一种地质钻探钻杆自动排放装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了地质钻探钻杆自动排放装置，包括钻杆推动装置；该装置包括支撑架、驱动机构和推动机构；推动机构包括推板架和推板；推板架包括支撑件和推动框，推动框与支撑件通过连杆机构相互连接；推板安装在推动框上；连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和横向连杆；第一连杆、横向连杆、第二连杆和支撑件铰接成平行四边形；第三连杆与第一连杆和横向连杆的铰接轴铰接，另一端与推动框铰接；第四连杆与推动框铰接，另一端与第五连杆铰接，第四连杆中部与第二连杆和横向连杆的铰接轴铰接；第五连杆与支撑件铰接且能够绕该铰接轴旋转。本发明的推板利用摩擦力推动钻杆，实现成排放置的钻杆自动移动至排放架口的位置。
【专利说明】
_种地质钻探钻杆自动排放装置
技术领域
[0001]本发明涉及地质钻探领域，尤其是涉及一种地质钻探钻杆自动排放装置。
【背景技术】
[0002]钻杆自动排放系统在石油行业上已经属于较为成熟的技术，通常是钻杆立根竖直放于钻杆架内，然后由大型的机械手臂操纵钻杆，实现钻杆的自动排放。但地质钻探领域，通常不具备满足要求的开阔场地及大型机械设备，加之所用钻具较轻，因此，地质钻探领域钻杆排放较多采用人工辅助机械操作的“半自动化”方式。随着科学技术的发展，以及钻探领域机械化、自动化程度的不断加深，这种“半自动化”的搬运方式也就愈加跟不上作业效率的提升，因此研发适合地质钻探钻杆自动排放的方法可谓是大势所趋。
[0003]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种地质钻探钻杆自动排放装置，实现排放抬取自动化，解放人工劳力，提高作业效率。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是:
一种地质钻探钻杆自动排放装置，包括钻杆推动装置；
所述钻杆推动装置包括支撑架、驱动机构和推动机构；
所述支撑架包括种底座和立柱，所述立柱设置在所述底座的一侧；
所述推动机构包括与所述驱动机构驱动连接的推板架和固定安装在所述推板架上的推板；
所述推板架包括支撑件和推动框，所述推动框与所述支撑件通过连杆机构相互连接；所述推板固定安装在所述推动框上；
所述支撑件安装在所述立柱上；
所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和横向连杆；所述第一连杆、横向连杆和第二连杆依次铰接，且所述第一连杆和第二连杆分别与所述支撑件的不同位置铰接，所述第一连杆、横向连杆、第二连杆和支撑件组成平行四边形；所述第三连杆一端与第一连杆和横向连杆的铰接轴铰接，另一端与所述推动框铰接；所述第四连杆一端与所述推动框铰接，另一端与第五连杆的一端铰接，所述第四连杆中部与第二连杆和横向连杆的铰接轴铰接；
所述第五连杆的另一端与支撑件铰接且能够在驱动机构的驱动下绕该铰接轴旋转。
[0006]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述推板一端固定安装在所述推动框底部;推动框上部与所述推板之间固定安装有斜杆。
[0007]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述推板底部设置有耐磨橡胶。
[0008]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述立柱上部与所述底座远离立柱的一侧之间固定安装有斜杆。
[0009]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述支撑件套接在所述立柱上且可沿所述立柱上下移动，支撑架上还设有纵向螺杆，所述支撑件上设置有与所述螺杆外螺纹配合的螺纹。
[0010]上述地质钻探钻杆自动排放装置，还包括钻杆传送装置，所述钻杆传送装置包括传送底座、升降架和钻杆承接台；所述钻杆承接台通过升降架安装在所述传送底座上。
[0011]上述地质钻探钻杆自动排放装置，升降架为剪叉，所述剪叉下部的其中一端与所述传送底座铰接，另一端能够沿所述传送底座上的水平滑槽滑动;所述剪叉上部的其中一端与所述钻杆承接台铰接，另一端能够沿所述钻杆承接台上的水平滑槽滑动。
[0012]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述钻杆承接台上设置有防止钻杆滑落的挡板。
[0013]上述地质钻探钻杆自动排放装置，所述钻杆承接台设有挡板的一侧还设置有使所述钻杆承接台挡板侧与非挡板侧产生高度差的高度调节装置。
[0014]采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、推板利用摩擦力推动钻杆，实现成排放置的钻杆自动移动至排放架口的位置；
2、利用满足特殊运动规律的连杆带动推板架运动，推板架带动与之接触的整层钻杆滚动，通过控制电机的正反转实现提钻、下钻过程中钻杆的自动排放；
3、斜杆、推板和推动框之间形成稳固的三角形，有助于推板架整体的稳定，避免推板远离推板框的一端不稳定；
4、推板与钻杆接触部位为耐磨橡胶，以增大摩擦力；
5、斜杆、立柱和底座之间形成稳固的三角形，有助于支撑架整体的稳定，避免立柱上部因单侧承重而导致不稳定；
6、钻杆推动装置为可升降式设计，通过纵向螺杆与支撑件配合，目的是下钻时上一层钻杆用光后，推板下降以排放下一层钻杆，提钻时反之；
7、钻杆传送装置接取单根钻杆，并将其移动至机械手的抓取位置，方便抓取。
【附图说明】
[0015]图1是本发明地质钻探钻杆自动排放装置的结构示意图。
[0016]图2为实施例中所用钻杆架轴侧示图。
[0017]图3为图2另一角度的示意图。
[0018]图4为本发明中钻杆推动装置的结构示意图。
[0019]图5为本发明中钻杆推动装置的连杆机构的示意图。
[0020]图6为本发明中钻杆传送装置的结构示意图。
[0021]图7为本发明中钻杆推动装置推动与之接触的整层钻杆，最外侧钻杆沿传送装置斜面滚动至机械手抓取位置的状态示意图。
[0022]上述附图中，1、支撑架；101、立柱；102、底座；103、斜杆；104、纵向螺杆;2、驱动机构；3、推动机构；301、推板架;302、推板;303、斜杆;3011、第一连杆;3012、第二连杆;3013、第三连杆;3014、第四连杆;3015、第五连杆;3016、横向连杆;3017、支撑件;3018、推动框;4、传送底座;5、剪叉;6、钻杆承接台；601、挡板;602、高度调节装置。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
[0024]如图1-图7所示，本发明公开了一种地质钻探钻杆自动排放装置，包括钻杆推动装置和钻杆传送装置;钻杆推动装置推动水平放置于钻杆架上的钻杆，钻杆传送装置用于承接钻杆推动装置推出的钻杆，将钻杆传送至机械手的抓取位置或将钻杆由机械手的抓取位置传送回钻杆架出口的位置。
[0025]所述钻杆推动装置包括支撑架1、驱动机构2和推动机构3;所述支撑架I包括种底座102和立柱101，所述立柱101设置在所述底座102的一侧;所述立柱101上部与所述底座102远离立柱101的一侧之间固定安装有斜杆103。如此设置是因为推动机构3较长，单单靠一个点与立柱101固定可能会导致不稳定的情况发生，当斜杆103、立柱101和底座102之间的连接点形成稳固的三角形，有助于支撑架I整体的稳定，避免立柱101上部因单侧承重而导致不稳定。推动机构3的支撑件3017套接在所述立柱101上且可沿所述立柱101上下移动，支撑架I上还设有纵向螺杆104，所述支撑件3017上设置有与所述螺杆外螺纹配合的螺纹(图中未示出)。纵向螺杆104通过动力系统驱动旋转，从而使支撑件3017沿立柱101上行或下行，以改变支撑件3017的纵向高度。如此钻杆推动装置为可升降式设计，通过纵向螺杆104与支撑件3017配合，目的是下钻时上一层钻杆用光后，推板302下降以排放下一层钻杆，提钻时反之。
[0026]推动机构3包括与所述驱动机构2驱动连接的推板架301和固定安装在所述推板架301上的推板302;所述推板架301包括支撑件3017和推动框3018，所述推动框3018与所述支撑件3017通过连杆机构相互连接;所述推板302固定安装在所述推动框3018上;所述支撑件3017安装在所述立柱101上。推板302利用摩擦力推动钻杆，实现成排放置的钻杆自动移动至排放架口的位置。
[0027]所述连杆机构包括第一连杆3011、第二连杆3012、第三连杆3013、第四连杆3014、第五连杆3015和横向连杆3016;所述第一连杆3011、横向连杆3016和第二连杆3012依次铰接，且所述第一连杆3011和第二连杆3012分别与所述支撑件3017的不同位置铰接，所述第一连杆3011、横向连杆3016、第二连杆3012和支撑件3017组成平行四边形；所述第三连杆3013—端与第一连杆3011和横向连杆3016的铰接轴铰接，另一端与所述推动框3018铰接；所述第四连杆3014—端与所述推动框3018铰接，另一端与第五连杆3015的一端铰接，所述第四连杆3014中部与第二连杆3012和横向连杆3016的铰接轴铰接;所述第五连杆3015的另一端与支撑件3017铰接且能够在驱动机构2的驱动下绕该铰接轴旋转。
[0028]推动机构3工作时，驱动机构2驱动第五连杆3015绕其与支撑件3017铰接的铰接轴转动，带动第四连杆3014运动，第四连杆3014通过第四连杆3014、横向连杆3016和第二连杆3012三者的共同铰接轴带动第一连杆3011、第二连杆3012、横向连杆3016和支撑件3017组成的平行四边形发生形变，进而使带动第三连杆3013运动，第四连杆3014和第三连杆3013的运动则会带动推动框3018从纵向和水平方向移动，由此能够达到推动框3018带动推板302推动钻杆移动的目的，实现利用推动装置推动钻杆移动的效果。如此，利用满足特殊运动规律的连杆机构带动推板架301运动，推板架301带动与之接触的整层钻杆滚动，通过控制电机的正反转实现提钻、下钻过程中钻杆的自动排放。
[0029]所述推板302—端固定安装在所述推动框3018底部;推动框3018上部与所述推板302之间固定安装有斜杆303。斜杆303、推板302和推动框3018之间形成稳固的三角形，有助于推板架301整体的稳定，避免推板302远离推板框的一端不稳定。推板302底部设置有耐磨橡胶。通过耐磨橡胶与钻杆接触，以增大摩擦力，取得更好的驱动效果。
[0030]本发明的地质钻探钻杆自动排放装置还包括钻杆传送装置，所述钻杆传送装置包括传送底座4、升降架和钻杆承接台6;所述钻杆承接台6通过升降架安装在所述传送底座4上。升降架为剪叉5，所述剪叉5下部的其中一端与所述传送底座4铰接，另一端能够沿所述传送底座4上的水平滑槽滑动;所述剪叉5上部的其中一端与所述钻杆承接台6铰接，另一端能够沿所述钻杆承接台6上的水平滑槽滑动。钻杆承接台6上设置有防止钻杆滑落的挡板601。所述钻杆承接台6设有挡板601的一侧还设置有使所述钻杆承接台6挡板侧与非挡板侧产生高度差的高度调节装置602。升降架用于调节钻杆传送装置的整体高度，以使其与钻杆架相匹配。当将钻杆由钻杆架取下时，调整高度调节装置602使挡板侧低于非挡板侧，钻杆会在被推出钻杆架时沿高度差滚动或滑动至挡板601处，便于机械手抓取。当钻杆放回钻杆架时，调整高度调节装置602使挡板侧高于非挡板侧，机械手将钻杆放置在挡板601处，钻杆沿着高度差滚动或滑动至钻杆架处，在推动机构3的作用下放置回钻杆架。
[0031]在本实施例中，钻杆架用于存储全部2000米钻进所需约330根绳索取心钻杆。其中Φ 71钻杆6层每层44根，Φ 89钻杆2层每层35根.为了优化结构、减轻重量，每层钻杆间由垫梁间隔。垫梁与钻杆自然接触，将钻杆重力传递至钻杆架主梁，同时垫梁充当钻杆滚动轨道。此种设计可以极大的减轻钻杆架侧面的受力，降低钻杆架侧面强度，减轻重量。见附图
2、3。
[0032]本发明的工作流程如下:
下钻流程:
步骤I，钻杆传送装置切换至下钻模式，驱动机构2带动连杆机构逆时针运动，推板302推动与之接触整层钻杆向前滚动，直至最外侧钻杆滚动出钻杆架进入钻杆传送装置，连杆机构运动停止；
步骤2:钻杆沿钻杆传送装置斜面，自然滚动至机械手抓取位置，机械手抓取位置，机械手从该位置抓取钻杆，进行下钻操作;见附图7。
[0033]步骤3:重复步骤I，步骤2，直至整层钻杆全部移出；
步骤4:钻杆推动装置下降，使推板302与下一层钻杆接触;钻杆接送装置下降，准备接送下一层钻杆。重复步骤3。
[0034]步骤5:重复步骤4，直至钻杆架内钻杆立根全部排出。
[0035]提钻时，钻杆传送装置切换至提钻模式，连杆机构反向运动，反向操作以上步骤。
[0036]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，包括钻杆推动装置； 所述钻杆推动装置包括支撑架、驱动机构和推动机构； 所述支撑架包括种底座和立柱，所述立柱设置在所述底座的一侧； 所述推动机构包括与所述驱动机构驱动连接的推板架和固定安装在所述推板架上的推板； 所述推板架包括支撑件和推动框，所述推动框与所述支撑件通过连杆机构相互连接；所述推板固定安装在所述推动框上； 所述支撑件安装在所述立柱上；所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和横向连杆；所述第一连杆、横向连杆和第二连杆依次铰接，且所述第一连杆和第二连杆分别与所述支撑件的不同位置铰接，所述第一连杆、横向连杆、第二连杆和支撑件组成平行四边形；所述第三连杆一端与第一连杆和横向连杆的铰接轴铰接，另一端与所述推动框铰接； 所述第四连杆一端与所述推动框铰接，另一端与第五连杆的一端铰接，所述第四连杆中部与第二连杆和横向连杆的铰接轴铰接； 所述第五连杆的另一端与支撑件铰接且能够在驱动机构的驱动下绕该铰接轴旋转。2.根据权利要求1所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述推板一端固定安装在所述推动框底部;推动框上部与所述推板之间固定安装有斜杆。3.根据权利要求1所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述推板底部设置有耐磨橡胶。4.根据权利要求1所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述立柱上部与所述底座远离立柱的一侧之间固定安装有斜杆。5.根据权利要求1所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述支撑件套接在所述立柱上且可沿所述立柱上下移动，支撑架上还设有纵向螺杆，所述支撑件上设置有与所述螺杆外螺纹配合的螺纹。6.根据权利要求1所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，还包括钻杆传送装置，所述钻杆传送装置包括传送底座、升降架和钻杆承接台；所述钻杆承接台通过升降架安装在所述传送底座上。7.根据权利要求6所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，升降架为剪叉，所述剪叉下部的其中一端与所述传送底座铰接，另一端能够沿所述传送底座上的水平滑槽滑动;所述剪叉上部的其中一端与所述钻杆承接台铰接，另一端能够沿所述钻杆承接台上的水平滑槽滑动。8.根据权利要求6所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述钻杆承接台上设置有防止钻杆滑落的挡板。9.根据权利要求8所述的地质钻探钻杆自动排放装置，其特征在于，所述钻杆承接台设有挡板的一侧还设置有使所述钻杆承接台挡板侧与非挡板侧产生高度差的高度调节装置。
【文档编号】E21B19/14GK105952395SQ201610463416
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】胡远彪, 刘宝林, 庞天舒, 周琴
【申请人】中国地质大学（北京）