一種地質鉆探鉆桿自動移擺裝置的制作方法

本實用新型屬于地質鉆探領域，尤其是涉及一種地質鉆探鉆桿自動移擺裝置。

背景技術：

深部勘探的主要方法是深部巖心鉆探。深部鉆探具有：技術難度大、勞動強度大、成本高、風險高、鉆桿規格大和起、下鉆次數多等特點。鉆探過程中需要將大量鉆桿由其擺放架運移到井口，作業結束后還需再將鉆桿由井口運移回鉆桿擺放架。傳統的人工移擺鉆桿操作方式有諸多弊端。首先，由于深部鉆探鉆桿最長可達9米，最重可達300千克，數量動輒可達二、三百根，完成如此沉重、數量之多的鉆桿的運移工作，勞動強度非常大。另外，鉆桿運移工作對工人的素質要求很高，既需要強健的體魄，又需要嫻熟的技術，增加了用工成本，提高了鉆探工作的成本。最后，工人和鉆桿直接接觸，稍不注意就可能釀成安全事故。據鉆井協會提供的數據顯示，30~52%的鉆探事故是在起、下鉆過程中發生的，嚴重影響鉆探作業的周期，增加鉆探的風險和成本。為了解決深部巖心鉆探起、下鉆效率低、勞動強度大和安全性差等技術難題，提升我國地質鉆探裝備的技術水平，亟需開發一種地質鉆探鉆桿自動移擺裝置。

有鑒于此，特提出本實用新型。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種地質鉆探鉆桿輸送裝置，實現自動抓取移擺，解放人力。

為解決上述技術問題，本實用新型采用技術方案的基本構思是：

一種地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，包括桅桿、滑動平臺、升降驅動機構、旋轉機構和鉆桿抓取機構；

所述桅桿上設置有沿著桅桿軸向的導軌；所述滑動平臺安裝在導軌上且可沿所述導軌移動；

所述升降驅動機構與所述滑動平臺驅動連接；

所述旋轉機構一端安裝在所述滑動平臺上，所述鉆桿抓取機構安裝在所述旋轉機構的另一端。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述旋轉機構的包括水平旋轉機構和豎立旋轉機構；

所述水平旋轉機構的一端與所述滑動平臺樞轉連接，另一端與所述豎立旋轉機構的一端相對固定，所述豎立旋轉機構的另一端上安裝鉆桿抓取機構。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述水平旋轉機構包括減速電機、上靜支撐耳、下靜支撐耳和旋轉軸；所述上靜支撐耳和下靜支撐耳固定安裝在所述滑動平臺上且上下對置；所述旋轉軸穿過所述上靜支撐耳和下靜支撐耳；所述旋轉軸能夠在所述減速電機的驅動下相對于所述上靜支撐耳和下靜支撐耳繞旋轉軸的軸線轉動；所述旋轉軸與所述豎立旋轉機構固定連接。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述豎立旋轉機構包括動支撐耳、轉動臂架體、轉動軸和驅動電機；

所述動支撐耳固定安裝在所述轉動臂架體上且與所述水平旋轉機構的旋轉軸固定連接；

所述轉動軸安裝在所述轉動臂架體上且能夠繞轉動軸軸線旋轉且所述轉動軸的軸線處于水平；所述驅動電機與所述轉動軸驅動連接；所述鉆桿抓取機構與所述轉動軸相對固定。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述豎立旋轉機構還包括軸承座和蝸輪蝸桿減速器；所述驅動電機通過所述蝸輪蝸桿減速器與所述轉動軸驅動連接；所述軸承座安裝在所述轉動臂架體上，所述轉動軸安裝在所述軸承座上。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述升降驅動機構包括升降電機、驅動支撐架和沿桅桿軸向設置在所述桅桿上的直線導軌；所述滑動平臺與所述驅動支撐架相對固定且能夠沿所述直線導軌滑動； 所述桅桿上設有齒條，驅動支撐架上設置有與所述齒條嚙合的齒輪，所述升降電機與所述齒輪驅動連接。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述滑動平臺的兩側邊緣設置有滑動平臺壓板，所述直線導軌卡在所述滑動平臺與所述滑動平臺壓板形成的縫隙中。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述桅桿為桁架結構，桅桿的截面呈“U”形。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，所述動支撐耳和靜支撐耳的截面均呈“T”形。

上述地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，鉆桿抓取機構包括驅動電機、鉆桿抓取機構支架和機械爪；所述機械爪設置在所述鉆桿抓取機構支架上；所述鉆桿抓取機構支架安裝在所述旋轉裝置上。

采用上述技術方案后，本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果：

1、通過滑動平臺、升降驅動機構、旋轉機構和鉆桿抓取機構實現鉆桿全方位旋轉及沿桅桿上下移動，實現起下鉆工序的自動化，節約人力資源；

2、采用全電動的驅動方式，在野外作業中能源供應問題更易解決，可以適應較為惡劣的環境，且結構簡單，便于維護；

3、完成一次起、下鉆作業只需50s，提高取心鉆井作業的效率，保障了工人的安全，降低了鉆井成本；

4、各機構設計中均考慮自身的自鎖性，在意外情況發生時，可以通過自身的機械自鎖性保證裝置安全可靠；

5、桅桿采用桁架結構和“U”形設計，極大的減少了桅桿的自重，增加了桅桿的穩定性和承載能力；

6、可以根據需求隨時調整裝置所移擺的最大鉆桿長度和重量，采用模塊化設計，方便野外的搬運和組裝。

附圖說明

圖1是本實用新型地質鉆探鉆桿自動移擺裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型桅桿的結構示意圖。

圖3為圖2中AA方向的剖面圖。

圖4為本實用新型水平旋轉機構的結構示意圖。

圖5為圖4中AA方向的剖面圖。

圖6為本實用新型豎立旋轉機構的結構示意圖。

圖7為圖6中AA方向的剖面圖。

上述附圖中，1、桅桿；2、滑動平臺； 3、升降驅動機構；4、水平旋轉機構；6、轉動臂；7、豎立旋轉機構；8、鉆桿抓取機構；101、直線導軌；102、驅動支撐架；104、滑動平臺壓板；105、升降電機；106、蝸輪蝸桿減速器；107、齒輪；501、減速電機；502、上靜支撐耳；503、旋轉軸；504、下靜支撐耳；602、轉動臂架體；603、驅動電機；604、蝸輪蝸桿減速器；605、軸承座；606、轉動軸。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步說明，以助于理解本實用新型的內容。

參見圖1至圖7，本實用新型提供了一種地質鉆探鉆桿自動移擺裝置，包括桅桿1、滑動平臺2、升降驅動機構3、旋轉機構和鉆桿抓取機構8；所述桅桿1上設置有沿著桅桿1軸向的導軌；所述滑動平臺2安裝在導軌上且可沿所述導軌移動；所述升降驅動機構3與所述滑動平臺2驅動連接；所述旋轉機構一端安裝在所述滑動平臺2上，所述鉆桿抓取機構8安裝在所述旋轉機構的另一端。所述桅桿1為桁架結構，桅桿1的截面呈“U”形，桁架結構及“U”形設計有利于增加桅桿1的剛性，在工作中不易變形，增加承重能力。通過桅桿1底座的地腳螺栓固定在地面基礎上，外加支撐桿來確保系統在運行過程中的穩定性。

所述升降驅動機構3包括升降電機105、驅動支撐架102和沿桅桿1軸向設置在所述桅桿1上的直線導軌101；所述滑動平臺2與所述驅動支撐架102相對固定且能夠沿所述直線導軌101滑動；桅桿1上設有齒條，驅動支撐架102上設置有與所述齒條嚙合的齒輪107，所述升降電機105與所述齒輪107驅動連接。驅動支撐架102的剛性接觸面上均加裝防磨板。齒條安裝在桅桿1上，齒輪107通過蝸輪蝸桿減速器106與齒條嚙合，在運動時齒條位置保持不變，升降電機105帶動減速器轉動進而帶動齒輪107轉動，將齒輪107的轉動轉化為沿桅桿1方向的直線運動，由于齒輪107安裝在減速器軸上，減速器安裝在與滑動平臺2一體的驅動支撐架102上，則滑動平臺2隨齒輪107的上下移動而上下進給。齒條安裝在齒條安裝架上，如有磨損可以更換。為了減小滑動平臺2和直線導軌101之間的摩擦，在二者接觸面上襯有聚四氟乙烯板。滑動平臺2的兩側邊緣設置有滑動平臺壓板104，滑動平臺2與滑動平臺壓板104之間為螺釘連接；所述直線導軌101卡在所述滑動平臺2與所述滑動平臺壓板104形成的縫隙中。升降電機105經蝸輪蝸桿減速器106減速后驅動齒輪107旋轉實現升降。利用所述蝸輪蝸桿減速器106的自鎖性和所述升降電機105的斷電剎車功能，保證及時斷電，所述滑動平臺2安全的停靠在桅桿1上，保證作業安全。

所述旋轉機構的包括水平旋轉機構4和豎立旋轉機構7；所述水平旋轉機構4的一端與所述滑動平臺2樞轉連接，另一端與所述豎立旋轉機構7的一端相對固定，所述豎立旋轉機構7的另一端上安裝鉆桿抓取機構8。

水平旋轉機構4包括減速電機501、上靜支撐耳502、下靜支撐耳504和旋轉軸503；所述上靜支撐耳502和下靜支撐耳504通過螺釘固定安裝在所述滑動平臺2上且上下對置；減速電機501安裝于上靜支撐耳502上，旋轉軸503通過上靜支撐耳502中的深溝球軸承和下靜支撐耳504的推理球軸承穿過所述上靜支撐耳502和下靜支撐耳504上；所述旋轉軸503能夠在所述減速電機501的驅動下相對于所述上靜支撐耳502和下靜支撐耳504繞旋轉軸503的軸線轉動；所述旋轉軸503與所述豎立旋轉機構7固定連接。減速電機501的輸出軸直插入旋轉軸503中，通過鍵來傳遞扭矩和運動，所述旋轉軸503通過鍵驅動轉動臂6上安裝的動支撐耳旋轉，進而帶動轉動臂6在空間內轉動，能夠將鉆桿自鉆桿排放架移動到井口。直插的安裝形式使結構簡化，支撐耳平行交錯安裝可使結構承受更大的彎矩和載荷，減少機構形變。

豎立旋轉機構7包括動支撐耳、轉動臂架體602、轉動軸606和驅動電機603；轉動臂架體602由鋼板焊接而成，內部預留出一定空間用來安裝其他部件，動支撐耳安裝在轉動臂6的一側，另一側用來安裝所述鉆桿抓取機構8，為方便內部零件拆卸，轉動臂架體602的側面設置有蓋板。驅動電機603經蝸輪蝸桿減速器604減速后驅動轉動軸606，轉動軸606末端裝有法蘭，鉆桿抓取機構8安裝在該法蘭上，當轉動軸606轉動時，法蘭與鉆桿抓取機構8同時進行轉動，使鉆桿在空間中由水平轉動為豎立。板式結構能夠減少加工誤差，三角形的整體架構增加機構的強度和穩定性，內部預留安裝空間減小了裝置整體的體積。所述動支撐耳固定安裝在所述轉動臂架體602上且與所述水平旋轉機構4的旋轉軸503固定連接；所述轉動軸606安裝在所述轉動臂架體602上且能夠繞轉動軸606軸線旋轉且所述轉動軸606的軸線處于水平；所述驅動電機603與所述轉動軸606驅動連接；所述鉆桿抓取機構8與所述轉動軸606相對固定。豎立旋轉機構7還包括軸承座605和蝸輪蝸桿減速器604；所述驅動電機603通過所述蝸輪蝸桿減速器604與所述轉動軸606驅動連接；所述軸承座605安裝在所述轉動臂架體602上，所述轉動軸606安裝在所述軸承座605上。所述蝸輪蝸桿減速器604具有自鎖性，在轉動完成后可以保證鉆桿的穩定。

鉆桿抓取機構8包括驅動電機、鉆桿抓取機構支架和機械爪；所述機械爪設置在所述鉆桿抓取機構支架上；所述鉆桿抓取機構支架安裝在所述旋轉裝置上。

上述實施例中，所述動支撐耳和靜支撐耳的截面均呈“T”形。在支撐耳的不干涉面加裝肋板形成T形結構，有利于保證所述支撐耳的強度，在工作中不易變形，增加運動的精確性，減小工作中摩擦。

通過上述各個部件配合，本實用新型的地質鉆探鉆桿自動移擺裝置能夠使所抓取的鉆桿自鉆桿擺放架進行豎立、升降和旋轉到井口等幾個運動，完成自動移擺鉆桿的任務。

在上述實施例中，本地質鉆探鉆桿自動移擺裝置可以移擺的鉆桿長度長達9m，可通過鉆桿抓取位置的變化和所述桅桿1的增高來改變適于抓取鉆桿的長度。可以移擺的負載重量高達300Kg，可以通過加裝平衡錘的形式來增加最大負載能力。

本實施例的有益效果如下：第一、采用全電動的驅動方式，在野外作業中能源供應問題更易解決，可以適應較為惡劣的環境，且結構簡單，便于維護；第二，明移擺鉆桿完成一次起、下鉆作業只需50s，提高取心鉆井作業的效率，保障了工人的安全，降低了鉆井成本；第三，在各機構設計中均考慮自身的自鎖性，在意外情況發生時，可以通過自身的機械自鎖性保證裝置安全可靠；第四，桅桿1采用桁架結構和“U”形設計，極大的減少了桅桿1的自重，增加了桅桿1的穩定性和承載能力；第五，預先考慮到不同的應用情況，可以根據需求隨時調整裝置所移擺的最大鉆桿長度和重量，采用模塊化設計，方便野外的搬運和組裝。

升降驅動機構3的主要功能是完成水平放置在排放架上的鉆桿到動力頭所在位置的往復升降；水平旋轉機構4，主要功能是實現鉆桿由排放架位置到井口位置的往復移擺；豎立旋轉機構7，主要功能是完成鉆桿由水平狀態到豎直狀態的往復轉動。通過上述三個機構，完成鉆桿移擺工作需要的抓取、移擺、旋轉和升降等動作工序。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。