[发明专利]钻杆自动存取系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻杆自动存取系统，适用于矿井、山体斜坡、海底等恶劣环境下钻进时实现钻杆的自动存取。

背景技术

目前，国内大多数钻机都没有配备能实现钻具自动存取的钻杆存取系统，钻具的存取很大程度依赖于人力，劳动强度大，效率低，费时费力。尤其在一些特殊的工作环境下，如矿井、山体斜坡、海底等恶劣环境下的钻进则更需要一种能实现钻杆自动存取的系统，以实现钻探的自动化及远程控制。目前，已有少数陆地钻机建立了钻杆库，配备了钻杆自动存取系统，但钻杆自动存取系统存在如下不足：

1.   有的钻杆自动存取系统只是用于浅孔钻探过程，系统可容纳钻具量很小。

2.   有的钻杆自动存取系统结构复杂，用于钻井平台，不适用于海床式勘探设备。

3.   有的钻杆自动存取系统抓取机构工作工位多，控制难度大，精度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，钻具容纳量大、使用方便，可实现钻具存取的无人化操作的钻杆自动存取的系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种钻杆自动存取系统，包括钻杆库、抓取机构、驱动机构，所述的钻杆库设有两个，抓取机构设在两个钻杆库的中间，驱动机构设在钻杆库的底部，通过驱动机构驱动钻杆库实现间歇回转；

所述的钻杆库由推力轴承、托盘、主轴、机架、支撑梁、卡盘下、卡槽、垫片、卡盘面、螺栓、螺钉和毂构成，所述的机架为带有突出框的矩形框架，矩形框架两侧设有左右钻杆库，左右钻杆库的底部中心安装有驱动机构的液压马达, 所述的托盘固定在液压马达主轴上且安装在推力轴承上方，卡盘下和卡盘面通过螺栓B固定在毂上，毂固定在液压马达主轴上，螺钉A、螺钉B和螺钉C拧在卡盘面上，垫片和卡槽依次卡在卡盘下和卡盘面的中间；支撑梁设在左右两个钻杆库的之间的突出框中； 

所述的抓取机构安装在左右两个钻杆库的之间的支撑梁上，抓取机构由固定板、4个液压缸、摇杆、导杆、手爪外壳、滑块、连杆、手爪、支架和导轨架构成，所述的固定板固定在钻杆库的支撑梁上，液压缸A两端分别与固定板和摇杆铰接，液压缸B两端分别与摇杆和导轨架铰接，导杆一端固定在支架上，液压缸C两端分别固定在支架和导轨架上，液压缸D一端固定在手爪壳上,一端与滑块相连，连杆两端分别与滑块和手爪铰接，手爪壳固定在支架上，导轨架一端与固定板铰接；

所述的驱动机构由液压马达、联轴器、槽轮和拨盘构成，所述的液压马达固定于机架底部，通过联轴器与拨盘相连，槽轮固定在液压马达的主轴上。

本发明的钻杆自动存取系统所述的钻杆库的卡盘面和卡盘下为圆形且边部均匀地开有20个槽，卡槽的材料为橡胶。

本发明的钻杆自动存取系统，所述的钻杆库的垫片和卡槽通过螺钉A、螺钉B和螺钉C的预紧力固定在卡盘面和卡盘下中间，通过调节螺钉A、螺钉B和螺钉C的预紧力，调节卡槽的间距，钻杆存储在卡盘面和卡盘下的卡槽中。 

本发明所述的钻杆库的卡盘面和卡盘下为圆形且边部均匀地开有20个槽，卡槽的材料为橡胶。

本发明所述的卡盘面和卡盘下之间的卡槽和垫片通过螺钉A、螺钉B和螺钉C的预紧力固定在卡盘面和卡盘下中间，通过调节螺钉A、螺钉B和螺钉C的预紧力，调节卡槽的间距，钻杆存储在卡槽中。 

本发明所述驱动机构的槽轮边部开有20个弧形槽，拨盘设在槽轮的弧形槽中，通过控制拨盘实现钻杆库钻探杆的间歇回转。  

本发明所述的抓取机构的液压缸A的伸缩带动机械手爪回转60°，液压缸B的伸缩也可带动机械手爪回转60°，在固定板、液压缸A、摇杆、液压缸B的配合下机械手爪两次回转60°准确地到达左钻杆库、右钻杆库和动力头三个工作位置。

本发明所述的抓取机构中的机械手由液压缸D、手爪外壳、滑块、连杆和手爪构成，抓取机构中的机械手有两个分别固定在支架的两端，抓取过程中两个手爪手处于垂直状态且同步运行。

本发明所述的钻杆库有两个，主要用于存放各类钻探杆，每个钻杆库能存储60根钻探杆；每根钻探杆卡在卡槽中；动力驱动机构主要用于驱动钻杆库的钻探杆发生间歇转动，保证钻杆库每次能准确的转过一定的角度；抓取机构用于实现在左钻杆库、右钻杆库以及动力头三个位置之间的运动，实现钻探杆存取以及钻探杆的接卸。通过钻杆库、驱动机构、抓取机构三者之间的配合可以精确地完成钻探杆的存放、取出、夹持、接卸等动作，实现存取杆过程的自动化控制，无人化操作，提高了工作效率和生产的安全性。

本发明的钻杆自动存取系统具有以下优点：