CN104533386A - 一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，包括控制器(1)、旋转压力传感器(2)、旋转手柄(3)和显示器(4)，旋转压力传感器用于实时监测动力头旋转马达内的压力；旋转手柄用于实现钻杆的左右旋转，钻杆与动力头前方的钻铤连接；控制器与旋转压力传感器、旋转手柄连接、显示器、旋转泵(7)的正转电磁阀(5)、反转电磁阀(6)连接。本发明可根据用户所选钻杆的型号及最大扭矩，在显示器上选择由所用钻杆最大扭矩换算的溢流压力，通过旋转压力传感器的实时检测，从而保证钻机钻杆的安全施工，节能环保，通过对动力头旋转马达的测压及限压，实现了水平定向钻机钻杆的选择与自动保护。

Description

一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置
技术领域
本发明涉及一种水平定向钻机的控制装置，具体是一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，属于水平定向钻机控制装置技术领域。
背景技术
水平定向钻机是一种在不开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施(管道，电缆等)的施工机械，已被广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖地表的条件下进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。目前，市场上销售的水平定向钻机中，动力头旋转最大压力的设定是通过液压系统的溢流阀来实现的，一旦溢流阀压力调定后，用户就无法改变系统的压力，这样极易造成用户在选用较细的钻杆进行施工时发生扭坏钻杆的情况，存在安全隐患。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，能够根据用户所选钻杆的型号及最大扭矩，在显示器上选择由所用钻杆最大扭矩换算的溢流压力，通过旋转压力传感器的实时检测，从而保证钻机钻杆的安全施工，节能环保。
为了实现上述目的，本发明采用的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，包括控制器、旋转压力传感器、旋转手柄和显示器，所述旋转压力传感器安装在钻机中的任一旋转马达内，用于实时监测动力头旋转马达内的压力；所述控制器的101、127、128和271端子、旋转压力传感器的1端子以及显示器的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器的102端子及显示器的负极连接；所述旋转压力传感器的2、3端子分别与控制器的143、146端子连接；所述控制器的133、139、147端子分别与旋转手柄的负极、信号端及正极连接，控制器的259、265端子分别与显示器的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器的103、115端子分别与旋转泵的正转电磁阀的正极、反转电磁阀的正极连接；控制器的107端子与正转电磁阀的负极、反转电磁阀的负极连接。
所述旋转马达包括旋转马达I、旋转马达II、旋转马达III和旋转马达IV，所述旋转马达I的B端、旋转马达II的B端、旋转马达III的A端以及旋转马达IV的A端分别通过液压管与旋转泵的A端连接，所述旋转泵的B端与旋转马达I的A端、旋转马达II的A端、旋转马达III的B端以及旋转马达IV的B端连接；所述旋转泵的L端、S端通过液压管路与液压油箱连接。
所述旋转压力传感器安装在旋转马达IV上。
当向前或向后推动旋转手柄时，动力头钻铤可左右旋转，旋转手柄向前或向后推拉的角度越大，动力头的左右旋转速度越快。
所述控制器的259、265端子与显示器CAN_L、CAN_H端子之间并联有120欧姆电阻。
还包括安装在钻架最前端的前后虎钳总成，动力头可在钻架上边旋转边前后运行，从前后虎钳总成的最后端移动到钻架的最后端，动力头移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
所述24V直流电源接有保险，控制器采用TTC60。
与现有技术相比，本发明通过采用旋转压力传感器实时监测动力头旋转马达内的压力，并将检测到的信息值传送给控制器，同时通过显示器选择使用钻杆的型号及最大扭矩上，可实现对动力头旋转马达的测压及限压，继而实现对水平定向钻机钻杆的选择与自动保护；具体是：旋转压力传感器实时检测系统的压力，当系统的压力超过此时所用钻杆的最大扭矩对应的压力时，即使旋转手柄处于前推或后推状态，控制器的103或115端子无电流输出到旋转泵正转电磁阀或反转电磁阀，动力头马达停止旋转，从而保证钻机及钻杆的施工安全，达到节能环保的目的。
附图说明
图1为本发明的电气系统部分原理图；
图2为本发明的液压系统部分原理图；
图3为本发明的部分结构示意图。
图中：1、控制器，2、旋转压力传感器，3、旋转手柄，4、显示器，5、正转电磁阀，6、反转电磁阀，7、旋转泵，8、旋转马达I，9、旋转马达III，10、旋转马达IV，11、旋转马达II，12、液压油箱，13、前后虎钳总成，14、钻架，15、动力头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，包括控制器1、旋转压力传感器2、旋转手柄3和显示器4，所述旋转压力传感器2安装在钻机中的任一旋转马达内，用于实时监测动力头旋转马达内的压力；所述控制器1的101、127、128和271端子、旋转压力传感器2的1端子以及显示器4的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器1的102端子及显示器4的负极连接；所述旋转压力传感器2的2、3端子分别与控制器1的143、146端子连接；所述控制器1的133、139、147端子分别与旋转手柄3的负极、信号端及正极连接，控制器1的259、265端子分别与显示器4的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器1的103、115端子分别与旋转泵7的正转电磁阀5的正极、反转电磁阀6的正极连接；控制器1的107端子与正转电磁阀5的负极、反转电磁阀6的负极连接。
为了使动力头钻杆选择与自动保护装置更方便快捷、安全可靠，达到电液联合控制的效果，可以采用如下液压管路连接，具体是：所述旋转马达包括旋转马达I8、旋转马达II11、旋转马达III9和旋转马达IV10，所述旋转马达I8的B端、旋转马达II11的B端、旋转马达III9的A端以及旋转马达IV10的A端分别通过液压管与旋转泵7的A端连接，所述旋转泵7的B端与旋转马达I8的A端、旋转马达II11的A端、旋转马达III9的B端以及旋转马达IV10的B端连接；所述旋转泵7的L端、S端通过液压管路与液压油箱12连接。其中，所述旋转压力传感器2可安装在旋转马达IV10上。为了保证测量的准确度，可增加旋转压力传感器2的数量，采用多个旋转压力传感器2进行压力测量，通过比较分析，当多个传感器的测量值接近时，控制器再发送相关控制信号。
为了实现对动力头旋转泵及旋转马达的控制，当向前或向后推动旋转手柄3时，动力头钻铤可左右旋转，旋转手柄3向前或向后推拉的角度越大，动力头的左右旋转速度越快。
为了保证控制器与显示器之间可以更稳定的正常通信，如图1所示，可在所述控制器1的259、265端子与显示器4CAN_L、CAN_H端子之间并联接120欧姆电阻。
还包括安装在钻架14最前端的前后虎钳总成13，动力头15可在钻架14上边旋转边前后运行，从前后虎钳总成13的最后端移动到钻架14的最后端，动力头15移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
所述24V直流电源接有保险，控制器1采用TTC60。
使用时，可将该装置安装在水平定向钻机上。当水平定向钻机工作时，动力头在钻架上边旋转边向前或向后运行，动力头前方的钻铤连接钻杆，钻杆的左、右旋转将由旋转手柄3前推或后推实现的，向前推或向后推的行程越大，旋转手柄3的S端输入到控制器1的139端电压变化越大，控制器1的103及115端输出到旋转泵7正转电磁阀5或反转电磁阀6的电流越大，旋转泵7内部的斜盘摆角越大，旋转泵7排出的液压油越多，旋转马达的旋转速度越快，动力头的旋转速度越快。
大型定向钻施工时，用户可根据不同的工程及地质情况，通过动力头钻铤的变径选择使用不同型号的钻杆，例如：￠127钻杆、￠140钻杆、￠168钻杆，每种钻杆对应不同数值的最大扭矩，机手只要在显示器钻杆选择窗口选择此时使用钻杆的型号及钻杆最大扭矩对应的压力，当系统的压力超过此时所用钻杆的最大扭矩对应的压力时，即使旋转手柄3处于前推或后推状态，控制器1的103或115端子无电流输出到旋转泵7正转电磁阀或反转电磁阀，动力头马达停止旋转，从而保证钻机及钻杆的施工安全，达到节能环保的目的。最终，通过对动力头旋转马达的测压及限压，继而实现对水平定向钻机钻杆的选择与自动保护。
此外，为了方便利用钻机上的电瓶直接作为输出电源，可以使所述电源VCC为24V直流电源。

Claims (7)

1.一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，包括控制器(1)、旋转压力传感器(2)、旋转手柄(3)和显示器(4)，所述旋转压力传感器(2)安装在钻机中的任一旋转马达内，用于实时监测动力头旋转马达内的压力；所述旋转手柄(3)用于实现钻杆的左右旋转，钻杆与动力头前方的钻铤连接；所述控制器(1)的101、127、128和271端子、旋转压力传感器(2)的1端子以及显示器(4)的正极均与24V直流电源的正极连接；所述24V直流电源的负极分别与控制器(1)的102端子及显示器(4)的负极连接；所述旋转压力传感器(2)的2、3端子分别与控制器(1)的143、146端子连接；所述控制器(1)的133、139、147端子分别与旋转手柄(3)的负极、信号端及正极连接，控制器(1)的259、265端子分别与显示器(4)的CAN_L及CAN_H端子连接；控制器(1)的103、115端子分别与旋转泵(7)的正转电磁阀(5)的正极、反转电磁阀(6)的正极连接；控制器(1)的107端子与正转电磁阀(5)的负极、反转电磁阀(6)的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，所述旋转马达包括旋转马达I(8)、旋转马达II(11)、旋转马达III(9)和旋转马达IV(10)，所述旋转马达I(8)的B端、旋转马达II(11)的B端、旋转马达III(9)的A端以及旋转马达IV(10)的A端分别通过液压管与旋转泵(7)的A端连接，所述旋转泵(7)的B端与旋转马达I(8)的A端、旋转马达II(11)的A端、旋转马达III(9)的B端以及旋转马达IV(10)的B端连接；所述旋转泵(7)的L端、S端通过液压管路与液压油箱(12)连接。
3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，所述旋转压力传感器(2)安装在旋转马达IV(10)上。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，当向前或向后推动旋转手柄(3)时，动力头钻铤可左右旋转，旋转手柄(3)向前或向后推拉的角度越大，动力头的左右旋转速度越快。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，所述控制器(1)的259、265端子与显示器(4)CAN_L、CAN_H端子之间并联有120欧姆电阻。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，还包括安装在钻架(14)最前端的前后虎钳总成(13)，动力头(15)可在钻架(14)上边旋转边前后运行，从前后虎钳总成(13)的最后端移动到钻架(14)的最后端，动力头(15)移动的距离应大于所使用钻杆的长度。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种水平定向钻机钻杆选择与自动保护装置，其特征在于，所述24V直流电源接有保险，控制器(1)采用TTC60。
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