【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及工程機械領域，具體是一種用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統。
技術介紹
1、鉆具、桅桿都是鉆機設備上的核心部件，在使用時通常先將桅桿垂直于地面設置，再將鉆具懸吊于桅桿上，之后通過動力頭對鉆具進行夾持并沿桅桿牽引而上下回轉運作，達到在地面鉆孔的目的。
2、而在上述的工作過程中，由于單根鉆具的長度往往無法滿足鉆孔深度的需求，因此誕生了續接式的鉆桿來加長鉆具的長度。
3、當前，在使用續接式鉆桿的過程中，存在各種問題：
4、1、將續接鉆桿就地在鉆機旁側隨意擺放，在需要續接鉆桿時，臨時協調各方并采用吊車等吊裝機具將續接鉆桿從地面吊起并送往桅桿處，在作業人員的人力配合（例如通過電動葫蘆對續接鉆桿進行人力牽引等）下實現鉆具的續接工作；如此，存在著作業人員工作強度大、續接鉆桿擺放無序等安全隱患。
5、2、為了改善上述作業方式的不足，延伸出了鉆桿橫臥式的成品鉆桿箱（或支架），將續接鉆桿統一橫臥并疊放在成品鉆桿箱內，如此，可以解決續接鉆桿無序擺放而造成的完全問題，并且也可以通過將成品鉆桿箱放置在指定位置，從而在續接鉆具的過程中提前規劃吊裝機具的行動路線從而提高吊裝機具的利用效率。但是，此類成品鉆桿箱的使用，無法解決吊裝過程需要依賴吊裝機具以及人力牽引配合所存在的工作強度大的問題。并且，還需要額外開辟一部分空間用于成品鉆桿箱的擺放，對于某些空間擁擠的施工場景來說有時并不可行；而當前為了解決這一技術問題，也有采用機械手及相關裝置來取鉆桿的，但是當前的機械手往往自動化程度較高，導致設備成本
6、3、不論上述何種方式，都需要依賴第三方的吊裝機具來實施鉆具的續接工作，在此過程中還需要通過電動葫蘆等裝置來實施人力牽引過程，如此，依舊在整個鉆具的續接過程中存在較大的安全隱患并且也受到天氣、設備協調等各方面客觀因素的影響。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服上述缺陷，提出一種結構緊湊、能夠降低作業人員勞動強度并且能夠實現全天候獨立作業的模塊化、集成式的鉆桅系統。
2、為了達到上述目的，本專利技術是這樣實現的：
3、一種用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，包括底座（1）、設置在底座（1）上并帶有限位裝置（9）的孔口座（2）、桅桿（3）、帶有夾持裝置（8）的動力頭（4）、鉆桿倉（5）和機械手（6）；桅桿（3）、鉆桿倉（4）均垂直設置在底座（1）上，動力頭（4）掛設在桅桿（3）上，在桅桿（3）上還設有可水平旋轉運動的機械手（6）；使用時提前將待續接的鉆桿（7）統一掛鎖在鉆桿倉（5）中；待需要續接鉆桿（7）時，操控機械手（6）從鉆桿倉（5）中解鎖并取出鉆桿（7）；之后繼續操控機械手（6）將被取出的鉆桿（7）移送至底座（1）的孔口座（2）處；控制動力頭（4）沿桅桿（3）下行并通過夾持裝置（8）夾持鉆桿（7）；解除孔口座（2）的限位裝置（9）之后，動力頭（4）進一步驅動鉆桿（7）沿桅桿（3）繼續下行并持續給進，到達單根鉆桿（7）的極限深度；在孔口座（2）處放置墊叉（10），實現鉆桿（7）的軸向定位，動力頭（4）的夾持裝置（8）釋放鉆桿（7）后復歸桅桿（3）頂端；重復機械手（6）動作，提取鉆桿（7），將鉆桿（7）移動至上一根作業鉆桿（7）的上端；動力頭（4）沿桅桿（3）下行至后提取鉆桿（7）的上端并通過夾持裝置（8）予以夾持，帶動該鉆桿（7）繼續下行，實現后提取鉆桿（7）與上一根作業鉆桿（7）的插接；插接完成后，在鉆桿（7）的接頭處塞入串珠，實現兩根鉆桿之間的軸向限位。
4、本專利技術提出的上述用于承插續接鉆桿的鉆桅系統，其具有以下優勢和特點：
5、在本專利技術中，通過鉆桿倉來儲存等待被續接的鉆桿，與隨意堆放鉆桿的傳統做法相比，鉆桿倉的提出既有利于安全作業，也能夠節省作業空間，并且能夠加快鉆桿取放作業的時間；
6、在本專利技術中，通過集成在桅桿上的機械手來從鉆桿倉取放鉆桿，與傳統做法中需要依賴第三方吊具相比，具有更高的整體性和靈活性，另外，由于本專利技術中的機械手是純機械操作的剛性部件，并不依賴電子元器件，因此受到天氣影響的可能性較小，能夠實現全天候作業；進一步，與傳統采用吊具牽引吊裝鉆桿需要多名作業人員的方式相比，本專利技術中機械臂的行動軌跡被限制在可控范圍，因此只需要更少的操作人員即可實施鉆桿續接作業，從而具有更高的作業便捷性和安全性；
7、在本專利技術中，動力頭與鉆桿均采用雙通道結構，即其內部分別獨立配置氣、液通道，如此，在接入外界氣源后，本系統能夠實現“氣舉循環”的功效；
8、在本專利技術中，通過孔口座、限位裝置及墊叉的配合，在鉆桿續接的過程中，實現對鉆桿的臨時固定，如此，相較于傳統做法中依托獨立的機械裝置例如第三方機械臂等對鉆桿臨時夾持的方式相比，擁有更為緊湊的設計布局，并且使用過程更為靈活、方便。
9、在本專利技術中，通過人工旋轉鉆桿倉后操縱機械手來提取鉆桿，相較于全自動化的機械手夾持提取方案，在一定程度上減少了電氣化與自動化的程度，有效降低了設備成本。
10、進一步，在本專利技術中，提出了一種全新的具有鉆桿限位功能的鉆桿倉，具體如下：
11、鉆桿倉（5）包括機架（11）、連接梁（12）、轉軸（13）和鉆桿支架（14），機架（11）豎直固定在底座（1）上并且還通過連接梁（12）與桅桿（3）連接，轉軸（13）可轉動地穿設在機架（11）上，在轉軸（13）的兩端設置鉆桿支架（14），所述鉆桿支架（14）用于掛鎖鉆桿（7）；如此，通過轉動轉軸（13），從而帶動鉆桿支架（14）同步轉動。
12、在上述鉆桿倉（5）中，位于機架（11）上方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，在其邊緣開設弧形豁口，所述豁口的開口大于鉆桿（7）的直徑，其用于容納鉆桿（7）；沿豁口的邊緣設置軸向導向板（15），所述軸向導向板（15）的內部具有環形凸棱，在鉆桿（7）上設置對應的軸套（16），從而通過軸套（16）與環形凸棱的配合，使鉆桿（7）在重力作用下，擱置在鉆桿支架（14）的豁口中，軸套（16）的直徑大于軸向導向板（15）的開口，如此，當鉆桿（7）擱置在鉆桿支架（14）的豁口中時，由于軸套（16）的阻擋使鉆桿（7）無法從豁口及軸向導向板（15）中脫出，進而實現掛鎖的目的；位于機架（11）下方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，其與弧形豁口對應的為位置上設有限位銷軸（17），所述限位銷軸（17）與弧形豁口處于同一軸心線上，鉆桿（7）的底端插在限位銷軸（7）內，實現鉆桿（7）的徑向定位。
13、通過上述設計，本專利技術中的鉆桿倉通過鉆桿支架對鉆桿的徑向、軸向位移進行限制；如此，當鉆桿倉豎立設置時，鉆桿無法自行從其橫向、豎向位置脫出，因而避免整套系統在工作中，因震動或自然風吹等情況使鉆桿意外脫出；而為了便于快速通過機械手取放鉆桿，將鉆桿與鉆桿倉之間設置了尺寸對應的豁口和軸套，從而機械手在夾持鉆桿后，可以通過預設的路線從豁口中將其取出。
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【技術保護點】
1.一種用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：包括底座（1）、設置在底座（1）上的孔口座（2）、桅桿（3）、帶有夾持裝置（8）的動力頭（4）、鉆桿倉（5）和機械手（6）；桅桿（3）、鉆桿倉（4）均垂直設置在底座（1）上，動力頭（4）掛設在桅桿（3）上，在桅桿（3）上還設有可水平旋轉運動的機械手（6）；使用時提前將待續接的鉆桿（7）統一掛鎖在鉆桿倉（5）中；待需要續接鉆桿（7）時，操控機械手（6）從鉆桿倉（5）中解鎖并取出鉆桿（7）；之后繼續操控機械手（6）將被取出的鉆桿（7）移送至底座（1）的孔口座（2）處；控制動力頭（4）沿桅桿（3）下行并通過夾持裝置（8）夾持鉆桿（7）；動力頭（4）進一步驅動鉆桿（7）沿桅桿（3）繼續下行并持續給進，到達單根鉆桿（7）的極限深度；在孔口座（2）處放置墊叉（10），實現鉆桿（7）的軸向定位，動力頭（4）的夾持裝置（8）釋放鉆桿（7）后復歸桅桿（3）頂端；重復機械手（6）動作，提取鉆桿（7），將鉆桿（7）移動至上一根作業鉆桿（7）的上端；動力頭（4）沿桅桿（3）下行至后提取鉆桿（7）的上端并通過夾持裝置（8）予以夾持，帶動該鉆桿（7）
2.根據權利要求1所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：鉆桿倉（5）包括機架（11）、連接梁（12）、轉軸（13）和鉆桿支架（14），機架（11）豎直固定在底座（1）上并且還通過連接梁（12）與桅桿（3）連接，轉軸（13）可轉動地穿設在機架（11）上，在轉軸（13）的兩端設置鉆桿支架（14），所述鉆桿支架（14）用于掛鎖鉆桿（7）；如此，通過轉動轉軸（13），從而帶動鉆桿支架（14）同步轉動。
3.根據權利要求2所述的模塊化、集成式鉆桅系統，其特征是：位于機架（11）上方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，在其邊緣開設弧形豁口，所述豁口的開口大于鉆桿（7）的直徑，其用于容納鉆桿（7）；沿豁口的邊緣設置軸向導向板（15），所述軸向導向板（15）的內部具有環形凸棱，在鉆桿（7）上設置對應的軸套（16），從而通過軸套（16）與環形凸棱的配合，使鉆桿（7）在重力作用下，擱置在鉆桿支架（14）的豁口中，軸套（16）的直徑大于軸向導向板（15）的開口，如此，當鉆桿（7）擱置在鉆桿支架（14）的豁口中時，由于軸套（16）的阻擋使鉆桿（7）無法從豁口及軸向導向板（15）中脫出，進而實現掛鎖的目的；位于機架（11）下方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，其與弧形豁口對應的為位置上設有限位銷軸（17），所述限位銷軸（17）與弧形豁口處于同一軸心線上，鉆桿（7）的底端插在限位銷軸（7）內，實現鉆桿（7）的徑向定位。
4.根據權利要求1所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：桅桿（3）包括桅桿本體、驅動馬達（19）、傳動鏈條（20），桅桿本體的內部中空并穿設有傳動鏈條（20），所述傳動鏈條（20）形成閉環并由驅動馬達（19）驅動，在傳動鏈條（20）上掛設動力頭（4）；如此，通過驅動馬達（19）帶動傳動鏈條（20）動作，從而實現動力頭（4）沿桅桿本體上、下運動。
5.根據權利要求4所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：在桅桿本體的頂部、底部設置導輪（21），傳動鏈條（20）穿過導輪（21）而形成閉環，在桅桿本體底部的導輪通過減速齒輪組而與驅動馬達（19）的輸出軸連接，從而通過驅動馬達（19）及導輪（21）帶動傳動鏈條（20）轉動，在桅桿本體上還設置導軌（22），動力頭（4）與傳動鏈條（20）連接并掛設在導軌（22）上，如此，通過傳動鏈條（20）的轉動帶動動力頭（4）沿導軌（22）而在桅桿本體上、下運作；所述動力頭（4）通過張緊結構而與傳動鏈條（20）連接，所述張緊結構包括設置在動力頭（4）上的端板（23）以及位于端板（23）兩側的鏈條段（24），所述鏈條段（24）與端板（23）之間通過螺栓、螺母組件（25）連接，所述鏈條段（24）與傳動鏈條（20）串聯連接，如此通過螺栓、螺母組件（25）的長度，實現傳動鏈條（20）的張緊力調節以及與動力（4）頭的連接。
6.根據權利要求1所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：所述夾持裝置（8）設置在動力頭（4）的底部，其包括環形套（26）和徑向設置在環形套（26）中的限位夾板（27），所述限位夾板（27）由位于環形套（26）外側的夾板驅動油缸（28）驅動從而實現抱夾或松脫鉆桿（7）的目的；所述限位夾板（27）呈剪刀叉或墊叉結構，通過夾板驅動油缸（28）的驅動，使限位夾板（27）與環形套（26）之間發生位移，...
【技術特征摘要】
1.一種用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：包括底座（1）、設置在底座（1）上的孔口座（2）、桅桿（3）、帶有夾持裝置（8）的動力頭（4）、鉆桿倉（5）和機械手（6）；桅桿（3）、鉆桿倉（4）均垂直設置在底座（1）上，動力頭（4）掛設在桅桿（3）上，在桅桿（3）上還設有可水平旋轉運動的機械手（6）；使用時提前將待續接的鉆桿（7）統一掛鎖在鉆桿倉（5）中；待需要續接鉆桿（7）時，操控機械手（6）從鉆桿倉（5）中解鎖并取出鉆桿（7）；之后繼續操控機械手（6）將被取出的鉆桿（7）移送至底座（1）的孔口座（2）處；控制動力頭（4）沿桅桿（3）下行并通過夾持裝置（8）夾持鉆桿（7）；動力頭（4）進一步驅動鉆桿（7）沿桅桿（3）繼續下行并持續給進，到達單根鉆桿（7）的極限深度；在孔口座（2）處放置墊叉（10），實現鉆桿（7）的軸向定位，動力頭（4）的夾持裝置（8）釋放鉆桿（7）后復歸桅桿（3）頂端；重復機械手（6）動作，提取鉆桿（7），將鉆桿（7）移動至上一根作業鉆桿（7）的上端；動力頭（4）沿桅桿（3）下行至后提取鉆桿（7）的上端并通過夾持裝置（8）予以夾持，帶動該鉆桿（7）繼續下行，實現后提取鉆桿（7）與上一根作業鉆桿（7）的插接；插接完成后，在鉆桿（7）的接頭處塞入串珠，實現兩根鉆桿之間。
2.根據權利要求1所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：鉆桿倉（5）包括機架（11）、連接梁（12）、轉軸（13）和鉆桿支架（14），機架（11）豎直固定在底座（1）上并且還通過連接梁（12）與桅桿（3）連接，轉軸（13）可轉動地穿設在機架（11）上，在轉軸（13）的兩端設置鉆桿支架（14），所述鉆桿支架（14）用于掛鎖鉆桿（7）；如此，通過轉動轉軸（13），從而帶動鉆桿支架（14）同步轉動。
3.根據權利要求2所述的模塊化、集成式鉆桅系統，其特征是：位于機架（11）上方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，在其邊緣開設弧形豁口，所述豁口的開口大于鉆桿（7）的直徑，其用于容納鉆桿（7）；沿豁口的邊緣設置軸向導向板（15），所述軸向導向板（15）的內部具有環形凸棱，在鉆桿（7）上設置對應的軸套（16），從而通過軸套（16）與環形凸棱的配合，使鉆桿（7）在重力作用下，擱置在鉆桿支架（14）的豁口中，軸套（16）的直徑大于軸向導向板（15）的開口，如此，當鉆桿（7）擱置在鉆桿支架（14）的豁口中時，由于軸套（16）的阻擋使鉆桿（7）無法從豁口及軸向導向板（15）中脫出，進而實現掛鎖的目的；位于機架（11）下方的鉆桿支架（14）呈圓盤狀，其與弧形豁口對應的為位置上設有限位銷軸（17），所述限位銷軸（17）與弧形豁口處于同一軸心線上，鉆桿（7）的底端插在限位銷軸（7）內，實現鉆桿（7）的徑向定位。
4.根據權利要求1所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：桅桿（3）包括桅桿本體、驅動馬達（19）、傳動鏈條（20），桅桿本體的內部中空并穿設有傳動鏈條（20），所述傳動鏈條（20）形成閉環并由驅動馬達（19）驅動，在傳動鏈條（20）上掛設動力頭（4）；如此，通過驅動馬達（19）帶動傳動鏈條（20）動作，從而實現動力頭（4）沿桅桿本體上、下運動。
5.根據權利要求4所述的用于沉插續接鉆桿的模塊化集成式鉆桅系統，其特征是：在桅桿本體的頂部、底部設置導輪（21），傳動鏈條（20）穿過導輪（21）而形成閉環，在桅桿本體底部的導輪通過減速齒輪組而與驅動馬達（19）的輸出軸連接，從而通過驅動馬達（19）及導輪（21）帶動傳動鏈條（20）轉動，在桅桿本體上還設置導軌（22），動力頭（4）與傳動鏈條（20）連接并掛設在導軌（22）上，如此，通過傳動鏈條（2...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王慧榮，張良夫，林堅，
申請(專利權)人：浙江中銳重工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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