CN103967407A - 自动加压装置、回转器和钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻探设备技术领域，具体提供一种自动加压装置、回转器和钻机。该自动加压装置包括轴承摆动臂、单向轴承、行星减速器和行星轮轴制动装置，单向轴承包括外圈和内圈，行星减速器包括输入轴、太阳轮、行星轮、内齿圈、行星轮轴和减速器外壳，轴承摆动臂的顶部连接外圈，内圈连接输入轴的一端，输入轴的另一端穿过减速器外壳的中心，且固定连接太阳轮，太阳轮与行星轮啮合，行星轮与内齿圈啮合，行星轮活动连接行星轮轴，行星轮轴与减速器外壳固定连接，行星轮轴制动装置连接减速器外壳。这样通过自动加压装置自动加压，可以提高钻机的工作效率。应用该自动加压装置的钻机通过活结螺栓来固定，这样方便组装与拆卸。

Description

自动加压装置、回转器和钻机

技术领域

本发明涉及钻探设备技术领域，具体而言，涉及一种自动加压装置、回转器和钻机。

背景技术

由于岩土钻掘工程的目的与施工对象各异，钻机种类较多。目前市面上常见的钻机在作业时需要操作人员对加压装置进行操作，但是现有的加压设备的操作复杂，操作人员具有一定的经验或者对机械原理有一定了解才能完成加压作业，这样就增加了钻机的使用难度。另外常见的钻机一般需要三脚架或龙门架作为起重架，这样钻机的体积和质量都很大，组装和运输很不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动加压装置、回转器和钻机，该钻机体积小，重量轻，组装方便，使用简单。设置的自动加压装置可以提高工作效率，减少劳动强度，在遇到特殊地质情况，不宜自动加压时，可以通过手动加压器进行手动加压，延长钻头的使用寿命。

本发明是这样实现的：

一种自动加压装置，包括轴承摆动臂、单向轴承、行星减速器和行星轮轴制动装置，所述单向轴承包括外圈和内圈，所述行星减速器包括输入轴、太阳轮、行星轮、内齿圈、行星轮轴和减速器外壳，所述轴承摆动臂的顶部连接所述外圈，所述内圈连接所述输入轴的一端，输入轴的另一端穿过所述减速器外壳的中心，且固定连接所述太阳轮，太阳轮与所述行星轮啮合，行星轮与所述内齿圈啮合，行星轮活动连接所述行星轮轴，行星轮轴与所述减速器外壳固定连接，所述行星轮轴制动装置连接减速器外壳。

进一步地，所述行星轮轴制动装置包括加压转换手柄和弹性制动片，所述加压转换手柄连接所述弹性制动片，所述弹性制动片包绕连接减速器外壳。加压转换手柄可以控制弹性制动片的松和紧，进而控制减速器外壳的旋转和停止。减速器外壳旋转时，行星减速器除内齿圈外作为一个整体旋转，动力未通过内齿圈传递到钢绳卷筒，可手动加压；当减速器外壳停止时，行星轮轴固定，太阳轮将动力通过行星轮传输到内齿圈，内齿圈带动钢绳卷筒旋转，实现自动加压。通过对减速器外壳的旋转和停止的控制，实现手动加压和自动加压的转换。

进一步地，所述回转器还包括手动加压器、钢绳卷筒、钢绳、主杆、中心轴、应力钩装置、主杆顶部轴承、滑轮、水平旋转的从动齿轮、设置在从动齿轮底部的凸轮、设置在回转器底部可摆动的摆动杠杆和设置在回转器底部的弹簧，所述自动加压装置、钢绳卷筒和手动加压器依次连接，所述中心轴、从动齿轮和凸轮的旋转中心均设置有供所述主杆插入的孔，主杆连接所述主杆顶部轴承，主杆顶部轴承连接所述滑轮，所述应力钩装置和钢绳卷筒分别设置在中心轴的两侧，钢绳的一端与应力钩装置固定连接，钢绳的另一端绕过滑轮，并缠绕在钢绳卷筒上；所述摆动杠杆与所述自动加压装置的轴承摆动臂的底部连接，所述弹簧与所述轴承摆动臂的底部连接，所述凸轮连接所述摆动杠杆。凸轮将动力传递到摆动杠杆，摆动杠杆摆动，弹簧使摆动杠杆复位，摆动杠杆驱动轴承摆动臂，轴承摆动臂使单向轴承旋转，单向轴承又为行星减速器提供动力，在自动加压的情况先，行星减速器又为钢绳卷筒提供旋转动力。钢绳一端缠绕钢绳卷筒，另一端连接应力钩装置，钢绳卷筒旋转时，钢绳依次通过滑轮、主杆顶部轴承对主杆施加压力。当主杆旋转时，主杆顶部轴承可以使钢绳施加压力的同时不需要跟随主杆旋转。

进一步地，所述手动加压器包括加压手柄和棘轮机构，所述棘轮机构包括棘轮和棘爪，所述内齿圈、钢绳卷筒、棘轮和加压手柄依次连接，所述棘爪连接棘轮。手动加压时，通过旋转加压手柄可以旋转钢绳卷筒，使钢绳缠绕在钢绳卷筒上，棘轮机构可以防止钢绳卷筒反向旋转。

进一步地，所述应力钩装置包括绳钩螺母、弹簧、固定筒和绳钩，所述固定筒和钢绳卷筒分别设置在中心轴的两侧，固定筒的顶端设置有绳钩孔，所述弹簧设置在固定筒内，所述绳钩的一端插入绳钩孔，弹簧套在插入绳钩孔的绳钩上，所述绳钩螺母连接插入绳钩孔的绳钩的一端，所述绳钩螺母的外缘直径小于固定筒的内缘直径，所述绳钩的另一端连接钢绳。当钻头遇到硬度不同的地质时，钻头会震动，这样容易损坏钻头。由于的外缘直径小于固定筒的内缘直径，绳钩带动绳钩螺母时，钩螺母可以在固定筒内活动，又由于弹簧弹力的作用，使得绳钩具有一定弹性，进而使钢绳在给中心轴加压时也具有一定弹性，这样就减小了钻头的震动，延长钻头使用寿命。

进一步地，所述钻机还包括动力装置、变速箱和底座，所述变速箱和所述回转器均通过活节螺栓与所述底座连接，所述动力装置连接变速箱，变速箱设置有主动齿轮，所述主动齿轮连接所述从动齿轮。活节螺栓的使用使得变速箱和回转器的安装和拆卸方便快捷。动力装置为变速箱提供动力，变速箱又通过主动齿轮和从动齿轮的啮合，将动力传递到回转器。

本发明的有益效果：

本发明在钻机的回转器上设置有自动加压装置，该自动加压装置可以通过钢绳对主杆自动加压，减少操作人员劳动强度，提高工作效率。在设置有自动加压装置的同时设置有手动加压器，当遇到特殊地质情况，自动加压可能提高钻头损坏风险时，可以选择手动加压。自动加压装置和手动加压器的结合，既提高了工作效率，又降低了钻机的维护成本。

进一步地，本发明将钻机分为动力装置、变速箱、回转器和底座，并且变速箱、回转器均通过活节螺栓与底座连接，使得钻机体积小、重量轻，组装和拆卸方便。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的底座的结构；

图2示出了本发明实施例提供的回转器的结构；

图3示出了本发明实施例提供的回转器底部自动加压装置动力传输的结构；

图4a、4b示出了本发明实施例提供的行星轮轴制动装置的结构；

图5示出了本发明实施例提供的行星减速器的剖面结构；

图6示出了本发明实施例提供的棘轮机构的结构；

图7a、7b示出了本发明实施例提供的应力钩装置的结构。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

图1示出了本发明实施例提供的底座的结构，底座1包括动力装置安装位置2、变速箱安装位置3、回转器安装位置4和活节螺栓5。

图2示出了本发明实施例提供的回转器的结构，图3示出了本发明实施例提供的回转器底部自动加压装置动力传输的结构，图4a、4b示出了本发明实施例提供的行星轮轴制动装置的结构。参阅图2、图3、图4a和图4b，回转器13包括自动加压装置、手动加压器、钢绳卷筒6、钢绳12、主杆14、中心轴16、滑轮17、主杆顶部轴承15、凸轮20、应力钩装置29、设置在回转器底部可摆动的摆动杠杆18和设置在回转器底部的弹簧19。其中自动加压装置包括单向轴承10、轴承摆动臂9、行星减速器28和行星轮轴制动装置。行星轮轴制动装置包括加压转换手柄7和弹性制动片27。手动加压器包括加压手柄8和棘轮机构36。

图5示出了本发明实施例提供的行星减速器的剖面结构。行星减速器28包括减速器外壳11、输入轴22、行星轮轴23、行星轮24、太阳轮25和内齿圈21。

图6示出了本发明实施例提供的棘轮机构的结构。当自动加压时，钢绳卷筒6转动，棘轮26随之绕钢绳缠绕的方向转动，此时棘轮爪30自动抬起。棘轮爪30未抬起时，棘轮26被卡住，钢绳卷筒6不能绕钢绳缠绕的方向反向转动，防止钢绳12松弛。

图7a、7b示出了本发明实施例提供的应力钩装置的结构。应力钩装置29包括绳钩31、固定筒32、应力钩弹簧34和绳钩螺母33，固定筒32顶部设置有供绳钩插入的绳钩孔35。固定筒32固定在回转器13上与钢绳卷筒6对应的位置，固定筒32的顶端设置有绳钩孔35，应力钩弹簧34设置在固定筒32内。绳钩31的一端插入绳钩孔35，并使应力钩弹簧34套在绳钩31上，绳钩螺母33连接插入绳钩孔35的绳钩31的一端，绳钩31的另一端连接钢绳12。绳钩螺母33的外缘直径小于固定筒32的内缘直径，使得绳钩螺母33在绳钩31和应力钩弹簧34的作用下，可以在固定筒32内活动。

钻机的动力装置可以是柴油机、电动机等，本发明采用电动机。电动机通过螺栓螺帽固定在底座1的动力装置安装位置2上，电动机连接变速箱，变速箱通过活节螺栓5固定在变速箱安装位置3上，回转器13通过活节螺栓5固定在回转器安装位置4上，变速箱连接回转器13。

摆动杠杆18可摆动地设置在回转器13的底部，凸轮20可以水平旋转，凸轮20接触连接摆动杠杆18的中部，，摆动杠杆18连接轴承摆动臂9。轴承摆动臂9底部连接弹簧19，弹簧19设置在回转器13底部。轴承摆动臂9的顶部固定连接单向轴承10的外圈，单向轴承10的内圈连接输入轴22，输入轴22穿过减速器外壳11，并固定连接太阳轮25，太阳轮25啮合行星轮24，行星轮24啮合内齿圈21，行星轮24活动连接行星轮轴23，行星轮轴23固定连接减速器外壳11，内齿圈21连接钢绳卷筒6，钢绳卷筒6连接棘轮机构36，棘轮机构36连接加压手柄8。加压转换手柄7连接弹性制动片27，弹性制动片27包绕连接减速器外壳11。

回转器设置有水平旋转的从动齿轮，中心轴16、从动齿轮和凸轮20的旋转中心均设置有供主杆14插入的孔，主杆14连接主杆顶部轴承15，主杆顶部轴承15连接滑轮17。钢绳12的一端连接应力钩装置29，钢绳12的另一端绕过滑轮17，并缠绕在钢绳卷筒6上。

钻机作业时，电动机为钻机提供动力，变速箱设置有主动齿轮，主动齿轮连接从动齿轮，动力从主动齿轮传递到从动齿轮，从动齿轮带动主杆14旋转。凸轮20设置在从动齿轮底部，从动齿轮带动凸轮20旋转，凸轮20带动摆动杠杆18，摆动杠杆18带动轴承摆动臂9，弹簧19使轴承摆动臂9摆动后复位。轴承摆动臂9带动单向轴承10的外圈，单向轴承10的外圈带动内圈，单向轴承10的内圈又带动输入轴22，太阳轮25随输入轴22转动。

当加压转换手柄7处于如图4a所示的位置，即弹性制动片27未抱死减速器外壳11时，行星减速器28作为一个整体随输入轴22转动。由于内齿圈21连接钢绳卷筒6，钢绳12缠绕着钢绳卷筒6，行星轮24和内齿圈21之间的摩擦力不足以使钢绳12继续缠绕钢绳卷筒6，所以内齿圈21不随行星减速器28旋转。此时可以手动转动加压手柄8，使钢绳12缠绕钢绳卷筒6，实现对主杆14手动加压。

当加压转换手柄7处于如图4b所示的位置，即弹性制动片27抱死减速器外壳11时，行星轮轴23被固定，太阳轮25带动行星轮24，行星轮24带动内齿圈21，内齿圈21带动钢绳卷筒6旋转，使钢绳12缠绕钢绳卷筒6，实现对主杆14自动加压。

手动加压或者自动加压的选择主要是根据钻孔时的地质情况来决定，只有当遇到特殊地质或者地质较硬，自动加压可能损坏钻头时，才需要由经验丰富的作业人员手动加压。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动加压装置，其特征在于，包括轴承摆动臂、单向轴承、行星减速器和行星轮轴制动装置，所述单向轴承包括外圈和内圈，所述行星减速器包括输入轴、太阳轮、行星轮、内齿圈、行星轮轴和减速器外壳，所述轴承摆动臂的顶部连接所述外圈，所述内圈连接所述输入轴的一端，输入轴的另一端穿过所述减速器外壳的中心，且固定连接所述太阳轮，太阳轮与所述行星轮啮合，行星轮与所述内齿圈啮合，行星轮活动连接所述行星轮轴，行星轮轴与所述减速器外壳固定连接，所述行星轮轴制动装置连接减速器外壳。

2.根据权利要求1所述的自动加压装置，其特征在于，所述行星轮轴制动装置包括加压转换手柄和弹性制动片，所述加压转换手柄连接所述弹性制动片，所述弹性制动片包绕连接减速器外壳。

3.一种包括权利要求2所述的自动加压装置的回转器，其特征在于，所述回转器还包括手动加压器、钢绳卷筒、钢绳、主杆、中心轴、应力钩装置、主杆顶部轴承、滑轮、水平旋转的从动齿轮、设置在从动齿轮底部的凸轮、设置在回转器底部可摆动的摆动杠杆和设置在回转器底部的弹簧，所述自动加压装置、钢绳卷筒和手动加压器依次连接，所述中心轴、从动齿轮和凸轮的旋转中心均设置有供所述主杆插入的孔，主杆连接所述主杆顶部轴承，主杆顶部轴承连接所述滑轮，所述应力钩装置和钢绳卷筒分别设置在中心轴的两侧，钢绳的一端与应力钩装置固定连接，钢绳的另一端绕过滑轮，并缠绕在钢绳卷筒上；所述摆动杠杆与所述自动加压装置的轴承摆动臂的底部连接，所述弹簧与所述轴承摆动臂的底部连接，所述凸轮连接所述摆动杠杆。

4.根据权利要求3所述的回转器，其特征在于，所述手动加压器包括加压手柄和棘轮机构，所述棘轮机构包括棘轮和棘爪，所述内齿圈、钢绳卷筒、棘轮和加压手柄依次连接，所述棘爪连接棘轮。

5.根据权利要求3所述的回转器，其特征在于，所述应力钩装置包括绳钩螺母、弹簧、固定筒和绳钩，所述固定筒和钢绳卷筒分别设置在中心轴的两侧，固定筒的顶端设置有绳钩孔，所述弹簧设置在固定筒内，所述绳钩的一端插入绳钩孔，弹簧套在插入绳钩孔的绳钩上，所述绳钩螺母连接插入绳钩孔的绳钩的一端，所述绳钩螺母的外缘直径小于固定筒的内缘直径，所述绳钩的另一端连接钢绳。

6.一种包括权利要求3所述的回转器的钻机，其特征在于，所述钻机还包括动力装置、变速箱和底座，所述变速箱和所述回转器均通过活节螺栓与所述底座连接，所述动力装置连接变速箱，变速箱设置有主动齿轮，所述主动齿轮连接所述从动齿轮。