CN115783995B - 一种井下钻头打捞用起吊工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下钻头打捞用起吊工具，属于提升设备技术领域，包括主桁架、轮支架、筒体、回转环和传动机构，主桁架底部装配有收卷盘，链带一端固定于主桁架上，另一端装配于收卷盘上，轮支架上转动装配有从动齿轮，从动齿轮啮合装配于链带上，筒体中布设有钢索，钢索顶端与轮支架固定相接，回转环转动套设于筒体外，且与从动齿轮通过传动机构相接，筒体内壁上还布设有压感单元，用于测量钻头的倾斜方向，本发明通过在井口端设置有主桁架，并在主桁架下悬吊有轮支架及筒体，能够在提升钻头的过程中驱动钻头旋转，避免钻头与井壁间发生单边刮擦，还可测定钻头在提升过程中的倾斜状态，配合可移动的主桁架可有效规避机械干涉点。
Description
技术领域
本发明属于提升设备技术领域，具体是涉及一种井下钻头打捞用起吊工具。
背景技术
在旋挖钻机大口径桩基施工过程中，塌孔埋钻、抱钻事故时有发生。在穿孔作业中，由于钻头材质、加工质量和操作等原因，潜孔钻头常断裂或脱落而掉入孔内，钻头掉入孔内造成废孔的概率在80%左右，废孔后要求改位重新钻孔，不仅增加了穿孔成本，还必须修改既定的孔网参数，恶化了爆破探孔的环境。
为解决钻头掉落及其打捞问题，浅孔中掉落的钻头常用人工捞取法，而深孔中掉落的钻头常用卡板式打捞器或电磁铁打捞器等打捞法，目前常用的打捞方法大多是配合线性起吊设备进行钻头的提升，由于井壁狭窄，钻头在线性提拉的过程中很容易与壁面发生连续的纵向刮擦，对于松散易坍塌的地层，容易导致井壁中段坍塌，而且钻头在提拉时一旦发生单边卡阻，不仅会造成钻头倾斜卡死，还会破坏井壁的受力，导致桩井报废。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种井下钻头打捞用起吊工具，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种井下钻头打捞用起吊工具，包括桁架机构，所述桁架机构包括主桁架、固定齿盘、收卷盘和链带，所述主桁架布设于井口一端，且所述主桁架底部固定装配有固定齿盘和收卷盘，所述链带一端固定于主桁架上，另一端穿过固定齿盘后装配于收卷盘上；
从动轮组，所述从动轮组包括轮支架、从动齿轮和侧齿轮，所述轮支架上转动装配有从动齿轮，且所述从动齿轮啮合装配于链带上，所述轮支架一侧还布设有侧齿轮，所述侧齿轮与从动齿轮同轴相接；
侧倾筒组件，所述侧倾筒组件包括筒体、钢索和装配槽，所述筒体布设于轮支架底部，且所述筒体中部布设有钢索，所述钢索一端固定装配于筒体底侧，另一端穿过筒体后与轮支架固定相接，用于悬吊所述筒体，所述筒体的外径端还布设有装配槽；
转子组件，所述转子组件包括回转环、环齿和牵拉臂，所述回转环转动套设于筒体上且装配于装配槽中，所述回转环上周向布设有若干个环齿，所述回转环上还周向固定连接有若干个牵拉臂，所述牵拉臂底部固定装配有安装座，所述安装座用于装配连接待提升的钻头；
传动机构，所述传动机构布设于轮支架和回转环之间，以使所述从动齿轮和回转环联动相接；
压感单元，所述压感单元装配于筒体的内壁上，用于测量所述钻头的倾斜方向。
作为本发明进一步的方案，所述桁架机构还包括升降支座和可动支轮，若干个所述的升降支座装配于主桁架底部，且所述升降支座底部还装配连接有可动支轮，用于调节所述主桁架的起吊坐标。
作为本发明进一步的方案，所述侧倾筒组件还包括通槽、套环、基片和压接环，所述筒体的侧壁上周向布设有若干个通槽，所述套环套设于钢索外，且所述套环上周向布设有若干个基片，所述基片滑动插装于通槽中，用于限定所述套环的滑动平面，所述套环底部还固定连接有压接环。
作为本发明进一步的方案，所述传动机构包括轴筒、转子件、矩形杆和C型接头，两个所述的轴筒分别固定装配于轮支架和筒体一侧，且所述轴筒内径上布设有限位槽，所述转子件转动装配于限位槽中，所述转子件末端还布设有传动齿轮，两组所述的转子件通过传动齿轮分别与所述侧齿轮和环齿啮合相接，所述转子件中还滑动装配有矩形杆，所述矩形杆末端固定装配有C型接头，两组所述的C型接头之间通过十字扣活动相接。
作为本发明进一步的方案，所述转子件的内径上布设有矩形槽，所述矩形槽与矩形杆滑动相接，用于限制所述矩形杆的轴向自转。
作为本发明进一步的方案，所述压感单元包括压感环和分体式压力传感器，所述压感环固定装配于筒体的内壁上且与所述压接环位于同一竖直高度上，所述压感环的内径端周向装配有若干个分体式压力传感器。
作为本发明进一步的方案，所述分体式压力传感器与所述可动支轮和收卷盘电性相接。
综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明通过在井口端设置有主桁架，并在主桁架下悬吊有轮支架以及筒体，能够在提升钻头的过程中驱动钻头旋转，避免钻头与井壁间发生单侧刮擦，另外还可测定钻头在提升过程中的倾斜状态，配合可移动的主桁架可有效规避机械干涉点对提升过程的影响。
附图说明
图1为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具的工作原理示意图。
图2为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中桁架机构的结构示意图。
图3为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中侧倾筒组件和转子组件的局部剖视图。
图4为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中传动机构的结构示意图。
图5为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中传动机构的局部剖视图。
图6为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中轮支架和从动齿轮的俯视图。
图7为本发明的一种实施例中提供的井下钻头打捞用起吊工具中压感单元的结构示意图。
附图标记：1-桁架机构、101-主桁架、102-升降支座、103-可动支轮、104-固定齿盘、105-收卷盘、106-链带、2-从动轮组、201-轮支架、202-从动齿轮、203-侧齿轮、3-侧倾筒组件、301-筒体、302-钢索、303-通槽、304-套环、305-基片、306-压接环、307-装配槽、4-转子组件、401-回转环、402-环齿、403-牵拉臂、404-安装座、5-传动机构、501-轴筒、502-限位槽、503-转子件、504-矩形槽、505-传动齿轮、506-矩形杆、507-C型接头、508-十字扣、6-压感单元、601-压感环、602-分体式压力传感器、7-钻头。
实施方式
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
请参阅图1-图7，本发明的一种实施例中的井下钻头打捞用起吊工具，包括桁架机构1，所述桁架机构1包括主桁架101、升降支座102、可动支轮103、固定齿盘104、收卷盘105和链带106，所述主桁架101布设于井口一端，且所述主桁架101底部固定装配有固定齿盘104和收卷盘105，所述链带106一端固定于主桁架101上，另一端穿过固定齿盘104后装配于收卷盘105上，若干个所述的升降支座102装配于主桁架101底部，且所述升降支座102底部还装配连接有可动支轮103，用于调节所述主桁架101的起吊坐标；从动轮组2，所述从动轮组2包括轮支架201、从动齿轮202和侧齿轮203，所述轮支架201上转动装配有从动齿轮202，且所述从动齿轮202啮合装配于链带106上，所述轮支架201一侧还布设有侧齿轮203，所述侧齿轮203与从动齿轮202同轴相接；侧倾筒组件3，所述侧倾筒组件3包括筒体301、钢索302和装配槽307，所述筒体301布设于轮支架201底部，且所述筒体301中部布设有钢索302，所述钢索302一端固定装配于筒体301底侧，另一端穿过筒体301后与轮支架201固定相接，用于悬吊所述筒体301，所述筒体301的外径端还布设有装配槽307；转子组件4，所述转子组件4包括回转环401、环齿402和牵拉臂403，所述回转环401转动套设于筒体301上且装配于装配槽307中，所述回转环401上周向布设有若干个环齿402，所述回转环401上还周向固定连接有若干个牵拉臂403，所述牵拉臂403底部固定装配有安装座404，所述安装座404用于装配连接待提升的钻头7；传动机构5，所述传动机构5布设于轮支架201和回转环401之间，以使所述从动齿轮202和回转环401联动相接；压感单元6，所述压感单元6装配于筒体301的内壁上，用于测量所述钻头7的倾斜方向。
本实施例在实际应用时，当通过该起吊工具打捞井下钻头7时，首先将吊装于链带106上的轮支架201以及轮支架201底部的侧倾筒组件3和转子组件4沿井口送入，并将其浸置于泥浆中，通过驱动所述收卷盘105转动，可将收卷盘105上盘绕的链带106不断向外释放，使得所述轮支架201沿井口下沉，当轮支架201下沉至钻头7的打捞点位置时，可通过人工或机械臂将钻头7尾部断裂的轴杆固定装配于安装座404中部，使得钻头7与筒体301和回转环401位于同轴方向上，固定钻头7后即可通过反转收卷盘105对链带106进行收卷，收卷过程中所述轮支架201在竖直方向上不断升高，且由于所述从动齿轮202与轮支架201转动相接，因此所述从动齿轮202随链带106转动的过程中可通过传动机构5传动至回转环401上，以使回转环401在跟随筒体301上升的过程中不断转动，从而使安装座404上的钻头7跟随回转环401同轴旋转，使钻头7在上升过程中不断自旋，而现有技术中常规的线性提升动作，当钻头7处于与井眼偏心位置上并不断上升时，容易单边与井壁发生连续纵向刮擦，对于像砂层这种松散易坍塌的地层，连续的刮擦很可能破坏井壁的受力，导致中段坍塌，不仅影响钻头7的打捞过程，更对桩井的安全产生威胁，而回转环401通过自旋动作可避免钻头7与井壁的单向刮擦，并且还可将井壁端掉落的沉渣不断抖落，避免沉渣对起吊动作产生机械干涉，另外当钻头7在提升过程中与井壁发生碰撞，导致钻头7单侧卡阻发生倾斜时，所述筒体301内部的压感单元6还可检测出钻头7的倾斜方向，并控制所述主桁架101利用可动支轮103在井口端移动，使钻头7与干涉点错位，从而将钻头7从桩井中打捞出来。
在本实施例中的一种情况中，所述固定齿盘104、收卷盘105和链带106共同构成动滑轮提升结构，相较于传统的线性提升结构，动滑轮更节省动力源输出。
请参阅图3，本发明的一种优选实施例中，所述侧倾筒组件3还包括通槽303、套环304、基片305和压接环306，所述筒体301的侧壁上周向布设有若干个通槽303，所述套环304套设于钢索302外，且所述套环304上周向布设有若干个基片305，所述基片305滑动插装于通槽303中，用于限定所述套环304的滑动平面，所述套环304底部还固定连接有压接环306。
本实施例在实际应用时，所述筒体301的侧壁上布设有通槽303，所述套环304套设于钢索302外且其上还装配有若干个基片305，所述基片305插装于通槽303中，使得所述套环304限位于固定的水平面高度上，当钻头7在提升过程中单侧与井壁间发生干涉时，由于钻头7单侧受到井壁的限位，因此钻头7的中轴基准线与桩井的轴线从平行状态变成倾斜状态，且此时轮支架201仍跟随链带106进行纵向提升，所述筒体301以及回转环401同时发生倾斜，使得在水平方向上钢索302与筒体301之间的距离改变，从而压动所述套环304与筒体301之间发生偏心滑动，以使所述套环304底部的压接环306跟随其同步运动，使得压接环306压接于筒体301内壁侧的压感单元6上，从而可获得钻头7的倾斜方向。
请参阅图4和图5，在本实施例中的一种优选实施例中，所述传动机构5包括轴筒501、转子件503、矩形杆506和C型接头507，两个所述的轴筒501分别固定装配于轮支架201和筒体301一侧，且所述轴筒501内径上布设有限位槽502，所述转子件503转动装配于限位槽502中，所述转子件503末端还布设有传动齿轮505，两组所述的转子件503通过传动齿轮505分别与所述侧齿轮203和环齿402啮合相接，所述转子件503中还滑动装配有矩形杆506，所述矩形杆506末端固定装配有C型接头507，两组所述的C型接头507之间通过十字扣508活动相接，转子件503的内径上布设有矩形槽504，所述矩形槽504与矩形杆506滑动相接，用于限制所述矩形杆506的轴向自转。
本实施例在实际应用时，当所述从动齿轮202通过其一端的侧齿轮203与一侧的传动齿轮505啮合相接时，所述传动齿轮505带动转子件503在限位槽502中限位转动，且所述矩形杆506滑动插装于转子件503内部，并与所述转子件503中的矩形槽504滑动相接，因此矩形杆506能够跟随侧齿轮203同步旋转，所述矩形杆506末端的C型接头507通过十字扣508可带动另一组C型接头507同步转动，通过从动齿轮202的转动以及两组轴筒501的传动，可使得与另一组传动齿轮505啮合相接的环齿402与从动齿轮202同步运动，从而带动钻头7不断转动。
在本实施例的一种情况中，采用C型接头507和十字扣508构成的万向传动结构，可适应所述轮支架201和筒体301之间的多种倾斜角度进行传动，并且其传动过程不受提升距离的干涉。
请参阅图3和图7，在本实施例中的一种优选实施例中，所述压感单元6包括压感环601和分体式压力传感器602，所述压感环601固定装配于筒体301的内壁上且与所述压接环306位于同一竖直高度上，所述压感环601的内径端周向装配有若干个分体式压力传感器602，所述分体式压力传感器602与所述可动支轮103和收卷盘105电性相接。
本实施例在实际应用时，当所述压接环306压接于压感环601上的分体式压力传感器602上时，可通过电信号传输至可动支轮103和收卷盘105一端，当钻头7在提升过程中处于倾斜姿态时，可控制收卷盘105驱动链带106暂停提升，并反向释放一段链带106，使钻头7下降一段距离并恢复至水平状态，同时还可控制可动支轮103运动，使钻头7的提升点坐标与产生机械干涉的点位相错位，从而使钻头7避开干涉点进行起吊。
本发明上述实施例中提供了一种井下钻头打捞用起吊工具，通过在井口端设置有主桁架101，并在主桁架101下悬吊有轮支架201以及筒体301，能够在提升钻头7的过程中驱动钻头7旋转，避免钻头7与井壁间发生单侧刮擦，另外，还可测定钻头7在提升过程中的倾斜状态，配合可移动的主桁架101可有效规避机械干涉点对提升过程中的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述井下钻头打捞用起吊工具包括：
桁架机构，所述桁架机构包括主桁架、固定齿盘、收卷盘和链带，所述主桁架布设于井口一端，且所述主桁架底部固定装配有固定齿盘和收卷盘，所述链带一端固定于主桁架上，另一端穿过固定齿盘后装配于收卷盘上；
从动轮组，所述从动轮组包括轮支架、从动齿轮和侧齿轮，所述轮支架上转动装配有从动齿轮，且所述从动齿轮啮合装配于链带上，所述轮支架一侧还布设有侧齿轮，所述侧齿轮与从动齿轮同轴相接；
侧倾筒组件，所述侧倾筒组件包括筒体、钢索和装配槽，所述筒体布设于轮支架底部，且所述筒体中部布设有钢索，所述钢索一端固定装配于筒体底侧，另一端穿过筒体后与轮支架固定相接，用于悬吊所述筒体，所述筒体的外径端还布设有装配槽；
转子组件，所述转子组件包括回转环、环齿和牵拉臂，所述回转环转动套设于筒体上且装配于装配槽中，所述回转环上周向布设有若干个环齿，所述回转环上还周向固定连接有若干个牵拉臂，所述牵拉臂底部固定装配有安装座，所述安装座用于装配连接待提升的钻头；
传动机构，所述传动机构布设于轮支架和回转环之间，以使所述从动齿轮和回转环联动相接；
压感单元，所述压感单元装配于筒体的内壁上，用于测量所述钻头的倾斜方向。
2.根据权利要求1所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述桁架机构还包括升降支座和可动支轮，若干个所述的升降支座装配于主桁架底部，且所述升降支座底部还装配连接有可动支轮，用于调节所述主桁架的起吊坐标。
3.根据权利要求2所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述侧倾筒组件还包括通槽、套环、基片和压接环，所述筒体的侧壁上周向布设有若干个通槽，所述套环套设于钢索外，且所述套环上周向布设有若干个基片，所述基片滑动插装于通槽中，用于限定所述套环的滑动平面，所述套环底部还固定连接有压接环。
4.根据权利要求1所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述传动机构包括轴筒、转子件、矩形杆和C型接头，两个所述的轴筒分别固定装配于轮支架和筒体一侧，且所述轴筒内径上布设有限位槽，所述转子件转动装配于限位槽中，所述转子件末端还布设有传动齿轮，两组所述的转子件通过传动齿轮分别与所述侧齿轮和环齿啮合相接，所述转子件中还滑动装配有矩形杆，所述矩形杆末端固定装配有C型接头，两组所述的C型接头之间通过十字扣活动相接。
5.根据权利要求4所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述转子件的内径上布设有矩形槽，所述矩形槽与矩形杆滑动相接，用于限制所述矩形杆的轴向自转。
6.根据权利要求3所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述压感单元包括压感环和分体式压力传感器，所述压感环固定装配于筒体的内壁上且与所述压接环位于同一竖直高度上，所述压感环的内径端周向装配有若干个分体式压力传感器。
7.根据权利要求6所述的一种井下钻头打捞用起吊工具，其特征在于，所述分体式压力传感器与所述可动支轮和收卷盘电性相接。
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2023
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