CN104847727A - 硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统，固定组件包括固定盘、第一转动盘、第二转动盘，在第一转动盘上固定有第一感应器，在第二转动盘上固定有第二感应器，所述固定盘固定于钻机动力头端盖；所述转动组件具的感应片支架和安装于感应片支架的感应片，所述感应片支架固定于动力头，液压控制系统设置有受第一、第二感应器发出的信号控制的推拉控制阀和旋转控制阀；其优点是由于采用两个感应器对动力头的旋转角度位置进行精确定位，其测量的角度信号用于控制在某一角度上多次切削，而又不破坏非导向方面上土层，以达到沿导向轨迹钻进的目的，施工简单，施工成本低，可以实现在启动程序号无人操作的智能化控制，旋转角度位置可调，使用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及非开挖铺管钻机的辅助系统，特别涉及一种硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统。
背景技术
非开挖技术应用于地下管线的铺设，现都是采用泥浆马达岩石钻进工艺在硬岩中变角钻进，但这种工艺有很大的缺陷；泥浆马达受高速高压带砂泥浆的作用，损耗相当大。
对于非开挖铺管钻进机而言，采用泥浆马达也好，双钻杆驱动也好，都是利用导向仪器引导控制变向方向后，朝着预定方向（和原方向有1.5度—2度的夹角）切割，从而实现变向。我们使用镶嵌硬质合金刀头的钻头在Ⅳ、Ⅰ象限做切削运动，切削后向Ⅳ、Ⅰ象限切削区顶进，就可以实现向上的变角。传统的控制方式（向上变角）；1）正转切削顺序F1 -180°F2，停止切削（空转）转过F2 -270°F1。我们可以在转过F2 -270°F1的过程中，我们可以停止液压顶推油缸（或推进液压马达）的供油而轻松实现这个动作。这种控制方法的优点是连续一个方向旋转，是一个好的方案，但由于Ⅳ、Ⅰ象限的切削作用，镶嵌硬质合金刀头的钻头板在Ⅳ、Ⅰ象限不断的向前顶推，而Ⅱ、Ⅲ象限由于顶推力的卸载而没有改变，在岩石较硬时势必造成钻杆的不断伸缩状态，若岩石较软时造连带切削造成变向误差。
发明内容
本发明的目的就是提供可以在硬土层、岩石层中实现导向变向，在导向变向过程中，由于硬土层较硬，导向斜掌要在导向方向上多次的切削才能破碎硬土、岩石，所以要是圆周的某一角度上多次切削，而又不破坏非导向方面上土层、岩石，以达到沿导向轨迹钻进的目的，本发明了一种硬土、岩石非开挖铺管钻进的硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统。
本发明的解决方案是这样的：
一种硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统，具有角度感应装置及液压控制系统，所述的角度感应装置包括固定组件和转动组件，所述固定组件包括固定盘、第一转动盘、第二转动盘，其中第一转动盘、第二转动盘的位置由固定螺栓进行定位，在第一转动盘上固定有第一感应器，在第二转动盘上固定有第二感应器，所述固定盘固定于钻机动力头端盖；所述转动组件具的感应片支架和安装于感应片支架的感应片，所述感应片支架固定于动力头，使感应片转动到第一感应器或者第二感应器的位置时，处于第一、第二感应器的感应区域内；所述的液压控制系统包括推拉控制阀和旋转控制阀，所述的推拉控制阀并联于手动推拉控制阀，所述的旋转控制阀并联于手动旋转控制阀；其中推拉控制阀和旋转控制阀的工作是受第一、第二感应器发出的信号控制。
更具体的技术方案还包括所述第二转动盘的周向设置有转动盘调节槽，所述第一转动盘设置有固定盘螺栓，固定盘螺栓卡在转动盘调节槽处，当固定盘螺栓扭紧时，固定转动盘的位置。
本发明的优点是由于采用两个感应器对动力头的旋转角度位置进行精确定位，其测量的角度信号给液压系统，用于控制在某一角度上多次切削，而又不破坏非导向方面上土层，以达到沿导向轨迹钻进的目的，施工简单，施工成本低，可以实现在启动程序号无人操作的智能化控制，旋转角度位置可调，使用范围广。
附图说明
图1是本发明安装于钻机的结构示意图。
图2是图1所示结构取消钻机部件后本发明的相对结构示意图。
图3是是图2的A-A剖视图。
图4是固定盘2的结构示意图。
图5是图4的B-B剖视图。
图6是本发明液压系统原理图。
图7是本发明进行循环钻进的切削区域设定示意图。
图8是钻杆顶进时间T1与钻杆后退时间T2的关系示意图。
图9是钻杆钻进的一个周期施工方法示意图。
附图中，1、动力头，2、固定盘，3、第一转动盘，4、感应片，5、第二感应器，6、端盖，7、固定螺栓，8、固定盘螺栓，9、第一感应器支架，10、第二转动盘调节槽，11、第二转动盘，12、第一感应器，13、感应片支架，14、感应片支架定位螺栓。
具体实施方式
本发明的角度感应装置如图1、2所示，包括固定组件和转动组件，所述固定组件包括固定盘2、第一转动盘3、第二转动盘11，其中第一转动盘3、第二转动盘11的位置由固定螺栓进行定位，如图2、3所示，第一转动盘3由固定螺栓7扭紧固定位置，第二转动盘11由固定盘螺栓8与第二转动盘调节槽10进行扭紧固定位置；在第一转动盘3上固定有第一感应器12，在第二转动盘11上固定有第二感应器5，所述固定盘2固定于钻机动力头端盖6；所述转动组件具的感应片支架13和安装于感应片支架的感应片4，所述感应片支架13固定于动力头1，使感应片4转动到第一感应器或者第二感应器的位置时，处于第一、第二感应器的感应区域内。
如图2所示，所述第二转动盘11的周向设置有转动盘调节槽10，所述第一转动盘3设置有固定盘螺栓8，如图4、5所示，固定盘螺栓8卡在转动盘调节槽10处，当固定盘螺栓8扭紧时，将第一转动盘3与第二转动盘11压紧从而固定第二转动盘11的位置。
本发明的液压控制系统如图6所示，在原钻机液压系统中，有手动控制推拉阀P5和手动控制旋转阀P6，本发明增加有推拉控制阀P1和旋转控制阀P2，所述的推拉控制阀P1并联于手动推拉控制阀P5，所述的旋转控制阀P2并联于手动旋转控制阀P6；其中推拉控制阀P1和旋转控制阀P2是第一、第二感应器发出的信号控制。
下面举例说明本发明的一个实施例：施工需要向上变角，使用镶嵌硬质合金刀头的钻头在Ⅳ、Ⅰ象限做切削运动，正转切削F1 -180°F2，反转（停止切削）F2 -180°F1，如图7、8、9所示的循环工作，图7中，第一感应器12设置在K2点，第二感应器5设置在K1点；设置钻杆顶进时间为T1，钻杆后退时间为T2，其中T1＞ T2；电控系统采用PLC进行控制，
因此，在角度感应装置上通过第一、第二感应器分别对钻杆的转动角度进行测量，可以避免反转导致钻杆松扣导致动力传动链的中断。
通过可调角度测量装置上的第二感应器5、第一感应器12感觉到的电信号，反馈到电器控制系统PLC控制单元，经过PLC控制单元转化，电信号控制M1，M2电磁阀，实现正向推进，正向切削，反向后推，反向回转动作，实现在启动程序号无人操作的智能化控制。
以图6所示系统为例，本发明的工作原理为：
启动程序，⑴PLC给推拉控制阀P1的a1端供电，⑵推拉控制阀P1电磁阀启动，a1端液压油口接通P3液压阀a12，⑶推进马达M1正向推动顶进时间T1。完成上面后，⑷PLC给旋转控制阀P2的a2端供电，⑸a2端液压油口接通P4液压阀a22，⑹旋转马达M2正转切削在第一感应器12、第二感应器5之间顺时针正切削，同时a1端液压油口接通让M1保持顶进力；⑺正转切削到第二感应器5感应点，第二感应器5得电启动，⑻给PLC输入一高电位信号，⑼PLC输出信号到推拉控制阀P1电磁阀b2端液压油口接通P3液压阀b22，⑽推进马达M1反向推动时间T2。⑾PLC启动旋转控制阀P2的b2端供电，⑿b2端液压油口接通P4液压阀b22,旋转马达M2反转到第一感应器12，⒀第一感应器12得电，启动PLC，循环到步骤⑴直到完成在这一角度上的导向。⒁停止切削。
在实际使用时，通过固定螺栓7、固定盘螺栓7可调节第一转动盘3、第二转盘11的位置，就可以调节第一感应器12、第二感应器5的位置，实现角度的调节。
Claims (2)
1.一种硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统，其特征在于：具有角度感应装置及液压控制系统，所述的角度感应装置包括固定组件和转动组件，所述固定组件包括固定盘、第一转动盘、第二转动盘，其中第一转动盘、第二转动盘的位置由固定螺栓进行定位，在第一转动盘上固定有第一感应器，在第二转动盘上固定有第二感应器，所述固定盘固定于钻机动力头端盖；所述转动组件具的感应片支架和安装于感应片支架的感应片，所述感应片支架固定于动力头的转动轴上，使感应片转动到第一感应器或者第二感应器的位置时，处于第一、第二感应器的感应区域内；所述的液压控制系统包括推拉控制阀和旋转控制阀，所述的推拉控制阀并联于手动推拉控制阀，所述的旋转控制阀并联于手动旋转控制阀；其中推拉控制阀和旋转控制阀的工作是受第一、第二感应器发出的信号控制。
2.根据权利要求1所述的硬土、岩石非开挖铺管钻机控制系统，其特征在于：所述第二转动盘的周向设置有转动盘调节槽，所述第一转动盘设置有固定盘螺栓，固定盘螺栓卡在转动盘调节槽处，当固定盘螺栓扭紧时，固定转动盘的位置。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106351582A (zh) * | 2016-10-28 | 2017-01-25 | 合肥工业大学 | 一种变向钻杆动力传递装置 |
| CN114941501A (zh) * | 2022-07-25 | 2022-08-26 | 无锡市钻通工程机械有限公司 | 一种组合式非开挖水平定向钻机 |
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2014
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