一种水平孔或斜孔钻具升降系统的制作方法

本实用新型涉及地质钻探工程领域，具体涉及一种用于水平孔或斜孔钻孔施工时起下钻具的升降系统。

背景技术：

现目前，还没有专用的升降系统用于水平孔或斜孔的钻具起下，通用做法是：

第一，当采用传统的立轴式钻机时，完全由人工将钻具从孔内抽出或人工强行向孔内压送。

第二，当采用动力头式钻机(顶驱式钻机)时，运用动力头的动力向孔内一根一根地压送或抽出钻具。

存在问题：

一、人工输送或抽出钻具，由于水平孔或斜孔阻力特大，需要多人合力完成，劳动强度极大，效率低，而且不安全。

二、动力头(顶驱)钻机下入或抽出钻具，虽然劳动强度低，但由于钻机主动钻杆长度有限(一般在3米左右)，每次只能抽出(或送入)一根3米左右的钻杆，不但效率极低，而且不能压送(或抽出)大于3米的钻具。

技术实现要素：

本实用新型针对上述技术问题进行改进，拟提供一种用于水平孔或斜孔钻具起下的升降系统，能适用于不同长度的钻具输送或取出，大幅提高工效，减轻工人劳动强度，方便操作，安全可靠，占地少。

为此，本实用新型所采用的技术方案为：一种水平孔或斜孔钻具升降系统，包括底架，第一、第二、第三定滑轮，第一、第二钢丝绳，三角形连接环，卷扬机和特制接头，所述第一、第二、第三定滑轮分别通过各自的安装架安装在底架上方并在俯视投影上呈等腰三角形布置，其中第一定滑轮位于远离钻孔的一端，第二、第三定滑轮等高并位于靠近钻孔的一侧，所述卷扬机安装在底架的中部；所述特制接头包括接手、提引环、螺母和螺栓，所述螺母活动放置在提引环的内腔中，接手的下端设置有螺纹用于与钻杆相连，接手的上端由下向上伸入提引环的内腔中与螺母相连，接手的侧壁与提引环的下端口部之间留有间隙，螺母的外径小于提引环的内径，但大于提引环的下端口部直径；所述提引环的上端设有供钢丝绳通过的缺槽，所述螺栓横向穿过缺槽两侧的支耳并锁紧在提引环上；

当需要向钻孔内输送钻具时，所述第一钢丝绳的一端固定在卷扬机上，另一端绕过第一定滑轮后与三角形连接环的其中一端相连；第二钢丝绳分别依次绕过第二定滑轮、特制接头的缺槽和定滑轮后，两端头分别与三角形连接环的另外两端一一对应相连；

当需要将钻孔内的钻具提出孔外时，所述第一钢丝绳的一端固定在卷扬机上，另一端直接套在特制接头的螺栓上。

作为上述方案的优选，所述提引环的侧壁上开有与内腔相通的两缺口， 两缺口相对提引环的中心线对称布置，螺母穿过缺口放入提引环的内腔中。提引环采用一体结构，减少零件数量，并能保证螺母的安装。

进一步，所述缺槽为弧形拱结构，且弧形拱的顶部朝向上方，方便钢丝绳布置及提引环受力。

更进一步，所述底架采用矩形框架结构，所述矩形框架的四个转角位置处各设置有一根立柱，每根立柱配备有一根斜撑杆，所述第二、第三定滑轮一一对应地安装在靠近钻孔一侧的两根立柱的顶部；远离钻孔一侧的两根立柱顶部通过横杆相连，所述第一定滑轮安装在横杆中部；所述底架的中部设置有两根与横杆平行的横档用于安装卷扬机和钻机。简化结构，降低制造成本。

更进一步，通过调整第一定滑轮的高度，来调整第一钢丝绳与钻孔中心线的夹角，以适用不同角度斜孔的施工。

工作原理：将接手下端与孔内钻杆进行螺纹连接，当需要向孔内输送钻具时，第一钢丝绳的一端固定在卷扬机上，另一端绕过第一定滑轮后与三角形连接环的其中一端相连；第二钢丝绳分别依次绕过第二定滑轮、特制接头的缺槽和定滑轮后，两端头分别与三角形连接环的另外两端一一对应相连；开动卷扬机，钢丝绳收缩，即对提引环产生下压力，提引环与接手上部端面接触，并将下压力传递给接手，接手将力传递给孔内钻具，即可达到向孔内输送钻具的目的。

当需要将孔内钻具提出孔外时，第一钢丝绳的一端固定在卷扬机上，另一端直接套在特制接头的螺栓上；开动卷扬机，钢丝绳收缩，即对提引环产生上拉力，此时提引环的下端与螺母接触，通过螺母，将力传递给接手，通 过接手即可将孔内钻具提出。

本实用新型的有益效果：

(一)、结构简单，易于加工，无易损件，加工及使用成本低；

(二)、既可以从孔内提出钻具，也可以向孔内下压钻具，实现了一种机具两种用途；

(三)、大大减轻了工人劳动强度，提高了起下钻具效率；

(四)、占地面积小，易于安装操作，工作安全可靠；

(五)能适应多角度钻孔施工以及不同长度钻具的输送或取出。

附图说明

图1为本发明用于向孔内输送钻具时的状态。

图2为本发明用于将孔内钻具提出时的状态。

图3为第一、第二、第三定滑轮在底架上的安装示意图。

图4为特制接头的主视图。

图5为特制接头的俯视图。

图6为图5的A-A剖视图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

结合图1—图3所示，一种水平孔或斜孔钻具升降系统，主要由底架13、第一定滑轮5a、第二定滑轮5b、第三定滑轮5c、第一钢丝绳6、第二钢丝绳9、三角形连接环8、卷扬机7和特制接头A等组成。

第一定滑轮5a、第二定滑轮5b、第三定滑轮5c分别通过各自的安装架安装在底架13上方并在俯视投影上呈等腰三角形布置，其中第一定滑轮5a 位于远离钻孔11的一端，第二定滑轮5b、第三定滑轮5c等高并位于靠近钻孔11的一侧。卷扬机7安装在底架13的中部。

最好是，底架13采用矩形框架结构，矩形框架的四个转角位置处各设置有一根立柱13a，每根立柱13a配备有一根斜撑杆13b用于支撑立柱13a。第二定滑轮5b、第三定滑轮5c一一对应地安装在靠近钻孔一侧的两根立柱13a的顶部，即靠近钻孔一侧的两根立柱13a和两根斜撑杆13b构成了第二定滑轮5b、第三定滑轮5c的安装架。远离钻孔一侧的两根立柱13a顶部通过横杆13c相连，第一定滑轮5a安装在横杆13c中部，即远离钻孔一侧的两根立柱13a、两根斜撑杆13b和一根横杆13c构成了第一定滑轮5a的安装架。底架13的中部设置有两根与横杆13c平行的横档13d用于安装卷扬机7和钻机，安装时，底架13固定在地面上，卷扬机7和钻机安装在底架13的横档13d上，进一步保证了底架13的稳固性。

结合图4—图6所示，特制接头A主要由接手1、提引环2、螺母3和螺栓4组成。特制接头A的方位以靠近钻孔11一侧为下方，远离钻孔11一侧为上方，与底架A的方位描述有所不同。

螺母3活动放置在提引环2的内腔中，通过螺纹套装在接手1的上端，增大接手1的端头直径，防止接手1从提引环2中脱出。接手1的下端设置有螺纹用于与钻杆相连，接手1下端的锥度以及螺纹的参数与钻杆匹配，通过螺纹与钻杆连接在一起。

接手1的上端由下向上伸入提引环2的内腔中与螺母3相连。接手1的侧壁与提引环2的下端口部之间留有间隙，保证接手1与钻杆10螺纹连接一起旋转时，提引环2不转动。螺母3的外径小于提引环2的内径，但大于提 引环2的下端口部直径，保证接手1不能从提引环2中脱落。

提引环2的上端设有供钢丝绳通过的缺槽2a，钢丝绳从缺槽2a中通过，用于下降钻具12时向下施加压力。提引环2上端开有螺栓过孔，螺栓4横向穿过缺槽2a两侧的支耳2b并锁紧在提引环2上。螺栓4的作用有二：一是在下降钻具时，可以将钢丝绳挡在弧形槽内，不让其滑出；二是在提升钻具时，钢丝绳正好套在螺栓4上，将提升力传递给提引环2，便于将钻具提出孔外。

最好是，提引环2的侧壁上开有与内腔相通的两个缺口2c，两缺口2c相对提引环2的中心线对称布置，缺口2c的宽度大于螺母3的直径，螺母3穿过缺口2c放入提引环2的内腔中。一个缺口2c也能满足使用要求，设置两个对称的缺口2c，目的是为了保证使用过程中受力平衡，并方便加工。提引环2采用一体结构，减少零件数量，并能保证螺母3的安装。当然，提引环2也可以采用分体式结构，再通过螺纹或卡扣连接组合在一起。

另外，缺槽2a为弧形拱结构，且弧形拱的顶部朝向上方。当然，缺槽2a也可以采用一字槽的结构，但向孔内输送钻具时，钢丝绳在一字槽的边缘位置处受力不好，容易发生断裂。

如图1所示，特制接头A的下端与钻杆10的上端相连，钻杆10的下端与钻具12相连。当需要向钻孔内输送钻具时，第一钢丝绳6的一端固定在卷扬机7上，另一端绕过第一定滑轮5a后与三角形连接环8的其中一端相连。第二钢丝绳9分别依次绕过第二定滑轮5b、特制接头A的缺槽2a和定滑轮5c后，两端头分别与三角形连接环8的另外两端一一对应相连。开动卷扬机，第一钢丝绳收缩，即对提引环产生下压力，提引环与接手上部端面接触，并 将下压力传递给接手，接手将力传递给孔内钻具，即可达到向孔内输送钻具的目的。图中1箭头所示为向钻孔内输送钻具时的受力方向。

如图2所示，当需要将钻孔内的钻具提出孔外时，第一钢丝绳6的一端固定在卷扬机7上，另一端直接套在特制接头A的螺栓4上。开动卷扬机，第一钢丝绳6收缩，即对提引环产生上拉力，此时提引环的下端与螺母接触，通过螺母，将力传递给接手，通过接手即可将孔内钻具提出。图2中箭头所示为将钻具从钻孔内提出时的受力方向。

最好是，第一定滑轮5a的安装架高度可调，通过调整第一定滑轮5a的高度，来调整第一钢丝绳6与钻孔中心线的夹角，以适用不同角度斜孔的施工。

具体安装时，立柱13a与底架13采用螺栓连接，并保证垂直；四个斜撑杆13b与底架13、立柱13a采用螺栓连接；横杆13c与两根立柱13a通过螺栓连接；两根横档13d与底架13采用螺栓连接。第一定滑轮5a、第二定滑轮5b、第三定滑轮5c分别与对应的立柱13a通过短钢绳带U型扣联接，第一钢丝绳6、第二钢丝绳9与三角形连接环8用短钢绳带U型扣联接。