专利名称：一种smd-全自动液压换管系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地质勘探领域，涉及一种自动液压换管系统，尤其是一种用于地 质勘探的SMD-全自动液压换管系统。
技术背景目前，顶驱式动力头钻机在我国处于起步阶段，随着社会的发展，这种钻进速度 快、体积小、转场方便的新型钻机将在煤田、煤层气、石油等地质矿山勘探系统形成气候，与 之相配套的换管(杆)工具还没有成型的设备，主要以人力劳动为主，必要时配置随车吊作 为辅助工具。现有的SMD-750钻机和从美国雪姆公司进口的T-200顶驱式动力头钻机相继投入 使用，由于该类型钻机均为顶部驱动，加(卸)钻具比较麻烦，费时费力。并且在人力换管 (杆)作业过程中，加(卸)每根钻具的时间为8-10分钟，且需要6人以上同时工作。人身 安全得不到有效保障
实用新型内容
本实用新型为了解决现有采用顶部驱动钻机，加卸钻具比较麻烦，费时费力的难 题，实现轻松、有效、安全的换管杆动作。本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种SMD-全自动液压换 管系统，该系统包括主机架、支腿油缸、管槽、大臂、滑轮组件、送进油缸、变幅油缸、副臂油 缸、主回路控制箱以及支腿回路控制箱；所述主机架前后端设置有支腿油缸；所述主机架 上方设置有大臂，大臂后端与主机架后端铰接；所述主机架与大臂之间设置有变幅油缸，该 变幅油缸一端连接在大臂底面、另一端铰接在主机架上；所述大臂内筒安装有副臂油缸以 及副臂；所述大臂上设置有滑轮组件，滑轮组件与大臂之间设置有送进油缸；所述滑轮组 件上方设置有管槽，该管槽通过滑轮组件与大臂连接；所述大臂前端设置有夹紧装置，该夹 紧装置与管槽位置对应。所述主机架旁连接有一对排管架，该排管架由摆管架、副腿、雪撬板、机械手、机械 连杆、机械手油缸和油缸连接架构成；所述摆管架同向设置在雪撬板上方，摆管架与雪撬板 之间固定设置有副腿；所述雪撬板中间设置有油缸连接架，该油缸连接架上设置有机械手 油缸，该机械手油缸的自由端连接有机械连杆；所述机械连杆一端与雪撬板铰接，另一端固 定设置有机械手。所述主机架上设置有操作平台。所述主机架上设置有支腿回路控制箱。所述大臂臂筒内部安装有副臂，该副臂上连接有副臂油缸，在大臂提升以后，通过 副臂油缸推进副臂向前移动，延长大臂的有效距离，使得换管系统和动力头钻机对接。本实用新型的SMD-全自动液压换管系统换管作业，只需要2-3分钟，2人同时作业 即可，且能保证工人的劳动安全。
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图1为本实用新型的SMD-全自动液压换管系统结构示意图；图2为本实用新型的SMD-全自动液压换管系统俯视图；图3为本实用新型的排管架结构示意图；图4为本实用新型的排管架侧视图；图5为本实用新型的滑轮组件结构示意图；图6为本实用新型的大臂结构示意图；图7为本实用新型的排管架拨叉机构示意图。其中1为油箱；2为吸油过滤器；3为油泵；4为电机；5为压力表开关；6为压力 表；7为溢流阀；8为手动阀；9为节流阀；10为液压锁；11为大阀块；12为小阀块；13为回 油过滤器；14为单向阀；15为截止阀；16为空气滤清器；17为液位计；18为主机架；19为大 臂；20为管槽；21为送进油缸；22为滑轮组件；23为夹紧装置；24为主回路控制箱；25为支 腿油缸；26为变幅油缸；27为操作平台；28为排管架；29为支腿回路控制箱；30为摆管架； 31为副腿；32为雪撬板；33为机械手；34为机械连杆；35为机械手油缸；36为油缸连接架； 37为支管油缸；38为副臂；39为副臂油缸；40为拨叉；41为拨管油缸。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图1、2、3、4、5、6和7，SMD-全自动液压换管系统由液压系统驱动机械机构完 成相关动作，采用液压动力系统，通过在操作控制台I (主动作)和操作控制台II (支腿动 作)对液压杆的操作，实现各机械部分的有效、有序动作。1、液压系统液压系统由支腿控制回路和主控制回路(换管控制回路)组成，支腿动作和其他 操作不能同时进行，采用手动换向阀选择工况，手动换向阀分别控制液压油泵供油向支腿 控制回路、换管控制回路、直接回油箱。所以用手动换向阀选择工况，手动换向阀的一位是 支腿控制，一位是主控制回路，一位为空位。支管油缸、支腿油缸、变幅油缸、拨管油缸、送进油缸，副臂油缸、夹持操作等动作 由液压驱动。支腿控制回路中的8组控制阀控制支腿、支管油缸的伸缩，支腿油缸进出口上的 液压锁，是防止液压缸因阀泄漏或管路意外破裂引起支撑不稳，其外就是当作业过程中由 于负载偏移而引起某个液压缸的内压过高时，阻止超高压油进入控制系统。机械手装置是将钻具从地面通过液压结构运送到摆管架。拨管油缸是完成钻具从摆管架到管槽的控制过程。油缸运动时带动拨管机构动 作，放走一根管子的同时卡主后边的管子，拨管机构反向运动后边的管子就进入拨管机构， 如此往复动作实现有效动作。变幅液压缸控制大臂在垂直平面内仰俯的角度，通过变幅油缸手动换向阀控制变 幅液压缸动作，平衡阀保证变幅动作在伸缩过程中不致因自重导致失速。在钻具到达管槽以后，由于距离加紧机构还有一定的距离，需要通过送进油缸向 前输送，等待钻具接手部分露出加紧机构以后即可。[0028]翻转油缸的活动由翻转油缸手动换向阀控制，在动力头上管前把管子翻进管槽和 卸管后把管子翻出管槽，准确有效地对管子实施翻转动作。副臂油缸是为了防止大臂的有效距离不够，使换管系统能够很好的与动力头钻机 对接而制造的加长部分，通过副臂的动作可以延长大臂1400mm。夹紧油缸的夹紧、松开由夹紧手动换向阀控制，当管子在伸缩油缸的作用下运动 到合适位置停止，实现对管子的加紧与松开，以便动力头动作完成上管。安装在控制箱的可 调溢流阀控制夹紧油缸的夹持、打开的速度、力度。整个液压系统的压力设计为20MPa。油缸及各种阀体全部选用国内厂家生产，配件 通用，稳定耐用。受钻机井场环境的限制，换管系统的各支腿动作分别由独立控制阀控制， 可以通过每个支腿油缸的操作实现设备保持水平状态。在液压换管系统的回油管路中选用棉线编制体为骨架的低压胶管。油路中油管可 以取直的部分采用18mm钢管，活动转动部分采用高压软管连接。为拆卸方便，主体与摆管架连接部分油路管线在分体结构中采用两端开闭式快换 接头，管子拆开后可自行密封，管道内液体不会流失。该套液压换管设备油管部分所选部件 的工作温度均为-20 80°C，满足野外施工环境。在机架结构部分和摆管架部分液压管路的连接采用卡套式锥面密封管接头。利用 卡套变形卡住管子并进行密封，结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便。2、机械机构换管系统采用钢架结构，选用碳素结构钢，机架主体结构选用20Mn优质碳素结构 钢，增加机械部分的结构强度。机械部分外形尺寸长度为8650mm，宽度为2410mm(不包含摆 管架)，高度为1500mm。机械部分主要由机架、大臂、管槽、夹紧机构、摆管架及上管机械手组成，各部分相 互协调，在液压作用力的驱动下，完成整个换管系统的上管下管、上扣、卸扣等动作。在旋转结构中采用销孔链接，主要起定位作用。支腿油缸的固定、管槽滑道的固定 以及加紧装置的连接均采用螺栓连接，在保证机械强度的同时，方便安装拆卸。由于野外工作环境的不确定性，摆管架油缸支腿下边部分采用雪橇形式，这样就 增大了油缸压力的承受面，减小了单位面积上的压力值，增加了换管系统的稳定性。摆管架 部分与整套换管设备设计为一体，尺寸较大，不利于设备的移动、运输。所以摆管架与车体 为分离式的，在工作的时候摆放位置合适，通过快速接头连接两部分的油路即可。1、工作准备检查油路连接后，确保各油管连接到位。开启电源。调整SMD-全自 动液压换管系统支腿高度，并保证顶驱式动力头钻机的动力头部分与换管系统的夹紧装置 所夹持的钻杆同轴，然后固定支腿油缸。调整支管油缸高度，使摆管架与管槽保持水平。操 作换向阀使油路联通换管油路。2、上管(钻机处于钻具钻进状态)机械手装置挑起钻具，将钻具放在摆管架上， 通过钻具自重和摆管架两端的高低差，钻具滚动到靠近管槽的一端，摆管架钻具拨叉放管 —管槽摆正动作一伸缩油缸送进一液压卡盘加紧一变幅油缸伸出一副臂油缸(对中)一钻 机动力头动作(上扣)。3、下管(钻机处于钻具提升状态)动力头将钻机提升至管槽中，液压卡盘夹紧一 动力头松扣一液压卡盘松开一副臂油缸收缩一伸缩油缸收缩一变幅油缸下降一管槽摆动
5—摆管架钻具拨叉放管，通过钻具自重和摆管架的两端高低差，钻具滚动到安装机械手的 一端，机械手动作将钻具放置在地面排管枕木。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施方式
仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱 离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所 提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求1.一种SMD-全自动液压换管系统，其特征在于该系统包括主机架、支腿油缸、管槽、 大臂、滑轮组件、送进油缸、变幅油缸、副臂油缸、主回路控制箱以及支腿回路控制箱；所述 主机架前后端设置有支腿油缸；所述主机架上方设置有大臂，大臂后端与主机架后端铰接； 所述主机架与大臂之间设置有变幅油缸，该变幅油缸一端连接在大臂底面、另一端铰接在 主机架上；所述大臂内筒安装有副臂油缸以及副臂；所述大臂上设置有滑轮组件，滑轮组 件与大臂之间设置有送进油缸；所述滑轮组件上方设置有管槽，该管槽通过滑轮组件与大 臂轨道连接；所述大臂前端设置有夹紧装置，该夹紧装置与管槽位置对应。
2.如权利要求1所述一种SMD-全自动液压换管系统，其特征在于所述主机架旁连接 有一对排管架，该排管架由摆管架、副腿、雪撬板、机械手、机械连杆、机械手油缸和油缸连 接架构成；所述摆管架同向设置在雪撬板上方，摆管架与雪撬板之间固定设置有副腿；所 述雪撬板中间设置有油缸连接架，该油缸连接架上设置有机械手油缸，该机械手油缸的自 由端连接有机械连杆；所述机械连杆一端与雪撬板铰接，另一端固定设置有机械手。
3.如权利要求1所述一种SMD-全自动液压换管系统，其特征在于所述主机架上设置 有操作平台。
4.如权利要求1所述一种SMD-全自动液压换管系统，其特征在于所述主机架上设置 有支腿回路控制箱。
5.如权利要求1所述一种SMD-全自动液压换管系统，其特征在于所述大臂臂筒内 部安装有副臂，该副臂上连接有副臂油缸，在大臂提升以后，通过副臂油缸推进副臂向前移 动，延长大臂的有效距离，使得换管系统和动力头钻机对接。
专利摘要本实用新型公开了一种SMD-全自动液压换管系统，该系统包括主机架、支腿油缸、管槽、大臂、滑轮组件、送进油缸、变幅油缸、副臂油缸、主回路控制箱以及支腿回路控制箱；所述主机架前后端设置有支腿油缸；所述主机架上方设置有大臂，大臂后端与主机架后端铰接；所述主机架与大臂之间设置有变幅油缸，该变幅油缸一端连接在大臂底面、另一端铰接在主机架上；所述大臂内筒安装有副臂油缸以及副臂；所述大臂上设置有滑轮组件，滑轮组件与大臂之间设置有送进油缸；所述滑轮组件上方设置有管槽，该管槽通过滑轮组件与大臂连接；所述大臂前端设置有夹紧装置，该夹紧装置与管槽位置对应。本实用新型的SMD-全自动液压换管系统换管作业，只需要2-3分钟，2人同时作业即可，且能保证工人的劳动安全。
文档编号E21B19/18GK201786293SQ20102053782
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者刘小康, 张晓宏, 徐群英, 胡彦军, 赵彦涛, 门德斌 申请人:陕西省煤田地质局一九四队