CN105863541B - 一种深海小型多管取芯钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深海小型多管取芯钻机,是一种可搭载在深海遥控潜水器(ROV)或深海载人潜水器(HOV)等水下设备上通过钻进取样获取海床岩芯的设备。本发明钻机设有安装在机架上的给进油缸、动力头、钻杆库和钻杆转换机构。给进油缸通过油缸活塞杆与动力头连接,动力头的输出轴通过加长管与连接头连接,连接头与钻杆采用卡槽式快速插接结构连接,钻杆库中的钻杆可通过钻杆转换机构使钻杆库转动一定角度实现钻杆更换。本发明的钻机具有结构紧凑、可靠性高和作业效率高等优点,一次下水可在不同作业点多次取芯,满足深海浅孔取芯作业要求,为深海矿产资源调查提供支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种深海小型多管取芯钻机,具体地说是一种可搭载在深海遥控潜水器(ROV)或深海载人潜水器(HOV)等水下设备上通过钻进取样获取海床岩芯的设备,属于深海地质勘探领域。
背景技术
深海遥控潜水器(ROV)或深海载人潜水器(HOV)因为其灵活性,使它们在深海海洋资源调查中发挥了重要的作用,尤其通过它们的机械手可以抓取海床上岩石矿物样本,但如果要获取一定深度的岩矿物样本时则需要采用小型取芯钻机钻进取样。在中国发明专利申请说明书CN 104594800 A中公开了一种搭载式深海岩芯钻机;在中国发明专利申请说明书CN 104481441 A中公开了一种基于载人深潜器机械手操作的小型岩芯取样钻机;中国实用新型专利CN 203626676 U中公开了一种深海小型电动取芯潜钻。以上的深海小型取芯钻机均为单根钻杆,一次下水仅能一次取芯,设备利用率低,不能满足深海浅孔多次取芯要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有小型取芯钻机仅能一次取芯的不足,而提供一种采用钻杆库结构的深海小型多管取芯钻机。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:提供一种深海小型多管取芯钻机,设有机架、给进油缸、动力头、钻杆库和钻杆转换机构;钻杆库中的钻杆下部通过螺纹与钻头连接;
所述的机架用于安装给进油缸、钻杆转换机构和钻杆库;
所述的给进油缸的油缸活塞杆与动力头连接,动力头的输出轴通过螺纹与加长管连接,加长管末端与连接头通过螺纹连接,连接头上对称地焊有2个连接头销轴;
所述钻杆上部两侧设置有2个对称的L型卡槽,L型卡槽下均设有杆部挡块;
所述的连接头与钻杆连接时,2个连接头销轴向下进入钻杆的L型卡槽,连接头销轴与钻杆上部的L型卡槽构成卡槽式快速插接结构,连接头在动力头的带动下使销轴转动一个设定的角度卡住钻杆实现钻杆提起,带动钻杆回转钻进;
所述的钻杆库设有钻杆库心轴、上圆盘、托盘和多根钻杆,多根钻杆以钻杆库心轴为中心并绕钻杆库心轴均匀分布,钻杆库心轴及所有的钻杆均穿过上圆盘,上圆盘与钻杆库心轴通过螺纹连接,钻杆通过杆部挡块挂在上圆盘卡槽内;侧面挡块固定在上圆盘上,弧形挡块固定在侧面挡块上;托盘安装在钻杆库底部;
所述的钻杆转换机构安装在机架第二层板上,钻杆转换机构设有液压缸、棘轮、棘爪和连接杆,液压缸的液压缸活塞杆与棘爪连接,棘爪与棘轮啮合,棘轮与钻杆库心轴的上部连接;当液压缸活塞杆推动棘爪,进而推动钻杆库转动一设定角度,实现更换一根钻杆。
所述的钻杆库中上圆盘用于对钻杆起导向与定位作用,上圆盘上的侧面挡块和侧面挡块上的弧形挡块用于限制钻杆上下窜动。
所述的钻杆库底部的托盘用于防止钻取到的岩芯掉落。
所述的钻杆转换机构的液压缸活塞杆与棘爪,棘爪与连接杆之间均通过销轴连接,连接杆另一端与钻杆库心轴铰接,用于限制液压缸活塞杆头部绕着钻杆库心轴转动。
本发明的深海小型多管取芯钻机与现有技术相比具有的有益效果是:
(1)、本发明的深海小型多管取芯钻机的钻杆通过杆部挡块挂在上圆盘卡槽内,上圆盘上的侧面挡块和侧面挡块上的弧形挡块对钻杆起限位作用,防止钻杆从钻杆库脱落。
(2)、本发明的深海小型多管取芯钻机的动力头的输出轴通过连接的加长管、连接头与钻杆连接,连接头与钻杆采用卡槽式快速插接结构连接,使动力头与钻杆可快速定位及连接。本发明结构简单,与可搭载在深海遥控潜水器(ROV)或深海载人潜水器(HOV)等水下设备一起钻进取样可靠性高。
(3)、本发明的深海小型多管取芯钻机中采用了钻杆库结构,钻杆库通过钻杆转换机构安装的棘轮棘爪结构使钻杆库转动一设定角度实现钻杆的更换,钻杆库可容纳五根钻杆,本发明的钻机一次下水,可在不同取芯点多次取芯,工作效率高。
附图说明
图1为本发明的深海小型多管取芯钻机整体结构示意图。
图2为本发明中的连接头与钻杆采用的卡槽式快速插接结构示意图。
图3为本发明中的钻杆库局部结构示意图。
图4为本发明中的钻杆库的上圆盘结构示意图。
图5为本发明中的钻杆转换机构结构示意图。
上述图中:1-给进油缸;2-油缸活塞杆;3-动力头;4-机架;5-加长管;6-钻杆转换机构;7-连接头;8-钻杆库;9-钻杆;10-钻头;11-托盘;12-机架第二层板;13-连接头销轴;14-L型卡槽;15-杆部挡块;16-上圆盘;17-侧面挡块;18-钻杆库心轴;19-弧形挡块;20-连接杆;21-棘爪;22-液压缸活塞杆;23-液压缸;24-棘轮;25-上圆盘卡槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的实施不限于此。
实施例1:本发明提供一种深海小型多管取芯钻机,其整体结构如图1所示。设有机架4、给进油缸1、动力头3、钻杆库8和钻杆转换机构6;钻杆库中有5根钻杆9,钻杆下部通过螺纹与钻头10连接。
所述的机架4用于固定安装给进油缸1、钻杆转换机构6和钻杆库8。
所述的给进油缸1的油缸活塞杆2与动力头3连接,动力头的输出轴通过螺纹与加长管5连接,加长管末端与连接头7通过螺纹连接。
参见图2,连接头7上焊有连接头销轴13;钻杆9上部两侧设置有对称的2个L型卡槽14,L型卡槽下面设有杆部挡块15;连接头与钻杆连接时,连接头销轴13向下进入钻杆的L型卡槽,连接头销轴与钻杆上部的L型卡槽构成的卡槽式快速插接结构,连接头7在动力头3的带动下使销轴13转动一个设定的角度卡住钻杆实现钻杆提起,带动钻杆回转钻进;
参见图3、图4,所述的钻杆库8设有钻杆库心轴18、上圆盘16、托盘11和钻杆9,本实施例中5根钻杆以钻杆库心轴为中心并绕钻杆库心轴均匀分布,钻杆库心轴及所有的钻杆均穿过上圆盘16,上圆盘与钻杆库心轴通过螺纹连接,钻杆9通过对称的2个杆部挡块15挂在上圆盘卡槽25内。所述上圆盘用于对钻杆9起导向与定位作用,上圆盘上的侧面挡块17和侧面挡块上的弧形挡块19用于限制钻杆上下窜动。钻杆库底部的托盘11用于防止钻取到的岩芯掉落。
参见图5,所述的钻杆转换机构6安装在机架第二层板12上,钻杆转换机构设有液压缸23、棘轮24、棘爪21和连接杆20,液压缸活塞杆22与棘爪连接,棘爪与棘轮啮合,棘轮与钻杆库心轴18的上部连接;当液压缸活塞杆推动棘爪,棘爪推动钻杆库心轴18、进而推动钻杆库8转动一个设定的72度角,实现钻杆的更换。
本实施例的深海小型多管取芯钻机工作过程是:
(1)将本发明的钻机进入预定取样地点,开始钻进取样时给进油缸1工作,油缸活塞杆2伸出,带动动力头3、加长管5和连接头7向下,两个对称焊在连接头7上的连接头销轴13进入钻杆9两侧对称的L型卡槽14内,当连接头销轴向下运动到钻杆的L型卡槽底部时,油缸活塞杆2停止给进,动力头3带动连接头7顺时针回转40度角,当连接头销轴接触钻杆的L型卡槽左侧侧面时,油缸活塞杆2回缩提起钻杆9。
(2)钻杆提起时,当钻杆9的杆部挡块15接触到上圆盘16上的弧形挡块19之后,油缸活塞杆2停止回缩,动力头3顺时针旋转,带动钻杆旋转,当钻杆的杆部挡块接触到上圆盘上的侧面挡块17后,动力头停止旋转。
(3)油缸活塞杆2伸出,带动钻杆向下,钻杆上的杆部挡块15从上圆盘卡槽25处贯通一侧穿过继续向下,当钻头10接触海床时,油缸活塞杆停止伸出。
(4)动力头3连续顺时针回转,油缸活塞杆伸出,钻头10开始回转钻进。
(5)回转钻进完成后,动力头3停止旋转,油缸活塞杆2回缩,带动动力头、钻杆、钻头向上,动力头旋转调整钻杆9上的杆部挡块15的位置,使钻杆的杆部挡块从上圆盘卡槽25贯通一侧处向上穿过。
(6)当钻杆9的杆部挡块接触到侧面挡块上的弧形挡块19后,油缸活塞杆2停止回缩,动力头3逆时针旋转,带动钻杆旋转,当钻杆的杆部挡块接触到上圆盘上的侧面挡块17后,动力头继续旋转,连接头销轴13向右运动至钻杆的L型卡槽14右侧侧面后,油缸活塞杆2回缩,连接头销轴从钻杆的L型卡槽脱离,钻杆9落下,钻杆的杆部挡块15进入上圆盘卡槽25内。
(7)钻杆转换机构6中的液压缸活塞杆22伸出,推动棘爪21,棘爪推动棘轮24,进而带动钻杆库心轴18和钻杆库8转动72度角,重复该动作,使钻杆库8转动72度,使另外一根钻杆进入钻杆库8的钻进工作位。
(8)若需要在不同地点钻进取芯,则重复以上动作即可完成多管钻进取芯。
本发明的深海小型多管取芯钻机结构紧凑,工作时可靠性高,实现了钻机一次下水可在不同作业点多次取芯,作业效率高,能够满足深海浅孔取芯作业要求,为深海矿产资源调查提供支持。
Claims (4)
1.一种深海小型多管取芯钻机,设有机架、给进油缸、动力头、钻杆库和钻杆转换机构;钻杆库中的钻杆下部通过螺纹与钻头连接;其特征在于:
所述的机架用于安装给进油缸、钻杆转换机构和钻杆库;
所述的给进油缸的油缸活塞杆与动力头连接,动力头的输出轴通过螺纹与加长管连接,加长管末端与连接头通过螺纹连接,连接头上对称地焊有2个连接头销轴;
所述钻杆上部两侧设置有2个对称的L型卡槽,L型卡槽下均设有杆部挡块;
所述的连接头与钻杆连接时,2个连接头销轴向下进入钻杆的L型卡槽,连接头销轴与钻杆上部的L型卡槽构成卡槽式快速插接结构,连接头在动力头的带动下使销轴转动一个设定的角度卡住钻杆实现钻杆提起,带动钻杆回转钻进;
所述的钻杆库设有钻杆库心轴、上圆盘、托盘和多根钻杆,多根钻杆以钻杆库心轴为中心并绕钻杆库心轴均匀分布,钻杆库心轴及所有的钻杆均穿过上圆盘,上圆盘与钻杆库心轴通过螺纹连接,钻杆通过杆部挡块挂在上圆盘卡槽内;侧面挡块固定在上圆盘上,弧形挡块固定在侧面挡块上;托盘安装在钻杆库底部;
所述的钻杆转换机构安装在机架第二层板上,钻杆转换机构设有液压缸、棘轮、棘爪和连接杆,液压缸的液压缸活塞杆与棘爪连接,棘爪与棘轮啮合,棘轮与钻杆库心轴的上部连接;当液压缸活塞杆推动棘爪,进而推动钻杆库转动一设定角度,实现更换一根钻杆。
2.如权利要求1所述的一种深海小型多管取芯钻机,其特征在于:所述的钻杆库中上圆盘用于对钻杆起导向与定位作用,上圆盘上的侧面挡块和侧面挡块上的弧形挡块用于限制钻杆上下窜动。
3.如权利要求1所述的一种深海小型多管取芯钻机,其特征在于:所述的钻杆库底部的托盘用于防止钻取到的岩芯掉落。
4.如权利要求1所述的一种深海小型多管取芯钻机,其特征在于:所述的钻杆转换机构的液压缸活塞杆与棘爪,棘爪与连接杆之间均通过销轴连接,连接杆另一端与钻杆库心轴铰接,用于限制液压缸活塞杆头部绕着钻杆库心轴转动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180427 Termination date: 20190620 |