一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置

摘要

本发明公开一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，包括底座、主顶装置和副顶装置；所述底座包括底板、底座导轨，底板固定于虎钳上；所述主顶装置安装在底座导轨上，主顶装置与底板间安装有主顶油缸，所述主顶油缸驱动主顶装置在底座导轨上沿竖直方向上下运动，所述主顶装置上安装有支撑块和主顶导轨；所述副顶装置安装在主顶导轨上，副顶装置与主顶装置间安装有副顶油缸，所述副顶油缸驱动副顶装置在主顶导轨上沿竖直方向上下运动，所述副顶装置上设有伸缩油缸和伸缩装置，所述伸缩油缸驱动伸缩装置沿水平方向运动。本发明在虎钳卸杆动作执行完成前，自动将钻杆顶起至虎钳夹持器中心位置，降低施工成本和工人工作量，提高施工效率。

权利要求

1.一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，包括底座（1）、安装在底座（1）上的主顶装置（2）和安装在主顶装置（2）上的副顶装置（5）；

所述底座（1）包括底板、垂直固定在底板上的底座导轨，底板固定于虎钳（11）上；

所述主顶装置（2）安装在底座导轨上，主顶装置（2）与底板间安装有主顶油缸（3），所述主顶油缸（3）驱动主顶装置（2）在底座导轨上沿竖直方向上下运动，所述主顶装置（2）上安装有支撑块（8）和主顶导轨；

所述副顶装置（5）安装在主顶导轨上，副顶装置（5）与主顶装置（2）间安装有副顶油缸（4），所述副顶油缸（4）驱动副顶装置（5）在主顶导轨上沿竖直方向上下运动，所述副顶装置（5）上设有伸缩油缸（6）和伸缩装置（7），所述伸缩油缸（6）驱动伸缩装置（7）沿水平方向运动；

当需要虎钳（11）夹持钻杆（10）时，电磁阀给虎钳夹紧油缸（12）信号，虎钳夹紧油缸（12）伸出，对钻杆（10）进行夹持，在虎钳夹紧油缸（12）运动之前，主顶装置（2）在主顶油缸（3）带动下沿竖直方向向上运动，直至运动到最大位移处，然后副顶油缸（4）带动副顶装置（5）、伸缩油缸（6）和伸缩装置（7）沿竖直方向向上运动，直至运动到最大位移处；然后伸缩装置（7）在伸缩油缸（6）的带动下，沿水平方向运动到最大位移处；然后副顶油缸（4）带动副顶装置（5）、伸缩装置（7）竖直向下运动，将钻杆（10）压在支撑块（8）上，从而使钻杆（10）的中心固定在与虎钳夹持器同轴的位置，整个过程完成后副顶油缸（4）的管路中压力达到最大，此时将信号反馈给控制虎钳夹紧油缸（12）运动的电磁阀，于是虎钳夹紧油缸（12）接收信号，虎钳夹紧油缸伸出，通过伸缩装置（7）上的弧形槽配合支撑块（8）上的凹槽对钻杆（10）夹紧，当钻杆夹紧后需要执行钻杆旋转命令，在钻杆旋转动作执行前，副顶油缸（4）伸出，带动副顶装置（5）、伸缩装置（7）沿竖直方向向上运动，运动到最大位移处；然后伸缩油缸（6）收缩，带动伸缩装置（7）沿水平方向向左运动，运动到起始位置；然后副顶油缸（4）收缩，带动副顶装置（5）竖直向下运动，运动到起始位置；然后主顶油缸（3）收缩，带动主顶装置（2）竖直向下运动，运动到起始位置，整个自动顶起装置动作完成之后，液压管路中压力降到最低，此时信号传递给电磁阀，执行钻杆旋转命令，整个卸杆过程完成。

2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，所述主顶装置（2）与底板间对称安装有两个主顶油缸（3）。

3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，所述主顶油缸（3）的两端分别与主顶装置（2）、底板铰接。

4.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，所述副顶装置（5）与主顶装置（2）间安装有一个副顶油缸（4），所述副顶油缸（4）的两端分别与副顶装置（5）、主顶装置（2）铰接。

5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，所述支撑块（8）为尼龙材质。

6.根据权利要求1或5所述的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，其特征在于，所述支撑块（8）通过螺钉（9）固定在主顶装置（2）上。

说明书

一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，属于钻进机械技术领域。

背景技术

[0002] 自动顶起装置主要作用是配合虎钳进行钻杆的拆卸工作，定向钻在装配完成及施工过程中需要保证虎钳夹持器中心与钻杆中心同轴，但是在实际工作中，由于钻杆长度较
大，钻杆在入土点受力等原因，钻杆中心通常与虎钳夹持器中心相差较大，在上卸钻杆过程
中，钻杆会受到夹持器偏心夹紧所产生的径向力与附加弯矩，夹持器上的虎牙和动力头上
的保护短接头极易损坏，同时，虎钳卸扣能力大大下降，需要多次重复卸扣过程才能将钻杆
卸扣成功，增加了施工成本和工人工作量，严重影响施工效率。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，在虎钳卸杆动作执行完成前，自动将钻杆顶起至虎钳夹持器中心位置，降低施工成本和
工人工作量，提高施工效率。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，包括底座、安装在底座上的主顶装置和安装在主顶装置上的副顶装置；

[0005] 所述底座包括底板、垂直固定在底板上的底座导轨，底板固定于虎钳上；

[0006] 所述主顶装置安装在底座导轨上，主顶装置与底板间安装有主顶油缸，所述主顶油缸驱动主顶装置在底座导轨上沿竖直方向上下运动，所述主顶装置上安装有支撑块和主
顶导轨；

[0007] 所述副顶装置安装在主顶导轨上，副顶装置与主顶装置间安装有副顶油缸，所述副顶油缸驱动副顶装置在主顶导轨上沿竖直方向上下运动，所述副顶装置上设有伸缩油缸
和伸缩装置，所述伸缩油缸驱动伸缩装置沿水平方向运动。

[0008] 作为改进，所述主顶装置与底板间对称安装有两个主顶油缸。

[0009] 作为改进，所述主顶油缸的两端分别与主顶装置、底板铰接。

[0010] 作为改进，所述副顶装置与主顶装置间安装有一个副顶油缸，所述副顶油缸的两端分别与副顶装置、主顶装置铰接。

[0011] 作为改进，所述支撑块为尼龙材质。

[0012] 作为改进，所述支撑块通过螺钉固定在主顶装置上。

[0013] 作为改进，所述伸缩装置上开有弧形槽，支撑块上开有与弧形槽配合的凹槽。

[0014] 与现有技术相比，本发明的钻杆自动顶起装置中，主顶装置沿竖直方向运动，能够将偏移中心线以下的钻杆顶起至中心位置；副顶装置、伸缩装置和支撑块，能够将偏移中心
线以上的钻杆压缩至中心位置，同时将偏移左右位置的钻杆固定在支撑块上，限制了钻杆
上下左右方向的运动，从而使钻杆中心与虎钳夹持器同轴。

[0015] 本发明能够实现虎钳钻杆的自动对中，解决因钻杆不对中导致的虎钳卸扣能力下降，虎牙损坏，钻杆磨损严重等问题。

附图说明

[0016] 图1为本发明的钻杆自动顶起装置的主视图；

[0017] 图2为本发明的钻杆自动顶起装置的剖视图；

[0018] 图3为本发明的钻杆自动顶起装置中油缸伸长状态示意图；

[0019] 图4为本发明的钻杆自动顶起装置的立体结构示意图；

[0020] 图5为本发明的钻杆自动顶起装置的使用状态示意图；

[0021] 图中：1、底座，2、主顶装置，3、主顶油缸，4、副顶油缸，5、副顶装置，6、伸缩油缸，7、伸缩装置，8、支撑块，9、螺钉，10、钻杆，11、虎钳，12、虎钳夹紧油缸。

具体实施方式

[0022] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发
明的范围。

[0023] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描
述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

[0024] 如图1、图2、图3和图4所示，一种水平定向钻机用钻杆自动顶起装置，包括底座1、安装在底座1上的主顶装置2和安装在主顶装置2上的副顶装置5；

[0025] 所述底座1包括底板、垂直固定在底板上的底座导轨，底板固定于虎钳11上；

[0026] 所述主顶装置2安装在底座导轨上，主顶装置2与底板间安装有主顶油缸3，所述主顶油缸3驱动主顶装置2在底座导轨上沿竖直方向上下运动，所述主顶装置2上安装有支撑
块8和主顶导轨；

[0027] 所述副顶装置5安装在主顶导轨上，副顶装置5与主顶装置2间安装有副顶油缸4，所述副顶油缸4驱动副顶装置5在主顶导轨上沿竖直方向上下运动，所述副顶装置5上设有
伸缩油缸6和伸缩装置7，所述伸缩油缸6驱动伸缩装置7沿水平方向运动。

[0028] 本发明的自动顶起装置固定于虎钳11前端，主顶装置2的两端对称放置两个主顶油缸3，在虎钳11夹持钻杆10之前，该主顶装置2完成所有运动，首先主顶装置2将副顶装置5
运至最高点，然后副顶装置5将伸缩装置7运至最高点，然后伸缩装置7水平运动，副顶装置5
回落，将钻杆10控制在虎钳11的中心。

[0029] 作为实施例的改进，所述主顶装置2与底板间对称安装有两个主顶油缸3，所述主顶油缸3与主顶装置2间、主顶油缸3与底板间均铰接，使用便捷。

[0030] 作为实施例的改进，所述副顶装置5与主顶装置2间安装有一个副顶油缸4，副顶油缸4能够将副顶装置5顶起至一定高度，所述副顶油缸4与副顶装置5之间、副顶油缸4与主顶
装置2之间均铰接。

[0031] 作为实施例的改进，所述支撑块8为尼龙材质，由于一辆车使用钻杆尺寸是出厂设定的，不允许施工更改，因此对于不同型号的车，使用钻杆10不同时，只需更换与之相对应
的支撑块8即可，支撑块8通过螺钉9固定在主顶装置2上，便于更换。

[0032] 结合图5所示，当需要虎钳11夹持钻杆10时，电磁阀给虎钳夹紧油缸12信号，虎钳夹紧油缸12伸出，对钻杆10进行夹持，本发明增加了钻杆自动顶起装置，在虎钳夹紧油缸12
运动之前，主顶装置2在主顶油缸3带动下沿竖直方向向上运动，直至运动到最大位移处，然
后副顶油缸4带动副顶装置5、伸缩油缸6和伸缩装置7沿竖直方向向上运动，直至运动到最
大位移处；然后伸缩装置7在伸缩油缸6的带动下，沿水平方向运动到最大位移处；然后副顶
油缸4带动副顶装置5、伸缩装置7竖直向下运动，将钻杆10压在支撑块8上，从而使钻杆10的
中心固定在与虎钳夹持器同轴的位置。整个过程完成后副顶油缸4的管路中压力达到最大，
此时将信号反馈给控制虎钳夹紧油缸12运动的电磁阀，于是虎钳夹紧油缸12接收信号，油
缸伸出，通过伸缩装置7上的弧形槽配合支撑块8上的凹槽对钻杆10夹紧，当钻杆夹紧后需
要执行钻杆旋转命令，在钻杆旋转动作执行前，自动顶起装置需要完成下列动作：副顶油缸
4伸出，带动副顶装置5、伸缩装置7沿竖直方向向上运动，运动到最大位移处；然后伸缩油缸
6收缩，带动伸缩装置7沿水平方向向左运动，运动到起始位置；然后副顶油缸4收缩，带动副
顶装置5竖直向下运动，运动到起始位置；然后主顶油缸3收缩，带动主顶装置2竖直向下运
动，运动到起始位置。整个自动顶起装置动作完成之后，液压管路中压力降到最低，此时信
号传递给电磁阀，执行钻杆旋转命令，整个卸杆过程完成。

[0033] 本发明的钻杆自动顶起装置中，主顶装置沿竖直方向运动，能够将偏移中心线以下的钻杆顶起至中心位置；副顶装置、伸缩装置和支撑块，能够将偏移中心线以上的钻杆压
缩至中心位置，同时将偏移左右位置的钻杆固定在支撑块上，限制了钻杆上下左右方向的
运动，从而使钻杆中心与虎钳夹持器同轴。

[0034] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。