧压盖，对钻杆施加压力。

采用七个单向阀D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7和一个溢流阀Y1、一个换向阀H10组成一个反馈系统，当执行元件如双向液压马达、各个千斤顶中的某一个不工作时，控制送压千斤顶进液口断液，停止工作，从而保证系统的安全运行。

本发明的控制系统可以是自动化半自动化液压控制，也可以手动控制或者采用先导电磁阀控制，根据应用环境，编制合适的应用系统。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种钻机自动连接安装钻杆装置，包括钻机本体，所述钻机本体由钻机支架(1)、钻机夹持器(2)、钻杆(3)和钻机动力头(4)构成，其特征在于：所述的钻机本体上设置有钻杆箱(11)，所述钻杆箱(11)下部的矩形通孔内设置有支撑箱(12)；所述支撑箱(12)的两侧分别设置有第三千斤顶(10)和第四千斤顶(7)；所述第三千斤顶(10)通过销轴和第一刚性连杆(21)进行连接；所述第四千斤顶(7)通过销轴和第二刚性连杆(22)进行连接；所述支撑箱(12)的前端中心设置有支撑块(23)。所述引导器导柱(24)穿过所述支撑块(23)；所述引导器导柱(24)上设置有引导器固定端半瓦(5)。所述引导器固定端半瓦(5)上设置有锁舌头(28)；所述引导器固定端半瓦(5)和长销轴(25)分别通过铰接孔与引导器活动端半瓦(6)进行铰接；所述长销轴(25)的另一端和第二刚性连杆(22)铰接；所述引导器固定端半瓦(5)靠近支撑块(23)方向设置有耳坐(19)，所述耳坐(19)共两个，分别设置在所述支撑块(23)的两侧，所述耳坐(19)分别与连杆(20)铰接；所述导轨(27)下方设置有第一千斤顶(26),所述齿轮箱体(17)下部设置有突起部，所述突起部与所述导轨(27)上设置的凹槽相配合。所述齿轮箱体(17)下部固定设置有连接头(18)，所述连接头(18)的上表面与导轨(27)下表面紧密贴合，所述连接头(18)与第一千斤顶(26)通过销轴进行连接；所述齿轮箱体(17)上依次设置有第一直齿齿轮(13)、第二直齿齿轮(14)、送风器(15)和双向液压马达(16)；所述钻杆箱(11)底部分别设置有第二千斤顶(8)，所述钻杆箱(11)的外侧设置有送压千斤顶(9)；所述送压千斤顶(9)上依次设置有第一压杆(29)和第二压杆(33)，所述第一压杆(29)和第二压杆(33)与压杆座(34)铰接，所述压杆座(34)固定焊接在压盖(35)的两侧；所述送压千斤顶(9)与带槽连杆(30)利用方形滑块铰接连接；所述带槽连杆(30)与第三直齿齿轮(31)采用芯轴连接，所述第三直齿齿轮(31)和第四直齿齿轮(32)为齿轮连接，所述第四直齿齿轮(32)和第二压杆(33)铰接连接。

2.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的引导器导柱(24)穿过支撑块(23)，所述引导器导柱(24)共上下两根，分别位于支撑块(23)的上方和下方，所述支撑块(23)位于中间位置。

3.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的引导器固定端半瓦(5)在引导器导柱(24)上穿过，所述引导器固定端半瓦(5)共有两片,分别位于支撑块(23)的左右两侧。

4.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的第一刚性连杆(21)和两个连杆(20)通过销轴进行连接，其连接方式为Y字型连接。

5.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的引导器固定端半瓦(5)与引导器活动端半瓦(6)成对使用，两者通过销轴进行连接。

6.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的锁舌头(28)共有两个，分别位于引导器固定端半瓦(5)的前后两端。

7.如权利要求1所述的一种钻机自动连接安装钻杆装置，其特征在于：所述的第二千斤顶(8)和钻杆箱(11)通过螺栓进行连接，所述第二千斤顶(8)的活塞杆与支撑箱(12)的底部平行，所述第二千斤顶(8)和支撑箱(12)通过销轴进行连接，销轴固定在支撑箱(12)底部。