一种全液压车钻自动换杆的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种全液压车钻自动换杆机，包括机架、机架上安装有一端与机架铰接连接的大臂，大臂上通过滑轮机构安装有与夹紧机构保持水平的管槽，管槽通过送进油缸与大臂铰接连接，管槽一侧安装有驱动其沿周向翻转的翻转油缸；机架旁边设置有与机架连接的上管机构，上管托板通过上管滚轮安装于上管轨道上，上管轨道两侧设置有上止点钢板，上管托板上连接有下止点钢板，下止点钢板碰到上止点钢板上管托板停止向上移动，上管托板在上管油缸推动下向排管架横梁一侧翻转；通过上管托板移动和翻转，将钻具放置到排管架横梁上，钻具提升过程中不需要人工直接参与，换杆工作安全、快速只需要2-3分钟，2人同时作业即可，且能保证工人的劳动安全。
【专利说明】一种全液压车钻自动换杆机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于地质勘探行业，涉及车载钻机在钻进过程中使用的全液压车钻自动换杆机。
【背景技术】
[0002]目前，顶驱式动力头钻机在我国处于起步阶段，随着社会的发展，这种钻进速度快、体积小、转场方便的新型钻机将在煤田、煤层气、石油、矿山救援等地质矿山勘探系统形成气候，第一代SMD-1换管系统研发之前，与之相配套的换管(杆)工具还没有成型的设备，主要以人力劳动为主，必要时配置随车吊作为辅助工具。
[0003]目前，在使用第一代SMD-1换管系统在野外现场施工时发现，使用换管系统虽然解放了部分人力，但是第一代换管系统上管机构未能完全实现自动化，给换管工作还是带来了不少麻烦，更换钻具时，钻具提升工作还是要耗费大量人力才能完成换管工作。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于克服现有技术缺陷，提供了一种能够实现安全、高效的完成自动换杆的全液压车钻自动换杆机。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:
[0006]一种全液压车钻自动换杆机，包括机架、机架上安装有一端与机架铰接连接的大臂，大臂另一端固定有夹紧机构，大臂通过变幅油缸与机架连接，大臂上通过滑轮机构安装有与夹紧机构保持水平的管槽，管槽通过送进油缸与大臂铰接连接，管槽一侧安装有驱动其沿周向翻转的翻转油缸；机架旁边设置有与机架连接的上管机构，上管机构包括竖直设置的上管轨道，与上管轨道连接水平设置的排管架横梁，支撑上管机构的排管架立柱；上管托板通过上管滚轮安装于上管轨道上且通过上管油缸驱动沿上管轨道上下移动，上管轨道两侧设置有上止点钢板，上管托板上连接有下止点钢板，当上管托板上升到与排管架横梁同一水平面时，下止点钢板碰到上止点钢板上管托板停止向上移动，上管托板在上管油缸推动下向排管架横梁一侧翻转。
[0007]所述上管油缸带动链条运动，通过链条拉动上管托板上下移动。
[0008]所述排管架横梁上安装有由拨管油缸驱动的拨管机构，拨管机构通过翻转将钻具从排管架横梁上推到管槽内。
[0009]所述大臂内安装有能够伸缩的副臂，通过伸缩油缸驱动副臂伸缩调节大臂长度。
[0010]机架液压管路和其他部分液压管路采用卡套式锥面密封管接头连接。
[0011]所述机架通过支腿油缸支撑。
[0012]所述上管机构通过排管架转轴与机架连接。
[0013]液压油箱、油泵安装在机架上，液压油箱装有自动温度控制系统。
[0014]所述管槽和上管托板为V型。
[0015]所述上管机构安装有支撑油缸。[0016]本实用新型配套顶驱式动力头钻机使用，解决顶部驱动钻机加(卸)钻具比较麻烦，费时费力的问题。对SMD-1全自动液压换管系统进行改进，设置可以翻转的上管机构，上管油缸驱动上管托板将钻具提升到与排管架横梁高度水平位置，在上管油缸驱动下向排管架横梁一侧翻转，将钻具推动排管架横梁横梁上，钻具沿排管架横梁滚动掉入管槽内，管槽翻转后将钻具输送到钻机位置，由夹紧机构夹紧，完成钻具更换，通过上管托板移动和翻转，将钻具放置到排管架横梁上，钻具提升过程中不需要人工直接参与，换杆工作更加安全，速度更快，以前在人力换管(杆)作业过程中，加(卸)每根钻具的时间为8-10分钟，且需要6人以上同时工作。人身安全得不到有效保障。改用本实用新型的全液压车钻自动换杆机作业，只需要2-3分钟，2人同时作业即可，且能保证工人的劳动安全。
[0017]进一步，上管机构通过排管架转轴与机架连接，可以旋转折叠在主机架一侧，装车搬运更加方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构示意图；
[0019]图2是本实用新型的操作箱安装位置示意图；
[0020]图3是本实用新型的夹紧机构示意图；
[0021]图4是本实用新型的夹紧机构结构示意图；
[0022]图5是本实用新型的排管机构主视图；
[0023]图6是本实用新型的上管机构结构示意图；
[0024]图7是本实用新型的上管机构右视图；
[0025]图中:I夹头、2夹紧臂、3夹紧盒、4胶木块、5管槽、6滑轮机构、7送进油缸、8滑板、9支腿油缸、10机架、11变幅油缸、12大臂、13油泵、14液压油箱、15伸缩油缸、16排管架立柱、17送管滑轮、18翻转油缸、19换杆操作箱、20支腿操作箱、21排管架转轴、22拨管机构、23拨管油缸、24排管架横梁、25上管轨道、26上管托板、27上管滚轮、28上管油缸、29上止点钢板、30下止点钢板、31支撑油缸。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型做详细描述:
[0027]如图1-7所示，全液压车钻自动换杆机包括机架10、机架10上安装有一端与机架铰接连接的大臂12，大臂另一端固定有夹紧机构，夹紧机构包括夹紧盒3，夹紧盒中安装有两夹持钻具的夹紧臂2，夹紧臂端部安装有夹头1，大臂端部固定有胶木块4，夹紧机构固定在胶木块4上，大臂通过变幅油缸11与机架连接，大臂12上通过滑轮机构6安装有与夹紧机构保持水平的管槽5，滑轮机构6包括支撑在大臂12表面滑板8上的送管滑轮17，管槽5通过送进油缸7与大臂12铰接连接，管槽5 —侧安装有驱动其沿周向翻转的翻转油缸18 ；机架旁边设置有与机架连接的上管机构，上管机构包括竖直设置的上管轨道25，与上管轨道25连接水平设置的排管架横梁24，支撑上管机构的排管架立柱16 ;上管托板26通过上管滚轮27安装于上管轨道25上且通过上管油缸28驱动沿上管轨道上下移动，上管轨道两侧设置有上止点钢板29，上管托板上连接有下止点钢板30，当上管托板26上升到与排管架横梁24同一水平面时，下止点钢板30碰到上止点钢板29上管托板停止向上移动，上管托板26在上管油缸28驱动下向排管架横梁24 —侧翻转，上管油缸28带动链条运动，通过链条拉动上管托板26上下移动；排管架横梁24上安装有由拨管油缸23驱动的拨管机构22，拨管机构通过翻转将钻具从排管架横梁24上推到管槽5内。
[0028]全液压车钻自动换杆机主要由液压系统驱动机械机构完成相关动作，采用液压动力系统，通过在操作控制台I (主动作)和操作控制台II (支腿动作)，操作控制台I由安装于机架上的换杆操作箱19组成，操作控制台II由支腿操作箱20组成，机架液压管路和其他部分液压管路采用卡套式锥面密封管接头连接，对液压杆的操作，实现各机械部分的有效、有序动作。
[0029]1、液压系统
[0030]液压系统由承重支腿液压管路和换管液压管路组成，支腿动作和其他操作不能同时进行，采用手动换向阀选择工况，手动换向阀分别控制液压油泵向支腿控制管路、换管主油路控制管路、直接回油箱。所以用手动换向阀选择工况，手动换向阀的一位是支腿控制，一位是换管主油路控制，一位为空位。
[0031]液压油箱14、油泵13安装在机架上，液压油箱14装有自动温度控制系统，在温度达到某一设计数值时，自动开启加热系统或者风冷系统。
[0032]机架通过支腿油缸9支撑，大臂12内安装有能够伸缩的副臂，通过伸缩油缸15驱动副臂伸缩调节大臂长度。
[0033]支腿油缸9、调节大臂幅度的过变幅油缸11、拨管油缸23、送进油缸、伸缩油缸、上管油缸、夹持操作等动作由液压驱动。
[0034]支腿控制回路中的6组控制阀控制支腿、支撑油缸的伸缩，支腿油缸进出口上的液压锁，是防止液压缸因阀泄漏或管路意外破裂引起支撑不稳，其外就是当作业过程中由于负载偏移而引起某个液压缸的内压过高时，阻止超高压油进入控制系统。
[0035]钻具提升机构是将钻具从地面排管架通过油缸驱动链条的方式运送到摆管架。
[0036]拨管油缸是完成钻具从摆管架到管槽的控制过程。油缸运动时带动拨管机构动作，放走一根管子的同时卡主后边的管子，卡拨管机构反向运动后边的管子就进入拨管拨叉，如此往复动作实现有效动作。
[0037]变幅液压缸控制大臂在垂直平面内仰俯的角度，通过变幅油缸手动换向阀控制变幅液压缸动作，平衡阀保证变幅动作在伸缩过程中不致因自重导致失速。
[0038]在钻具到达管槽以后，由于距离加紧机构还有一定的距离，需要通过送进油缸向前输送，等待钻具接手部分露出加紧机构以后即可。
[0039]翻转油缸的活动由翻转油缸手动换向阀控制，在动力头上管前把钻具翻进管槽和卸管后把钻具翻出管槽，准确有效地对钻具实施翻转动作。
[0040]副臂油缸是为了防止大臂的有效距离不够，使换杆机能够很好的与动力头钻机对接而制造的加长部分，通过伸缩油缸的动作推动副臂可以延长大臂2100_。
[0041]夹紧油缸的夹紧、松开由夹紧手动换向阀控制，当钻具在伸缩油缸的作用下运动到合适位置停止，实现对钻具的加紧与松开，以便动力头动作完成加、卸钻具的要求。安装在控制箱的可调溢流阀控制夹紧油缸的夹持、打开的速度、力度。
[0042]整个液压系统的压力设计为16MPa。油缸及各种阀体全部选用国内知名厂家生产，配件通用，稳定耐用。受钻机井场环境的限制，换管系统的各支腿动作分别由独立控制阀控制，可以通过每个支腿油缸的操作实现设备保持水平状态。
[0043]在换杆机的回油管路中选用棉线编制体为骨架的低压胶管。油路中油管可以取直的部分采用18mm钢管，活动转动部分采用高压软管连接。
[0044]为拆装方便，主机部分与摆管架连接部分油路管线在分体结构中采用两端开闭式快换接头，油管拆开后可自行密封，管道内液体不会流失。该套液压换管设备油管部分所选部件的工作温度均为-20?50°C，满足野外施工环境。
[0045]在机架结构部分和摆管架部分液压管路的连接采用卡套式锥面密封管接头。利用卡套变形卡住管子并进行密封，结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便。
[0046]2、机械机构
[0047]换管系统采用钢架结构，选用碳素结构钢，机架主体结构选用20Mn优质碳素结构钢，增加机械部分的结构强度。机架部分外形尺寸长度为8000mm，宽度为1770mm (不包含摆管架)，高度为1730mm。
[0048]机械部分主要由机架、大臂、管槽、夹紧机构组成的排管机构、上管机构组成，各部分相互协调，在液压作用力的驱动下，完成整个换管过程的上管下管、上扣、卸扣等动作，管槽5和上管托板26为V型，上管机构安装有支撑油缸31 ;上管机构通过排管架转轴21与机架10连接，在旋转结构中采用销孔链接，主要起定位作用。支腿油缸的固定、管槽滑道的固定以及加紧装置的连接均采用螺栓连接，在保证机械强度的同时，方便安装拆卸。
[0049]上管机构通过销轴连接为一体，方便拆卸，钻具提升机构下边部分安装有底板，增加受力面积。通过支撑油缸的调节，使钻具提升机构离开地面，可将上管轨道25、排管架横梁24组成的排管架整体旋合至与机架靠拢，方便装车运输。
[0050]全液压车钻自动换杆机工作过程如下:
[0051]1、工作准备:检查油路连接后，确保各油管连接到位。开启电源。调整SMD-2全液压车钻自动换杆机支腿高度，并保证顶驱式动力头钻机的动力头部分与换管系统的夹紧装置所夹持的钻杆同轴，然后固定支腿油缸。调整支管油缸高度，使摆管架与管槽保持水平。操作换向阀使油路联通换管油路。
[0052]2、上管(钻机处于钻具钻进状态):钻具提升机构通过油缸驱动链条，带动上管托盘向上运动，将钻具放在摆管架上，通过钻具自重和摆管架两端的高低差，钻具滚动到靠近管槽的一端，摆管架钻具拨叉放管一管槽摆正动作一伸缩油缸送进一液压卡盘加紧一变幅油缸伸出一副臂油缸(对中)一钻机动力头动作(上扣)。
[0053]3、下管(钻机处于钻具提升状态):动力头将钻机提升至管槽中，液压卡盘夹紧一动力头松扣一液压卡盘松开一副臂油缸收缩一伸缩油缸收缩一变幅油缸下降一管槽摆动—摆管架钻具拨叉放管，通过钻具自重和摆管架的两端高低差，钻具滚动到安装上管机构的一端，油缸向下运动将钻具放置在地面摆管架。
【权利要求】
1.一种全液压车钻自动换杆机，其特征在于:包括机架(10)、机架(10)上安装有一端与机架铰接连接的大臂(12)，大臂另一端固定有夹紧机构，大臂通过变幅油缸(11)与机架连接，大臂(12)上通过滑轮机构(6)安装有与夹紧机构保持水平的管槽(5)，管槽(5)通过送进油缸(7)与大臂(12)铰接连接，管槽(5)—侧安装有驱动其沿周向翻转的翻转油缸(18);机架旁边设置有与机架连接的上管机构，上管机构包括竖直设置的上管轨道(25)，与上管轨道(25)连接水平设置的排管架横梁(24)，支撑上管机构的排管架立柱(16);上管托板(26)通过上管滚轮(27)安装于上管轨道(25)上且通过上管油缸(28)驱动沿上管轨道上下移动，上管轨道两侧设置有上止点钢板(29)，上管托板上连接有下止点钢板(30)，当上管托板(26)上升到与排管架横梁(24)同一水平面时，下止点钢板(30)碰到上止点钢板(29 )上管托板停止向上移动，上管托板(26 )在上管油缸(28 )驱动下向排管架横梁(24) —侧翻转。
2.如权利要求1所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述上管油缸(28)带动链条运动，通过链条拉动上管托板(26)上下移动。
3.如权利要求1所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述排管架横梁(24)上安装有由拨管油缸(23)驱动的拨管机构(22)，拨管机构通过翻转将钻具从排管架横梁(24)上推到管槽(5)内。
4.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述大臂(12)内安装有能够伸缩的副臂，通过伸缩油缸(15)驱动副臂伸缩调节大臂长度。
5.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:机架液压管路和其他部分液压管路采用卡套式锥面密封管接头连接。
6.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述机架通过支腿油缸(9)支撑。
7.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述上管机构通过排管架转轴(21)与机架(10 )连接。
8.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:液压油箱(14)、油泵(13)安装在机架上，液压油箱装有自动温度控制系统。
9.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述管槽(5)和上管托板(26)为V型。
10.如权利要求1-3任一项所述的全液压车钻自动换杆机，其特征在于:所述上管机构安装有支撑油缸(31)。
【文档编号】E21B19/18GK203499599SQ201320555288
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】徐群英, 刘小康, 胡彦军, 张晓宏, 何刚, 赵彦涛 申请人:陕西省煤田地质局一九四队