專利名稱：新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋勘探機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
海底擁有大量礦藏資源，海洋資源的開發(fā)，特別是深海底賦存的各種礦產(chǎn)資源開發(fā)是一個(gè)新開發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域。目前深海鉆機(jī)或取芯器一般都不能實(shí)現(xiàn)在與深海原位基本相同的壓力和溫度條件下對(duì)所取巖芯進(jìn)行保存，當(dāng)巖芯取回實(shí)驗(yàn)室后，其吸附的生物和化學(xué)成分發(fā)生了變化，故對(duì)這種巖芯所做的一些生化試驗(yàn)和測(cè)試數(shù)據(jù)將是不精確的。專利200920064592. 8公開了一種海底自動(dòng)接桿鉆機(jī)用旋轉(zhuǎn)式鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)將鉆管存儲(chǔ)于分度圓盤存儲(chǔ)架內(nèi)，通過分度圓盤的定角度旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鉆管的取用與回收。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且對(duì)操作性要求較高，同時(shí)受分度圓盤尺寸限制，其存儲(chǔ)鉆管的數(shù)量有限，不利于較深孔工況下的鉆進(jìn)。專利200310107888. 0公開了一種帶預(yù)進(jìn)給和預(yù)定位置的深海取芯器，主要由取芯鉆機(jī)和預(yù)進(jìn)給預(yù)定位裝置組成。取芯鉆機(jī)與推進(jìn)面板連接固定，預(yù)推進(jìn)液壓缸的活塞通過耳環(huán)與推進(jìn)面板連接，利用兩個(gè)平行安裝的預(yù)推進(jìn)液壓缸代替機(jī)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械手臂，該取芯器也不帶保真存儲(chǔ)功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)及其使用方法。新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)，包括外框架、支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)、鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)、主機(jī)械手及鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)，所述主機(jī)械手和含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)一起完成含樣內(nèi)襯管的保壓裝配過程。所述鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)包括鉆管存儲(chǔ)倉、鉆管控制夾、鉆管斜坡槽、若干鉆管；兩個(gè)鉆管存儲(chǔ)倉并排設(shè)置，內(nèi)裝若干鉆管，鉆管存儲(chǔ)倉內(nèi)最底部的鉆管預(yù)先安裝上鉆頭和內(nèi)襯管；鉆管存儲(chǔ)倉的底部安裝有鉆管控制夾，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)鉆管；其中鉆管斜坡槽利用鉆管的自重，使鉆管從左到右運(yùn)動(dòng)，至鉆管運(yùn)送主機(jī)械手，其中在鉆管斜坡槽最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的鉆管停住，待鉆管運(yùn)送主機(jī)械手抓取。類似的，所述內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)包括內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉、內(nèi)襯管控制夾、內(nèi)襯管斜坡槽、若干內(nèi)襯管；三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉并排設(shè)置，三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉有兩個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉裝內(nèi)襯管，第三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉置空；內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉的底部安裝有內(nèi)襯管控制夾，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)內(nèi)襯管；其中內(nèi)襯管斜坡槽利用內(nèi)襯管的自重，使內(nèi)襯管從左到右運(yùn)動(dòng)，至內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手，其中在內(nèi)襯管斜坡槽最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的內(nèi)襯管停住，待內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手抓取。所述主機(jī)械手包括鉆管運(yùn)送主機(jī)械手、鉆管回收主機(jī)械手、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手及連接件，四個(gè)機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能，鉆管運(yùn)送主機(jī)、械手、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的底部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管斜坡槽或內(nèi)襯管斜坡槽抓取鉆管或內(nèi)襯管；鉆管回收主機(jī)械手、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)及內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的頂部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后抓取含樣內(nèi)襯管或裝配好的含樣保壓鉆管。所述含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)包括輔助機(jī)械手、裝配機(jī)械手、保壓蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)、保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，和主機(jī)械手一同完成內(nèi)襯管的保壓裝配過程；輔助機(jī)械手、裝配機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能；輔助機(jī)械手位于深孔鉆 進(jìn)平臺(tái)的同心圓周上，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管運(yùn)送主機(jī)械手抓取鉆管；裝配機(jī)械手也位于深孔鉆進(jìn)平臺(tái)的同心圓周上，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋套裝在輔助機(jī)械手抓取的鉆管處；旋蓋機(jī)構(gòu)安裝于裝配機(jī)械手內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋；保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)位于裝配機(jī)械手初始位置附近，分為完全對(duì)齊的上下兩個(gè)保壓蓋存儲(chǔ)倉，可存儲(chǔ)一定數(shù)量的保壓蓋，中間留出一定距離的空間，可放入一段鉆管。所述外框架內(nèi)還設(shè)置有動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)及繩索取芯機(jī)構(gòu)，動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)完成鉆管的下鉆及回收；繩索取芯機(jī)構(gòu)在動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)的配合下完成內(nèi)襯管的下放及回收。以上所有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的能量均由鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)提供。上述裝置的使用方法包括下鉆及回收和保壓裝配兩個(gè)部分，具體步驟如下
I.下鉆及回收過程
I)開始鉆孔前，鉆管和內(nèi)襯管依次排列并分別存儲(chǔ)于鉆管存儲(chǔ)倉和內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉內(nèi)。2)開始鉆孔，鉆管控制夾打開，使第一根鉆管順利落入鉆管斜坡槽，鉆管在重力作用下運(yùn)動(dòng)至鉆管斜坡槽最右邊彎道處，鉆管運(yùn)送主機(jī)械手抓取鉆管，此時(shí)鉆管的兩端由兩個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手同時(shí)抓取并抬升至適當(dāng)高度，左側(cè)的鉆管運(yùn)送主機(jī)械手移動(dòng)至鉆管的中心位置固定，另一鉆管運(yùn)送主機(jī)械手松開，僅由一個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手將鉆管旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，并運(yùn)送至深孔鉆進(jìn)平臺(tái)并由動(dòng)力頭下鉆，下鉆完畢由繩索取回含樣內(nèi)襯管，并通過內(nèi)襯管回收主機(jī)械手抓取至預(yù)先置空的內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉頂部放下，含樣內(nèi)襯管在重力作用下落入內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉底部。3) 一次鉆管下鉆及含樣內(nèi)襯管回收完畢，進(jìn)行下一次下鉆及回收過程，按“內(nèi)襯管一鉆管”順序下鉆，并回收含樣內(nèi)襯管，循環(huán)若干次直至全部鉆管下鉆完畢，全部含樣內(nèi)襯管回收完畢。2.保壓裝配過程
I)裝配前，全部內(nèi)襯管存儲(chǔ)于內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉內(nèi)，全部鉆管位于鉆機(jī)平面以下。2)裝配開始內(nèi)襯管控制夾打開，含樣內(nèi)襯管在重力作用下運(yùn)動(dòng)至內(nèi)襯管斜坡槽最右端彎道處，內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手抓取含樣內(nèi)襯管傳遞給裝配機(jī)械手，抓取過程與鉆管類似；動(dòng)力頭回收頂部鉆管，由鉆管運(yùn)送主機(jī)械手抓取該鉆管傳遞給輔助機(jī)械手；裝配機(jī)械手抬升至一定高度，輔助機(jī)械手伸縮至裝配機(jī)械手正下方，裝配機(jī)械手將含樣內(nèi)襯管下放至鉆管，鉆管將含樣內(nèi)襯管套在內(nèi)部，此時(shí)鉆管作為保壓管使用；輔助機(jī)械手將裝有含樣內(nèi)襯管的鉆管移送至保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，置于上下保壓蓋存儲(chǔ)倉之間，其軸線與保壓蓋中心線重合，上下保壓蓋存儲(chǔ)倉分別推出一個(gè)保壓蓋，輔助機(jī)械手固定鉆管，裝配機(jī)械手對(duì)鉆管兩頭進(jìn)行壓蓋封裝并保壓。3)裝配完畢，鉆管回收主機(jī)械手將保壓完畢的鉆管重新存放于鉆管存儲(chǔ)倉內(nèi)適當(dāng)位置。4)循環(huán)執(zhí)行上述步驟若干次，直至全部鉆管裝配完畢，并回收至鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是它將鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)和內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)分別布置在鉆機(jī)平臺(tái)的兩個(gè)對(duì)角，能充分利用鉆機(jī)空間，存儲(chǔ)較多的鉆管和內(nèi)襯管，且操作簡單方便，使用成本較低，并能廣泛適用于多深度鉆孔場(chǎng)合。同時(shí)利用鉆管和內(nèi)襯管自重作為動(dòng)力達(dá)到部分運(yùn)動(dòng)效果，一定程度上節(jié)約能源；與之配合的保壓蓋裝配設(shè)計(jì)利用鉆機(jī)自帶的液壓系統(tǒng)，簡化保壓過程，一定程度上降低了使用成本。而且，利用鉆管套內(nèi)襯管的方式實(shí)現(xiàn)了保壓取樣過程?？傊景l(fā)明結(jié)合現(xiàn)有深孔鉆進(jìn)技術(shù)，大大提高取樣效率，進(jìn)一步降低成本。


圖I是本發(fā)明的總體設(shè)計(jì)布局圖； 圖2是本發(fā)明鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)側(cè)視圖及其主機(jī)械手布局 圖3是本發(fā)明內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)側(cè)視圖及其主機(jī)械手布局 圖4是本發(fā)明含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示，本發(fā)明新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)，包括外框架8、支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)5、鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)I、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)2、含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)3、主機(jī)械手6及鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)4，所述主機(jī)械手6和含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)3—起完成含樣內(nèi)襯管的保壓裝配過程。如圖2所示，鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)I包括鉆管存儲(chǔ)倉10、鉆管控制夾11、鉆管斜坡槽12、若干鉆管9 ;兩個(gè)鉆管存儲(chǔ)倉10并排設(shè)置，內(nèi)裝若干鉆管9，鉆管存儲(chǔ)倉10內(nèi)最底部的鉆管9預(yù)先安裝上鉆頭和內(nèi)襯管；鉆管存儲(chǔ)倉10的底部安裝有鉆管控制夾11，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)鉆管10 ;其中鉆管斜坡槽12利用鉆管9的自重，使鉆管9從左到右運(yùn)動(dòng)，至鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13，其中在鉆管斜坡槽12最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的鉆管9停住，待鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13抓取。類似的，如圖3所示，內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)2包括內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16、內(nèi)襯管控制夾18、內(nèi)襯管斜坡槽19、若干內(nèi)襯管17 ;三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16并排設(shè)置，三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16有兩個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16裝內(nèi)襯管17，第三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16置空；內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16的底部安裝有內(nèi)襯管控制夾18，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)內(nèi)襯管17 ;其中內(nèi)襯管斜坡槽19利用內(nèi)襯管17的自重，使內(nèi)襯管17從左到右運(yùn)動(dòng)，至內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手20，其中在內(nèi)襯管斜坡槽19最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的內(nèi)襯管17停住，待內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手20抓取。如圖2及圖3所示，所述主機(jī)械手，6包括鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13、鉆管回收主機(jī)械手14、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手20、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手21及連接件15，四個(gè)機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能，鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手20分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)I、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)2的底部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管斜坡槽12或內(nèi)襯管斜坡槽19抓取鉆管9或內(nèi)襯管17 ;鉆管回收主機(jī)械手14、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手21分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)I及內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)2的頂部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后抓取含樣內(nèi)襯管17或裝配好的含樣保壓鉆管9。如圖4所示，所述含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)3，包括輔助機(jī)械手22、裝配機(jī)械手23、保壓蓋26、旋蓋機(jī)構(gòu)24、保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)25，和主機(jī)械手6 —同完成內(nèi)襯管的保壓裝配過程；輔助機(jī)械手22、裝配機(jī)械手23兩個(gè)機(jī)械手均可實(shí) 現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能；輔助機(jī)械手22位于深孔鉆進(jìn)平臺(tái)7的同心圓周上，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13抓取鉆管9 ;裝配機(jī)械手23也位于深孔鉆進(jìn)平臺(tái)7的同心圓周上，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋26套裝在輔助機(jī)械手22抓取的鉆管9處；旋蓋機(jī)構(gòu)24安裝于裝配機(jī)械手23內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋26 ;保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)25位于裝配機(jī)械手23初始位置附近，分為完全對(duì)齊的上下兩個(gè)保壓蓋存儲(chǔ)倉，可存儲(chǔ)一定數(shù)量的保壓蓋26，中間留出一定距離的空間，可放入一段鉆管9。外框架8內(nèi)還設(shè)置有動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)及繩索取芯機(jī)構(gòu)，動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)完成鉆管9的下鉆及回收；繩索取芯機(jī)構(gòu)在動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)的配合下完成內(nèi)襯管17的下放及回收。以上所有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的能量均由鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)4提供。該裝置使用方法包括下鉆及回收和保壓裝配兩個(gè)部分，具體步驟如下
I.下鉆及回收過程
I)開始鉆孔前，鉆管9和內(nèi)襯管17依次排列并分別存儲(chǔ)于鉆管存儲(chǔ)倉10和內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16內(nèi)。2)開始鉆孔，鉆管控制夾11打開，使第一根鉆管9順利落入鉆管斜坡槽12，鉆管9在重力作用下運(yùn)動(dòng)至鉆管斜坡槽12最右邊彎道處，鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13抓取鉆管9，此時(shí)鉆管9的兩端由兩個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13同時(shí)抓取并抬升至適當(dāng)高度，左側(cè)的鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13移動(dòng)至鉆管9的中心位置固定，另一鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13松開，僅由一個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13將鉆管9旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，并運(yùn)送至深孔鉆進(jìn)平臺(tái)7并由動(dòng)力頭下鉆，下鉆完畢由繩索取回含樣內(nèi)襯管17，并通過內(nèi)襯管回收主機(jī)械手21抓取至預(yù)先置空的內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16頂部放下，含樣內(nèi)襯管17在重力作用下落入內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16底部。3)—次鉆管9下鉆及含樣內(nèi)襯管17回收完畢，進(jìn)行下一次下鉆及回收過程，按“內(nèi)襯管17 —鉆管9”順序下鉆，并回收含樣內(nèi)襯管17，循環(huán)若干次直至全部鉆管9下鉆完畢，全部含樣內(nèi)襯管17回收完畢。2.保壓裝配過程
I)裝配前，全部內(nèi)襯管17存儲(chǔ)于內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉16內(nèi)，全部鉆管9位于鉆機(jī)平面以下。2)裝配開始內(nèi)襯管控制夾18打開，含樣內(nèi)襯管17在重力作用下運(yùn)動(dòng)至內(nèi)襯管斜坡槽19最右端彎道處，內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手20抓取含樣內(nèi)襯管17傳遞給裝配機(jī)械手23，抓取過程與鉆管9類似；動(dòng)力頭回收頂部鉆管9，由鉆管運(yùn)送主機(jī)械手13抓取該鉆管9傳遞給輔助機(jī)械手22 ;裝配機(jī)械手23抬升至一定高度，輔助機(jī)械手22伸縮至裝配機(jī)械手23正下方，裝配機(jī)械手23將含樣內(nèi)襯管17下放至鉆管9，鉆管9將含樣內(nèi)襯管17套在內(nèi)部，此時(shí)鉆管9作為保壓管使用；輔助機(jī)械手22將裝有含樣內(nèi)襯管17的鉆管9移送至保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)25，置于上下保壓蓋存儲(chǔ)倉之間，其軸線與保壓蓋中心線重合，上下保壓蓋存儲(chǔ)倉分別推出一個(gè)保壓蓋，輔助機(jī)械手22固定鉆管9，裝配機(jī)械手23對(duì)鉆管9兩頭進(jìn)行壓蓋封裝并保壓。3)裝配完畢,鉆管回收主機(jī)械手14將保壓完畢的鉆管9重新存放于鉆管存儲(chǔ)倉10內(nèi)適當(dāng)位置。 4)循環(huán)執(zhí)行上述步驟若干次，直至全部鉆管9裝配完畢，并回收至鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)
Io
權(quán)利要求
1.新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)，包括外框架(8)、支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)(5)、鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(I)、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(2)、含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(3)、主機(jī)械手(6)及鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)(4)，所述主機(jī)械手(6)和含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(3) —起完成含樣內(nèi)襯管的保壓裝配過程； 所述鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(I)包括鉆管存儲(chǔ)倉(10)、鉆管控制夾(11)、鉆管斜坡槽(12)、若干鉆管(9);兩個(gè)鉆管存儲(chǔ)倉(10)并排設(shè)置， 內(nèi)裝若干鉆管(9)，鉆管存儲(chǔ)倉(10)內(nèi)最底部的鉆管(9)預(yù)先安裝上鉆頭和內(nèi)襯管(16);鉆管存儲(chǔ)倉(10)的底部安裝有鉆管控制夾(11)，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)鉆管(9);其中鉆管斜坡槽(12)利用鉆管(9)的自重，使鉆管(9)從左到右運(yùn)動(dòng)，至鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)，其中在鉆管斜坡槽(12)最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的鉆管(9)停住，待鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)抓??； 所述內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(2)包括內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)、內(nèi)襯管控制夾(18)、內(nèi)襯管斜坡槽(19)、若干內(nèi)襯管(17);三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)并排設(shè)置，三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)有兩個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)裝內(nèi)襯管(17)，第三個(gè)內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)置空；內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)的底部安裝有內(nèi)襯管控制夾(18)，通過控制機(jī)構(gòu)可以按指令自動(dòng)放下一個(gè)內(nèi)襯管(17);其中內(nèi)襯管斜坡槽(19)利用內(nèi)襯管(17)的自重，使內(nèi)襯管(17)從左到右運(yùn)動(dòng)，至內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手(20)，其中在內(nèi)襯管斜坡槽(19)最右端有一彎道，可以促使運(yùn)動(dòng)的內(nèi)襯管(17)停住，待內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手(20)抓?。? 所述主機(jī)械手(6)包括鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)、鉆管回收主機(jī)械手(14)、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手(20 )、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手(21)及連接件(15 )，四個(gè)機(jī)械手均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能，鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手(20)分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(I )、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(2)的底部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管斜坡槽(12)或內(nèi)襯管斜坡槽(19 )抓取鉆管(9)或內(nèi)襯管(17);鉆管回收主機(jī)械手(14 )、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手(21)分別位于鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(I)及內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(2)的頂部，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后抓取含樣內(nèi)襯管(17 )或裝配好的含樣保壓鉆管(9 ); 所述含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)(3)包括輔助機(jī)械手(22)、裝配機(jī)械手(23)、保壓蓋(26)、旋蓋機(jī)構(gòu)(24)、保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(25)，和主機(jī)械手(6)—同完成內(nèi)襯管的保壓裝配過程；輔助機(jī)械手(22)、裝配機(jī)械手(23)均可實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)、伸縮功能；輔助機(jī)械手(22)位于深孔鉆進(jìn)平臺(tái)(7)的同心圓周上，且通過升降、旋轉(zhuǎn)和伸縮后可從鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)抓取鉆管(9);裝配機(jī)械手(23)也位于深孔鉆進(jìn)平臺(tái)(7)的同心圓周上，且通過旋轉(zhuǎn)、伸縮可將保壓蓋(26)套裝在輔助機(jī)械手(22)抓取的鉆管(9)處；旋蓋機(jī)構(gòu)(24)安裝于裝配機(jī)械手(23 )內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)一定角度可擰緊保壓蓋(26 );保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(25 )位于裝配機(jī)械手(23)初始位置附近，分為完全對(duì)齊的上下兩個(gè)保壓蓋存儲(chǔ)倉，可存儲(chǔ)一定數(shù)量的保壓蓋(26 )，中間留出設(shè)定距離的空間，可放入一段鉆管(9 ); 所述外框架(8)內(nèi)還設(shè)置有動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)及繩索取芯機(jī)構(gòu)，動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)完成鉆管(9)的下鉆及回收；繩索取芯機(jī)構(gòu)在動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)的配合下完成內(nèi)襯管(17)的下放及回收； 以上所有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)所需的能量均由鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)(4)提供。
2.2.如權(quán)利要求I所述的新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)，其使用方法包括下鉆及回收和保壓裝配兩個(gè)部分，具體步驟如下 I.下鉆及回收過程1)開始鉆孔前，鉆管(9)和內(nèi)襯管(17)依次排列并分別存儲(chǔ)于鉆管存儲(chǔ)倉(10)和內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)內(nèi)； 2)開始鉆孔，鉆管控制夾(11)打開，使第一根鉆管(9)順利落入鉆管斜坡槽(12)，鉆管(9)在重力作用下運(yùn)動(dòng)至鉆管斜坡槽(12)最右邊彎道處，鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)抓取鉆管(9)，此時(shí)鉆管(9)的兩端由兩個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)同時(shí)抓取并抬升至適當(dāng)高度，左側(cè)的鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)移動(dòng)至鉆管(9)的中心位置固定，另一鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)松開，僅由一個(gè)鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)將鉆管(9)旋轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，并運(yùn)送至深孔鉆進(jìn)平臺(tái)(7)并由動(dòng)力頭下鉆，下鉆完畢由繩索取回含樣內(nèi)襯管(17)，并通過內(nèi)襯管回收主機(jī)械手(21)抓取至預(yù)先置空的內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)頂部放下，含樣內(nèi)襯管(17)在重力作用下落入內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)底部； 3)—次鉆管(9)下鉆及含樣內(nèi)襯管(17)回收完畢，進(jìn)行下一次下鉆及回收過程，按“內(nèi)襯管(17)-鉆管(9)”順序下鉆，并回收含樣內(nèi)襯管(17)，循環(huán)若干次直至全部鉆管(9)下鉆完畢，全部含樣內(nèi)襯管(17)回收完畢； 保壓裝配過程 1)裝配前，全部內(nèi)襯管(17)存儲(chǔ)于內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉(16)內(nèi)，全部鉆管(9)位于鉆機(jī)平面以下； 2)裝配開始內(nèi)襯管控制夾(18)打開，含樣內(nèi)襯管(17)在重力作用下運(yùn)動(dòng)至內(nèi)襯管斜坡槽(19)最右端彎道處，內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手(20)抓取含樣內(nèi)襯管(17)傳遞給裝配機(jī)械手(23)，抓取過程與鉆管(9)類似；動(dòng)力頭回收頂部鉆管(9)，由鉆管運(yùn)送主機(jī)械手(13)抓取該鉆管(9 )傳遞給輔助機(jī)械手(22 );裝配機(jī)械手(23 )抬升至一定高度，輔助機(jī)械手(22 )伸縮至裝配機(jī)械手(23 )正下方，裝配機(jī)械手(23 )將含樣內(nèi)襯管(17 )下放至鉆管(9 )，鉆管(9)將含樣內(nèi)襯管(17)套在內(nèi)部，此時(shí)鉆管(9)作為保壓管使用；輔助機(jī)械手(22)將裝有含樣內(nèi)襯管(17)的鉆管(9)移送至保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(25)，置于上下保壓蓋存儲(chǔ)倉之間，其軸線與保壓蓋中心線重合，上下保壓蓋存儲(chǔ)倉分別推出一個(gè)保壓蓋，輔助機(jī)械手(22)固定鉆管(9)，裝配機(jī)械手(23)對(duì)鉆管(9)兩頭進(jìn)行壓蓋封裝并保壓； 3)裝配完畢，鉆管回收主機(jī)械手(14)將保壓完畢的鉆管(9)重新存放于鉆管存儲(chǔ)倉(10)內(nèi)適當(dāng)位置； 4)循環(huán)執(zhí)行上述步驟若干次，直至全部鉆管(9)裝配完畢，并回收至鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)(I)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型深海自動(dòng)接桿保壓取樣鉆機(jī)及使用方法。本發(fā)明包括外框架、支撐調(diào)平機(jī)構(gòu)、鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)、含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)、主機(jī)械手及鉆機(jī)液壓動(dòng)力控制系統(tǒng)。鉆管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)包括鉆管存儲(chǔ)倉、鉆管控制夾、鉆管斜坡槽、若干鉆管；內(nèi)襯管存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)包括內(nèi)襯管存儲(chǔ)倉、內(nèi)襯管控制夾、內(nèi)襯管斜坡槽、若干內(nèi)襯管；主機(jī)械手包括鉆管運(yùn)送主機(jī)械手、鉆管回收主機(jī)械手、內(nèi)襯管運(yùn)送主機(jī)械手、內(nèi)襯管回收主機(jī)械手及連接件；含樣內(nèi)襯管保壓裝配機(jī)構(gòu)包括輔助機(jī)械手、裝配機(jī)械手、保壓蓋、旋蓋機(jī)構(gòu)、保壓蓋存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明充分利用深海鉆機(jī)空間，在取樣后完成對(duì)樣品的保壓，保壓過程簡便實(shí)用。
文檔編號(hào)E21B19/14GK102747955SQ20121025544
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者葉瑛, 朱敬如, 秦華偉, 胡杭民, 陳建橋, 陳鷹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)