[發明專利]一種可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機

有效

• 申請號: 201410367960.1
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104088584A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 吳宇;曹曉華;馬利軍;劉蕾
• 申請（專利權）人: 江蘇中礦立興能源科技有限公司
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B44/00;E21D20/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

技術領域

本發明涉及鉆井孔裝備領域，尤其涉及一種可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機。

背景技術

在鉆井作業中，頂錨桿鉆機通常用于煤礦巷道頂部圍巖的鉆孔作業。頂錨桿鉆機既可進行錨桿鉆孔作業，還可進行錨桿樹脂錨固劑的攪拌工作；同時，也可實現錨桿螺母的安裝擰緊、對錨桿施加預緊力工作。

在現有技術中，大部分錨桿鉆機由氣腿部件、氣動馬達、傳動裝置、操縱臂等組件實現鉆機的支撐、動力源、帶動鉆桿轉動、鉆機操控與頂進等核心功能。常規頂錨桿鉆機通常都設定了恒定不變的進給速率。對于煤礦巷道頂板巖層來說，大都為沉積巖，每層巖層巖性差異較大，如果在鉆進過程中遇到不同巖層時都采用相同進給速率，這樣造成鉆機鉆進的靈活性大大降低。例如，在遇到堅硬難鉆的巖層時，采用較快的進給速率，就會造成鉆機與巖層之間的相互作用力增大，進而造成鉆頭磨損較快，鉆機損壞的風險性加大；而遇到較松軟易鉆的巖層時，采用較為保守的進給速率，則會花費相對較長的時間，不能提高鉆進效率。

因此，對于常規頂錨桿鉆機在鉆進過程中不能靈活調節進給速率所引起的前述問題與不足，本發明通過在鉆機上增加頂進推力傳感器，進而可自動調節頂錨桿鉆機的氣腿推力來增加或減小頂進推力大小，實現不同巖層中的優化鉆孔工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機，以解決上述問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供了一種可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機，所述可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機自上而下依次包括鉆頭、鉆桿、傳動裝置、鉆桿氣動馬達、可伸縮氣腿；所述可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機的側面還設置有操縱臂、氣動閥門、連通所述氣動閥門的進氣管路、以及安裝在所述操縱臂上的指示燈和控制按鈕和正面設置的傳感器和中央控制器，且所述傳感器設置在所述鉆桿與頂錨桿鉆機接觸的連接套上；其中：

所述鉆桿的一端與所述鉆頭固定連接，另一端所述傳動裝置之間設置的連接套固定；所述鉆桿氣動馬達用于驅動所述傳動裝置進而帶動與所述傳動裝置同軸固定連接的所述鉆桿和鉆頭旋轉鉆孔；

所述中央控制器分別與所述傳感器、所述指示燈、所述控制按鈕和所述氣動閥門電連接；

所述傳感器，用于實時采集鉆頭接觸當前圍巖地層后的當前推進壓力參量，并將當前推進壓力參量發送給所述中央控制器；

所述中央控制器，用于接收所述傳感器發送的當前推進壓力參量，并判定所述當前推進壓力參量是否大于壓力閾值；若是，則判定當前圍巖地層為堅硬巖層，并發送控制指令給所述氣動閥門降低鉆頭的進給速率；若否，判定當前圍巖地層為松散巖層，并發送控制指令給所述氣動閥門增加鉆頭的進給速率；

所述氣動閥門，用于接收所述中央控制器發送控制指令后，控制所述可伸縮氣腿伸縮速率，進而控制所述鉆頭的進給速率。

較佳地，所述氣動閥門，還用于接收控制按鈕發送控制指令后，控制所述可伸縮氣腿伸縮速率，進而控制所述鉆頭的進給速率。

較佳地，所述傳感器為壓力傳感器。

較佳地，所述中央控制器包括本安電源模塊，光電隔耦合模塊，控制器模塊，指示燈接口模塊，控制按鈕接口模塊，電平轉換模塊，數據采集模塊。

較佳地，所述中央控制器，還用于在接收到需要停機的信號后，發送停機指令，并控制所述氣動閥門關閉，進而切斷所述進氣管路的進氣操作。

與現有技術相比，本發明實施例的優點在于：

本發明提供的一種可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機，分析上述結構原理可知：本發明的基本原理，位于頂錨桿鉆機鉆桿上的壓力傳感器采集頂錨桿鉆機的推進壓力，根據推進壓力判斷當前圍巖地層，當頂進推力過大時表明當前巖層為堅硬巖層，此時為保護鉆機應降低推進速率以保護鉆機；當推進速率過小時標明當前巖層為松散巖層，此時可提高推進速率以提高鉆機的鉆孔效率。中央控制器通過控制可伸縮氣腿的進氣閥門來控制氣腿的伸縮，進而控制鉆機的推進速率。中央控制器根據進給速率(頂進推力，即頂進推力與鉆頭進給速率呈正相關性)狀態來自動調節氣腿的伸縮，使得鉆機鉆頭與巖層之間保持一定大小的相互作用力，維持正常接觸狀態進行鉆進作用。

附圖說明

圖1是本發明實施例一提供的可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機的結構示意圖；

圖2是本發明實施例一提供的可自動調節頂進推力的智能氣動頂錨桿鉆機控制流程結構示意圖；