钻具拖车及其运行方法与流程

1.本发明涉及一种地质勘探工程设备，具体涉及一种钻具拖车及其运行方法。


背景技术：

2.在地质勘探过程中，随着孔深的增加，钻杆数量也在逐步增加，无论是传统的单管钻进还是绳索取芯钻进，钻进每一次回次或者是孔内遇事故等意外状况时，钻具都需要从孔内提出，紧接着卸扣和拆卸钻具，将钻具移动出孔口外钻机正前方整齐排列，等待后续下钻使用，而目前的操作方式主要为提停器提拉着钻具一端，操作工人提拉着钻具另一端在钻场上来回移动。一方面，目前使用的钻具长度约3.0～6.0m，重量介于22kg～45.5kg，对于操作工人而言，频繁的提拉钻具并移动无疑是极为耗费体力和操作困难的，尤其是在雨雪天气，提拉并移动操作起来更是极为困难。另一方面，随着施钻孔深的增加，需要几百根钻具的叠拼，每起、下钻一次，都需要将上百根钻具提拉移动上百次，对操作工人的工作量和工作强度无疑是巨大的，作为施工现场工作强度最大的一个操作工序，现场往往要占用3人以上辅助作业，占用资源耗费劳动力，同时操作效率也是非常的低，影响着施钻的进度、安全性和生产成本。由于操作的不规范性，操作工托举一端常常会在场地长摩擦和碰撞，对于丝扣接头极易造成损坏，也同时会在丝扣接头处粘连杂物进而影响后续的拼接。
3.因此，需要设计能托举钻具往复移动的设备，降低操作强度，提高工程施工质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种钻具拖车及其运行方法，以至少解决目前托举钻具往复移动时工作强度大、操作效率低等问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
6.钻具拖车，所述钻具拖车包括拖车体；
7.所述拖车体顶部设置有钻具托盘，所述钻具托盘顶部设置有钻具纵向槽；
8.所述拖车体底部设置有走行轮，所述拖车体上设置有所述走行轮的驱动组件。
9.进一步地，所述钻具纵向槽为向下凹陷的弧面槽，所述弧面槽的横截面呈弧形。
10.进一步地，所述钻具托盘包括内侧的固定槽体和外侧的移动槽体，所述移动槽体的下方为卸杆面，所述卸杆面从所述固定槽体的外端延伸到所述拖车体的外侧边缘并向下倾斜。
11.进一步地，所述固定槽体固定在所述拖车体顶部，所述移动槽体位于所述固定槽体的外侧；
12.所述移动槽体为链板结构；所述移动槽体的内端通过合页连接到所述固定槽体的外端；所述移动槽体的外端设置有支撑杆，所述支撑杆的顶部铰接到所述移动槽体的外端，所述支撑杆的底端支撑在所述卸杆面外侧的顶部。
13.进一步地，所述驱动组件包括电动机、传动轴、传力皮带和同步带；
14.所述电动机设置在所述拖车体顶部，所述传动轴位于所述拖车体底部，所述电动
机的输出轴与所述传动轴通过所述传力皮带相关联；
15.所述走行轮设置有前后两组，每组包括左右两个，左右两个所述走行轮通过轮轴相关联；所述传动轴位于前后两个所述轮轴之间，所述传动轴通过两个同步带分别与前后两个所述轮轴相关联。
16.进一步地，所述走行轮为轨行走行轮，在钻孔旁侧设置的走行轨上移动。
17.进一步地，所述钻具纵向槽的弧面槽底部设置有用于感应钻具压力的压力传感器；
18.所述拖车体上设置有控制电动机的电机驱动器；
19.所述钻具纵向槽后端设置有接近开关。
20.进一步地，所述拖车体上设置有控制器，所述压力传感器、所述电机驱动器、所述接近开关均接入所述控制器。
21.另一方面，提供如所述的钻具拖车的运行方法，在起钻阶段：
22.利用绞车通过钢丝绳将钻具拖吊到钻具纵向槽的前端，钻具由直立转变为倾斜；
23.当钻具接触到钻具纵向槽上的压力传感器时，压力传感器感应到钻具压力，并将感应信号发送至控制器；
24.控制器接收到压力传感器的感应信号后，向电机驱动器发送控制信号，电机驱动器根据控制信号启动电动机，拖车体开始移动，远离钻孔并拖拽钻具，钻具由倾斜转变为水平后碰触钻具纵向槽后端的接近开关，接近开关将触发信号发送至控制器；
25.控制器接收到接近开关的触发信号，向电机驱动器发送控制信号，电机驱动器根据控制信号停止电动机运行，拖车体停止移动，钻具置入钻具纵向槽。
26.另一方面，提供如所述的钻具拖车的运行方法，在下钻阶段：
27.利用绞车通过钢丝绳将钻具从钻具纵向槽中提起，钻具由水平转变为倾斜；
28.钻具离开钻具纵向槽后端的接近开关，接近开关不再被触发，控制器向电机驱动器发送控制信号，电机驱动器根据控制信号启动电动机，拖车体开始移动，驶向钻孔并向钻孔拖送钻具；
29.钻具由倾斜转变为直立，不再接触钻具纵向槽上的压力传感器时，控制器接收不到压力传感器的感应信号，向电机驱动器发送控制信号，电机驱动器根据控制信号停止电动机运行，拖车体停止移动，钻具置入钻孔。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
31.本发明提供的钻具拖车通用性强，适用于所有浅孔、深孔地质勘探作业过程中的起钻、下钻过程；可快速、简易的完成钻具往复移动托举任务，并且不会对钻具一端造成损坏和破坏；可节省大量的人力和时间，通过钻具拖车，可使得起钻下钻操作工序由1～2人完成，并极大减轻操作工的劳动力，使操作效率极大提高，降低了起下钻辅助时间；不受雨雪天等影响，可全天候作业，同时也极大的确保了操作工的安全性；可通过延长走行轨长度，实现钻具叠加拼接，使一次性起、下钻钻具数量翻倍，提升工作效率。
32.另外，本发明中，压力传感器可感应钻具压力，转换为电信号并将电信号传输至控制器内，控制器发出脉冲信号至电机驱动器内，电机驱动器按设定参数进而驱动电动机按规定运动，最后通过接近开关来判断钻具是否脱离拖车，反馈于控制器来终止控制器发送的脉冲信号，电动机则停止工作，全过程无需操作工人介入，实现智能化操作。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
34.图1是钻具拖车的前视结构图。
35.图2是钻具拖车的后视结构图。
36.图3是钻具拖车的运行过程示意图。
37.图4是固定槽体和移动槽体的连接示意图。
38.图5是钻具拖车的驱动组件关联图。
39.图中标识为：
40.1-拖车体，2-钻具托盘，3-电动机，4-传动轴，5-传动皮带，6-走行轨，7-卸杆面，8-压力传感器，9-电机驱动器，10-控制器，11-走行轮，12-钻具纵向槽，13-固定槽体，14-移动槽体，15-接近开关，16-同步带，17-钻具，18-钢丝绳，19-支撑杆。
具体实施方式
41.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
42.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
43.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“关联”、“接入”、“连接”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置，可以是实体连接，也可以是信号连接或电连接，包括符合构件本身属性所能采取的其他连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
44.具体实施方式中，将走行轨的方向定义为纵向，将与走行轨垂直的方向定义为横向。将拖车体横向两侧定义为外侧，将靠近拖车体中心定义为内侧。将图1定义为前视图，将图2定义为后视图，将图1的两侧定义为左右。
45.实施例1：
46.本实施例提供了一种钻具拖车，采用机械拖车移动方式代替目前的人工提拉移动方式，对钻具进行往复移动。如图1和图2，钻具拖车包括拖车体1，拖车体1为平板形车体，拖车体1顶部的右侧设置有钻具托盘2，钻具托盘2顶部设置有钻具纵向槽12。钻具纵向槽12为向下凹陷的弧面槽，弧面槽的横截面呈弧形，可为半圆形或半椭圆形，形状与钻具17的外壁形状相匹配，钻具17可纵向放置在弧面槽内。弧面槽的槽面上可设置橡胶层等柔性材料，作为缓冲和铺垫起到保护钻具17的作用，并为移动钻具17提供了摩擦力。
47.拖车体1底部横向两侧均设置有走行轮11，走行轮11设置有前后两组，每组包括左右两个，左右两个走行轮11通过轮轴相关联。拖车体1上设置有走行轮11的驱动组件，如图5，驱动组件包括电动机3、传动轴4、传力皮带5和同步带16。电动机3设置在拖车体1顶部左侧，传动轴4位于拖车体1底部左侧，电动机3的输出轴与传动轴4均横向设置并通过传力皮带5上下相关联。传动轴4位于前后两个轮轴之间，传动轴4通过两个同步带16分别与前后两个轮轴相关联。电动机3启动后，通过传动轴4和轮轴带动走行轮11转动，从而令拖车体1移动。
48.在一些实施例中，走行轮11为轨行走行轮，在钻孔旁侧设置两道纵向的走行轨6，如设置在钻机正前方场地，走行轮11可在走行轨6上移动。走行轨6可采用钢轨，走行轨6的长度可以适度加长，加长后可进行更长距离的钻具移动，如在钻具叠加拼接的情况下，可令一次性起、下钻的钻具数量翻倍增加，提升工作效率。
49.走行轨6在钻机正前方平行埋置，埋置过程中用锚固螺丝等器具进行锚固使其在受理状态下不可移动，埋置过程中走行轨6顶面须高出地表5-10cm,并在使用过程中使其顶面无杂物，进而确保拖车体1使用过程中不脱轨。
50.如图4，钻具托盘2包括内侧的固定槽体13和外侧的移动槽体14，移动槽体14的下方为卸杆面7，卸杆面7从固定槽体13的外端延伸到拖车体1的外侧边缘并向下倾斜。其中，固定槽体13固定在拖车体1顶部，可为一体结构。移动槽体14位于固定槽体13的外侧，移动槽体14为链板结构，由多片长方形条片连接合成。移动槽体14的内端通过合页连接到固定槽体13的外端；移动槽体14的外端设置有支撑杆19，支撑杆19的顶部铰接到移动槽体14的外端，支撑杆19的底端支撑在卸杆面7外侧的顶部。需要将钻具17从钻具托盘2中卸下时，交叉反向放倒支撑柱19，移动槽体14便可由圆弧状沿着卸杆面7展平成平面板，钻具17沿卸杆面7向外向下滚动，从而离开钻具纵向槽12，完成卸载。固定槽体13和移动槽体14上均设置有橡胶层等柔性材料，在衔接处断开。
51.钻具纵向槽12的弧面槽底部设置有用于感应钻具压力的压力传感器8(at8540，压力采集介于0～100kg,输出电流0～20ma)，拖车体1上设置有控制电动机3(步伺两相混合式步进电机86bygh250d)的电机驱动器9(hb-860h)，钻具纵向槽12后端设置有接近开关15(fr18-8dp)，拖车体1上设置有控制器10(sm1 p)。压力传感器8、电机驱动器9、接近开关15均接入控制器10。压力传感器8感知钻具压力，可转换成电信号发送给控制器10。控制器10可发送脉冲信号于电机驱动器9进而驱动电动机3，在电机驱动器9的上位调试界面中进行电动机运行参数的配置设定，设定与控制器10传回的信号进行关联，使其接收的脉冲信号可控制电动机3的转速和方向，如设定运行速度为0～0.6km/h。控制器10通过接近开关15来判断钻具17是否脱离拖车。
52.本钻具拖车可托住钻具17一端在勘探现场往复运动，如图3，具体运行过程为：
53.实施例2：在起钻阶段：
54.s1：利用绞车通过钢丝绳18将钻具17拖吊到钻具纵向槽12的前端，钻具17由直立转变为倾斜；
55.s2：当钻具17接触到钻具纵向槽12上的压力传感器8时，压力传感器8感应到钻具压力，并将感应信号发送至控制器10；
56.s3：控制器10接收到压力传感器8的感应信号后，向电机驱动器9发送控制信号，电
机驱动器9根据控制信号启动电动机3，拖车体1开始移动，远离钻孔并拖拽钻具17，钻具17由倾斜转变为水平后碰触钻具纵向槽12后端的接近开关15，接近开关15将触发信号发送至控制器10；
57.s4：控制器10接收到接近开关15的触发信号，向电机驱动器9发送控制信号，电机驱动器9根据控制信号停止电动机3运行，拖车体1停止移动，钻具17置入钻具纵向槽12。
58.实施例3：在下钻阶段：
59.s1：利用绞车通过钢丝绳18将钻具17从钻具纵向槽12中提起，钻具17由水平转变为倾斜；
60.s2：钻具17离开钻具纵向槽12后端的接近开关15，接近开关15不再被触发，控制器10向电机驱动器9发送控制信号，电机驱动器9根据控制信号启动电动机3，拖车体1开始移动，驶向钻孔并向钻孔拖送钻具17；
61.s3：钻具17由倾斜转变为直立，不再接触钻具纵向槽12上的压力传感器8时，控制器10接收不到压力传感器8的感应信号，向电机驱动器9发送控制信号，电机驱动器9根据控制信号停止电动机3运行，拖车体1停止移动，钻具17置入钻孔。
62.在钻具17移动过程中无需操作工人介入，极大程度的降低了操作工的劳动强度，减少该操作工序上所占用的操作人员数量，也降低了操作工人在现场往复移动的不安全因素，进而提高生产效率，降低生产成本，并提升施钻现场的安全性保障。此外，由于钻具托盘2盘内设为橡胶材料，可极大的缓冲压力，也避免了钻具端的损坏和破坏，钻具托盘2一侧可打开拆卸，使得钻具自行落至钻具堆放区，再次的解放人力，提高生产。
63.本发明以切合现场实际操作为出发点设计了拖车结构，采用了轨道式运行方式，钻具纵向槽选用半开放式，易于钻具置放，钻具纵向槽由两部分组成，移动槽体则是选用合页连接，运行式可支撑为半弧状，卸落钻具时则可铺平成平板状，易于卸落。本发明在运行时整合压力传感器、控制器、接近开关及电机驱动器，实现拖车往复运动，进而更为吻合现场操作，提高生产效率。在地质勘探领域，颠覆性的改变了原始的操作方式方法，首次构思及创造出实现钻具托举的智能拖车。
64.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。