一种立轴式钻机不停机倒杆装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及地质找矿钻探设备技术领域，特别是一种立轴式钻机不停机倒杆
目.0
【背景技术】
[0002]地质勘探过程中经常采用地质取心(样)技术来确定地下矿产资源，目前普遍使用两种类型的取心钻机进行取心钻探施工，一种是机械传动、液压控制的立轴式钻机；另一种是液压控制、液压驱动的全液压动力头钻机。
[0003]机械驱动液压控制的立轴式钻机在钻进施工过程中需要配备六方或四方形状的主动钻杆，在加接钻杆时必须提出主动钻杆和提离孔底钻具，钻机还须后退移开孔口 ；另外机械传动的立轴给进行程短，钻进过程中需经常停机倒杆；因此机械驱动液压控制的立轴式钻机工作过程中的辅助时间长、效率低，还易造成破碎地层孔底坍塌、人为的岩心堵塞等孔内事故。
[0004]现有全液压动力头钻机虽然具有给进行程长、效率高的优点，但制造、维修及使用成本高，工作过程中提下钻辅助时间长；并且液压驱动能耗较高，与具有相同钻深能力机械驱动的立轴钻机比较，液压驱动钻机的动力消耗是机械传动立轴钻机的2~2.4倍。
[0005]通过以上分析可见，研究开发一种将现有的机械传动立轴地质取心钻机的低成本与全液压驱动动力头钻机的长行程结合起来、实现优势互补、便于维修和应用的高效低耗地质取心(样)钻进系统，对于目前积极推广实施的节能、减排、降耗战略方针具有非常重要的现实意义。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术之弊端，提供一种工作效率高，节能减排效果好，制造、维修及使用成本低的立轴式钻机不停机倒杆装置。
[0007]本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的:
[0008]一种立轴式钻机不停机倒杆装置，包括卡盘、回转器和液压驱动系统；所述回转器通过分动箱与立轴式钻机的机械传动部分连接，回转器的壳体固定在分动箱壳体上；所述液压驱动系统中设有给进油缸，所述给进油缸固定在回转器的壳体上；所述卡盘包括上卡盘和下卡盘，所述上卡盘布置在回转器上方，与给进油缸的伸缩臂固定连接，所述下卡盘布置在回转器的下方，与回转器固定装配，在上卡盘及下卡盘中均设置三爪式卡瓦组件。
[0009]上述立轴式钻机不停机倒杆装置，所述三爪式卡瓦组件包括卡圈和卡瓦；所述卡圈由液压驱动系统控制上下运动，在卡圈内壁上均布三组楔形滑槽，所述卡瓦由三个卡瓦单体组成，三个卡瓦单体分别安装在对应的楔形滑槽中。
[0010]上述立轴式钻机不停机倒杆装置，所述卡瓦设有与钻杆配合的卡接工作面，所述卡接工作面为圆弧面结构。
[0011]上述立轴式钻机不停机倒杆装置，在所述卡瓦的卡接工作面上设置沿轴向和周向均勾分布的卡齿。
[0012]上述立轴式钻机不停机倒杆装置，在所述卡瓦外侧壁上设置压板，通过压板与卡圈的楔形滑槽配合驱动卡瓦径向移动，完成钻杆卡紧或松开动作。
[0013]上述立轴式钻机不停机倒杆装置，在所述液压驱动系统中设有并联在液压主油路中的给进油缸驱动液压回路和卡盘驱动液压回路；所述给进油缸驱动液压回路用于控制给进油缸伸缩臂的伸缩动作；所述卡盘驱动液压回路用于控制上卡盘及下卡盘卡紧或松开钻杆的动作。
[0014]本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置，采用机械立轴传动方式，由钻机的动力机通过机械传动部分、分动箱带动回转器运转；本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置去除了传统的四方或六方形状的主动钻杆，将现有立轴钻机的四方或六方卡瓦改进为三爪式圆弧面结构卡瓦，采用液压动力头钻机的液压给进和加接杆的控制方式。本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置通过上述结构实现了无主动钻杆、不停机倒杆及不让车加接钻杆的工作过程，达到了综合效果比现有地质岩心钻机钻进都要好的目的。
[0015]经过试用实践证明，本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置与现有机械传动、液压控制的立轴钻机及全液压动力头钻机比较，具有钻进施工效率高、制造成本低、辅助时间少等优点，避免了传统立轴钻机提出孔内主动钻杆后加接钻杆所带来的一系列弊端。本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置工作效率比立轴钻机提高30~50%，比现有液压传动钻机提高10~20% ;而成本比进口全液压动力头钻机的低12~15倍，比现有国产全液压动力头钻机的制造成本降低5倍；燃油消耗比全液压动力头钻机低76%~140%，理论推算，采用本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置完成1000米钻孔作业，与全液压驱动的钻机比较，可减少4~5吨的燃油消耗，节省成本2万多元。
【附图说明】
[0016]图1是立轴式钻机不停机倒杆装置与钻机装配关系示意图；
[0017]图2是立轴式钻机不停机倒杆装置结构示意图；
[0018]图3是图2中A-A剖面结构示意图；
[0019]图4是三爪式卡瓦组件的主剖视图；
[0020]图5是图4中B-B剖面结构示意图；
[0021 ] 图6是卡瓦单体剖面结构示意图；
[0022]图7是卡圈剖面结构示意图；
[0023]图8、图9是卡瓦松开钻杆的工作过程示意图(以下卡盘工作过程为例)；
[0024]图10、图11、图12是本实用新型不停机倒杆过程示意图；
[0025]图13是卡圈液压驱动系统原理图。
[0026]图中各标号清单为:
[0027]1、上卡盘，2、回转器，3、下卡盘，4、给进油缸，5、分动箱，6、机械传动部分，7、动力机，8、三爪式卡瓦组件，8-1、卡瓦，8-1-1、卡接工作面，8-1-2、卡齿，8-2、压板，8-3、卡圈，8-3-1、楔形滑槽，9、钻杆，10、油箱；
[0028]S1、第一换向阀，S2、第二换向阀，S3、第三换向阀，S4、第四换向阀，S5、第五换向阀，S6、第六换向阀，DTl、第一电磁铁，DT2、第二电磁铁，S7、第七换向阀，DT3、第三电磁铁，DT4、第四电磁铁；
[0029]G1、第一油路，G2、第二油路，G3、第三油路，G4、第四油路，G5、第五油路，G6、第六油路，G7、第七油路，G8、第八油路，G9、第九油路，G10、第十油路，K1、第一控制油路，K2、第二控制油路。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0031]参看图1、图2、图3，本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置包括卡盘、回转器2和液压驱动系统；所述回转器2通过分动箱5与立轴式钻机的机械传动部分6连接，回转器2的壳体固定在分动箱5的壳体上；所述液压驱动系统中设有给进油缸4，所述给进油缸4固定在回转器2的壳体上；所述卡盘包括上卡盘I和下卡盘3 ;所述上卡盘I布置在回转器2上方，与给进油缸4的伸缩臂固定连接，钻机通过给进油缸4推动上卡盘I向上移动倒杆和向下移动给进；所述下卡盘3布置在回转器2的下方，与回转器2固定装配，随回转器作旋转运动；在上卡盘I及下卡盘3中均设置三爪式卡瓦组件8。
[0032]参看图4、图5、图6、图7，在本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置中，所述三爪式卡瓦组件8包括卡圈8-3和卡瓦8-1 ;所述卡圈8-3由液压驱动系统控制上下运动，在卡圈8-3内壁上均布三组楔形滑槽8-3-1，所述卡瓦8-1由三个卡瓦单体组成，三个卡瓦单体分别安装在对应的楔形滑槽8-3-1中；在每一个卡瓦单体上均设有与钻杆9配合的卡接工作面8-1-1，所述卡接工作面8-1-1为圆弧面结构，在卡接工作面8-1-1上设置沿轴向和周向均匀分布的卡齿8-1-2 ;所述卡瓦8-1外侧壁上设置压板8-2，本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置通过压板8-2与卡圈8-3的楔形滑槽8-3-1配合驱动卡瓦8-1径向移动，实现钻杆9的卡紧或松开。
[0033]参看图8、图9，在此以下卡盘3为例对卡瓦8-1的工作过程进行描述，当液压系统驱动卡圈8-3向下移动时，卡圈8-3的楔形滑槽8-3-1随之竖直向下移动，由于卡瓦8-1固定在回转器2上，其上下位置保持不变，因此在楔形滑槽8-3-1驱动下，卡瓦8-1沿径向向外移动，使卡瓦8-1的卡接工作面与钻杆9外圆柱面分离，卡瓦8-1将钻杆9松开；相反地，当液压系统驱动卡圈8-3向上移动时，卡圈8-3的楔形滑槽8-3-1随之竖直向上移动，在楔形滑槽8-3-1驱动下，卡瓦8-1沿径向向内移动，使卡瓦8-1的卡接工作面与钻杆9外圆柱面接触，卡瓦8-1将钻杆9卡紧。
[0034]参看图10、图11、图12，本实用新型所述的立轴式钻机不停机倒杆装置以钻机的动力机7作为主动力源，通过机械传动部分6、分动箱5带动回转器2运转，以液压驱动系统作为给进动力源和卡盘动作动力源，通过给进油缸4驱动钻杆9钻进，通过卡盘动作实现钻杆的卡紧与放松；当给进油缸4驱动上卡盘I钻进到下止点位置时，给进油缸4自动停止下行，此时由下卡盘3卡紧并带动钻杆9与上卡盘I同步回转(如图10所示)；然后上卡盘I通过自动或手动控制松开钻杆9，由下卡盘3卡紧并带动钻杆9继续回转；上卡盘I由给进油缸4驱动上行至上止点位置，上卡盘I通过液压触控阀的控制自动卡紧钻杆9并与下卡盘3同步回转(如图11所示);然后，下卡盘3松开钻杆，由上卡盘I带动钻杆9继续回转并开始