CN220929322U - 一种水平钻机的换杆机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水平钻机的换杆机构，包括机架以及设置于机架上的夹持器；所述夹持器包括前夹持单元以及后夹持单元，所述前夹持单元为三爪卡盘式夹持结构，所述后夹持单元为对置式的双卡瓦夹持结构；所述后夹持单元之后还设置有稳定架，所述稳定架包括与钻杆尺寸相匹配的环套，所述环套底部通过可调连接机构与球铰支座装配连接，并通过所述球铰支座与机架装配为一体；所述稳定架的装配平面与后夹持单元之间预留有操作间距作为换杆作业空间，且所述操作间距为对应钻杆整体长度的10～15％。本实用新型结构简单，能在传统夹持器上进行改进，可有效提高水平钻机换杆作业时的便利性、准确性和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及工程器械领域中的水平定向穿越工程设备，具体涉及一种水平钻机的换杆机构。
背景技术
水平定向钻机作为一类基于非开挖技术的施工机械，能在一定曲率半径范围内绕开障碍物，能避免破坏管线经过地区的生态环境，其主要用于在穿越公路、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的条件下，利用岩土钻掘、定向测控等技术手段在不开挖地表的情况下穿越障碍来进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油、污水排放等管线的铺设或更新，具有精确导向，环保，效率高等特点。
水平定向钻机在进行作业过程中，需要将多根直线型的钻杆进行首尾连接，然后利用连接后的钻杆进行至少一次钻导向孔、扩孔以及回拖管线的作业，以得到一个大曲率的布管轨迹。在此施工过程中，钻杆的连接与装卸是水平定向钻技术中必不可少且重要的工序，直接影响到施工过程中的施工效率及可靠性，是整个水平定向钻施工的基本保证。在传统工艺中，对于钻杆的连接与装卸操作通常是依靠钻机和虎钳等大扭矩辅助工具以人工方式进行连接与装卸，其工作量大、稳定性差，已逐渐被夹持器等辅助工具所取代；这一类夹持器通常包括前、后两个以油缸驱动的夹持结构，仅用于在钻杆装卸过程中提供夹持力度和扭矩，而在实际的钻杆换杆作业过程中，除了要实现夹持和扭转外，还需要进行装配面的对位操作，而现有的夹持器多结构简单，杆间的对位操作多通过人工调整实现，存在操作强度高、效率低、对位精度低的缺陷，容易导致后期钻机钻探作业时彼此连接的两根钻杆容易在连接处卡死，进而给施工方造成作业阻碍。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种水平钻机的换杆机构，以解决上述技术背景中的缺陷。
本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种水平钻机的换杆机构，包括机架以及设置于机架上的夹持器；
所述夹持器包括前夹持单元以及后夹持单元，所述前夹持单元为三爪卡盘式夹持结构，所述后夹持单元为对置式的双卡瓦夹持结构；
所述后夹持单元之后还设置有稳定架，所述稳定架包括与钻杆尺寸相匹配的环套，所述环套底部通过可调连接机构与球铰支座装配连接，并通过所述球铰支座与机架装配为一体；
所述稳定架的装配平面与后夹持单元之间预留有操作间距作为换杆作业空间，且所述操作间距为对应钻杆整体长度的10～15％。
作为进一步限定，所述前夹持单元以及所述后夹持单元均采用液压驱动，而所述机架上还预留有液压件装配位，以对作为驱动单元的液压件进行集成装配。
作为进一步限定，所述后夹持单元包括转台，所述转台上成型有相对设置的静卡瓦座以及动卡瓦座，所述静卡瓦座固定装配于转台上，所述动卡瓦座与转台活动装配，并能相对静卡瓦座实现平移。
作为进一步限定，所述后夹持单元设置于平移平台上，所述平移平台底部设置有平移油缸，所述平移油缸通过活塞杆与机架装配连接，能通过驱动平移平台来驱动后夹持单元与前夹持单元进行相对移动；
所述稳定架同样设置于所述平移平台上。
作为进一步限定，所述球铰支座的球铰上设置有锁紧装置。
作为进一步限定，所述可调连接机构为带万向节的刚性伸缩连杆，所述万向节设置于刚性伸缩连杆的顶部，可调连接机构通过所述万向节与环套装配连接。
作为进一步限定，所述稳定架在球铰支座位置设置有滑座，所述机架上设置有与所述滑座相匹配的滑槽，所述滑槽沿钻杆的长度方向设置，以使得稳定架能通过滑座在滑槽上的滑移来调整所述操作间距。
有益效果：本实用新型的一种水平钻机的换杆机构能够对水平钻机的钻杆连接段进行夹持，并在夹持状态下进行钻杆的连接和拆卸；其能通过后部的稳定架来对待连接状态下的钻杆进行辅助对位，提高装配时的同轴度，进而保证钻杆连接的稳定性，而在拆卸过程中能对拆卸后的钻杆进行承托，保证其卸载过程中的便利性和稳定性，并降低钻杆拆卸过程中因为操作不当而导致的脱位风险。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。
其中：1、机架；2、前夹持单元；3、卡瓦座；4、转台；5、后夹持单元；6、第一滑座；7、第一滑轨；8、可拆卸底座；9、液压件装配位；10、第二滑轨；11、稳定架；12、环套；13、万向节；14、刚性伸缩连杆；15、球铰支座；16、第二滑座。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1的一种水平钻机的换杆机构的较佳实施例，在本实施例中，换杆机构用于对水平钻机的钻杆连接段进行换杆作业，即包括可能的钻杆杆体卸除以及钻杆杆体装配。
换杆机构包括可拆卸底座8，该可拆卸底座8可通过螺纹装配件可拆卸装配于机架1上，通过可拆卸底座8的可拆卸结构可以将夹持器的前夹持单元2以及后夹持单元5进行整体拆除，以方便进行维护和管理。
可拆卸底座8上间隔设置有前夹持单元2以及后夹持单元5，其中，前夹持单元2为三爪卡盘式夹持结构，三爪卡盘结构能够利用中心调心的原理，实现对钻杆的快速夹紧和松开，同时三爪卡盘的夹紧力度均匀，钻杆夹紧牢固，不会出现偏移，使得前一节钻杆的位置精度更高且稳定，保证了操作过程的安全性和可靠性。而后夹持单元5包括与前夹持单元2相对设置的转台4，该转台4以液压电机驱动，能绕前夹持单元2的夹取轴心转动，转台4上装配有成对设置的卡瓦座3，成对设置的该卡瓦座3包括相对设置的静卡瓦座以及动卡瓦座，其静卡瓦座固定装配于转台4上，而动卡瓦座与转台4活动装配，动卡瓦座在外侧连接液压缸，通过液压缸驱动，使得动卡瓦座能相对于静卡瓦座进行移动，静卡瓦座与动卡瓦座的相对面为弧面，以使得动卡瓦座能在通过液压缸驱动的情况下，实现对后一节钻杆的夹持固定。
待装配或者待拆卸的两节钻杆能在分别被前夹持单元2以及后夹持单元5夹持固定的情况下，通过前夹持单元2和/或后夹持单元5的转动来进行旋紧装配或者旋松拆卸。
后夹持单元5底部通过第一滑座6装配于第一滑轨7上，并能通过第一滑座6在第一滑轨7上进行滑移来将配合上述旋动动作来装入或者抽离后夹持单元5夹持固定的后一节钻杆。这种装配方式能使得后一节钻杆在前一节钻杆上的换装和加工过程更加快捷方便，提高了生产效率。
在本实施例中，后夹持单元5的后部还设置有稳定架11，该稳定架11用于配合后夹持单元5对后一节钻杆进行承托，后夹持单元5与稳定架11之间预留有操作间距作为换杆作业空间，而该操作间距为对应后一节钻杆整体长度的10～15％，后夹持单元5与稳定架11的组合可用于减少后一节钻杆在自重条件下的对应装配位置的扰度变形。
稳定架包括与钻杆尺寸相匹配的环套12，在本实施例中，该环套12为与钻杆尺寸相匹配的哈夫节结构，环套12通过打开哈夫节即可在选定位置的对后一节钻杆进行夹持固定，夹持固定后的环套12可通过螺纹连接件或者固定扣进行哈夫节固定。环套12的下部设置有一个万向节13，并通过万向节13以及刚性伸缩连杆14与球铰支座15装配连接，球铰支座15装配于第二滑座16上，且球铰支座15的球铰上设置有锁紧装置，而第二滑座14则装配于滑轨10中，并能通过在滑轨10中滑移来调整上述换杆作业空间以适应不同长度的钻杆。
本实施例的稳定架在进行钻杆装配和拆卸时具有不同的用途：
在进行钻杆装配时，本实施例中的稳定架通过环套12对后一节钻杆进行夹持，而通过调整刚性伸缩连杆14与球铰支座15，配合万向节13的自适应调整能力可以在环套12位置调整环套12中钻杆的朝向。而通过调整上述朝向，使后一节钻杆在装配过程中与通过前夹持单元2加持固定的前一节钻杆进行对正以保证装配同轴度，使得两节钻杆在装配时精度更高、稳定性更好。
在进行钻杆拆卸时，通过前夹持单元2与后夹持单元5的相对转动来进行后一节钻杆的松脱，而考虑到水平钻机在钻进过程中，由于地质条件特殊等因素的影响，经常造成回扩、回拖过程中钻杆的扭矩大大增加，彼此连接的两根钻杆容易在连接处卡死，需要增大扭矩来进行松脱，而这种大扭矩会在后一节钻杆松脱的瞬间因而该大扭矩而使得后一节钻杆端部弹起或发生摆动，容易造成设备和人员损伤；而本实施例的稳定架则能用于消除上述风险。
另外，在本实施例中，考虑到前夹持单元2与后夹持单元5的活动件均采用液压驱动，在机架1下部还预留有液压件装配位9，以在该液压件装配位9对作为驱动单元的液压件进行集成装配。
在另外的实施例中，考虑到后夹持单元5与稳定架11在多数情况下均为同步移动，还可以将后夹持单元5与稳定架11一同设置于一个由平移油缸驱动的平移平台上，其平移油缸及其液压元件亦可装配于液压件装配位9中，而平移油缸通过活塞杆与机架装配连接，能通过驱动平移平台来驱动后夹持单元与前夹持单元进行相对移动。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水平钻机的换杆机构，其特征在于，包括机架以及设置于机架上的夹持器；
所述夹持器包括前夹持单元以及后夹持单元，所述前夹持单元为三爪卡盘式夹持结构，所述后夹持单元为对置式的双卡瓦夹持结构；
所述后夹持单元之后还设置有稳定架，所述稳定架包括与钻杆尺寸相匹配的环套，所述环套底部通过可调连接机构与球铰支座装配连接，并通过所述球铰支座与机架装配为一体；
所述稳定架的装配平面与后夹持单元之间预留有操作间距作为换杆作业空间，且所述操作间距为对应钻杆整体长度的10～15％。
2.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述前夹持单元以及所述后夹持单元均采用液压驱动，而所述机架上还预留有液压件装配位，以对作为驱动单元的液压件进行集成装配。
3.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述后夹持单元包括转台，所述转台上成型有相对设置的静卡瓦座以及动卡瓦座，所述静卡瓦座固定装配于转台上，所述动卡瓦座与转台活动装配，并能相对静卡瓦座实现平移。
4.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述后夹持单元设置于平移平台上，所述平移平台底部设置有平移油缸，所述平移油缸通过活塞杆与机架装配连接，能通过驱动平移平台来驱动后夹持单元与前夹持单元进行相对移动。
5.根据权利要求4所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述稳定架设置于所述平移平台上对应后夹持单元的位置后部。
6.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述球铰支座的球铰上设置有锁紧装置。
7.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述可调连接机构为带万向节的刚性伸缩连杆，所述万向节设置于刚性伸缩连杆的顶部，可调连接机构通过所述万向节与环套装配连接。
8.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述稳定架在球铰支座位置设置有滑座，所述机架上设置有与所述滑座相匹配的滑槽，所述滑槽沿钻杆的长度方向设置，以使得稳定架能通过滑座在滑槽上的滑移来调整所述操作间距。
9.根据权利要求1所述的水平钻机的换杆机构，其特征在于，所述环套为哈夫节结构。
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