CN109488228B - 一种移动摆放钻杆装置 - Google Patents
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Abstract
一种移动摆放钻杆装置，包括侧梁、前后移动机构、左右移动机构、上下移动机构和钻杆夹持机构，前后移动机构设有横梁和双向位移箱，双向位移箱可沿横梁前后移动；两根侧梁分别固定在横梁两端，侧梁远端与钻塔固定；所述左右移动机构设有横向油缸和伸缩臂，横向油缸固接双向位移箱，横向油缸活塞杆固接伸缩臂；所述上下移动机构设有摆动套和竖向油缸，伸缩臂一端经转轴铰接摆动套，竖向油缸位于摆动套内；夹持机构设有夹持机械手和夹持油缸，夹持油缸驱动夹持机械手动作，竖向油缸活塞杆连接夹持机械手的安装架，竖向油缸底部与摆动套固定。采用本发明可以实现塔上无人操作，降低人工劳动强度，消除操作不安全因素，减少辅助时间，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钻探的辅助装置，特别是用于地质钻探装备的移动摆放钻杆装置。
背景技术
随着地质勘探工程深孔数量的增加，地质勘探装备技术也向深孔钻进的要求发展。在提下钻过程中为缩短提下钻辅助时间，需要一次可提多根钻杆，为此需在钻塔(桅杆)上设计加装二层台。目前，提下钻时地面工作人员要爬至钻塔二层台处，站在上面拧卸蘑菇头、安装吊卡、完成钻杆立根摆放等动作。由于人工力量有限，操作场地活动范围狭小，加上有时需在冬季施工，气候寒冷，二层台身处高位，使得塔上人员劳动强度大，工作环境差，从而导致操作效率低，人员危险性增加，出现安全事故的几率也增加。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种移动摆放钻杆装置，所述装置可替代人工作业，实现钻杆立根的夹紧、松开，并将钻杆立根移动至指定位置。
本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
一种移动摆放钻杆装置，包括侧梁、前后移动机构、左右移动机构、上下移动机构和钻杆夹持机构，所述前后移动机构设有横梁和双向位移箱，双向位移箱可沿横梁前后移动；两根侧梁分别固定在横梁两端，侧梁远端与钻塔固定；所述左右移动机构设有横向油缸和伸缩臂，横向油缸固接双向位移箱，横向油缸活塞杆固接伸缩臂；所述上下移动机构设有摆动套和竖向油缸，伸缩臂一端经转轴铰接摆动套，竖向油缸位于摆动套内；夹持机构设有夹持机械手和夹持油缸，夹持油缸驱动夹持机械手动作，竖向油缸活塞杆连接夹持机械手的安装架，竖向油缸底部与摆动套固定。
上述移动摆放钻杆装置，所述前后移动机构设有旋转马达、链轮、链条和前后移动辊轴，双向位移箱由上部箱体和下部箱体构成，上部箱体套装在横梁上，旋转马达安装在上部箱体的侧壁，旋转马达输出轴连接链轮，链条两端分别与横梁两端固定，链轮与链条啮合；四组前后移动辊轴安装在上部箱体的四角，前后移动辊轴与横梁的上下面滚动接触。
上述移动摆放钻杆装置，夹持油缸固定在安装架一端，夹持机械手包括对称设置的两根主动杆和两根从动杆，两主动杆的一端与夹持油缸活塞杆铰接，各根主动杆的另一端分别铰接一根从动杆，两根从动杆的中部与安装架铰接，两根从动杆的尾端设有弧形的夹持钳口。
上述移动摆放钻杆装置，所述伸缩臂靠近摆动套的一端固接连接板，转轴穿过连接板铰接摆动套，连接板两侧设有摆动套限位轴。
上述移动摆放钻杆装置，摆动套相对竖直方向的摆动角度每侧不超过3°。
上述移动摆放钻杆装置，所述伸缩臂与横梁垂直，双向位移箱的下部箱体套装在伸缩臂上，下部箱体设有四组左右移动辊轴，四组左右移动辊轴分布在下部箱体四角，左右移动辊轴与伸缩臂的上下面滚动接触。
上述移动摆放钻杆装置，所述链轮两侧对称设置张紧链轮。
上述移动摆放钻杆装置，各前后移动辊轴的两端分别由设置在上部箱体的轴承支撑；各左右移动辊轴的两端分别由设置在下部箱体的轴承支撑。
本发明的有益效果如下：利用所述装置在提下钻时操作人员可在司钻房通过操作液压手柄，控制该装置多个油缸的伸缩、马达的旋转将机械手移动到适当位置，夹紧或松开钻杆立根，并可达到有序排放钻杆立根的目的。采用本发明可以实现塔上无人操作，大大降低人工劳动强度，消除操作不安全因素；尤其是在寒冷地区施工，可以改善工人劳动环境，避免工人在塔上寒冷环境工作；此外，因无需工人上下爬塔，减少了辅助时间，提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2图1的俯视图；
图3是图1的A向视图；
图4是图3中D处的局部放大视图；
图5是图1中C处的局部放大视图；
图6是上下移动机构、钻杆夹持机构的结构示意图；
图7是图6的B向视图；
图8是摆动套两侧摆动的示意图；
图9是机械手的结构示意图。
图中各标号为：1、钻塔，2、侧梁，3、钻杆，4、夹持机构，4-1、夹持油缸，4-2、安装架，4-3、主动杆，4-4、从动杆，4-5、夹持钳口，5、上下移动机构，5-1、摆动套，5-2、竖向油缸，5-3、连接板，6、前后移动机构，6-1、横梁，6-2、双向位移箱，6-3、链条，6-4、链轮，6-5、旋转马达，6-6、前后移动辊轴，6-7、张紧链轮，7、左右移动机构，7-1、伸缩臂，7-2、横向油缸，7-3、左右移动辊轴。
具体实施方式
参看图1-图3，本发明包括侧梁2、前后移动机构6、左右移动机构7、上下移动机构5和钻杆夹持机构4。前后移动机构设有横梁6-1，两根侧梁分别固定在横梁两端，各侧梁的远端与钻塔1固定，侧梁和横梁构成支撑装置的门形框架。为保证门形框架的稳定性，可以在各侧梁下面安装斜撑。为适应钻井工作环境的要求，上述各机构的动力源均采用液压动力元件。
参看图1-图5，前后移动机构用于带动钻杆夹持机构前后方向移动。前后移动机构设有双向位移箱6-2、旋转马达6-5、链轮6-4、链条6-3和前后移动辊轴6-6。双向位移箱由上部箱体和下部箱体构成，上部箱体套装在横梁上，旋转马达安装在上部箱体的侧壁，旋转马达输出轴连接链轮。链条的两端分别经链条拉杆与横梁的两端固定，链轮与链条啮合。在链轮两侧对称设置张紧链轮6-7。为减少双向位移箱相对横梁前后移动的运动阻力，并保证前后移动机构运动的稳定性，设置了四组前后移动辊轴，四组前后移动辊轴安装在上部箱体的四角，各前后移动辊轴的两端分别由设置在上部箱体的轴承支撑，位于横梁上部的两组前后移动辊轴与横梁的上表面滚动接触；位于横梁下部的两组前后移动辊轴与横梁的下表面滚动接触。前后移动机构采用旋转马达为动力，链轮、链条传动带动双向位移箱沿横梁前后移动，在保证运动可靠性及较长的使用寿命的同时可以降低制作成本。前后移动机构的运动过程是：通过旋转马达的正反转带动链轮转动，链轮在转动过程中沿链条前后移动，双向位移箱随链轮的移动而前后移动。
仍参看图1-图5，左右移动机构用于带动上下移动机构左右移动。左右移动机构设有横向油缸7-2和伸缩臂7-1，伸缩臂与横梁垂直，双向位移箱的下部箱体套装在伸缩臂上，横向油缸固接双向位移箱，横向油缸活塞杆固接伸缩臂。横向油缸活塞杆伸缩动作，带动伸缩臂左右移动。为提高伸缩臂的运动稳定性，在下部箱体内设有四组左右移动辊轴7-3，四组左右移动辊轴分布在下部箱体四角，各左右移动辊轴的两端分别由设置在下部箱体的轴承支撑。位于伸缩臂上部的两组前后移动辊轴与伸缩臂的上表面滚动接触；位于伸缩臂下部的两组前后移动辊轴与伸缩臂的下表面滚动接触。
参看图1、图2和图6-8，所述上下移动机构用于带动夹持机构上下运动。上下移动机构设有摆动套5-1和竖向油缸5-2，竖向油缸位于摆动套内，竖向油缸底部与摆动套固定。伸缩臂靠近摆动套的一端固接连接板5-3，转轴穿过连接板铰接摆动套，连接板两侧设有摆动套限位轴5-4，在限位轴的限位作用下，摆动套相对竖直方向的摆动角度每侧不超过3°。上下移动机构设置的摆动套，是为了在夹持钻杆时适应钻杆本身的轻微倾斜，防止在夹持钻杆过程中上下移动机构与钻杆产生“别劲”而损伤机构或钻杆。
参看图1、图2和图9，夹持机构设有夹持机械手和驱动夹持机械手动作的夹持油缸4-1。夹持机械手的安装架4-2与竖向油缸活塞杆连接。夹持机械手利用杠杆增力原理工作。夹持机械手对称设置的两根主动杆4-3和两根从动杆4-4，两主动杆的一端与夹持油缸活塞杆铰接，各根主动杆的另一端分别铰接一根从动杆，两根从动杆的中部与安装架铰接，两根从动杆的尾端设有弧形的夹持钳口4-5，各夹持钳口设有摩擦因数较大的合金齿片，有利于将正压力转化为垂直向上的摩擦力，从而夹紧钻杆。夹持油缸活塞杆伸缩动作，带动夹持钳口张开或闭合，将钻杆夹紧或松开。
本发明安装在钻塔二层台下方，在提下钻时操作工人可在司钻房通过液压手柄控制所述装置多个油缸活塞杆的伸缩动作及马达的旋转，实现对钻杆立根的夹紧或松开、将钻杆立根经前后移动、左右移动、上下移动的三维运动摆放至指定位置。省去提下钻时二层台上的操作人员，改善了施工人员的工作条件，减少人为事故的发生，提高工作效率。
Claims (5)
1.一种移动摆放钻杆装置，其特征在于：包括侧梁(2)、前后移动机构(6)、左右移动机构(7)、上下移动机构(5)和钻杆夹持机构(4)，所述前后移动机构设有横梁(6-1)和双向位移箱(6-2)，双向位移箱可沿横梁前后移动；两根侧梁分别固定在横梁两端，侧梁远端与钻塔(1)固定；所述左右移动机构设有横向油缸(7-2)和伸缩臂(7-1)，横向油缸固接双向位移箱，横向油缸活塞杆连接伸缩臂；所述上下移动机构设有摆动套(5-1)和竖向油缸(5-2)，伸缩臂一端经转轴铰接摆动套，竖向油缸位于摆动套内；夹持机构设有夹持机械手和夹持油缸(4-1)，夹持油缸驱动夹持机械手动作，竖向油缸活塞杆连接夹持机械手的安装架(4-2)，竖向油缸底部与摆动套固定；
所述前后移动机构设有旋转马达(6-5)、链轮(6-4)、链条(6-3)和前后移动辊轴(6-6)，双向位移箱由上部箱体和下部箱体构成，上部箱体套装在横梁上，旋转马达安装在上部箱体的侧壁，旋转马达输出轴连接链轮，链条两端分别与横梁两端固定，链轮与链条啮合；四组前后移动辊轴安装在上部箱体的四角，前后移动辊轴与横梁的上下面滚动接触；
摆动套相对竖直方向的摆动角度每侧不超过3°；
所述伸缩臂与横梁垂直，双向位移箱的下部箱体套装在伸缩臂上，下部箱体设有四组左右移动辊轴，四组左右移动辊轴分布在下部箱体四角，左右移动辊轴(7-3)与伸缩臂的上下面滚动接触。
2.根据权利要求1所述的移动摆放钻杆装置，其特征在于：夹持油缸固定在安装架一端，夹持机械手包括对称设置的两根主动杆(4-3)和两根从动杆(4-4)，两主动杆的一端与夹持油缸活塞杆铰接，各根主动杆的另一端分别铰接一根从动杆，两根从动杆的中部与安装架铰接，两根从动杆的尾端设有弧形的夹持钳口(4-5)。
3.根据权利要求2所述的移动摆放钻杆装置，其特征在于：所述伸缩臂靠近摆动套的一端固接连接板(5-3)，转轴穿过连接板铰接摆动套，连接板两侧设有摆动套限位轴(5-4)。
4.根据权利要求3所述的移动摆放钻杆装置，其特征在于：所述链轮两侧对称设置张紧链轮(6-7)。
5.根据权利要求4所述的移动摆放钻杆装置，其特征在于：各前后移动辊轴的两端分别由设置在上部箱体的轴承支撑；各左右移动辊轴的两端分别由设置在下部箱体的轴承支撑。
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