一種水平孔或斜孔鑽具升降系統的製作方法

2023-11-03 11:18:35 1

本實用新型涉及地質鑽探工程領域，具體涉及一種用於水平孔或斜孔鑽孔施工時起下鑽具的升降系統。

背景技術：

現目前，還沒有專用的升降系統用於水平孔或斜孔的鑽具起下，通用做法是：

第一，當採用傳統的立軸式鑽機時，完全由人工將鑽具從孔內抽出或人工強行向孔內壓送。

第二，當採用動力頭式鑽機(頂驅式鑽機)時，運用動力頭的動力向孔內一根一根地壓送或抽出鑽具。

存在問題：

一、人工輸送或抽出鑽具，由於水平孔或斜孔阻力特大，需要多人合力完成，勞動強度極大，效率低，而且不安全。

二、動力頭(頂驅)鑽機下入或抽出鑽具，雖然勞動強度低，但由於鑽機主動鑽杆長度有限(一般在3米左右)，每次只能抽出(或送入)一根3米左右的鑽杆，不但效率極低，而且不能壓送(或抽出)大於3米的鑽具。

技術實現要素：

本實用新型針對上述技術問題進行改進，擬提供一種用於水平孔或斜孔鑽具起下的升降系統，能適用於不同長度的鑽具輸送或取出，大幅提高工效，減輕工人勞動強度，方便操作，安全可靠，佔地少。

為此，本實用新型所採用的技術方案為：一種水平孔或斜孔鑽具升降系統，包括底架，第一、第二、第三定滑輪，第一、第二鋼絲繩，三角形連接環，卷揚機和特製接頭，所述第一、第二、第三定滑輪分別通過各自的安裝架安裝在底架上方並在俯視投影上呈等腰三角形布置，其中第一定滑輪位於遠離鑽孔的一端，第二、第三定滑輪等高並位於靠近鑽孔的一側，所述卷揚機安裝在底架的中部；所述特製接頭包括接手、提引環、螺母和螺栓，所述螺母活動放置在提引環的內腔中，接手的下端設置有螺紋用於與鑽杆相連，接手的上端由下向上伸入提引環的內腔中與螺母相連，接手的側壁與提引環的下埠部之間留有間隙，螺母的外徑小於提引環的內徑，但大於提引環的下埠部直徑；所述提引環的上端設有供鋼絲繩通過的缺槽，所述螺栓橫向穿過缺槽兩側的支耳並鎖緊在提引環上；

當需要向鑽孔內輸送鑽具時，所述第一鋼絲繩的一端固定在卷揚機上，另一端繞過第一定滑輪後與三角形連接環的其中一端相連；第二鋼絲繩分別依次繞過第二定滑輪、特製接頭的缺槽和定滑輪後，兩端頭分別與三角形連接環的另外兩端一一對應相連；

當需要將鑽孔內的鑽具提出孔外時，所述第一鋼絲繩的一端固定在卷揚機上，另一端直接套在特製接頭的螺栓上。

作為上述方案的優選，所述提引環的側壁上開有與內腔相通的兩缺口， 兩缺口相對提引環的中心線對稱布置，螺母穿過缺口放入提引環的內腔中。提引環採用一體結構，減少零件數量，並能保證螺母的安裝。

進一步，所述缺槽為弧形拱結構，且弧形拱的頂部朝向上方，方便鋼絲繩布置及提引環受力。

更進一步，所述底架採用矩形框架結構，所述矩形框架的四個轉角位置處各設置有一根立柱，每根立柱配備有一根斜撐杆，所述第二、第三定滑輪一一對應地安裝在靠近鑽孔一側的兩根立柱的頂部；遠離鑽孔一側的兩根立柱頂部通過橫杆相連，所述第一定滑輪安裝在橫杆中部；所述底架的中部設置有兩根與橫杆平行的橫檔用於安裝卷揚機和鑽機。簡化結構，降低製造成本。

更進一步，通過調整第一定滑輪的高度，來調整第一鋼絲繩與鑽孔中心線的夾角，以適用不同角度斜孔的施工。

工作原理：將接手下端與孔內鑽杆進行螺紋連接，當需要向孔內輸送鑽具時，第一鋼絲繩的一端固定在卷揚機上，另一端繞過第一定滑輪後與三角形連接環的其中一端相連；第二鋼絲繩分別依次繞過第二定滑輪、特製接頭的缺槽和定滑輪後，兩端頭分別與三角形連接環的另外兩端一一對應相連；開動卷揚機，鋼絲繩收縮，即對提引環產生下壓力，提引環與接手上部端面接觸，並將下壓力傳遞給接手，接手將力傳遞給孔內鑽具，即可達到向孔內輸送鑽具的目的。

當需要將孔內鑽具提出孔外時，第一鋼絲繩的一端固定在卷揚機上，另一端直接套在特製接頭的螺栓上；開動卷揚機，鋼絲繩收縮，即對提引環產生上拉力，此時提引環的下端與螺母接觸，通過螺母，將力傳遞給接手，通 過接手即可將孔內鑽具提出。

本實用新型的有益效果：

(一)、結構簡單，易於加工，無易損件，加工及使用成本低；

(二)、既可以從孔內提出鑽具，也可以向孔內下壓鑽具，實現了一種機具兩種用途；

(三)、大大減輕了工人勞動強度，提高了起下鑽具效率；

(四)、佔地面積小，易於安裝操作，工作安全可靠；

(五)能適應多角度鑽孔施工以及不同長度鑽具的輸送或取出。

附圖說明

圖1為本發明用於向孔內輸送鑽具時的狀態。

圖2為本發明用於將孔內鑽具提出時的狀態。

圖3為第一、第二、第三定滑輪在底架上的安裝示意圖。

圖4為特製接頭的主視圖。

圖5為特製接頭的俯視圖。

圖6為圖5的A-A剖視圖。

具體實施方式

下面通過實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步說明：

結合圖1—圖3所示，一種水平孔或斜孔鑽具升降系統，主要由底架13、第一定滑輪5a、第二定滑輪5b、第三定滑輪5c、第一鋼絲繩6、第二鋼絲繩9、三角形連接環8、卷揚機7和特製接頭A等組成。

第一定滑輪5a、第二定滑輪5b、第三定滑輪5c分別通過各自的安裝架安裝在底架13上方並在俯視投影上呈等腰三角形布置，其中第一定滑輪5a 位於遠離鑽孔11的一端，第二定滑輪5b、第三定滑輪5c等高並位於靠近鑽孔11的一側。卷揚機7安裝在底架13的中部。

最好是，底架13採用矩形框架結構，矩形框架的四個轉角位置處各設置有一根立柱13a，每根立柱13a配備有一根斜撐杆13b用於支撐立柱13a。第二定滑輪5b、第三定滑輪5c一一對應地安裝在靠近鑽孔一側的兩根立柱13a的頂部，即靠近鑽孔一側的兩根立柱13a和兩根斜撐杆13b構成了第二定滑輪5b、第三定滑輪5c的安裝架。遠離鑽孔一側的兩根立柱13a頂部通過橫杆13c相連，第一定滑輪5a安裝在橫杆13c中部，即遠離鑽孔一側的兩根立柱13a、兩根斜撐杆13b和一根橫杆13c構成了第一定滑輪5a的安裝架。底架13的中部設置有兩根與橫杆13c平行的橫檔13d用於安裝卷揚機7和鑽機，安裝時，底架13固定在地面上，卷揚機7和鑽機安裝在底架13的橫檔13d上，進一步保證了底架13的穩固性。

結合圖4—圖6所示，特製接頭A主要由接手1、提引環2、螺母3和螺栓4組成。特製接頭A的方位以靠近鑽孔11一側為下方，遠離鑽孔11一側為上方，與底架A的方位描述有所不同。

螺母3活動放置在提引環2的內腔中，通過螺紋套裝在接手1的上端，增大接手1的端頭直徑，防止接手1從提引環2中脫出。接手1的下端設置有螺紋用於與鑽杆相連，接手1下端的錐度以及螺紋的參數與鑽杆匹配，通過螺紋與鑽杆連接在一起。

接手1的上端由下向上伸入提引環2的內腔中與螺母3相連。接手1的側壁與提引環2的下埠部之間留有間隙，保證接手1與鑽杆10螺紋連接一起旋轉時，提引環2不轉動。螺母3的外徑小於提引環2的內徑，但大於提 引環2的下埠部直徑，保證接手1不能從提引環2中脫落。

提引環2的上端設有供鋼絲繩通過的缺槽2a，鋼絲繩從缺槽2a中通過，用於下降鑽具12時向下施加壓力。提引環2上端開有螺栓過孔，螺栓4橫向穿過缺槽2a兩側的支耳2b並鎖緊在提引環2上。螺栓4的作用有二：一是在下降鑽具時，可以將鋼絲繩擋在弧形槽內，不讓其滑出；二是在提升鑽具時，鋼絲繩正好套在螺栓4上，將提升力傳遞給提引環2，便於將鑽具提出孔外。

最好是，提引環2的側壁上開有與內腔相通的兩個缺口2c，兩缺口2c相對提引環2的中心線對稱布置，缺口2c的寬度大於螺母3的直徑，螺母3穿過缺口2c放入提引環2的內腔中。一個缺口2c也能滿足使用要求，設置兩個對稱的缺口2c，目的是為了保證使用過程中受力平衡，並方便加工。提引環2採用一體結構，減少零件數量，並能保證螺母3的安裝。當然，提引環2也可以採用分體式結構，再通過螺紋或卡扣連接組合在一起。

另外，缺槽2a為弧形拱結構，且弧形拱的頂部朝向上方。當然，缺槽2a也可以採用一字槽的結構，但向孔內輸送鑽具時，鋼絲繩在一字槽的邊緣位置處受力不好，容易發生斷裂。

如圖1所示，特製接頭A的下端與鑽杆10的上端相連，鑽杆10的下端與鑽具12相連。當需要向鑽孔內輸送鑽具時，第一鋼絲繩6的一端固定在卷揚機7上，另一端繞過第一定滑輪5a後與三角形連接環8的其中一端相連。第二鋼絲繩9分別依次繞過第二定滑輪5b、特製接頭A的缺槽2a和定滑輪5c後，兩端頭分別與三角形連接環8的另外兩端一一對應相連。開動卷揚機，第一鋼絲繩收縮，即對提引環產生下壓力，提引環與接手上部端面接觸，並 將下壓力傳遞給接手，接手將力傳遞給孔內鑽具，即可達到向孔內輸送鑽具的目的。圖中1箭頭所示為向鑽孔內輸送鑽具時的受力方向。

如圖2所示，當需要將鑽孔內的鑽具提出孔外時，第一鋼絲繩6的一端固定在卷揚機7上，另一端直接套在特製接頭A的螺栓4上。開動卷揚機，第一鋼絲繩6收縮，即對提引環產生上拉力，此時提引環的下端與螺母接觸，通過螺母，將力傳遞給接手，通過接手即可將孔內鑽具提出。圖2中箭頭所示為將鑽具從鑽孔內提出時的受力方向。

最好是，第一定滑輪5a的安裝架高度可調，通過調整第一定滑輪5a的高度，來調整第一鋼絲繩6與鑽孔中心線的夾角，以適用不同角度斜孔的施工。

具體安裝時，立柱13a與底架13採用螺栓連接，並保證垂直；四個斜撐杆13b與底架13、立柱13a採用螺栓連接；橫杆13c與兩根立柱13a通過螺栓連接；兩根橫檔13d與底架13採用螺栓連接。第一定滑輪5a、第二定滑輪5b、第三定滑輪5c分別與對應的立柱13a通過短鋼繩帶U型扣聯接，第一鋼絲繩6、第二鋼絲繩9與三角形連接環8用短鋼繩帶U型扣聯接。