用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架及塔机一体式钻机的制作方法

本发明涉及钻探设备技术领域，特别地，涉及一种用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架。此外，本发明还涉及一种包括上述用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架的塔机一体式钻机。

背景技术：

目前市场上塔机一体式钻机种类繁多，塔机一体式钻机的钻塔直接安装在钻机上，结构简单，安装方便，有利于搬迁、施工操作，既能满足施工过程中的垂直钻进，又能够满足各种倾角的的施工钻进，应用越来越广泛。

但是目前市场上的塔机一体式钻机在打钻过程中，由于需要频繁的接钻杆，特别是在大倾角的斜孔施工过程中，接钻杆时，需通过人力抬举才能将钻杆抬至适当角度，此方法精准度较低，人工劳动强度较大，打钻辅助时间长，效率低；且存在安全隐患，增加了施工的辅助时间，施工效率大大降低。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架及塔机一体式钻机，以解决塔机一体式钻机在斜孔施工过程中接钻杆时，需通过人力抬举才能将钻杆抬至适当角度，此方法精准度较低，人工劳动强度较大，打钻辅助时间长，效率低；且存在安全隐患，增加了施工的辅助时间，施工效率低的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，包括固接于钻塔塔架上的固定机构、活动连接于固定机构上用于通过移动调节以支撑待接钻杆并使待接钻杆对正待钻孔位的调节支撑机构以及用于控制调节支撑机构的移动调节范围的控制机构。

进一步地，固定机构包括固定于钻塔塔架上的连接板以及固接于连接板上并沿钻塔塔架的垂直方向向外延伸的支撑梁；调节支撑机构包括转动连接于支撑梁上用于通过移动调节以支撑待接钻杆并使待接钻杆对正待钻孔位的摇杆组件，摇杆组件的转动平面沿支撑梁的垂直方向分布；控制机构包括支撑在摇杆组件的悬挑端与支撑梁之间并用于伸缩调节的压杆组件；支撑梁、摇杆组件和压杆组件三者呈三角形分布。

进一步地，摇杆组件包括固接于支撑梁上的摇杆支座、通过销轴转动连接于摇杆支座上的正丝接头、螺纹连接于正丝接头内的调节螺杆、螺纹连接在调节螺杆上的反丝接头、插接于反丝接头上的滚轴以及套设于滚轴外用于与待接钻杆滚动接触的滚轮；正丝接头和反丝接头分别螺纹连接于调节螺杆的两端，正丝接头与调节螺杆之间设有正丝锁紧螺母，反丝接头与调节螺杆之间设有反丝锁紧螺母；滚轴通过六角螺母锁紧于反丝接头上。

进一步地，摇杆组件包括固接于支撑梁上的摇杆支座、通过销轴转动连接于摇杆支座上的反丝接头、螺纹连接于反丝接头内的调节螺杆、螺纹连接在调节螺杆上的正丝接头、插接于正丝接头上的滚轴以及套设于滚轴外用于与待接钻杆滚动接触的滚轮；反丝接头和正丝接头分别螺纹连接于调节螺杆的两端，反丝接头与调节螺杆之间设有反丝锁紧螺母，正丝接头与调节螺杆之间设有正丝锁紧螺母；滚轴通过六角螺母锁紧于正丝接头上。

进一步地，摇杆支座、反丝接头、调节螺杆和正丝接头连接构成摇臂组件，摇臂组件设置有多组，滚轴贯穿多组摇臂组件。

进一步地，压杆组件包括固接于支撑梁上的第一压杆支座、通过销轴转动连接于第一压杆支座上的调节套、轴向插接于调节套内的压杆、轴向插接于压杆内的导向杆、套设于压杆和导向杆外的压杆套、设于导向杆与压杆套之间用于压杆套在压杆上沿轴向伸缩调节的弹簧、贯穿压杆套端部的连杆以及分别转动连接于连杆两端的两个第二压杆支座；两个第二压杆支座分别固接于对应的反丝接头或正丝接头上。

进一步地，固定机构包括固接于钻塔塔架上的连接板；调节支撑机构包括通过转轴沿钻塔塔架的垂直方向转动连接于连接板上用于通过转动支撑待接钻杆或避让出钻机正常工作范围的支架以及设于支架端部用于对待接钻杆进行固定定位的卡块；控制机构采用油缸，油缸的缸体沿钻塔塔架的垂直方向固接于钻塔塔架上，油缸的活塞杆杆端通过铰接轴转动连接于支架上；缸体的连接点、转轴和铰接轴三者呈三角形分布。

进一步地，支架采用L形杆、三角板、直杆、直板中的至少一种。

进一步地，卡块采用两块半V形板片，两块半V形板片组合构成带V形开口的支撑位；至少一块半V形板片通过滑槽装配于支架上，以调节两块半V形板片之间的相对距离。

根据本发明的另一方面，还提供了一种用于塔机一体式钻机，包括钻塔塔架，钻塔塔架上装有上述用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架。

本发明具有以下有益效果：

本发明用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，在已有的塔机一体式钻机的基础上进行装配改进，改装结构简单，无需改动原有塔机一体式钻机的结构，改装成本低。通过固定机构装配于塔机一体式钻机的钻塔塔架上，装配位置与待接钻杆对应布设。通过调节支撑机构的移动调节，使调节支撑机构调节至刚好支撑待接钻杆正对待钻孔位，通过控制机构控制调节支撑机构的移动调节范围，调节支撑机构与控制机构分别从不同的方向上对待接钻杆的支撑角度进行控制，确保支撑于调节支撑机构上的待接钻杆与待钻孔位保持同轴，以保证斜孔的钻探精度。通过在钻塔塔架上设置多方位可调的简易支撑结构以替代人工支撑待接钻杆，精准度高，打钻辅助时间短，效率高；且结构安全，施工效率高。适应于不同种类的塔机一体式钻机的起钻杆或下钻杆时使用。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架的结构示意图之一；

图2是图1的前视图；

图3是图2的A向视图；

图4是本发明优选实施例的摇杆组件的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的压杆组件的结构示意图之一；

图6是本发明优选实施例的压杆组件的结构示意图之二；

图7是本发明优选实施例的用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架的结构示意图之二；

图8是图7工作状态的结构示意图。

图例说明：

1、固定机构；101、连接板；102、支撑梁；2、调节支撑机构；201、摇杆组件；2011、摇杆支座；2012、正丝接头；2013、调节螺杆；2014、反丝接头；2015、滚轴；2016、滚轮；2017、正丝锁紧螺母；2018、反丝锁紧螺母；2019、六角螺母；202、支架；203、卡块；2031、半V形板片；2032、滑槽；3、控制机构；301、压杆组件；3011、第一压杆支座；3012、调节套；3013、导向杆；3014、压杆套；3015、弹簧；3016、连杆；3017、第二压杆支座；3018、压杆；302、油缸；3021、缸体；3022、活塞杆；4、钻塔塔架；5、待钻孔位。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架的结构示意图之一；图2是图1的前视图；图3是图2的A向视图；图4是本发明优选实施例的摇杆组件的结构示意图；图5是本发明优选实施例的压杆组件的结构示意图之一；图6是本发明优选实施例的压杆组件的结构示意图之二；图7是本发明优选实施例的用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架的结构示意图之二；图8是图7工作状态的结构示意图。

如图1所示，本实施例的用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，包括固接于钻塔塔架4上的固定机构1、活动连接于固定机构1上用于通过移动调节以支撑待接钻杆并使待接钻杆对正待钻孔位5的调节支撑机构2以及用于控制调节支撑机构2的移动调节范围的控制机构3。本发明用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，在已有的塔机一体式钻机的基础上进行装配改进，改装结构简单，无需改动原有塔机一体式钻机的结构，改装成本低。通过固定机构1装配于塔机一体式钻机的钻塔塔架4上，装配位置与待接钻杆对应布设。通过调节支撑机构2的移动调节，使调节支撑机构2调节至刚好支撑待接钻杆正对待钻孔位5，通过控制机构3控制调节支撑机构2的移动调节范围，调节支撑机构2与控制机构3分别从不同的方向上对待接钻杆的支撑角度进行控制，确保支撑于调节支撑机构2上的待接钻杆与待钻孔位5保持同轴，以保证斜孔的钻探精度。通过在钻塔塔架4上设置多方位可调的简易支撑结构以替代人工支撑待接钻杆，精准度高，打钻辅助时间短，效率高；且结构安全，施工效率高。适应于不同种类的塔机一体式钻机的起钻杆或下钻杆时使用。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，固定机构1包括固定于钻塔塔架4上的连接板101以及固接于连接板101上并沿钻塔塔架4的垂直方向向外延伸的支撑梁102。调节支撑机构2包括转动连接于支撑梁102上用于通过移动调节以支撑待接钻杆并使待接钻杆对正待钻孔位5的摇杆组件201。摇杆组件201的转动平面沿支撑梁102的垂直方向分布。控制机构3包括支撑在摇杆组件201的悬挑端与支撑梁102之间并用于伸缩调节的压杆组件301。支撑梁102、摇杆组件201和压杆组件301三者呈三角形分布。呈三角形分布构成稳定的支撑结构，通过从两个不同的方向分别调节摇杆组件201和压杆组件301，结构稳定性高，以确保待接钻杆与待钻孔位5保持同轴。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，摇杆组件201包括固接于支撑梁102上的摇杆支座2011、通过销轴转动连接于摇杆支座2011上的正丝接头2012、螺纹连接于正丝接头2012内的调节螺杆2013、螺纹连接在调节螺杆2013上的反丝接头2014、插接于反丝接头2014上的滚轴2015以及套设于滚轴2015外用于与待接钻杆滚动接触的滚轮2016。正丝接头2012和反丝接头2014分别螺纹连接于调节螺杆2013的两端。正丝接头2012与调节螺杆2013之间设有正丝锁紧螺母2017。反丝接头2014与调节螺杆2013之间设有反丝锁紧螺母2018。滚轴2015通过六角螺母2019锁紧于反丝接头2014上。通过扭转调节螺杆2013，使得调节螺杆2013两端分别在正丝接头2012和反丝接头2014内进行同步转动，以实现两端同步的轴向伸出或同步的轴向缩短，以进行摇杆组件201沿轴向的伸缩调节。通过正丝锁紧螺母2017和反丝锁紧螺母2018分别锁止正丝接头2012和反丝接头2014，以对伸缩调节后的摇杆组件201进行定位，确保调节精度。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，摇杆组件201包括固接于支撑梁102上的摇杆支座2011、通过销轴转动连接于摇杆支座2011上的反丝接头2014、螺纹连接于反丝接头2014内的调节螺杆2013、螺纹连接在调节螺杆2013上的正丝接头2012、插接于正丝接头2012上的滚轴2015以及套设于滚轴2015外用于与待接钻杆滚动接触的滚轮2016。反丝接头2014和正丝接头2012分别螺纹连接于调节螺杆2013的两端。反丝接头2014与调节螺杆2013之间设有反丝锁紧螺母2018。正丝接头2012与调节螺杆2013之间设有正丝锁紧螺母2017。滚轴2015通过六角螺母2019锁紧于正丝接头2012上。通过扭转调节螺杆2013，使得调节螺杆2013两端分别在正丝接头2012和反丝接头2014内进行同步转动，以实现两端同步的轴向伸出或同步的轴向缩短，以进行摇杆组件201沿轴向的伸缩调节。通过正丝锁紧螺母2017和反丝锁紧螺母2018分别锁止正丝接头2012和反丝接头2014，以对伸缩调节后的摇杆组件201进行定位，确保调节精度。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，摇杆支座2011、反丝接头2014、调节螺杆2013和正丝接头2012连接构成摇臂组件。摇臂组件设置有多组。滚轴2015贯穿多组摇臂组件。形成多点支撑，以保证待接钻杆的位置精度。

如图1、图2、图3、图5和图6所示，本实施例中，压杆组件301包括固接于支撑梁102上的第一压杆支座3011、通过销轴转动连接于第一压杆支座3011上的调节套3012、轴向插接于调节套3012内的压杆3018、轴向插接于压杆3018内的导向杆3013、套设于压杆3018和导向杆3013外的压杆套3014、设于导向杆3013与压杆套3014之间用于压杆套3014在压杆3018上沿轴向伸缩调节的弹簧3015、贯穿压杆套3014端部的连杆3016以及分别转动连接于连杆3016两端的两个第二压杆支座3017。两个第二压杆支座3017分别固接于对应的反丝接头2014或正丝接头2012上。利用弹簧3015弹性特征，自适应地进行轴向伸缩调节，以自动调节靠设于摇杆组件201上的待接钻杆的倾斜角度；然后通过摇杆组件201的精确调节，以确保待接钻杆与待钻孔位5同轴布置。可选地，压杆套3014与压杆3018之间设有用于固定定位压杆套3014与压杆3018之间相对位置的定位件。可选地，调节套3012与压杆3018之间设有用于固定定位调节套3012与压杆3018之间相对位置的定位件。通过定位件进行压杆组件301自动调节的固定定位，然后通过调节摇杆组件201，以确保待接钻杆与待钻孔位5同轴布置。

如图7和图8所示，本实施例中，固定机构1包括固接于钻塔塔架4上的连接板101。调节支撑机构2包括通过转轴沿钻塔塔架4的垂直方向转动连接于连接板101上用于通过转动支撑待接钻杆或避让出钻机正常工作范围的支架202以及设于支架202端部用于对待接钻杆进行固定定位的卡块203。控制机构3采用油缸302。油缸302的缸体3021沿钻塔塔架4的垂直方向固接于钻塔塔架4上。油缸302的活塞杆3022杆端通过铰接轴转动连接于支架202上。缸体3021的连接点、转轴和铰接轴三者呈三角形分布。呈三角形分布构成稳定的支点支撑结构，结构稳定性高，以确保待接钻杆与待钻孔位5保持同轴。

如图7和图8所示，本实施例中，支架202采用L形杆、三角板、直杆、直板中的至少一种。采用不同的支架202结构，以适应于不同的塔机一体式钻机，使得在展开过程中支架202不会干涉到塔机一体式钻机的正常施工。

如图7和图8所示，本实施例中，卡块203采用两块半V形板片2031。两块半V形板片2031组合构成带V形开口的支撑位。以确保待接钻杆自动滑至V形开口的底部，确保待接钻杆的位置精度。至少一块半V形板片2031通过滑槽2032装配于支架202上，以调节两块半V形板片2031之间的相对距离。使得卡块203能够适应于不同尺寸型号的钻杆，适应性更广。

本实施例的用于塔机一体式钻机，包括钻塔塔架4，钻塔塔架4上装有上述用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架。

实施时，提供一种安装在塔机一体式钻机上的钻杆支撑架，从根本上减轻了人工劳动强度，提高了施工效率。钻杆支撑架安装在塔机一体式钻机钻塔上，当打斜孔时，塔架倾斜至某一角度，安装在塔架上的钻杆支撑架跟随其摆动至相应的角度，在钻杆的提升和下放过程中起支撑钻杆的作用，不需要再靠人工对钻杆进行支撑。与原有技术相比，本发明用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，结构简单，使用方便，且大大降低了工人的劳动强度，节约了打钻的辅助时间，提高了工作效率。本发明用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架安装在钻塔塔架4上的适当位置处，随钻塔的倾斜而倾斜相应的角度，在钻杆提升和下落过程中起支撑作用，减轻劳动者的劳动强度。用于塔机一体式钻机的钻杆支撑架，包括与钻塔塔架4连接的连接板101、支撑梁102、摇杆组件201、限位板、压杆组件301。钻杆支撑架通过连接板101与钻塔塔架4连接，摇杆组件201和压杆组件301安装在支撑梁102上，支撑梁102通过连接板101安装在钻塔塔架4上。

正常施工时，摇杆组件201和压杆组件301位于塔机一体式钻机的转盘中心前方。当打完一根钻杆的工序，需要接钻杆时，钻机在底架油缸的作用下后移，让开孔口(待钻孔位5)，安装在钻机上的钻塔塔架4带动钻塔塔架4上的钻杆支撑架同时后移，摇杆组件201和压杆组件301移至孔口(待钻孔位5)位置。

图4为摇杆组件示意图，摇杆组件201由两个安装在支撑梁102上的摇杆支座2011，两个正丝接头2012、两个反丝接头2014、一个调节螺杆2013，以及一个滚轴2015和滚轮2016。两个正丝接头2012通过销轴与摇杆支座2011连接，调节螺杆2013两端分别与正丝接头2012和反丝接头2014连接，调节调节螺杆2013至合适长度后，将正丝锁紧螺母2017和反丝锁紧螺母2018锁紧，从而可控制滚轮2016与孔口(待钻孔位5)的距离，以适应不同大小的钻杆。滚轮2016通过滚轴2015连接在两个反丝接头2014上，钻杆提升或下落时靠在滚轮2016上，滚轮2016可在滚轴2015上滚动，以减小提升或下落时钻杆与滚轮之间的摩擦力，从而便于钻杆的提升、下落。

图5和图6为压杆组件示意图，压杆组件301一端与支撑梁102连接，另一端与摇杆组件201上的两个反丝接头2014连接。压杆组件301包括：与支撑梁102连接的第一压杆支座3011、调节套3012、压杆3018、弹簧3015、导向杆3013、压杆套3014、连杆3016，以及与摇杆组件201连接的两个第二压杆支座3017。两个第二压杆支座3017分别与摇杆组件201上的两个反丝接头2014连接。

压杆组件301连接于支撑梁102和摇杆组件201之间，弹簧3015安装在压杆套3014内，在压杆3018的作用下，处于受压状态。同时在支撑梁102上设置了两块限位板，两限位板支撑在摇杆组件201的两正丝接头2012处，以提高摇杆组件201对待接钻杆的支撑力。在压杆组件301中弹簧力的作用下，使摇杆组件201紧靠于两限位板上，处于与施工孔垂直的位置，从而保证了摇杆组件201在钻杆的提升、或下落过程中，不会因其摩擦力的作用而摆动，保证了此支撑架在使用过程中的稳定性。

另外，在普通钻进过程中，每一次的取芯，或更换钻头，均需将孔内钻杆提出，由于提升钻杆的提引器外径大于钻杆的外径，所以为了保证提引器通过此钻杆支撑架时能够顺利通过，压杆组件301中的弹簧3015图示工作位置尚有压缩余量，在水龙头向上提的过程中，通过摇杆组件201压缩压杆组件301中的弹簧3015，从而使摇杆组件201向上摆动一定的角度，以让开水龙头，使钻杆顺利提升。

由于每次施工孔的不同，所以摇杆组件201中设置了两组正丝接头2012、两组反丝接头2014及两组调节螺杆2013，调节调节螺杆2013可控制滚轮2016距离孔口(待钻孔位5)的位置，以适应不同大小的施工孔(待钻孔位5)。由于调节螺杆2013的调节需求，故在压杆组件301中设置了调节套3012，调节套3012除了与第一压杆支座3011的铰接功能外，在调节套3012上设置了腰形槽，通过固定在压杆3018上的螺栓，实现调节压杆组件301长度的作用。

本发明主要用于塔机一体时钻机，特别是打斜孔时的使用，结构简单，操作可靠，减轻了工人的劳动强度，提高了施工效率。

图7为钻杆支撑架让开位置示意图，支架202通过油缸302和转轴安装在钻塔塔架4上。支架202通过铰接轴与油缸302连接，通过液压控制油缸302的活塞杆3022伸缩，可使支架202绕转轴转动。钻机工作时，为防止钻杆支撑架干涉正常施工，钻杆支撑架摆动至图7位置，当需要取放钻杆时，钻杆支撑架在液压油缸的作用下，绕转轴摆动90°，摆动至图8位置。两卡块203(半V形板片)的位置可以调节，以适应不同规格的钻杆。从而便于取放钻杆时支撑钻杆。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。