CN1271306C - 连续管的多层缠绕装置 - Google Patents

Abstract

连续管的多层缠绕装置，涉及一种地下矿物开采、地质勘察、油气采矿等超深钻孔施工的设备。现有技术为连续钢管的单层缠绕机构，受到设备外形以及滚筒宽度、直径的限制，单层缠绕的连续钢管的长度是十分有限的，很难完成和实施超深钻孔施工。本发明提供一种连续钢管多层缠绕装置，它由缠绕滚筒、机架、动力机构以及传输动力的齿轮、齿条等机构组成，配合钢管推进装置可以实现连续钢管的多层缠绕。从而实现在不增大滚筒宽度的条件下，大大地增加滚筒上的连续钢管的缠绕长度。

Description

连续管的多层缠绕装置

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种地下固体矿物的开采钻孔、地质勘察、油气采矿等超深钻孔施工领域。

背景技术

在矿业工程、岩土工程、建筑工程等领域，经常需要施工水平孔或定向深孔，以实现特殊目的。例如：用于井下回采工作面顺槽掘进中瓦斯超前抽放，利用顺槽进行工作面瓦斯抽放；用于煤层冲击地压防治及其它岩土工程施工定向钻孔和卸压破岩。申请号031227333公开的“水射流连续推进定向钻机”装置是专门用于上述作业的设备，这种水射流连续推进定向钻机在缠绕连续钢管的过程中，通过一系列排管机构只是实现连续钢管的单层缠绕。由于受到设备外形以及滚筒宽度、直径的限制，单层缠绕的连续钢管的长度是十分有限的，很难完成和实施超深钻孔施工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种连续管的多层缠绕装置，解决超深孔作业缠绕连续钢管的技术难题，在不增大缠绕滚筒外形尺寸的情况下，实现千米以上连续钢管的多层缠绕，从而满足如“水射流连续推进定向钻机”等地下超深孔作业的需要。

本发明的工作原理：

在滚筒上缠绕连续钢管的技术关键，是在钢管推进装置位置固定的条件下，缠绕连续钢管或释放滚筒上的连续钢管时，连续钢管与滚筒的接触点、钢管推进装置的出口、入口三点，时时刻刻应在同一条直线上。因此在缠绕连续钢管时，滚筒必须同步地在钢管推进装置的底座上移动。本发明装置中，滚筒通过链条传动与机架的行走齿轮连接，使得滚筒在转动过程中能够带动机架，在固定于钻机底座上的齿条上移动，且二者的速度满足滚筒转动一周带动机架行进的距离等于连续管线的直径，这样就能使每一层的连续钢管紧密排列。当每一层的连续钢管排满时，机架行进到齿条的某一端。调整伞齿轮的啮合状态，可实现在滚筒传动方向不变的情况下，改变机架驱动转轴的转动方向，使机架和滚筒向齿条的另一端移动，开始下一层的缠绕。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种连续管的多层缠绕装置，包括：钻机底座，与底座连接的机架，通过滚筒转轴支承在机架上的滚筒，以及钢管压紧机构、动力机构。其所述的滚筒转轴通过滚筒驱动离合器与动力机构连接，滚筒转轴连同滚筒通过传动机构与机架驱动轴连接，机架驱动轴的两端分别固定两个行走齿轮，并与安装在钻机底座上的一对齿条啮合传动，带动机架移动。

所述的传动机构包括：与滚筒转轴同轴连接滚筒链轮，经链条与机架驱动链轮传动，机架驱动链轮与主动伞齿轮同轴连接，主动伞齿轮分别与一对从动伞齿轮正交啮合，从动伞齿轮与机架驱动轴连接。

所述的从动伞齿轮与机架驱动轴的连接，是在一对从动伞齿轮之间设置齿轮连接器，并在从动伞齿轮上设置手动换向机构，扳动手动换向机构，从动伞齿轮和齿轮连接器在机架驱动轴上移动，改变从动伞齿轮与主动伞齿轮的啮合状态。

所述的滚筒驱动离合器和动力机构的连接，当缠绕连续管时，滚筒驱动离合器闭合，动力机构给滚筒提供缠绕动力；当释放连续管时，滚筒驱动离合器打开，由钢管推进装置推进钢管，并带动滚筒转动。

所述的传动机构，应满足滚筒转动一周，带动机架移动的距离等于连续管直径的要求。

本发明与背景技术相比，具有以下优点：

1、实现连续钢管在滚筒上的多层缠绕，减小了滚筒宽度对钻孔深度的限制，可以完成矿井下千米深钻孔的施工。

2、与连续钢管的单层缠绕相比，连续钢管的多层缠绕可以在不增加滚筒宽度的条件下，大大地增加连续钢管的缠绕长度。

附图说明：

图1是一种连续管的多层缠绕装置的结构示意图(主视图)；

图2是图1的侧视图。

具体实施方式：

如图1、2所示，一种用于“水射流连续推进定向钻机”的连续管的多层缠绕装置，包括：钻机底座16，与底座连接的机架15，通过滚筒转轴14支承在机架上的滚筒1，以及钢管压紧机构3、动力机构13。其所述的滚筒转轴14通过滚筒驱动离合器12与动力机构13连接，滚筒转轴14连同滚筒1通过传动机构与机架驱动轴11连接，机架驱动轴11的两端分别固定两个行走齿轮5，并与安装在钻机底座16上的一对齿条4啮合传动，带动机架15移动。

所述的传动机构包括：与滚筒转轴14同轴连接滚筒链轮17，经链条6与机架驱动链轮18传动，机架驱动链轮18与主动伞齿轮10同轴连接，主动伞齿轮10分别与一对从动伞齿轮9正交啮合，从动伞齿轮与机架驱动轴11连接。

所述的从动伞齿轮与机架驱动轴11的连接，是在一对从动伞齿轮9之间设置齿轮连接器19，并在从动伞齿轮上设置手动换向机构8，扳动手动换向机构8，从动伞齿轮9和齿轮连接器19可在机架驱动轴11上移动，改变从动伞齿轮与主动伞齿轮的啮合状态。

所述的滚筒驱动离合器12和动力机构13的连接，当缠绕连续管时，滚筒驱动离合器12闭合，动力机构13给滚筒提供缠绕动力；当释放连续管时，滚筒驱动离合器12打开，由钢管推进装置7推进钢管，并带动滚筒转动。

所述的传动机构，应满足滚筒1转动一周，带动机架15移动的距离等于连续管2直径的要求。

为了进一步说明本发明的构造，下面详细介绍其工作过程：

钻机的工作分连续推进和连续缠绕两部分，当进行连续钢管的缠绕时，滚筒驱动离合器12闭合，将动力传输到与滚筒转轴14相连的齿轮上，带动滚筒1沿缠绕钢管2的方向转动(图1中滚筒顺时针转动)，同时，滚筒1通过滚筒链轮17、传动链条6将动力传输到机架的驱动链轮18，由于机架驱动链轮18与主动伞形齿轮10同轴连接，主动伞齿轮10与从动伞齿轮9正交啮合，因而机架驱动链轮18的动力传输给从动伞齿轮9；由于一对从动伞齿轮由齿轮连接器19连接，从动伞齿轮9既可以在机架驱动轴11上滑动，又可以驱动机架驱动轴11转动，机架驱动轴11的两端分别固定两个齿轮5，并与一对齿条4啮合，因而当机架驱动轴11转动时，能够带动机架15以及机架上的滚筒1一起在齿条4上移动。从动伞齿轮9与主动伞齿轮10的啮合状态由手动换向机构8控制，通过改变从动伞齿轮与主动伞齿轮的啮合，可完成机架15在齿条4上的往复运动；由于机架在齿条上的移动速度满足滚筒每转动一周时，机架移动的距离等于连续钢管的直径。从而使连续钢管能够在滚筒上整齐、并列地排满每一层。当机架移动到齿条的某一端时，操作手动换向机构，移动从动伞齿轮的位置，改变伞齿轮的啮合状态，可使机架向相反的方向移动，开始下一层钢管的缠绕。当进行连续钢管的推进时，滚筒驱动离合器12打开，使滚筒转轴14与动力机构13脱开。由连续钢管推进装置7驱动钢管，钢管拽动滚筒1转动，此阶段滚筒的转动方向在图1中为逆时针方向。同时滚筒将动力传输到机架驱动轴11，驱动机架15以及滚筒1一起在齿条4上往复运动，其运动过程与上述过程相同。

Claims (5)

1、一种连续管的多层缠绕装置，包括：钻机底座(16)，与底座连接的机架(15)，通过滚筒转轴(14)支承在机架上的滚筒(1)，以及钢管压紧机构(3)、动力机构(13)，其特征在于：所述的滚筒转轴(14)通过滚筒驱动离合器(12)与动力机构(13)连接，滚筒转轴(14)连同滚筒(1)通过传动机构与机架驱动轴(11)连接，机架驱动轴(11)的两端分别固定两个行走齿轮(5)，并与安装在钻机底座(16)上的一对齿条(4)啮合传动，带动机架(15)移动。

2、按照权利要求1所述的连续管的多层缠绕装置，其特征在于：所述的传动机构包括：与滚筒转轴(14)同轴连接滚筒链轮(17)，经链条(6)与机架驱动链轮(18)传动，机架驱动链轮(18)与主动伞齿轮(10)同轴连接，主动伞齿轮(10)分别与一对从动伞齿轮(9)正交啮合，从动伞齿轮与机架驱动轴(11)连接。

3、按照权利要求2所述的连续管的多层缠绕装置，其特征在于：所述的从动伞齿轮与机架驱动轴(11)的连接，是在一对从动伞齿轮(9)之间设置齿轮连接器(19)，并在从动伞齿轮上设置手动换向机构(8)，扳动手动换向机构(8)，从动伞齿轮(9)和齿轮连接器(19)在机架驱动轴(11)上移动，改变从动伞齿轮与主动伞齿轮的啮合状态。

4、按照权利要求1所述的连续管的多层缠绕装置，其特征在于：所述的滚筒驱动离合器(12)和动力机构(13)的连接，当缠绕连续管时，滚筒驱动离合器(12)闭合，动力机构(13)给滚筒提供缠绕动力；当释放连续管时，滚筒驱动离合器(12)打开，由钢管推进装置(7)推进钢管，并带动滚筒转动。

5、按照权利要求1、2所述的连续管的多层缠绕装置，其特征在于：所述的传动机构，应满足滚筒(1)转动一周，带动机架(15)移动的距离等于连续管(2)直径的要求。

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