专利名称：全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地质钻掘工程用设施技术领域，涉及一种全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统。
背景技术：
岩芯钻探是地质矿产勘查的主要手段之一，在岩芯钻探中常常要使用金刚石钻头，该钻头具有效率高、寿命长等优点，迄今已为岩芯钻探所广泛使用。实际作业中，要使金刚石钻头效率高、寿命长，就需要控制钻头作用在岩石上的比压恒定在一定范围内，压力过高容易损坏钻头，压力过低则钻进效率降低。在钻进过程中，随着钻孔由浅到深，钻具的重量也在不断增加，这就要求钻机必须具有两项功能其一是称重功能，即将下到孔底的钻杆提离孔底适当距离，回转器或动力头夹紧钻杆，使钻杆悬浮，测得油缸下腔的压力，可计算出钻具的重量；其二是要求钻机能够适合恒压钻进的需要，调整给进装置加在钻杆上的力。目前，岩芯钻探多使用的是两种钻机，一种是国产立轴式岩芯钻机，具有液压称重功能，恒压钻进是通过手动调节溢流阀来改变给进油缸上腔或下腔的压力，并通过换向阀实现加压或减压钻进；另一种采用进口或国产的全液压岩芯钻机，称重钻具后用两个手动比例减压阀分别调整给进油缸上下腔的压力，利用上下腔的压差实现恒压钻进，当上腔压力大于下腔压力时，钻机为加压钻进，当下腔压力大于上腔压力时，钻机为减压钻进。但是，由于地质条件千变万化，现有技术钻头的材料、尺寸规格不同，对应的孔底压力值就有所不同，使用现有技术的钻机，都需要对钻探人员进行长时间的专业培训以使之有相当的操作经验，才能较熟练地计算出加压压力或减压压力，对操作人员要求很高。
实用新型内容本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、智能化程度高、操作方便的全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统。为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统由带控制器的操作台、两个分设于钻机给进油缸无杆腔和有杆腔的压力传感器、两个电磁比例减压阀、一个恒压钻进电磁阀和一个称重电磁阀组成，两压力传感器的输出端分别接至控制器的压力信号输入端，两个电磁比例减压阀分别串接在钻机给进油缸两腔和油泵之间，电路连接到控制器的比例减压信号输出端，恒压钻进电磁阀串接在钻机给进油缸两腔和电磁比例减压阀之间，电路连接到控制器的输出控制端口，称重电磁阀串接在钻机给进油缸有杆腔和油箱之间，电路连接到控制器的输出控制端口。在控制器操作台上还设有显示器、手动自动恒压钻进转换开关、称重按钮、恒压手动调节旋钮，在控制器内设置有相应的工作软件。该系统在工作前，需输入钻头参数或所需的孔底压力参数。本实用新型的实际工作过程如下所述。一、称重在钻机每加一根钻杆后，按一次称重按钮，系统打开称重电磁阀，通过压力传感器采集给进油缸无杆腔的压力，由控制器自动计算出钻具的重量；在钻进中，每加一根钻杆前，需将动头卡盘夹住钻杆，把钻头提离孔底一定距离，按一下称重按键，系统由压力传感器测得给进油缸无杆腔压力，当钻杆重量小于孔底压力时，给进油缸加压钻进；当钻杆重量大于孔底压力时，给进油缸减压钻进。二、计算孔底所需的压力值在钻机开钻前输入钻头参数，每次更换不同规格的钻头时都需重新输入钻头参数，系统根据钻头参数通过软件计算，自动得出孔底所需的压力值。三、计算给进油缸有杆腔和无杆腔的压力值系统根据钻具重量和孔底所需的压力值通过软件计算，得出给进油缸有杆腔和无杆腔的压力值。四、自动控制方式控制器根据计算得出给进油缸有杆腔和无杆腔的压力值控制给进油缸两腔的电磁比例减压阀出口压力，给进油缸推动动力头和钻具，使钻头与孔底保持较恒定的压力值。五、手动控制方式在自动控制方式基础上，操作员可通过旋转操作台上恒压手动调节旋钮，给控制器输入调节信号，手动调节孔底的压力值。
附图为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。图在各标号名称分别是I-操作台，II-液压系统，I-控制器，2-压力传感器， 3-称重电磁阀，4-电磁比例减压阀，5-恒压钻进电磁阀，6-电磁比例减压阀，7-压力传感器，8-恒压手动调节旋钮，9-称重按钮，10-手动自动恒压钻进转换开关，11-显示器，12-给进油缸有杆腔，13-机架和底盘，14-卷扬机，15-钢丝绳，16-钻塔，17-进给油缸无杆腔， 18-卡盘，19-动力头，20-夹持器。
具体实施方式
参见附图，本实用新型所述的全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统由控制器1、 压力传感器2、7、称重电磁阀3、电磁比例减压阀4、6、恒压钻进电磁阀5、恒压手动调节旋钮 8、称重按钮9、手动自动恒压钻进转换开关10、显示器11等组成。其中控制器1、压力传感器2、7、称重电磁阀3、电磁比例减压阀4、6、恒压钻进电磁阀5构成本实用新型的液压系统部分(II)，恒压手动调节旋钮8、称重按钮9、手动自动恒压钻进转换开关10、显示器11构成本实用新型的操作台部分(I)。结构设置上，两压力传感器2、7的输出端分别接至控制器 6的压力信号输入端，两个电磁比例减压阀4、6分别串接在钻机给进油缸两腔和油泵之间， 电路连接到控制器1的比例减压信号输出端，恒压钻进电磁阀5串接在钻机给进油缸两腔和电磁比例减压阀之间，电路连接到控制器1的输出控制端口，称重电磁阀3串接在钻机给进油缸有杆腔和油箱之间，电路连接到控制器1的输出控制端口。控制器1的显示信号输入/输出端与显示器U的输出/输入端联接，在控制器1内设置有相应的软件。实际结构中，控制器1可采用TTC60高速控制器。
权利要求1. 一种全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统，其特征在于由带控制器(1)的操作台 (I)、两个分设于钻机给进油缸无杆腔和有杆腔的压力传感器(2、7)、两个电磁比例减压阀 (4、6)、一个恒压钻进电磁阀(5)和一个称重电磁阀(3)组成，两压力传感器(2、7)的输出端分别接至控制器(6)的压力信号输入端，两个电磁比例减压阀(4、6)分别串接在钻机给进油缸两腔和油泵之间，电路连接到控制器(1)的比例减压信号输出端，恒压钻进电磁阀 (5)串接在钻机给进油缸两腔和电磁比例减压阀之间，电路连接到控制器(1)的输出控制端口，称重电磁阀(3)串接在钻机给进油缸有杆腔和油箱之间，电路连接到控制器(1)的输出控制端口。
专利摘要本实用新型涉及一种全液压岩芯钻机恒压钻进自动控制系统，由带操作台的控制器、压力传感器、电磁比例减压阀、恒压钻进电磁阀和称重电磁阀组成，压力传感器的输出端接至控制器的压力信号输入端，电磁比例减压阀串接在钻机给进油缸两腔和油泵之间，电路连接到控制器的比例减压信号输出端，恒压钻进电磁阀串接在钻机给进油缸两腔和电磁比例减压阀之间，电路连接到控制器的输出控制端口，称重电磁阀串接在钻机给进油缸有杆腔和油箱之间，电路连接到控制器的输出控制端口。在控制器操作台上设有显示器、手动自动恒压钻进转换开关、称重按钮、恒压手动调节旋钮，在控制器内设置有相应的工作软件。该系统具有结构简单、智能化程度高、操作方便等优点。
文档编号E21B44/00GK202220594SQ20112031721
公开日2012年5月16日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者崔高汉, 李社育, 董朝晖 申请人:西安探矿机械厂, 陕西西探地质装备有限公司