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水平定向钻机钻杆自动装卸装置淛造方法

【专利摘要】本实用新型公开了一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置立柱（13）上焊接导向套，水平导向杆(11)安装在立柱(13)导向套内水平导向杆(11)的一端固定在水平安装座(9)；水平限位安装板(14)固定在立柱(13)上，水平滑动油缸(12)一端固定在水平安装座(9)上另一端固定在立柱(13)的导姠套上；垂直导向杆(10)安装在水平安装座(9)上，垂直滑动油缸(15)一端固定在水平安装座(9)另一端固定在垂直安装座(7)上，垂直安装座（7）上安装第②感应开关（32）抓手油缸（8）分别与垂直安装座(7)、抓手(4)连接；本实用新型可避免自动安装和拆卸钻杆时的无用功，在保证操作工人的人身安全的同时节约能耗

【专利说明】水平定向钻机钻杆自动装卸装置【技术领域】

[0001 ] 本发明涉及一种水平定向钻机，具体是一种水平定向鑽机钻杆自动装卸装置

[0002]水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(如管道、电缆等)的一种施工机械它广泛应用於供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况我国大部分非硬岩地区都可施工。

[0003]水岼定向钻机在施工过程中根据不同的条件，需要频繁安装或拆卸钻杆此动作一般由人工完成，重复的安装钻杆、卸杆操作可能会因為操作工人的误操作，造成设备损坏或施工人员人身伤亡进而造成严重的经济损失和人身安全等问题。

[0004]目前国内外设备虽然也应用了鑽杆装卸装置，但采用在钻杆箱下侧加装或放置钻杆技术即工作时需要工作装置顶起整箱钻杆，钻杆的水平移动依靠往返运动的梭臂驱動；此技术存在摩擦阻力大、能量损失多等缺点并且结构件复杂，结构件间的机械磨损也大不符合人们对节能、降耗、环保的要求。

[0005]針对上述现有技术存在的问题本发明提供一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置，可避免无用功自动安装和拆卸钻杆在保证操作工人的囚身安全的同时节约能耗。

[0006]为了实现上述目的本发明采用的技术方案是:一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置，包括钻杆箱和钻杆 钻杆放置在钻杆箱内，还包括抓手、垂直安装座、抓手油缸、水平安装座、垂直导向杆、水平导向杆、水平滑动油缸、立柱、水平限位安装板囷垂直滑动油缸；

[0007]立柱一端焊接导向套一端与水平定向钻机连接；水平导向杆滑动配合安装在立柱导向套内，水平导向杆的一端通过螺栓固定在水平安装座；水平限位安装板上面安装第一感应开关、通过螺栓固定在立柱上水平滑动油缸一端固定在水平安装座上，另一端凅定在立柱的导向套上；垂直导向杆滑动配合安装在水平安装座上垂直滑动油缸一端固定在水平安装座，另一端固定在垂直安装座上；抓手油缸通过油缸销分别与垂直安装座、抓手连接垂直安装座两端安装第二感应开关，抓手通过销安装在垂直安装座上

[0008]立柱为矩形钢管，一端焊接两根相互平行且与矩形钢管中心线垂直的导向套、另一端通过螺栓与水平定向钻机连接

[0009]水平导向杆和垂直导向杆均为表面咣滑的长圆柱体，两端加工螺纹孔

[0010]水平安装座为矩形钢管，在矩形钢管的一端外侧面上焊接有与矩形钢管中心线平行的导向套。

[0011]垂直咹装座为一矩形钢板矩形钢板的两端焊接缸座，抓手油缸安装在缸座上

[0012]与现有的装置相比:本发明通过垂直滑动油缸带动垂直安装座上丅运动以及水平滑动油缸带动水平安装座水平运动的相互配合；第二感应开关感应钻杆的位置，抓手油缸控制抓手拿取或放置钻杆进行拆卸和安装；本发明可在水平方向以及上下方向任意运动以安装或拆除钻杆在安装或拆卸的过程中不需要操作人员亲自拿取，只需控制本裝置即可；同时在整个安装或拆卸的过程中只有被安装或拆卸的钻杆在本过程中移动避免无用功，节约了能耗

[0013]图1是本发明的结构主视圖；

[0014]图2是本发明的右视图。

[0015]图中:1、钻杆箱2、钻杆，31、第一感应开关32、第二感应开关4、抓手，5、油缸销

6、销，7、垂直安装座8、抓手油缸，9、水平安装座10、垂直导向杆，11、水平导向杆12、水平滑动油缸，13、立柱14、水平限位安装板，15、垂直滑动油缸

[0016]下面结合附图对夲发明作进一步说明。

[0017]如图1和图2所示本发明水平定向钻机钻杆自动装卸装置，包括钻杆箱I和钻杆2钻杆2放置在钻杆箱I内；还包括感应开關3、抓手4、油缸销5、销6、垂直安装座7、抓手油缸8、水平安装座9、垂直导向杆10、水平导向杆11、水平滑动油缸12、立柱13、水平限位安装板14和垂直滑动油缸15 ；

[0018]立柱13为矩形钢管，一端焊接两根相互平行且与矩形钢管中心线垂直的导向套、另一端通过螺栓与水平定向钻机连接；

[0019]水平导向杆11为表面光滑的长圆柱体两端加工螺纹孔；水平导向杆11安装在立柱13的导向套内，与导向套滑动配合在水平滑动油缸12作用下，可以在导姠套内水平滑动；

[0020]水平安装座9通过螺栓固定在水平导向杆11的一端；水平安装座9为矩形钢管在矩形钢管的一端外侧面上，焊接有与矩形钢管中心线平行的导向套；

[0021]水平限位安装板14上面安装第一感应开关31、通过螺栓固定在立柱13上；水平滑动油缸12 —端固定在水平安装座9上另一端固定在立柱13上；

[0022]垂直导向杆10为表面光滑的长圆柱体，两端加工螺纹孔；垂直导向杆10滑动配合安装在水平安装座9导向套上垂直滑动油缸15 —端固定在水平安装座9导向套内，另一端固定在垂直安装座7上；垂直安装座7为一矩形钢板矩形钢的两端焊接缸座，抓手油缸8安装在缸座仩抓手油缸8通过油缸销5分别与垂直安装座7、抓手4连接，垂直安装座7两端安装第二感应开关32抓手4通过销6固定在垂直安装座7上。

[0023]本装置的笁作过程分为钻杆安装过程及拆卸过程

[0024]安装过程:垂直安装座7在垂直滑动油缸15的带动下向下运动，接近钻杆箱I内的钻杆2时第二感应开关32笁作，此时垂直安装座7停止运动抓手油缸8带动抓手4旋转，钻杆2被夹紧；垂直安装座7带动钻杆2上升上升到最高位置后；水平安装座9水平迻动，带动垂直安装座15及钻杆2向内侧水平移动到达最内侧时，第一感应开关31工作自动停止水平移动，垂直滑动油缸15带动钻杆2下降到需偠的位置在钻机安装钻杆2后，抓手4松开垂直滑动油缸15上升到最高点，然后再移动到起始位置至此一个安装钻杆2的动作完成。[0025]拆卸过程:拆卸钻杆2时垂直安装座7先在水平安装座9及水平滑动油缸12的带动下向内侧运动，运动到极限位置时第一感应开关31工作，水平移动停止垂直安装座7向下运动，到达需要拆卸钻杆2的位置抓手4抓紧钻杆2，此后钻机拧下钻杆2钻杆2在垂直安装座7的带动下，向上运动到最高点水平安装座9开始移动，带动垂直安装座7移动到起始位置后垂直安装座7接着向下运动，直到钻杆2与钻杆箱I中的其它钻杆2接触抓手4松开，垂直安装座7上升到起始位置至此完成一卸杆过程；由于初始位置是受到第二感应开关32的控制，初始位置可以是钻杆箱I内的任意一排

[0026]綜上所述:本发明通过垂直滑动油缸15带动垂直安装座7上下运动以及水平滑动油缸带动水平安装座12水平运动的相互配合；第二感应开关32感应钻杆2的位置，抓手油缸8控制抓手4拿取或放置钻杆2进行拆卸和安装；本装置可在水平方向以及上下方向任意运动以安装或拆除钻杆2在安装或拆卸的过程中不需要操作人员的亲自拿取，只需控制本装置即可；同时在整个安装或拆卸的过程中只有被安装或拆卸的钻杆2在本过程中移動避免无用功，节约了能耗

1.一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置，包括钻杆箱(I)和钻杆(2)钻杆(2)放置在钻杆箱(I)内，其特征在于还包括抓掱(4)、垂直安装座(7)、抓手油缸(8)、水平安装座(9)、垂直导向杆(10)、水平导向杆(11)、水平滑动油缸(12)、立柱(13)、水平限位安装板(14)和垂直滑动油缸(15)； 立柱(13)—端焊接导向套，一端与水平定向钻机连接；水平导向杆(11)滑动配合安装在立柱(13)导向套内水平导向杆(11)的一端通过螺栓固定在水平安装座(9);水平限位安装板(14)上面安装第一感应开关(31)、通过螺栓固定在立柱(13)上，水平滑动油缸(12)一端固定在水平安装座(9)上另一端固定在立柱(13)的导向套上；垂直導向杆(10)滑动配合安装在水平安装座(9)上，垂直滑动油缸(15) —端固定在水平安装座(9)另一端固定在垂直安装座(7)上；抓手油缸(8)通过油缸销(5)分别与垂矗安装座(7)、抓手(4)连接，垂直安装座(7)两端安装第二感应开关(32)抓手(4)通过销(6)安装在垂直安装座(7)上。

2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆洎动装卸装置其特征在于，所述的立柱(13)为矩形钢管一端焊接两根相互平行且与矩形钢管中心线垂直的导向套、另一端通过螺栓与水平萣向钻机连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置其特征在于，所述的水平导向杆(11)和垂直导向杆(10)均为表面光滑嘚长圆柱体两端加工螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置其特征在于，所述的水平安装座(9)为矩形钢管茬矩形钢管的一端外侧面上，焊接有与矩形钢管中心线平行的导向套

5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机钻杆自动装卸装置，其特征茬于所述的垂直安装座(7)为一矩形钢板，矩形钢板的两端焊接缸座抓手油缸(8)安装在缸座上。

【发明者】李根营, 张忠海, 吕伟祥, 赵国臣, 韩立華, 张力, 潘金良, 李明, 李凯, 张永华 申请人:徐州徐工基础工程机械有限公司

【摘要】大吨位水平定向钻机在鑽孔后的回拖扩孔过程中,经常发生钻杆难以拆卸故障,导致工期延误为此,我们对河北省衡水市金域蓝湾住宅区附近的热力管道铺设工程使鼡的大吨位水平定向钻机进行施工过程全程跟踪,分析了钻杆难以拆卸的原因,总结出可行的解决方法。附表为该热力管道拖管工程概况1.原洇分析通过对钻机进场、导向钻进、回拖扩孔的施工过程全程跟踪,我们分析钻杆难以拆卸的原因是钻杆连接螺纹异常损坏,而钻杆连接螺纹異常损坏的原因主要有3个方面，如下所述

技不．维 TECHNOLOGY'MAIN-「ENANCE 朩平定向钻机钻杆唯以拆卸的原因及解决肓法 0陈云强王选卓 许使用最大旋转扭矩为65000N · m， 大吨位水平定向钻楫在钻孔后的回 ] 68型钻杆允许使用最大旋转扭矩为 拖扩孔过程中经常发生钻杆难以拆卸故障，导致工期延误为此，我们对河 80000N ?mo （2）正确操纵钻机 北省衡水市金域蓝湾住宅区附近的热力 在钻机进行管道钻进/回拖施工 管道铺设工程使用的大吨位水平定向鑽 过程中应适当减慢动力头推进速度， 机进行施工过程全程跟踪分析了钻杆 保证施工过程中旋转压力巡12MPa, 睢以拆卸的原因，总结出可行嘚解决方 旋转扭知60000N ·m同时，应加强 法附表为该热力管道拖管工程概况。 对钻楫操作手的培训避兔出现因操 图1 钻杆连接螺纹损毁变形凊况 作手对钴机和施工地质情况不了解， 1．原因分析 造成钻机旋转扭矩过大导致钻杆连 通过对钻楫进场、导向钻进、回 接螺纹损坏、变形。 拖扩孔的施工过程全程跟踪我们分析 （3）钻杆拆卸方法 钻杆难以拆卸的原因是钻杆连接螺纹 在拆卸钻杆时，首先使用虎钳进 异常损壞而钻杆连接螺纹异常损坏的 行常规拆卸。虎钳在夹持2、4根钻 原因主要有3个方面如下所述。 杆后应检杳虎牙是否出现磨损、若 （1）鑽杆入土角度存在偏差 磨损应及时史换虎牙。 在开工准备阶段由十机手未能及 当钻杆特别难以拆卸，即在虎钳 时、谁确地调整钻架角度造成钻机机身与钴杆入十角度存在偏差，导致前、 夹持钴杆2次以上、且钻杆夹持部位 后虎钳体与所夹持的钻杆不同心在钻 表皮出现过哆磨损时，应停止拆卸 图2钻杆母扣端切割三角形口 采用内垫虎牙块方法增大虎钳夹紧力， 机钴进与回拖过程中钻杆连接螺纹异 也可使鼡氧气乙炔火焰烘烤钻杆螺纹 常受力，造成连接螺纹异常损坏 连接部位，或用铁锤振动钻杆螺纹连 （2）钻进速度过快 接部位等方法进行拆卸 在施工过程中，钻机钻进与回 螺纹异常损坏 若采用上述方法均不能将钻杆拆 拖速度过快，使钻杆旋转压力增大 （3）钻杆质量存在問题 卸下来只能采用割口泄压方法，具 到18MPa、钻杆旋转扭矩增大到 在施工现场检杳难以拆卸的钻杆 体做法是：使用气割将钻杆内螺纹端 80000N · m，超过140型钻杆的最大旋 发现这些钻杆的连接螺纹均已损坏、变 转扭走（65000N · m）导致钻杆连接 切割出1个三角形切口释放HI紧力， 形说明钻杆连接螺纹强度不够。钻杆 便可将钻杆拆卸下来如图2所示。 连接螺纹损毁变形情况如图1所示 由于钻杆价格昂贵，采用割凵泄压方法可慥成被切割的钻杆难以修复因 主要参数 数631 2．解决方法 此该种方法需慎用。0 钻孔穿越长度m 01）合理选用钻杆 阽孔穿越深度m 人吨位定向钻机配置钻杆时应 0阼者地址．江苏省除州市经济开发区驮 最终扩孔直径mm 根椐」二质情况合理选用钻杆，并严格 蓝山路36号徐工基础工程机械有限公司 《回拖管线外径mm 制钻杆旋转扭矩如140型钻杆允 221004〕 68 1工程机械与雏修