CN109989717B - 一种可实现自动换杆的钻杆库 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实现自动换杆的钻杆库，包括悬臂梁、转动油缸、中心杆、若干卡盘和若干钻杆，所述悬臂梁设置在机架轨道之间，所述转动油缸设置在悬臂梁上，与中心杆连接，所述卡盘上下设置，且连接在中心杆上；所述卡盘为半圆形结构，所述卡盘上开设第一弧形槽和第二弧形槽，所述第一弧形槽和第二弧形槽用来放置钻杆，所述第一弧形槽的前端设置第一弹簧卡片，所述第一弹簧卡片沿第一弧形槽方向对钻杆进行约束；所述第二弧形槽处设置弹簧顶紧装置，所述弹簧顶紧装置将钻杆限制在第二弧形槽中。本发明的钻杆库结构紧凑，工作可靠性高，一次下潜可在不同作业点多次取样，提高了工作效率，为深海矿产资源的开发提供技术支持。

Description

一种可实现自动换杆的钻杆库

技术领域

本发明涉及深海勘探领域，尤其涉及一种搭载在深海遥控潜水器(RemoteOperated Vehicle，ROV)上的振动取样钻机专用的可实现自动换杆的钻杆库。

背景技术

随着我国经济飞速发展，资源需求量大幅增加，陆地可开采资源越来越少，因此我国大力提倡发展海洋经济，提高海洋资源开发能力。在此背景下，搭载振动取样钻机的深海遥控潜水器应运而生，而为了提高一次下潜取样的数量和质量，急需设计一种深海取样钻机专用的可实现自动换杆功能的钻杆库来满足科研需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种搭载在深海遥控潜水器(Remote OperatedVehicle，ROV)上的振动取样钻机专用的可实现自动换杆的钻杆库。

本发明提供一种可实现自动换杆的钻杆库，包括悬臂梁、转动油缸、中心杆、若干卡盘和若干钻杆，所述悬臂梁设置在机架轨道之间，所述转动油缸设置在悬臂梁上，与中心杆连接，所述卡盘上下设置，且连接在中心杆上；所述卡盘为半圆形结构，所述卡盘上开设第一弧形槽和第二弧形槽，所述第一弧形槽和第二弧形槽用来放置钻杆，所述第一弧形槽的前端设置第一弹簧卡片，所述第一弹簧卡片沿第一弧形槽方向对钻杆进行约束；所述第二弧形槽处设置弹簧顶紧装置，所述弹簧顶紧装置将钻杆限制在第二弧形槽中；利用所述钻杆库回收钻杆时，所述转动油缸转动带动卡盘顺时针转动90度至钻机的动力头的正下方，位于所述动力头上的钻杆与第一弹簧卡片接触挤压第一弹簧卡片，所述第一弹簧卡片受力后收缩，所述动力头上的钻杆卡进第一弧形槽内；利用所述钻杆库送杆时，所述转动油缸转动带动卡盘逆时针转动90度至动力头的正下方，所述第二弧形槽中的最外侧的钻杆夹在动力头上后，所述转动油缸带动中心杆顺时针转动将钻杆沿第二弧形槽的方向从卡盘中分离。

进一步地，所述弹簧顶紧装置包括第二弹簧卡片、第一弹簧轨道支座、第二弹簧轨道支座、第一弹簧轨道、第二弹簧轨道、第一弹簧、第二弹簧和弹簧薄片，所述第二弹簧卡片设置在第二弧形槽的前端，所述第二弹簧卡片顶紧第二弧形槽中的最外侧的钻杆对其施加向内的推力；所述第一弹簧轨道支座连接在第二弧形槽的左上端，所述第一弹簧轨道连接在第一弹簧轨道支座的上端，所述第一弹簧套设在第一弹簧轨道上，且第一弹簧的首端固定在第一弹簧轨道的后端；所述第二弹簧轨道支座连接在第二弧形槽的右上端，所述第二弹簧轨道连接在第二弹簧轨道支座的上端，所述第二弹簧套设在第二弹簧轨道上，且第二弹簧的首端固定在第二弹簧轨道的后端，所述弹簧薄片位于第一弹簧和第二弹簧之间，所述弹簧薄片的一端铰接在第一弹簧的尾端，所述弹簧薄片的另一端铰接在第二弹簧的尾端，所述第一弹簧和第二弹簧均处于压缩状态，所述第一弹簧和第二弹簧对弹簧薄片施加弹力，使得弹簧薄片顶紧第二弧形槽中的最内侧的钻杆对其施加向外的推力。

进一步地，所述卡盘上开设小孔，所述中心杆穿过小孔与卡盘固定连接。

进一步地，所述中心杆的底端连接底座，所述底座与钻杆的下端接触，用来限制钻杆在竖直方向上的运动。

进一步地，所述第一弧形槽和第二弧形槽的宽度与钻杆的直径相适配。

进一步地，所述第一弧形槽和第二弧形槽内均可以放置四根钻杆。

进一步地，所述卡盘的数量为2个。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明提供的钻杆库中的钻杆依靠弹簧顶紧装置和第一弹簧卡片被限制在卡盘中，结构简单，工作可靠性高；

2、本发明提供的钻杆库的卡盘为半圆形结构，开设第一弧形槽和第二弧形槽，当转动油缸带动卡盘转动90度时，第一弧形槽和第二弧形槽刚好转到动力头正下方，方便回收和更换钻杆；

3、本发明的钻杆库可容纳四根钻杆，钻机一次下潜可在不同作业点多次取样，可靠性高，工作效率高，具有创新性和实用性。

附图说明

图1是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的结构示意图。

图2是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的初始位置俯视图。

图3是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的初始位置的等轴侧图。

图4是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的第一弧形槽的前端的局部放大图。

图5是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的第二弧形槽的前端的局部放大图。

图6是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库的后视图。

图7是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库完成一次换杆后的俯视图。

图8是本发明一种可实现自动换杆的钻杆库完成一次换杆后的等轴侧图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种可实现自动换杆的钻杆库，包括中心杆1、悬臂梁2、转动油缸3、两个卡盘4、若干钻杆5和底座6，悬臂梁2固定设置在机架轨道7之间，位于动力头8的上方，转动油缸3固定在悬臂梁2上，转动油缸3与中心杆1通过内螺纹连接，转动油缸3用来带动中心杆1转动，两个卡盘4、底座6分别连接在中心杆1上，底座6连接在中心杆1的底端，与钻杆5的下端接触，用来限制钻杆5在竖直方向上的运动。

参考图2和图3，卡盘4为半圆形结构，两个卡盘4在中心杆1上为上下设置，卡盘4上开设小孔41、第一弧形槽42和第二弧形槽43，第一弧形槽42位于卡盘4的左侧，第二弧形槽43位于卡盘4的右侧，第一弧形槽42和第二弧形槽43的宽度与钻杆5的直径相适配，第一弧形槽42和第二弧形槽43均可以放置四根钻杆5，中心杆1穿过小孔41与卡盘4固定连接，第一弧形槽42的前端通过螺栓固定设置第一弹簧卡片421，第一弹簧卡片421与第一弧形槽42配合，第一弹簧卡片421沿第一弧形槽42方向上对钻杆5进行约束，防止第一弧形槽42中的钻杆5掉落，第一弧形槽42的前端的局部放大示意图见图4；第二弧形槽43处设置弹簧顶紧装置431，弹簧顶紧装置431包括第二弹簧卡片4311、第一弹簧轨道支座4312、第二弹簧轨道支座4313、第一弹簧轨道4314、第二弹簧轨道4315、第一弹簧4316、第二弹簧4317、弹簧薄片4318。

第二弹簧卡片4311通过螺栓固定设置在第二弧形槽43的前端，第二弹簧卡片4311与第二弧形槽43配合，第二弹簧卡片4311顶紧第二弧形槽43中的最外侧的钻杆5，防止其从第二弧形槽43中掉落，第二弧形槽43的前端的局部放大示意图见图5；第一弹簧轨道支座4312通过螺栓固定连接在第二弧形槽43的左上端，第一弹簧轨道4314通过螺栓固定连接在第一弹簧轨道支座4312的上端，第一弹簧4316套设在第一弹簧轨道4314上，且第一弹簧4316的首端固定在第一弹簧轨道4314的后端；第二弹簧轨道支座4313通过螺栓固定连接在第二弧形槽43的右上端，第二弹簧轨道4315通过螺栓固定连接在第二弹簧轨道支座4313的上端，第二弹簧4317套设在第二弹簧轨道4315上，且第二弹簧4317的首端固定在第二弹簧轨道4315的后端，弹簧薄片4318位于第一弹簧4316和第二弹簧4317之间，弹簧薄片4318的一端铰接在第一弹簧4316的尾端，弹簧薄片4318的另一端铰接在第二弹簧4317的尾端，第一弹簧4316和第二弹簧4317均处于压缩状态，由于第一弹簧4316和第二弹簧4317均处于压缩状态，且第一弹簧4316和第二弹簧4317的首端均被固定，因此第一弹簧4316和第二弹簧4317的尾端会对弹簧薄片4318施加弹力，进而弹簧薄片4318会顶紧第二弧形槽43中的最内侧的钻杆5对其施加向外的推力，同时第二弧形槽43中的最外侧的钻杆5被第二弹簧卡片4311顶紧，受到向内的推力，在向外的推力和向内的推力的作用下，钻杆5被限制在第二弧形槽43中。

参考图6，本发明的实施例将可自动换杆的钻杆库安装在一振动钻机上，振动钻机的动力头8通过螺栓固定连接在机架轨道7之间的侧板9上，侧板9通过滑轮91在机架轨道7中上下运动，侧板9上设置液压马达92，液压马达92与滑轮91连接，用来控制滑轮91的滑动，动力头8的下方设置夹紧油缸81，夹紧油缸81的前方通过螺栓固定连接夹紧块82；利用钻杆库更换钻杆5的过程为：

(1)将钻杆5放入两个卡盘4中；

(2)由于在下潜之前，动力头8的下端已安装好一根钻杆5，将振动钻机放到预定取样地点，一次下钻结束后即开始更换钻杆5；

(3)以中心杆1为圆心，转动油缸3转动带动两个卡盘4顺时针转动90度至动力头8的正下方，动力头8上的钻杆5与第一弹簧卡片421接触挤压第一弹簧卡片421，第一弹簧卡片421受力后收缩，动力头8上的钻杆5卡进第一弧形槽42内，此时夹紧油缸81开始动作，夹紧油缸81的伸缩杆伸出至初始位置，钻杆5从动力头8上卸下，之后液压马达92驱动滑轮91在机架轨道7中向上移动，带动动力头8上升一段距离，接着转动油缸3带动中心杆1逆时针转动90度，使两个卡盘4回到初始位置，至此完成回收动力头8上的钻杆5；

(4)回收完成后，转动油缸3带动中心杆1逆时针转动90度，中心杆1转动后带动两个卡盘4逆时针转动90度至动力头8的正下方，液压马达92带动滑轮91沿着机架轨道7向下运动，带动动力头8下降至其夹具蘑菇头底面与钻杆蘑菇头顶面重合，此时夹紧油缸81开始动作，夹紧油缸81的活塞杆开始收缩直至夹紧块82完全夹紧第二弧形槽43中的最外侧的钻杆5上的钻杆蘑菇头，转动油缸3带动中心杆1顺时针转动，由于中心杆1的转动力矩大于最外侧的钻杆5与第二弹簧卡片4311之间的摩擦力矩，因此随着中心杆1的顺时针转动，位于最外侧的钻杆5挤压第二弹簧卡片4311，然后沿着第二弧形槽43的方向从卡盘4中分离，此时在第一弹簧4316和第二弹簧4317的弹力的作用下，弹簧薄片4318推动剩下的三根钻杆5至最外侧的钻杆5与第二弹簧卡片4311顶紧，当中心杆1顺时针转动90度时，两个卡盘4回到初始位置，至此完成送杆；通过上述过程，钻杆库实现了完成一次自动换杆；钻杆库一次换杆完成后的位置参见图7和图8。

本发明的钻杆库结构紧凑，工作可靠性高，一次下潜可在不同作业点多次取样，提高了工作效率，为深海矿产资源的开发提供技术支持。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可实现自动换杆的钻杆库，其特征在于，包括悬臂梁、转动油缸、中心杆、若干卡盘和若干钻杆，所述悬臂梁设置在机架轨道之间，所述转动油缸设置在悬臂梁上，与中心杆连接，所述卡盘上下设置，且连接在中心杆上；所述卡盘为半圆形结构，所述卡盘上开设第一弧形槽和第二弧形槽，所述第一弧形槽和第二弧形槽用来放置钻杆，所述第一弧形槽的前端设置第一弹簧卡片，所述第一弹簧卡片沿第一弧形槽方向对钻杆进行约束；所述第二弧形槽处设置弹簧顶紧装置，所述弹簧顶紧装置将钻杆限制在第二弧形槽中；利用所述钻杆库回收钻杆时，所述转动油缸转动带动卡盘顺时针转动90度至钻机的动力头的正下方，位于所述动力头上的钻杆与第一弹簧卡片接触挤压第一弹簧卡片，所述第一弹簧卡片受力后收缩，所述动力头上的钻杆卡进第一弧形槽内；利用所述钻杆库送杆时，所述转动油缸转动带动卡盘逆时针转动90度至动力头的正下方，所述第二弧形槽中的最外侧的钻杆夹在动力头上后，所述转动油缸带动中心杆顺时针转动将钻杆沿第二弧形槽的方向从卡盘中分离；

所述弹簧顶紧装置包括第二弹簧卡片、第一弹簧轨道支座、第二弹簧轨道支座、第一弹簧轨道、第二弹簧轨道、第一弹簧、第二弹簧和弹簧薄片，所述第二弹簧卡片设置在第二弧形槽的前端，所述第二弹簧卡片顶紧第二弧形槽中的最外侧的钻杆对其施加向内的推力；所述第一弹簧轨道支座连接在第二弧形槽的左上端，所述第一弹簧轨道连接在第一弹簧轨道支座的上端，所述第一弹簧套设在第一弹簧轨道上，且第一弹簧的首端固定在第一弹簧轨道的后端；所述第二弹簧轨道支座连接在第二弧形槽的右上端，所述第二弹簧轨道连接在第二弹簧轨道支座的上端，所述第二弹簧套设在第二弹簧轨道上，且第二弹簧的首端固定在第二弹簧轨道的后端，所述弹簧薄片位于第一弹簧和第二弹簧之间，所述弹簧薄片的一端铰接在第一弹簧的尾端，所述弹簧薄片的另一端铰接在第二弹簧的尾端，所述第一弹簧和第二弹簧均处于压缩状态，所述第一弹簧和第二弹簧对弹簧薄片施加弹力，使得弹簧薄片顶紧第二弧形槽中的最内侧的钻杆对其施加向外的推力；

所述卡盘上开设小孔，所述中心杆穿过小孔与卡盘固定连接；

所述卡盘的数量为2个。

2.根据权利要求1所述的可实现自动换杆的钻杆库，其特征在于，所述中心杆的底端连接底座，所述底座与钻杆的下端接触，用来限制钻杆在竖直方向上的运动。

3.根据权利要求1所述的可实现自动换杆的钻杆库，其特征在于，所述第一弧形槽和第二弧形槽的宽度与钻杆的直径相适配。

4.根据权利要求1所述的可实现自动换杆的钻杆库，其特征在于，所述第一弧形槽和第二弧形槽内均可以放置四根钻杆。