CN102022077B - 土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置 - Google Patents
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Abstract
一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，属于钻井设备，包括钻头、钻杆、摆线油马达、连接套及液压传动控制系统，连接套为空心管，钻头上端与连接套下部活动连接，连接套上部与钻杆下端固定连接，摆线油马达设于钻杆内腔，摆线油马达输出轴与钻头上部固定连接，摆线油马达的进、出油管接头与液压传动控制系统连接。本发明通过液压传动控制系统控制摆线油马达带动钻头工作，当钻头转动钻井时钻杆不动，提高了工作中钻杆与钻头的集合精度，由于同等功率的摆线油马达体积小放置于钻杆中便于装置施工，且能输出较大的扭矩，而且液压传动控制系统比传统机械传动系统结构简单，便于输出转速与输出扭矩的调整。
Description
技术领域
本发明涉及钻井设备，尤指一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置。
背景技术
土壤源热泵系统的地下埋管孔井与普通水井、油井、气井相比，有孔径小，集合精度高的特点，通常采用通过钻井的方法，由柴油机打洞钻杆、钻头钻井来实现，该过程需要用一套复杂的机械传动系统，在钻井过程中，消耗了大量的由钻杆与井壁之间产生的摩擦能，由于钻杆很重，钻杆与钻头同时转动，集合精度难以保证，而且费用很高，通常土壤源热泵系统的地下埋管孔井分布在建筑群中，通常钻井设备有很大的局限性。随着土壤源热泵系统的普及，对地下埋管孔井的要求愈来愈高，地下埋管孔井的几何精度、长径比，成本都是影响土壤源热泵系统普及的主要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其体积小、便于施工、钻杆与钻头的集合精度高并且传动控制系统结构简单。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，包括钻头和钻杆，其中还包括摆线油马达、连接套及液压传动控制系统，所述钻杆为空心杆，所述连接套为空心管，所述钻头上端与连接套下部活动连接，所述连接套上部与钻杆下端固定连接，所述摆线油马达设置于钻杆内腔，所述摆线油马达的输出轴与钻头的上部固定连接，所述摆线油马达的进、出油管接头与液压传动控制系统连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述钻头由刀头和上下开口的内、外套筒构成，所述外套筒设置于刀头的上沿，所述内套筒设置于刀头的上表面中部，所述内套筒的高度大于所述外套筒的高度，所述连接套由上面开口的上套筒和上、下面均开口的下套筒构成，所述下套筒的上面设置于所述上套筒的底面，所述上套筒的底面设有通孔，所述上套筒的筒径大于下套筒的筒径，所述下套筒与外套筒套接，所述下套筒设置于外套筒的内腔，所述内套筒的上端设置于所述上套筒的通孔内，所述下套筒与所述内套筒之间由下至上设置有圆柱球轴承和圆锥滚子轴承，所述摆线油马达的输出轴设于内套筒的内腔且通过平键与内套筒固定连接，所述摆线油马达与上套筒固定连接，所述上套筒与钻杆固定连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述摆线油马达通过连接螺栓与上套筒固定连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述上套筒与钻杆之间通过螺纹连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述下套筒与所述外套筒之间设置有密封圈，所述上套筒的内腔底部与钻杆下端之间设置有密封圈。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述液压传动控制系统包括油泵、比例溢流阀、电磁换向阀、压力表开关、压力表、比例调速阀、油箱、液位计、空气过滤器、回油过滤器及冷却器，所述油箱通过管路与油泵连接，所述油泵通过管路与摆线油马达的进油管接头连接，所述摆线油马达的出油管接头通过管路与油箱连接，所述油泵与摆线油马达的进油管接头之间的管路上设置有电磁换向阀，所述油泵与电磁换向阀之间的管路上设置有压力表开关和压力表，所述摆线油马达的出油管接头与所述油箱之间的管路上依次设有比例调速阀、比例溢流阀、冷却器及回油过滤器，所述比例溢流阀通过管路与电磁换向阀及压力表开关连接，所述油箱上设置有空气过滤器及液位计。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述比例溢流阀及比例调速阀与电控系统配合连接。
采用上述方案后，本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置通过液压传动控制系统可以准确的控制摆线油马达工作，摆线油马达的输出轴带动钻头转动钻孔，由于钻头与连接套活动连接，而钻杆与连接套固定连接，这样当钻头转动时，钻杆不转钻头转，使得钻头与钻杆的集合精度大大提高，且摆线油马达本身的体积小，其设置于钻杆内方便该装置钻孔、方便施工，且液压传动控制系统结构要比机械传动系统的结构简单，便于输出转速与输出扭矩的调整。
附图说明
图1是本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置的结构示意图；
图2是本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置的液压传动控制系统结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置包括钻头1、钻杆2、摆线油马达3、连接套4及液压传动控制系统5；
钻头1由刀头11和上下开口的内套筒12及外套筒13构成，外套筒13设置于刀头11的上沿，内套筒12设置于刀头11的上表面中部，内套筒12的高度大于外套筒13的高度；
钻杆2为空心杆；
连接套4为空心管，连接套4由上面开口的上套筒41和上、下面均开口的下套筒42构成，下套筒42的上面设置于上套筒41的底面，上套筒41的底面设有通孔411，上套筒41的筒径大于下套筒42的筒径；
下套筒42与外套筒13套接，下套筒42设置于外套筒13的内腔，下套筒42与外套筒13之间设置有密封圈10，内套筒12的上端设置于上套筒41的通孔411内，下套筒42与内套筒12之间由下至上设有圆柱球轴承7和圆锥滚子轴承6，圆锥滚子轴承6和圆柱球轴承7是用于支撑钻头1的，以保证钻头1与钻杆2的相对运动，上套筒41与钻杆2之间通过螺纹连接，上套筒41的内腔底部与钻杆2下端之间设置有密封圈20，密封圈10、20是为防止泥沙进入圆柱球轴承7，摆线油马达3设置于钻杆2的内腔，摆线油马达3与上套筒41通过连接螺栓9固定在一起，摆线油马达3的输出轴设于内套筒12的内腔且通过平键8与内套筒12固定连接，平键8是为了限制钻头1与摆线油马达3输出轴的相对转动；
摆线油马达3的进油管接头31、出油管接头32与液压传动控制系统5连接，液压传动控制系统5包括油泵50、比例溢流阀51、电磁换向阀52、压力表开关53、压力表54、比例调速阀55、油箱56、液位计57、空气过滤器58、回油过滤器59及冷却器60，油箱56通过管路与油泵50连接，油泵50通过管路与摆线油马达3的进油管接头31连接，摆线油马达3的出油管接头32通过管路与油箱56连接，油泵50与摆线油马达3的进油管接头31之间的管路上设置有电磁换向阀52，油泵50与电磁换向阀52之间的管路上设置有压力表开关53和压力表54，压力表54与压力表开关53是为监测液压系统的压力，摆线油马达3的出油管接头32与油箱56之间的管路上依次设有比例调速阀55、比例溢流阀51、冷却器60及回油过滤器59，比例溢流阀51通过管路与电磁换向阀52及压力表开关53连接，油箱56上设置空气过滤器58及液位计57，液位计57是为监测油箱56中的液面，比例溢流阀51及比例调速阀55与电控系统构成闭环连接，可以准确远距离操作油马达的输出扭矩及转速。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置通过液压传动控制系统5将压力能准确的传递到摆线油马达3使其工作，结合图2所示，油箱56中的液压油由油泵50泵出，通过电磁换向阀52、进油管接头31进入摆线油马达3内，摆线油马达3的回油从出油管接头32流出，通过比例调速阀55、冷却器60、回油过滤器59回到油箱56中，构成了摆线油马达3的进出油回路，控制摆线油马达3的输出轴转动，带动固定在摆线油马达3输出轴上的钻头1转动，由于钻头1与连接套4活动连接，而钻杆2与连接套4固定连接，这样当钻头1转动时，钻杆2不转钻头1转，使得钻头1与钻杆2的集合精度大大提高，且摆线油马达3本身的体积小，其设置于钻杆2内方便该装置钻孔、方便施工，且液压传递控制系统5的结构要比机械传动系统的结构简单。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，包括钻头(1)和钻杆(2)，其特征在于：还包括摆线油马达(3)、连接套(4)及液压传动控制系统(5)，所述钻杆(2)为空心杆，所述连接套(4)为空心管，所述钻头(1)上端与连接套(4)下部活动连接，所述连接套(4)上部与钻杆(2)下端固定连接，所述摆线油马达(3)设置于钻杆(2)内腔，所述摆线油马达(3)的输出轴与钻头(1)的上部固定连接，所述摆线油马达(3)的进、出油管接头(31，32)与液压传动控制系统(5)连接，所述钻头(1)由刀头(11)和上下开口的内、外套筒(12，13)构成，所述外套筒(13)设置于刀头(11)的上沿，所述内套筒(12)设置于刀头(11)的上表面中部，所述内套筒(12)的高度大于所述外套筒(13)的高度，所述连接套(4)由上面开口的上套筒(41)和上、下面均开口的下套筒(42)构成，所述下套筒(42)的上面设置于所述上套筒(41)的底面，所述上套筒(41)的底面设有通孔(411)，所述上套筒(41)的筒径大于下套筒(42)的筒径，所述下套筒(42)与外套筒(13)套接，所述下套筒(42)设置于外套筒(13)的内腔，所述内套筒(12)的上端设置于所述上套筒(41)的通孔(411)内，所述下套筒(42)与所述内套筒(12)之间由下至上设置有圆柱球轴承(7)和圆锥滚子轴承(6)，所述摆线油马达(3)的输出轴设于内套筒(12)的内腔且通过平键(8)与内套筒(12)固定连接，所述摆线油马达(3)与上套筒(41)固定连接，所述上套筒(41)与钻杆(2)固定连接。
2.如权利要求1所述的土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其特征在于：所述摆线油马达(3)通过连接螺栓(9)与上套筒(41)固定连接。
3.如权利要求2所述的土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其特征在于：所述上套筒(41)与钻杆(2)之间通过螺纹连接。
4.如权利要求3所述的土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其特征在于：所述下套筒(42)与所述外套筒(13)之间设置有密封圈(10)，所述上套筒(41)的内腔底部与钻杆(2)下端之间设置有密封圈(20)。
5.如权利要求4所述的土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其特征在于：所述液压传动控制系统(5)包括油泵(50)、比例溢流阀(51)、电磁换向阀(52)、压力表开关(53)、压力表(54)、比例调速阀(55)、油箱(56)、液位计(57)、空气过滤器(58)、回油过滤器(59)及冷却器(60)，所述油箱(56)通过管路与油泵(50)连接，所述油泵(50)通过管路与摆线油马达(3)的进油管接头(31)连接，所述摆线油马达(3)的出油管接头(32)通过管路与油箱(56)连接，所述油泵(50)与摆线油马达(3)的进油管接头 (31)之间的管路上设置有电磁换向阀(52)，所述油泵(50)与电磁换向阀(52)之间的管路上设置有压力表开关(53)和压力表(54)，所述摆线油马达(3)的出油管接头(32)与所述油箱(56)之间的管路上依次设有比例调速阀(55)、比例溢流阀(51)、冷却器(60)及回油过滤器(59)，所述比例溢流阀(51)通过管路与电磁换向阀(52)及压力表开关(53)连接，所述油箱(56)上设置有空气过滤器(58)及液位计(57)。
6.如权利要求5所述的土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其特征在于：所述比例溢流阀(51)及比例调速阀(55)与电控系统配合连接。
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