專利名稱：一種新型深海自動接桿保壓取樣鉆機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于海洋勘探機械設備技術領域，涉及一種新型深海自動接桿保壓取樣鉆機。
技術背景 海底擁有大量礦藏資源，海洋資源的開發，特別是深海底賦存的各種礦產資源開發是一個新開發的技術領域。目前深海鉆機或取芯器一般都不能實現在與深海原位基本相同的壓力和溫度條件下對所取巖芯進行保存，當巖芯取回實驗室后，其吸附的生物和化學成分發生了變化，故對這種巖芯所做的一些生化試驗和測試數據將是不精確的。專利200920064592. 8公開了一種海底自動接桿鉆機用旋轉式鉆管存儲機構。該機構將鉆管存儲于分度圓盤存儲架內，通過分度圓盤的定角度旋轉來實現鉆管的取用與回收。該機構結構復雜，且對操作性要求較高，同時受分度圓盤尺寸限制，其存儲鉆管的數量有限，不利于較深孔工況下的鉆進。專利200310107888. O公開了一種帶預進給和預定位置的深海取芯器，主要由取芯鉆機和預進給預定位裝置組成。取芯鉆機與推進面板連接固定，預推進液壓缸的活塞通過耳環與推進面板連接，利用兩個平行安裝的預推進液壓缸代替機構復雜的機械手臂，該取芯器也不帶保真存儲功能。
發明內容本實用新型目的是克服現有技術的不足，提供一種新型深海自動接桿保壓取樣鉆機。本實用新型包括外框架、支撐調平機構、鉆管存儲機構、內襯管存儲機構、含樣內襯管保壓裝配機構、主機械手及鉆機液壓動力控制系統，所述主機械手和含樣內襯管保壓裝配機構一起完成含樣內襯管的保壓裝配過程。所述鉆管存儲機構包括鉆管存儲倉、鉆管控制夾、鉆管斜坡槽、若干鉆管；兩個鉆管存儲倉并排設置，內裝若干鉆管，鉆管存儲倉內最底部的鉆管預先安裝上鉆頭和內襯管；鉆管存儲倉的底部安裝有鉆管控制夾，通過控制機構可以按指令自動放下一個鉆管；其中鉆管斜坡槽利用鉆管的自重，使鉆管從左到右運動，至鉆管運送主機械手，其中在鉆管斜坡槽最右端有一彎道，可以促使運動的鉆管停住，待鉆管運送主機械手抓取。所述內襯管存儲機構包括內襯管存儲倉、內襯管控制夾、內襯管斜坡槽、若干內襯管；三個內襯管存儲倉并排設置，三個內襯管存儲倉有兩個內襯管存儲倉裝內襯管，第三個內襯管存儲倉置空；內襯管存儲倉的底部安裝有內襯管控制夾，通過控制機構可以按指令自動放下一個內襯管；其中內襯管斜坡槽利用內襯管的自重，使內襯管從左到右運動，至內襯管運送主機械手，其中在內襯管斜坡槽最右端有一彎道，可以促使運動的內襯管停住，待內襯管運送主機械手抓取。所述主機械手包括鉆管運送主機械手、鉆管回收主機械手、內襯管運送主機械手、內襯管回收主機械手及連接件，四個機械手均可實現升降、旋轉、伸縮功能，鉆管運送主機械手、內襯管運送主機械手分別位于鉆管存儲機構、內襯管存儲機構的底部，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管斜坡槽或內襯管斜坡槽抓取鉆管或內襯管；鉆管回收主機械手、內襯管回收主機械手分別位于鉆管存儲機構及內襯管存儲機構的頂部，且通過升降、旋轉和伸縮后抓取含樣內襯管或裝配好的含樣保壓鉆管。所述含樣內襯管保壓裝配機構包括輔助機械手、裝配機械手、保壓蓋、旋蓋機構、保壓蓋存儲機構，和主機械手一同完成內襯管的保壓裝配過程；輔助機械手、裝配機械手均可實現升降、旋轉、伸縮功能；輔助機械手位于深孔鉆進平臺的同心圓周上，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管運送主機械手抓取鉆管；裝配機械手也位于深孔鉆進平臺的同心圓周上，且通過旋轉、伸縮可將保壓蓋套裝在輔助機械手抓取的鉆管處；旋蓋機構安裝于裝配機械手內，通過旋轉一定角度可擰緊保壓蓋；保壓蓋存儲機構位于裝配機械手初始位置附近，分為完全對齊的上下兩個保壓蓋存儲倉，可存儲一定數量的保壓蓋，中間留出設定距離的空間，可放入一段鉆管。所述外框架內還設置有動力頭機構及繩索取芯機構，動力頭機構完成鉆管的下鉆及回收；繩索取芯機構在動力頭機構的配合下完成內襯管的下放及回收。·[0010]以上所有機構運動所需的能量均由鉆機液壓動力控制系統提供。本實用新型與背景技術相比，具有的有益效果是它將鉆管存儲機構和內襯管存儲機構分別布置在鉆機平臺的兩個對角，能充分利用鉆機空間，存儲較多的鉆管和內襯管，且操作簡單方便，使用成本較低，并能廣泛適用于多深度鉆孔場合。同時利用鉆管和內襯管自重作為動力達到部分運動效果，一定程度上節約能源；與之配合的保壓蓋裝配設計利用鉆機自帶的液壓系統，簡化保壓過程，一定程度上降低了使用成本。而且，利用鉆管套內襯管的方式實現了保壓取樣過程。總之，本實用新型結合現有深孔鉆進技術，大大提高取樣效率，進一步降低成本。
圖I是本實用新型的總體設計布局圖；圖2是本實用新型鉆管存儲機構側視圖及其主機械手布局圖；圖3是本實用新型內襯管存儲機構側視圖及其主機械手布局圖；圖4是本實用新型含樣內襯管保壓裝配機構。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖I，本實用新型包括外框架8、支撐調平機構5、鉆管存儲機構I、內襯管存儲機構2、含樣內襯管保壓裝配機構3、主機械手6及鉆機液壓動力控制系統4，所述主機械手6和含樣內襯管保壓裝配機構3 —起完成含樣內襯管的保壓裝配過程。如圖2，鉆管存儲機構I包括鉆管存儲倉10、鉆管控制夾11、鉆管斜坡槽12、若干鉆管9 ;兩個鉆管存儲倉10并排設置，內裝若干鉆管9，鉆管存儲倉10內最底部的鉆管9預先安裝上鉆頭和內襯管；鉆管存儲倉10的底部安裝有鉆管控制夾11，通過控制機構可以按指令自動放下一個鉆管9 ;其中鉆管斜坡槽12利用鉆管9的自重，使鉆管9從左到右運動，至鉆管運送主機械手13，其中在鉆管斜坡槽12最右端有一彎道，可以促使運動的鉆管9停住，待鉆管運送主機械手13抓取。類似的，如圖3，內襯管存儲機構2包括內襯管存儲倉16、內襯管控制夾18、內襯管斜坡槽19、若干內襯管17 ;三個內襯管存儲倉16并排設置，三個內襯管存儲倉16有兩個內襯管存儲倉16裝內襯管17，第三個內襯管存儲倉16置空；內襯管存儲倉16的底部安裝有內襯管控制夾18，通過控制機構可以按指令自動放下一個內襯管17 ;其中內襯管斜坡槽19利用內襯管17的自重，使內襯管17從左到右運動，至內襯管運送主機械手20，其中在內襯管斜坡槽19最右端有一彎道，可以促使運動的內襯管17停住，待內襯管運送主機械手20抓取。如圖2及圖3，所述主機械手6包括鉆管運送主機械手13、鉆管回收主機械手14、內襯管運送主機械手20、內襯管回收主機械手21及連接件15，四個機械手均可實現升降、旋轉、伸縮功能，鉆管運送主機械手13、內襯管運送主機械手20分別位于鉆管存儲機構I、內襯管存儲機構2的底部，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管斜坡槽12或內襯管斜坡槽 19抓取鉆管9或內襯管17 ;鉆管回收主機械手14、內襯管回收主機械手21分別位于鉆管存儲機構I及內襯管存儲機構2的頂部，且通過升降、旋轉和伸縮后抓取含樣內襯管17或裝配好的含樣保壓鉆管9。如圖4，所述含樣內襯管保壓裝配機構3，包括輔助機械手22、裝配機械手23、保壓蓋26、旋蓋機構24、保壓蓋存儲機構25，和主機械手6 —同完成內襯管的保壓裝配過程；輔助機械手22、裝配機械手23兩個機械手均可實現升降、旋轉、伸縮功能；輔助機械手22位于深孔鉆進平臺7的同心圓周上，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管運送主機械手13抓取鉆管9 ;裝配機械手23也位于深孔鉆進平臺7的同心圓周上，且通過旋轉、伸縮可將保壓蓋26套裝在輔助機械手22抓取的鉆管9處；旋蓋機構24安裝于裝配機械手23內，通過旋轉一定角度可擰緊保壓蓋26 ;保壓蓋存儲機構25位于裝配機械手23初始位置附近，分為完全對齊的上下兩個保壓蓋存儲倉，可存儲一定數量的保壓蓋26，中間留出一定距離的空間，可放入一段鉆管9。所述外框架8內還設置有動力頭機構及繩索取芯機構，動力頭機構完成鉆管9的下鉆及回收；繩索取芯機構在動力頭機構的配合下完成內襯管17的下放及回收。以上所有機構運動所需的能量均由鉆機液壓動力控制系統4提供。本裝置使用方法包括下鉆及回收和保壓裝配兩個部分，具體步驟如下I.下鉆及回收過程I)開始鉆孔前，鉆管9和內襯管17依次排列并分別存儲于鉆管存儲倉10和內襯管存儲倉16內。2)開始鉆孔，鉆管控制夾11打開，使第一根鉆管9順利落入鉆管斜坡槽12，鉆管9在重力作用下運動至鉆管斜坡槽12最右邊彎道處，鉆管運送主機械手13抓取鉆管9，此時鉆管9的兩端由兩個鉆管運送主機械手13同時抓取并抬升至適當高度，左側的鉆管運送主機械手13移動至鉆管9的中心位置固定，另一鉆管運送主機械手13松開，僅由一個鉆管運送主機械手13將鉆管9旋轉至豎直狀態，并運送至深孔鉆進平臺7并由動力頭下鉆，下鉆完畢由繩索取回含樣內襯管17，并通過內襯管回收主機械手21抓取至預先置空的內襯管存儲倉16頂部放下，含樣內襯管17在重力作用下落入內襯管存儲倉16底部。3)—次鉆管9下鉆及含樣內襯管17回收完畢，進行下一次下鉆及回收過程，按“內襯管17 —鉆管9”順序下鉆，并回收含樣內襯管17，循環若干次直至全部鉆管9下鉆完畢，全部含樣內襯管17回收完畢。2.保壓裝配過程I)裝配前，全部內襯管17存儲于內襯管存儲倉16內，全部鉆管9位于鉆機平面以下。2)裝配開始內襯管控制夾18打開，含樣內襯管17在重力作用下運動至內襯管斜坡槽19最右端彎道處，內襯管運送主機械手20抓取含樣內襯管17傳遞給裝配機械手23，抓取過程與鉆管9類似；動力頭回收頂部鉆管9，由鉆管運送主機械手13抓取該鉆管9傳遞給輔助機械手22 ;裝配機械手23抬升至一定高度，輔助機械手22伸縮至裝配機械手23 正下方，裝配機械手23將含樣內襯管17下放至鉆管9，鉆管9將含樣內襯管17套在內部，此時鉆管9作為保壓管使用；輔助機械手22將裝有含樣內襯管17的鉆管9移送至保壓蓋存儲機構25，置于上下保壓蓋存儲倉之間，其軸線與保壓蓋中心線重合，上下保壓蓋存儲倉分別推出一個保壓蓋，輔助機械手22固定鉆管9，裝配機械手23對鉆管9兩頭進行壓蓋封裝并保壓。3)裝配完畢,鉆管回收主機械手14將保壓完畢的鉆管9重新存放于鉆管存儲倉10內適當位置。4)循環執行上述步驟若干次，直至全部鉆管9裝配完畢，并回收至鉆管存儲機構
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權利要求1 一種新型深海自動接桿保壓取樣鉆機，包括外框架(8)、支撐調平機構(5)、鉆管存儲機構(I)、內襯管存儲機構(2)、含樣內襯管保壓裝配機構(3)、主機械手(6)及鉆機液壓動力控制系統(4)，所述主機械手(6)和含樣內襯管保壓裝配機構(3) —起完成含樣內襯管的保壓裝配過程； 所述鉆管存儲機構(I)包括鉆管存儲倉(10)、鉆管控制夾(11)、鉆管斜坡槽(12)、若干鉆管(9);兩個鉆管存儲倉(10)并排設置，內裝若干鉆管(9)，鉆管存儲倉(10)內最底部的鉆管(9)預先安裝上鉆頭和內襯管(16);鉆管存儲倉(10)的底部安裝有鉆管控制夾(11)，通過控制機構可以按指令自動放下一個鉆管(9);其中鉆管斜坡槽(12)利用鉆管(9)的自重，使鉆管(9)從左到右運動，至鉆管運送主機械手(13)，其中在鉆管斜坡槽(12)最右端有一彎道，可以促使運動的鉆管(9)停住，待鉆管運送主機械手(13)抓取； 所述內襯管存儲機構(2)包括內襯管存儲倉(16)、內襯管控制夾(18)、內襯管斜坡槽(19)、若干內襯管(17);三個內襯管存儲倉(16)并排設置，三個內襯管存儲倉(16)有兩個內襯管存儲倉(16)裝內襯管(17)，第三個內襯管存儲倉(16)置空；內襯管存儲倉(16)的底部安裝有內襯管控制夾(18)，通過控制機構可以按指令自動放下一個內襯管(17);其中內襯管斜坡槽(19)利用內襯管(17)的自重，使內襯管(17)從左到右運動，至內襯管運送主機械手(20)，其中在內襯管斜坡槽(19)最右端有一彎道，可以促使運動的內襯管(17)停住，待內襯管運送主機械手(20)抓取； 所述主機械手(6)包括鉆管運送主機械手(13)、鉆管回收主機械手(14)、內襯管運送主機械手(20 )、內襯管回收主機械手(21)及連接件(15 )，四個機械手均可實現升降、旋轉、伸縮功能，鉆管運送主機械手(13)、內襯管運送主機械手(20)分別位于鉆管存儲機構(I )、內襯管存儲機構(2)的底部，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管斜坡槽(12)或內襯管斜坡槽(19 )抓取鉆管(9)或內襯管(17);鉆管回收主機械手(14 )、內襯管回收主機械手(21)分別位于鉆管存儲機構(I)及內襯管存儲機構(2)的頂部，且通過升降、旋轉和伸縮后抓取含樣內襯管(17 )或裝配好的含樣保壓鉆管(9 ); 所述含樣內襯管保壓裝配機構(3)包括輔助機械手(22)、裝配機械手(23)、保壓蓋(26)、旋蓋機構(24)、保壓蓋存儲機構(25)，和主機械手(6)—同完成內襯管的保壓裝配過程；輔助機械手(22)、裝配機械手(23)均可實現升降、旋轉、伸縮功能；輔助機械手(22)位于深孔鉆進平臺(7)的同心圓周上，且通過升降、旋轉和伸縮后可從鉆管運送主機械手(13)抓取鉆管(9);裝配機械手(23)也位于深孔鉆進平臺(7)的同心圓周上，且通過旋轉、伸縮可將保壓蓋(26)套裝在輔助機械手(22)抓取的鉆管(9)處；旋蓋機構(24)安裝于裝配機械手(23 )內，通過旋轉一定角度可擰緊保壓蓋(26 );保壓蓋存儲機構(25 )位于裝配機械手(23)初始位置附近，分為完全對齊的上下兩個保壓蓋存儲倉，可存儲一定數量的保壓蓋(26 )，中間留出設定距離的空間，可放入一段鉆管(9 ); 所述外框架(8)內還設置有動力頭機構及繩索取芯機構，動力頭機構完成鉆管(9)的下鉆及回收；繩索取芯機構在動力頭機構的配合下完成內襯管(17)的下放及回收； 以上所有機構運動所需的能量均由鉆機液壓動力控制系統(4)提供。
專利摘要本實用新型涉及一種新型深海自動接桿保壓取樣鉆機。本實用新型包括外框架、支撐調平機構、鉆管存儲機構、內襯管存儲機構、含樣內襯管保壓裝配機構、主機械手及鉆機液壓動力控制系統。鉆管存儲機構包括鉆管存儲倉、鉆管控制夾、鉆管斜坡槽、若干鉆管；內襯管存儲機構包括內襯管存儲倉、內襯管控制夾、內襯管斜坡槽、若干內襯管；主機械手包括鉆管運送主機械手、鉆管回收主機械手、內襯管運送主機械手、內襯管回收主機械手及連接件；含樣內襯管保壓裝配機構包括輔助機械手、裝配機械手、保壓蓋、旋蓋機構、保壓蓋存儲機構，和主機械手一同完成內襯管的保壓裝配過程。本實用新型充分利用深海鉆機空間，在取樣后完成對樣品的保壓，保壓過程簡便實用。
文檔編號E21B19/14GK202689931SQ20122035753
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者秦華偉, 朱敬如, 葉瑛, 陳建橋, 胡杭民, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學