CN211287575U - 一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置，包括底座，底座上通过轴承悬挂安装有下转盘，下转盘中心固定安装有外轴，外轴的上端固定安装有上转盘；在下转盘上沿周向开有一圈钻杆槽，上转盘对应下转盘上的钻杆槽开有一圈开口槽；在外轴内同轴设置有内轴，内轴下端和底座固定连接，上转盘通过轴承悬挂安装在内轴上。本实用新型钻机配套用钻具自动化移摆管装置的结构简单、体积小，便于运输和安装。整体轮廓呈圆柱状，可直接安装在钻机底座上，不用单独运输。移摆管过程中动作简单，工作可靠度高。除下转盘需要旋转外，其他动作都为直线运动，不需要复杂的运动就能实现钻杆的外推。通过棘轮机构驱动转盘旋转，传动效率高，工作稳定。

Description

一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置

技术领域

本实用新型涉及机械自动化领域，尤其涉及一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置。

背景技术

钻探作业在地质调查、环境取样、场地修复和工民建等行业中有着广泛的应用。在钻井过程中，下钻和起钻时钻杆的移动和排放一直是一项劳动强度大、危险系数高的工作。最原始的钻杆移动和排放工作是由钻井工人完成的，随着技术的进步逐渐被半自动和全自动移摆管系统所替代。移摆管系统在钻井中的应用提高了钻进效率和安全性，有利于降低施工成本。

现有的钻杆移摆管系统主要是针对石油和地质等钻进深度较大(≥1000米)的钻机研发，存在体积大、系统复杂、可靠性差等缺点，而针对较浅沉积地层的自动化取样钻机配套使用的钻杆移摆管系统当前尚处空白。

实用新型内容

针对上述现有技术中的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、移动灵活、适用于浅层钻进工况中应用的钻机配套用钻具自动化移摆管装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置，包括底座，底座上通过轴承悬挂安装有下转盘，下转盘中心固定安装有外轴，外轴的上端固定安装有上转盘；在下转盘上沿周向开有一圈钻杆槽，上转盘对应下转盘上的钻杆槽开有一圈开口槽；在外轴内同轴设置有内轴，内轴下端和底座固定连接，上转盘通过轴承悬挂安装在内轴上。

优选地，还包括棘轮驱动结构，所述棘轮驱动结构包括棘轮、棘爪和拨杆油缸，所述棘轮同轴固定安装于下转盘的下方，棘爪通过销钉转动安装在棘轮的一侧，棘爪一端与棘轮上的棘齿接触，另一端与拨杆油缸的活塞杆铰接，通过活塞杆的往复运动带动棘爪转动，进而带动棘轮绕自身轴线转动。

优选地，还包括拔杆结构，所述拔杆结构包括拔杆油缸和伸缩臂，所述伸缩臂通过法兰连接于内轴的上端，所述拔杆油缸的安装座固定连接在伸缩臂上，拔杆油缸的活塞杆与伸缩臂的活动端固定连接。

优选地，还包括推杆结构，所述推杆结构包括推杆油缸，所述推杆油缸固定安装在伸缩臂的活动端上，所述推杆油缸的轴线与伸缩臂的轴线垂直。

优选地，还包括夹持结构，所述夹持结构包括夹持座、夹持油缸、夹持钳和连杆，所述夹持座一端固定连接在推杆油缸的活塞杆端部；所述夹持钳包括两个夹持臂，夹持臂相互对称安装在夹持座的另一端，夹持爪通过销钉铰接在夹持座上；夹持油缸的缸座安装在夹持座上，夹持座的活塞杆上铰接两根连杆，两根连杆分别与一夹持爪远离钳口的部位铰接；通过夹持油缸的活塞杆的活塞运动带动连杆同步运动，连杆推拉夹持爪绕夹持爪与夹持座的铰接点做杠杆运动，带动夹持器的钳口张大或缩小。

优选地，还包括调平结构，所述调平结构包括导向槽、调平螺栓、调平弹簧、弹簧挡圈、滚珠和滚道，所述导向槽为凸出于底座上表面的环形槽，弹簧挡圈铺设于导向槽的底面，在导向槽的底面均匀开有至少三个贯穿的螺纹孔，对应每个螺纹孔装配一个调平螺栓，调平螺栓从螺纹孔下方穿入螺纹孔与弹簧挡圈的下表面接触配合；在环形槽内套装调平弹簧，调平弹簧上方支撑滚道，滚道内装填有滚珠；滚珠与上方的棘轮滚动配合。

优选地，所述底座具有中空腔体，对应每个调平螺栓所在位置，在底座的腔壁上开有调平窗口。

优选地，还包括桅杆，所述桅杆设置于下转盘的一侧，在桅杆上设置有上转盘挡圈。

优选地，所述上转盘挡圈同轴套在上转盘外围，在上转盘挡圈上具有大于上转盘上开口槽的缺口。

与现有技术相比，本实用新型实施例至少具有以下优点：

第一、钻机配套用钻具自动化移摆管装置的结构简单、体积小，便于运输和安装。整体轮廓呈圆柱状，可直接安装在钻机底座上，不用单独运输。

第二、移摆管过程中动作简单，工作可靠度高。除下转盘需要旋转外，其他动作都为直线运动，不需要复杂的运动就能实现钻杆的外推。通过棘轮机构驱动转盘旋转，传动效率高，工作稳定。

第三、通过调平结构进行调平时操作简单且调平效果好。通过调平结构可快速将下转盘调到相对水平的位置，保证对接精度。

附图说明

图1为本实用新型钻机配套用钻具自动化移摆管装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为图1中C处的局部放大图；

图5为对应图2中A部分结构的剖视图；

图6为对应图3中B部分结构的剖视图；

图7为对应图4中C部分结构的剖视图；

图8为图5中D-D向的剖视图；

图9为图6中E-E向的剖视图。

附图标记：1、底座；2、下转盘；3、外轴；4、上转盘；5、钻杆槽；6、开口槽；7、内轴；8、棘轮；9、棘爪；10、拨杆油缸；11、拔杆油缸；12、伸缩臂；13、推杆油缸；14、夹持座；15、夹持油缸；16、夹持臂；17、连杆；18、导向槽；19、调平螺栓；20、调平弹簧；21、弹簧挡圈；22、滚珠；23、滚道；24、调平窗口；25、桅杆；26、上转盘挡圈；27、缺口；28、钻杆；29、动力头。

具体实施方式

下面结合附图1-9和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置，包括底座1，底座1上通过轴承悬挂安装有下转盘2，下转盘2中心固定安装有外轴3，外轴3的上端固定安装有上转盘4；在下转盘2上沿周向开有一圈钻杆槽5，上转盘4对应下转盘2上的钻杆槽5开有一圈开口槽6；在外轴3内同轴设置有内轴7，内轴7下端和底座1固定连接，上转盘4通过轴承悬挂安装在内轴7上。

为了驱动下转盘2转动，还包括棘轮驱动结构，所述棘轮驱动结构包括棘轮8、棘爪9和拨杆油缸10，所述棘轮8同轴固定安装于下转盘2的下方，棘爪9通过销钉转动安装在棘轮8的一侧，棘爪9一端与棘轮8上的棘齿接触，另一端与拨杆油缸10的活塞杆铰接，通过活塞杆的往复运动带动棘爪9转动，进而带动棘轮8绕自身轴线转动。

为了将钻杆28从下转盘2的钻杆槽5内拔出，还包括拔杆结构，所述拔杆结构包括拔杆油缸11和伸缩臂12，所述伸缩臂12通过法兰连接于内轴7的上端，所述拔杆油缸11的安装座固定连接在伸缩臂12上，拔杆油缸11的活塞杆与伸缩臂12的活动端固定连接。

为了将拔出的钻杆28从下转盘2及上转盘4对应的区域内推出，还包括推杆结构，所述推杆结构包括推杆油缸13，所述推杆油缸13固定安装在伸缩臂12的活动端上，所述推杆油缸13的轴线与伸缩臂12的轴线垂直。

为了握持钻杆28，还包括夹持结构，所述夹持结构包括夹持座14、夹持油缸15、夹持钳和连杆17，所述夹持座14一端固定连接在推杆油缸13的活塞杆端部；所述夹持钳包括两个夹持臂16，夹持臂16相互对称安装在夹持座14的另一端，夹持爪通过销钉铰接在夹持座14上；夹持油缸15的缸座安装在夹持座14上，夹持座14的活塞杆上铰接两根连杆17，两根连杆17分别与一夹持爪远离钳口的部位铰接；通过夹持油缸15的活塞杆的活塞运动带动连杆17同步运动，连杆推拉夹持爪绕夹持爪与夹持座14的铰接点做杠杆运动，带动夹持器的钳口张大或缩小。

为了保证钻杆28整体的水平，还包括调平结构，所述调平结构包括导向槽18、调平螺栓19、调平弹簧20、弹簧挡圈21、滚珠22和滚道23，所述导向槽18为凸出于底座1上表面的环形槽，弹簧挡圈21铺设于导向槽18的底面，在导向槽18的底面均匀开有至少三个贯穿的螺纹孔，对应每个螺纹孔装配一个调平螺栓19，调平螺栓19从螺纹孔下方穿入螺纹孔与弹簧挡圈21的下表面接触配合；在环形槽内套装调平弹簧20，调平弹簧20上方支撑滚道23，滚道23内装填有滚珠22；滚珠22与上方的棘轮8滚动配合。本实施例中的调平螺栓19设置为三个。在调平时，通过调节三个调平螺栓19相对螺纹孔的进尺深度达到调节下转盘2水平的目的。对应的调平螺栓19将对应部位的弹簧挡圈21局部顶起，弹簧挡圈21上方的调平弹簧20对向上方滚道23施加的力增加直至将上方的滚道23顶起，三个调平螺栓19配合实现调平的目的。

具体的，为了便于调整调平螺栓19，在底座1上加工出中空腔体，对应每个调平螺栓19所在位置，在底座1的腔壁上开有调平窗口24。

为了避免钻杆28从上转盘4的开口槽6内拖出，还包括桅杆25，所述桅杆25设置于下转盘2的一侧，在桅杆25上设置有上转盘挡圈26。

为了保证钻杆28能够从上转盘4内顺利取出，所述上转盘挡圈26同轴套在上转盘4外围，在上转盘挡圈26上具有大于上转盘4上开口槽6的缺口27。

钻机配套用钻具自动化移摆管装置的移摆管过程如下：

钻机配套用钻具自动化移摆管装置将钻杆28安放在下转盘2的钻杆槽5和上转盘4的开口槽6内，通过棘轮驱动机构实现移摆管系统的旋转，通过拨杆油缸10带动棘爪9绕销钉摆动来驱动下转盘2、上转盘4和钻杆28同时旋转。

当目标钻杆28旋转到上转盘挡圈26的缺口27处时停止转动，适当推出推杆油缸13使夹持钳朝向目标钻杆28移动，同时通过夹持油缸15使夹持钳钳紧钻杆28。

当夹持钳钳紧钻杆28后推出拔杆油缸11使伸缩臂12的活动端和钻杆28同时向上运动，从而将钻杆28从下转盘2的钻杆槽5里拔出。

当拔杆油缸11带动伸缩臂12的活动端和钻杆28达到预定高度后，继续推出推杆油缸13使钻杆28的轴线与待安装钻杆28的动力头29轴线重合。此时将动力头29沿桅杆25向下运动，同时旋转动力头29输出轴完成钻杆28的连接。

连接完成后松开夹持钳收回推杆油缸13，收回拔杆油缸11完成一次移摆管动作，通过棘轮8驱动机构旋转下转盘2、上转盘4和钻杆28进行下一次移摆管。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，包括底座，底座上通过轴承悬挂安装有下转盘，下转盘中心固定安装有外轴，外轴的上端固定安装有上转盘；在下转盘上沿周向开有一圈钻杆槽，上转盘对应下转盘上的钻杆槽开有一圈开口槽；在外轴内同轴设置有内轴，内轴下端和底座固定连接，上转盘通过轴承悬挂安装在内轴上。

2.根据权利要求1所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括棘轮驱动结构，所述棘轮驱动结构包括棘轮、棘爪和拨杆油缸，所述棘轮同轴固定安装于下转盘的下方，棘爪通过销钉转动安装在棘轮的一侧，棘爪一端与棘轮上的棘齿接触，另一端与拨杆油缸的活塞杆铰接，通过活塞杆的往复运动带动棘爪转动，进而带动棘轮绕自身轴线转动。

3.根据权利要求2所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括拔杆结构，所述拔杆结构包括拔杆油缸和伸缩臂，所述伸缩臂通过法兰连接于内轴的上端，所述拔杆油缸的安装座固定连接在伸缩臂上，拔杆油缸的活塞杆与伸缩臂的活动端固定连接。

4.根据权利要求3所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括推杆结构，所述推杆结构包括推杆油缸，所述推杆油缸固定安装在伸缩臂的活动端上，所述推杆油缸的轴线与伸缩臂的轴线垂直。

5.根据权利要求4所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括夹持结构，所述夹持结构包括夹持座、夹持油缸、夹持钳和连杆，所述夹持座一端固定连接在推杆油缸的活塞杆端部；所述夹持钳包括两个夹持臂，夹持臂相互对称安装在夹持座的另一端，夹持爪通过销钉铰接在夹持座上；夹持油缸的缸座安装在夹持座上，夹持座的活塞杆上铰接两根连杆，两根连杆分别与一夹持爪远离钳口的部位铰接；通过夹持油缸的活塞杆的活塞运动带动连杆同步运动，连杆推拉夹持爪绕夹持爪与夹持座的铰接点做杠杆运动，带动夹持器的钳口张大或缩小。

6.根据权利要求2所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括调平结构，所述调平结构包括导向槽、调平螺栓、调平弹簧、弹簧挡圈、滚珠和滚道，所述导向槽为凸出于底座上表面的环形槽，弹簧挡圈铺设于导向槽的底面，在导向槽的底面均匀开有至少三个贯穿的螺纹孔，对应每个螺纹孔装配一个调平螺栓，调平螺栓从螺纹孔下方穿入螺纹孔与弹簧挡圈的下表面接触配合；在环形槽内套装调平弹簧，调平弹簧上方支撑滚道，滚道内装填有滚珠；滚珠与上方的棘轮滚动配合。

7.根据权利要求6所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，所述底座具有中空腔体，对应每个调平螺栓所在位置，在底座的腔壁上开有调平窗口。

8.根据权利要求1所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，还包括桅杆，所述桅杆设置于下转盘的一侧，在桅杆上设置有上转盘挡圈。

9.根据权利要求8所述的钻机配套用钻具自动化移摆管装置，其特征在于，所述上转盘挡圈同轴套在上转盘外围，在上转盘挡圈上具有大于上转盘上开口槽的缺口。

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