專利名稱：一種輕便型模塊化巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)，尤其涉及一種模塊化且易于轉(zhuǎn)場(chǎng)的千米級(jí)巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
巖芯鉆機(jī)指的是使用鉆頭及相關(guān)工具，通過鉆孔的方式取出從地表到預(yù)定深處的巖芯的一種鉆探設(shè)備。隨著技術(shù)的進(jìn)步，很多千米級(jí)巖芯鉆機(jī)已采用全液壓控制，但傳統(tǒng)的巖芯鉆機(jī)的液壓控制系統(tǒng)都是高度集成的，其油源、動(dòng)力源、控制部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)連成一體，很難分解，這樣其外形結(jié)構(gòu)就會(huì)變得龐大笨重，自重常常超過10噸。這樣的整體結(jié)構(gòu)鉆探性能穩(wěn)定，但不利于巖芯鉆機(jī)在不同作業(yè)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)場(chǎng)，對(duì)于要求作業(yè)點(diǎn)較多的礦區(qū)，效率低。因此，為了提高轉(zhuǎn)場(chǎng)效率，出現(xiàn)了新的輕便型巖芯鉆機(jī)，它具有模塊化的特點(diǎn)，可人工拆裝；拆裝后的各模塊重量較輕，可人工搬運(yùn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種巖芯鉆機(jī)液壓系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)模塊化和便于拆裝的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:將巖芯鉆機(jī)的鉆探功能分解為驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)、下壓和提升鉆桿、固定鉆桿、液體添加劑攪拌、灌注添加劑、從鉆井中打撈巖芯管工6個(gè)動(dòng)作。通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)；通過進(jìn)給液壓缸的伸縮完成對(duì)鉆桿的下壓與提升；通過一對(duì)相對(duì)安裝在鉆桿徑向兩側(cè)的夾緊液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿的頂緊與松開，完成在需要時(shí)固定鉆桿的動(dòng)作；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器，攪拌各類液體添加劑；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高壓泥漿泵，將攪拌好的液體添加劑灌注到鉆井中；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)收、放鋼絲繩的動(dòng)作，完成從鉆井中打撈巖芯的動(dòng)作。本實(shí)用新型的有益效果是，液壓系統(tǒng)將系統(tǒng)中的動(dòng)力部分、油源、控制部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分分別獨(dú)立為獨(dú)立的模塊，由于鉆機(jī)各功能有相應(yīng)地功能部件，模塊控制系統(tǒng)又相對(duì)獨(dú)立，可通過快速接頭拆解和組合，故該液壓系統(tǒng)適合鉆機(jī)模塊化、可拆解和便于移場(chǎng)的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的輕便型模塊化巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖。圖1中，1.液壓油箱；2.帶旁通閥的回油過濾器；3.為冷卻器附加的旁通閥；4.冷卻器；5.空氣濾清器；6.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；7.法蘭式彈性聯(lián)軸器；8.雙聯(lián)齒輪泵；9.單級(jí)齒輪泵；10.攪拌器馬達(dá)；11.快速接頭；12.泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；13.泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制閥；14.攪拌器馬達(dá)控制閥；15.單向閥；16.壓力表；17.進(jìn)給液壓缸鉆進(jìn)控制閥；18.多路閥；19.動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；20.卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；21.節(jié)流閥；22.夾緊液壓缸控制閥；23.進(jìn)給液壓缸；24.夾緊液壓缸。
具體實(shí)施方式
將巖芯鉆機(jī)的鉆探功能分解為驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)、下壓和提升鉆桿、固定鉆桿、液體添加劑攪拌、灌注添加劑、從鉆井中打撈巖芯管工6個(gè)動(dòng)作。通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)；通過進(jìn)給液壓缸的伸縮完成對(duì)鉆桿的下壓與提升；通過一對(duì)相對(duì)安裝在鉆桿徑向兩側(cè)的夾緊液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿的頂緊與松開，完成在需要時(shí)固定鉆桿的動(dòng)作；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器，攪拌各類液體添加劑；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高壓泥漿泵，將攪拌好的液體添加劑灌注到鉆井中；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)收、放鋼絲繩的動(dòng)作，完成從鉆井中打撈巖芯的動(dòng)作。根據(jù)圖1顯示，在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，三臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6通過法蘭式彈性聯(lián)軸器7分別驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)單級(jí)齒輪泵9和一臺(tái)雙聯(lián)齒輪泵8，為整個(gè)系統(tǒng)提供動(dòng)力。其中，兩臺(tái)單級(jí)齒輪泵提供的流量的分配方式是:通過攪拌器馬達(dá)控制閥14將一部分流量用來驅(qū)動(dòng)攪拌器馬達(dá)10，其余的流量通過單向閥15后繼續(xù)為由多路閥18控制的其余元件提供動(dòng)力。一臺(tái)雙聯(lián)齒輪泵的前泵提供的流量的分配方式是:通過泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制閥組13將一部分流量用來驅(qū)動(dòng)泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12，其余的流量通過單向閥15后繼續(xù)為由多路閥(18控制的其余元件提供動(dòng)力。多路閥18共三片滑閥，可相互獨(dú)立地完成對(duì)三個(gè)不同元件的控制。根據(jù)圖1顯示，多路閥18的下片控制的元件是動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19，這是一片手動(dòng)三位閥，通過推動(dòng)控制手柄可以使閥芯處于三個(gè)工作位。當(dāng)該片閥的閥芯芯處在中位時(shí)，動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19靜止；當(dāng)該片閥的閥芯芯處在左位時(shí)，動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19正轉(zhuǎn)；當(dāng)該片閥的閥芯芯處在右位時(shí)，動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19反轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)了通過動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)鉆桿實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)的動(dòng)作。多路閥18的中片控制的元件是卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20，其原理與動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相同。通過卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的收放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從鉆井中打撈巖芯的動(dòng)作。多路閥18的上片控制的元件是進(jìn)給液壓缸23，其原理與上述兩片滑閥相同。通過其換向，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給液壓缸的伸縮，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭在軸向上的前進(jìn)與后退，進(jìn)而帶動(dòng)鉆桿，實(shí)現(xiàn)下壓、提升鉆桿的動(dòng)作。在正常鉆進(jìn)的過程中，雙聯(lián)齒輪泵的后泵提供的流量通過進(jìn)給液壓缸鉆進(jìn)控制閥17為進(jìn)給液壓缸(元件23)提供下壓動(dòng)力。此時(shí)多路閥18的上片處于中位，進(jìn)給液壓缸23的下壓流量將全部由雙聯(lián)齒輪泵的后泵提供。由于該后泵產(chǎn)生的流量很小，壓力穩(wěn)定，因此進(jìn)給液壓缸23表現(xiàn)出的動(dòng)作是勻速緩慢穩(wěn)定地前行，從而滿足設(shè)備在鉆進(jìn)過程中的進(jìn)給需求。通過節(jié)流閥21還可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)通過進(jìn)給液壓缸的流量大小,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)給液壓缸前行速度的緊密控制，進(jìn)而更精密地調(diào)節(jié)設(shè)備的鉆進(jìn)速度。在需要固定鉆桿時(shí)，比如加接或減少鉆桿時(shí)，進(jìn)給液壓缸鉆進(jìn)控制閥17處于中位，所有經(jīng)過其的流量將直接通過。雙聯(lián)泵的后泵提供的流量在通過進(jìn)給液壓缸鉆進(jìn)控制閥17后，將為由夾緊液壓缸控制閥22控制的夾緊液壓缸24提供動(dòng)力。夾緊液壓缸控制閥件22是一個(gè)手動(dòng)三位四通換向閥，通過推動(dòng)手柄完成換向可以實(shí)現(xiàn)對(duì)夾緊液壓缸24的伸縮的控制。在系統(tǒng)流量完成對(duì)元件做功后，將分別經(jīng)過若干回油油路，并通過冷卻器4、回油過濾器2回到液壓油箱I。系統(tǒng)的整個(gè)循環(huán)完成。在回油的過程中，如果遇到在冷卻器4或回油過濾器2中油路不暢、堵塞等情況，為冷卻器附加的旁通閥3或回油過濾器2自帶的旁通閥將會(huì)打開，保護(hù)系統(tǒng)的安全。在整個(gè)系統(tǒng)中，共設(shè)有三塊壓力表16，分別監(jiān)測(cè)進(jìn)給液壓缸23的工作壓力、夾緊液壓缸24的工作壓力以及系統(tǒng)壓力一即動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19、卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20的工作壓力。使用便捷拆裝的快速接頭11將整個(gè)系統(tǒng)分為12個(gè)模塊:三臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)6分別配有一套法蘭式彈性聯(lián)軸器7，并各自獨(dú)立為三個(gè)模塊，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力；液壓油箱1、帶旁通閥的回油過濾器2、為冷卻器附加的旁通閥3、冷卻器4、空氣濾清器5、雙聯(lián)齒輪泵8及兩臺(tái)單級(jí)齒輪泵9組成了液壓系統(tǒng)的油源部分和動(dòng)力部分，形成一個(gè)獨(dú)立的模塊；兩臺(tái)攪拌器馬達(dá)10分別成為兩個(gè)獨(dú)立模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分；泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)12為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分；泥漿泵驅(qū)動(dòng)馬達(dá)控制閥組13、攪拌器馬達(dá)控制閥14、單向閥15、壓力表16、進(jìn)給液壓缸鉆進(jìn)控制閥17、多路閥18、節(jié)流閥21、夾緊液壓缸控制閥22組成了液壓系統(tǒng)的核心控制部分；動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)馬達(dá)19為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分；卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分；進(jìn)給液壓缸23為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分；兩支夾緊液壓缸24為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這是鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一部分。以上為液壓系統(tǒng)全部12個(gè)模塊。
權(quán)利要求1.一種輕便型模塊化巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)，它通過液壓系統(tǒng)控制，將巖芯鉆機(jī)的鉆探功能分解為驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)、下壓和提升鉆桿、固定鉆桿、液體添加劑攪拌、灌注添加劑、從鉆井中打撈巖芯管工6個(gè)動(dòng)作；其特征是:通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)；通過進(jìn)給液壓缸的伸縮完成對(duì)鉆桿的下壓與提升；通過一對(duì)安裝在鉆桿徑向兩側(cè)的夾緊液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿的頂緊與松開，完成在需要時(shí)固定鉆桿的動(dòng)作；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器，攪拌各類液體添加劑；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高壓泥漿泵，將攪拌好的液體添加劑灌注到鉆井中；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)收、放鋼絲繩的動(dòng)作，完成從鉆井中打撈巖芯的動(dòng)作。
專利摘要一種輕便型模塊化巖芯鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)。它通過液壓系統(tǒng)控制，將巖芯鉆機(jī)的鉆探功能分解為驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)、下壓和提升鉆桿等6個(gè)動(dòng)作。通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)；通過進(jìn)給液壓缸的伸縮完成對(duì)鉆桿的下壓與提升；通過一對(duì)安裝在鉆桿徑向兩側(cè)的夾緊液壓缸的伸縮實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆桿的頂緊與松開，完成在需要時(shí)固定鉆桿的動(dòng)作；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)攪拌器，攪拌各類液體添加劑；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)高壓泥漿泵，將攪拌好的液體添加劑灌注到鉆井中；通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)收、放鋼絲繩的動(dòng)作，完成從鉆井中打撈巖芯的動(dòng)作。由于鉆機(jī)各功能有相應(yīng)地功能部件，模塊控制系統(tǒng)又相對(duì)獨(dú)立，可通過快速接頭拆解和組合，該液壓系統(tǒng)適合鉆機(jī)模塊化、可拆解和便于移場(chǎng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B19/086GK203035130SQ20132005386
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者邰堅(jiān)劍, 李龍江, 楊靜 申請(qǐng)人:凱地地質(zhì)勘查(北京)有限公司