CN104389518B - 伸缩桅杆式全液压岩心钻机 - Google Patents
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Abstract
一种伸缩桅杆式全液压岩心钻机，包括底座，在底座的中部设有副卷扬和主卷扬，在底座的后部向上设有桅杆支架，桅杆支架的顶部通过横向设置的铰接轴铰接有铰接座，铰接座与底座之间设有起塔油缸，在铰接座上设有导轨，导轨上安装有桅杆总成，在桅杆总成与铰接座之间设有滑移油缸，在底座的前部向上设有支撑桅杆总成用的机架，在桅杆总成上还安装有全液压岩心钻机动力头和下夹持器。本发明利用桅杆总成降低了操作人员的劳动强度，提高了钻机施工时起落杆的自动化程度；利用下夹持器很好的完成了对钻具的导向作用。本发明为模块化拼装设计、拆卸方便、重量轻，便与搬迁，适宜在山区勘探施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种地质勘探设备，特别是一种伸缩桅杆式全液压岩心钻机。
背景技术
随着国民经济的快速发展，我国的地质勘探也保持了多年高速增长，勘查开发的投入相应持续增加。国内，地质勘探设备以立轴式岩心钻机为勘探市场主力军的局面将被打破。钻探市场已进入设备的大变革，大转型阶段，勘探市场的设备已由原机械式为主打地位的地勘钻机变为以全液压式钻机为主的地勘钻机。随着社会的进步，人们生活条件的富裕，工作环境的改善，机械式钻机市场的主导地位将被全液压式钻机逐步取代。尤其是国外的勘探市场，全液压式钻机已经基本上占据了绝对多的市场份额。同时，勘探施工由于人工成本的增加，人们对勘探设备自动化，智能化的要求也逐步在提高。
目前，在国内市场上，动力头式全液压岩心钻机的桅杆主要分为折叠式或上下两段把合式，其各有其优势和不足：a.桅杆折叠式结构，一般配置的是链条倍速移动式的动力头，这种结构收杆折叠容易，运输方便，但折叠后体积较宽，再加在配置车载式全液压岩心钻机时，由于汽车长度的局限，使桅杆水平折叠或打开时有困难；b.上下两段把合式桅杆结构，一般配置油缸直推式动力头，运输时需拆掉上桅杆，施工前需组装上桅杆，拆装较繁琐。现有动力头式全液压岩心钻机的动力头一般均采用的是两档变速顶驱式动力头，由于动力头只有高低速两档，速比较小，输出端的低速扭矩小，不能满足施工需要。同时，动力头式全液压岩心钻机的加持装置为双缸两瓣开口式加持机构，施工时存在两油缸有不同步导致定心误差较大的现象，且两瓣结构易变性，难以满足用户的使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种低速扭矩大、加持可靠，可满足用户使用要求的伸缩桅杆式全液压岩心钻机。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种伸缩桅杆式全液压岩心钻机，包括底座，在底座的中部设有副卷扬和主卷扬，在底座的后部向上设有桅杆支架，桅杆支架的顶部通过横向设置的铰接轴铰接有铰接座，铰接座与底座之间设有起塔油缸，在铰接座上设有导轨，导轨上安装有桅杆总成，在桅杆总成与铰接座之间设有滑移油缸，在底座的前部向上设有支撑桅杆总成用的机架，其特点是：所述桅杆总成包括在导轨上滑动的下桅杆和插装在下桅杆内的滑动桅杆，在滑动桅杆与下桅杆之间设有安装在下桅杆内的推力油缸，在下桅杆上沿下桅杆长度方向设有两条与导轨平行设置的滑轨，滑轨上安装有滑座，所述推力油缸的缸体通过连接架与滑座固定相接，推力油缸的活塞杆与下桅杆的内壁固定相接，在两条滑轨之间设有沿下桅杆长度方向延伸的开口槽，所述开口槽的长度大于推力油缸的行程，在滑动桅杆插入下桅杆的一端设有向上伸出开口槽的销座，在滑座上设有与销座配合插装销轴Ⅰ完成桅杆伸缩动作的滑座销座，在开口槽上方的下桅杆上设有与销座配合插装销轴Ⅱ使动力头处在钻进工作状态的下桅杆销座；在下桅杆滑座上还安装有全液压岩心钻机动力头，全液压岩心钻机动力头包括括动力头箱体，在动力头箱体内部设有外套在钻具上的心轴，心轴的上部安装有液压卡盘组件，心轴的下部固定安装有心轴传动齿轮，在动力头箱体内部设有与心轴平行设置的输入轴、中间轴和输出轴，输出轴与输入轴同轴布置，所述输入轴上固定安装有主动齿轮和输入轴传动齿轮，输入轴传动齿轮设有传动齿体和主动四档齿体，在中间轴上固定安装有二三档主动齿轮、一档主动齿轮和与输入轴传动齿轮传动齿体常啮合的中间轴传动齿轮，所述二三档主动齿轮上设置有主动二档齿体和主动三档齿体，在输出轴上设有一三档从动齿轮、二四档从动齿轮和与心轴传动齿轮常啮合的常转介轮，所述一三档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动三档齿体啮合的从动三档齿体和与一档主动齿轮啮合的从动一档齿体，所述二四档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动二档齿体啮合的从动二档齿体和与输入轴传动齿轮主动四档齿体啮合的从动四档齿体；在全液压岩心钻机动力头下方的下桅杆端部设有下夹持器，下夹持器包括与全液压岩心钻机动力头心轴同轴设置的卡瓦座，在卡瓦座的顶部周向均匀分布有至少3个夹持钻具用的卡瓦，在卡瓦的上方设有与卡瓦座固定相接的中空卡瓦保护套，中空卡瓦保护套与卡瓦座同轴设置，在中空卡瓦保护套上向下设有与卡瓦一一对应设置的卡瓦压块；在卡瓦外套装有夹持油缸，夹持油缸包括缸体和沿缸体内壁上下滑动的环形卡圈活塞，环形卡圈活塞的内圈设置为上宽下窄的锥面，在卡瓦的外侧设有与环形卡圈活塞锥面配合的斜面，在卡瓦的内侧设有与钻具外圆配合的内弧面；在夹持油缸的上方设有与环形卡圈活塞固定相接的钻具扶正器，钻具扶正器与中空卡瓦保护套、卡瓦座同轴设置，所述钻具扶正器与中空卡瓦保护套之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在底座上还安装有动力站。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在滑动桅杆的伸出端还设有滑轮组件。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在动力头箱体上设有液压马达，在液压马达的输出轴上设有与输入轴主动齿轮常啮合的马达传动齿轮。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在动力头箱体上还设有变速手把组件。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在动力头箱体上设有检测心轴转速的测速器。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在夹持油缸的底部固定有与全液压岩心钻机桅杆相接的固定座，所述固定座与环形卡圈活塞之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。
与现有技术相比，本发明利用下桅杆和插装在下桅杆内的滑动桅杆，降低了操作人员的劳动强度，提高了钻机施工时起落杆的自动化程度；利用设置在滑动桅杆与下桅杆之间的推力油缸，可完成动力头在钻进与提升钻具的施工工作；利用设置在卡瓦座的顶部周向均匀分布的卡瓦，使得对钻具的夹持更加安全可靠；利用沿夹持油缸缸体内壁上下滑动的环形卡圈活塞，可以很好的完成对钻具的导向作用；利用设置在卡瓦的上方与环形卡圈活塞配合的中空卡瓦保护套，可以有效防止夹持时的偏载变形。本发明为模块化拼装设计、拆卸方便、重量轻，便与搬迁，适宜在山区勘探施工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为桅杆总成的结构示意图；
图3为图2的A-A向结构示意图；
图4为下夹持器的结构示意图；
图5为全液压岩心钻机动力头的结构示意图。
具体实施方式
一种伸缩桅杆式全液压岩心钻机，包括底座1，在底座1的中部设有副卷扬2和主卷扬3，在底座1的后部向上设有桅杆支架5，桅杆支架5的顶部通过横向设置的铰接轴铰接有铰接座6，铰接座6与底座1之间设有起塔油缸4，在铰接座6上设有导轨，导轨上安装有桅杆总成10，在桅杆总成10与铰接座6之间设有滑移油缸9，在底座1的前部向上设有支撑桅杆总成用的机架12，所述桅杆总成10包括在导轨上滑动的下桅杆13和插装在下桅杆13内的滑动桅杆17，在滑动桅杆17与下桅杆13之间设有安装在下桅杆内的推力油缸16，在下桅杆上沿下桅杆长度方向设有两条与导轨平行设置的滑轨，滑轨上安装有滑座14，所述推力油缸的缸体通过连接架20与滑座固定相接，推力油缸的活塞杆与下桅杆的内壁固定相接，在两条滑轨之间设有沿下桅杆长度方向延伸的开口槽，所述开口槽的长度大于推力油缸的行程，在滑动桅杆插入下桅杆的一端设有向上伸出开口槽的销座，在滑座上设有与销座配合插装销轴Ⅰ完成桅杆伸缩动作的滑座销座15，在开口槽上方的下桅杆上设有与销座配合插装销轴Ⅱ使动力头处在钻进工作状态的下桅杆销座18；在下桅杆滑座上还安装有全液压岩心钻机动力头8，全液压岩心钻机动力头8包括括动力头箱体46，在动力头箱体46内部设有外套在钻具上的心轴45，心轴45的上部安装有液压卡盘组件29，心轴45的下部固定安装有心轴传动齿轮42，在动力头箱体内部设有与心轴平行设置的输入轴33、中间轴38和输出轴43，输出轴与输入轴同轴布置，所述输入轴上固定安装有主动齿轮31和输入轴传动齿轮35，输入轴传动齿轮35设有传动齿体和主动四档齿体，在中间轴38上固定安装有二三档主动齿轮36、一档主动齿轮39和与输入轴传动齿轮传动齿体常啮合的中间轴传动齿轮34，所述二三档主动齿轮36上设置有主动二档齿体和主动三档齿体，在输出轴43上设有一三档从动齿轮44、二四档从动齿轮37和与心轴传动齿轮42常啮合的常转介轮40，所述一三档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动三档齿体啮合的从动三档齿体和与一档主动齿轮啮合的从动一档齿体，所述二四档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动二档齿体啮合的从动二档齿体和与输入轴传动齿轮主动四档齿体啮合的从动四档齿体；在全液压岩心钻机动力头下方的下桅杆端部设有下夹持器7，下夹持器7包括与全液压岩心钻机动力头心轴同轴设置的卡瓦座24，在卡瓦座24的顶部周向均匀分布有至少3个夹持钻具用的卡瓦25，在卡瓦25的上方设有与卡瓦座固定相接的中空卡瓦保护套26，中空卡瓦保护套26与卡瓦座24同轴设置，在中空卡瓦保护套上向下设有与卡瓦一一对应设置的卡瓦压块；在卡瓦外套装有夹持油缸，夹持油缸包括缸体22和沿缸体22内壁上下滑动的环形卡圈活塞23，环形卡圈活塞23的内圈设置为上宽下窄的锥面，在卡瓦的外侧设有与环形卡圈活塞锥面配合的斜面，在卡瓦的内侧设有与钻具外圆配合的内弧面；在夹持油缸的上方设有与环形卡圈活塞固定相接的钻具扶正器27，钻具扶正器与中空卡瓦保护套、卡瓦座同轴设置，所述钻具扶正器与中空卡瓦保护套之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。所述推力油缸安装在下桅杆内靠近开口槽的一侧；所述卡瓦为5个。本发明每一个部件均可作为一个独立的模块设计，这样方便拆卸，各个独立模块之间的油路连接均为快换接头连接，所有快换接头的通径均符合原油路的通过量。
所述桅杆总成滑动桅杆的伸缩出是依靠推力油缸实现的，滑座带动滑动桅杆滑移，在伸出固定的长度后，将销轴Ⅰ从滑座与滑动桅杆之间抽出，再通过销轴Ⅱ将滑动桅杆与下桅杆固定相接，然后再插上安全销21，完成升杆或收杆。在滑座与滑动桅杆连接时，滑动桅杆可作伸缩移动，完成桅杆的升或缩的动作，全液压岩心钻机动力头未处在钻进工作状态；滑动桅杆与下桅杆连接时，滑座在推力油缸的推动下带动全液压岩心钻机动力头移动，全液压岩心钻机动力头处在钻进工作状态。推力油缸带动滑座及全液压岩心钻机动力头在作施工钻进与提升钻具的施工工作。
在底座上还安装有动力站11；在滑动桅杆的伸出端还设有滑轮组件19；在动力头箱体上设有液压马达30，在液压马达30的输出轴上设有与输入轴主动齿轮31常啮合的马达传动齿轮32；在动力头箱体上还设有变速手把组件；在动力头箱体上设有检测心轴转速的测速器41；在夹持油缸的底部固定有与全液压岩心钻机桅杆相接的固定座28，所述固定座28与环形卡圈活塞之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。
Claims (7)
1.一种伸缩桅杆式全液压岩心钻机，包括底座，在底座的中部设有副卷扬和主卷扬，在底座的后部向上设有桅杆支架，桅杆支架的顶部通过横向设置的铰接轴铰接有铰接座，铰接座与底座之间设有起塔油缸，在铰接座上设有导轨，导轨上安装有桅杆总成，在桅杆总成与铰接座之间设有滑移油缸，在底座的前部向上设有支撑桅杆总成用的机架，其特征在于：所述桅杆总成包括在导轨上滑动的下桅杆和插装在下桅杆内的滑动桅杆，在滑动桅杆与下桅杆之间设有安装在下桅杆内的推力油缸，在下桅杆上沿下桅杆长度方向设有两条与导轨平行设置的滑轨，滑轨上安装有滑座，所述推力油缸的缸体通过连接架与滑座固定相接，推力油缸的活塞杆与下桅杆的内壁固定相接，在两条滑轨之间设有沿下桅杆长度方向延伸的开口槽，所述开口槽的长度大于推力油缸的行程，在滑动桅杆插入下桅杆的一端设有向上伸出开口槽的销座，在滑座上设有与销座配合插装销轴Ⅰ完成桅杆伸缩动作的滑座销座，在开口槽上方的下桅杆上设有与销座配合插装销轴Ⅱ使动力头处在钻进工作状态的下桅杆销座；在下桅杆滑座上还安装有全液压岩心钻机动力头，全液压岩心钻机动力头包括括动力头箱体，在动力头箱体内部设有外套在钻具上的心轴，心轴的上部安装有液压卡盘组件，心轴的下部固定安装有心轴传动齿轮，在动力头箱体内部设有与心轴平行设置的输入轴、中间轴和输出轴，输出轴与输入轴同轴布置，所述输入轴上固定安装有主动齿轮和输入轴传动齿轮，输入轴传动齿轮设有传动齿体和主动四档齿体，在中间轴上固定安装有二三档主动齿轮、一档主动齿轮和与输入轴传动齿轮传动齿体常啮合的中间轴传动齿轮，所述二三档主动齿轮上设置有主动二档齿体和主动三档齿体，在输出轴上设有一三档从动齿轮、二四档从动齿轮和与心轴传动齿轮常啮合的常转介轮，所述一三档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动三档齿体啮合的从动三档齿体和与一档主动齿轮啮合的从动一档齿体，所述二四档从动齿轮上设有分别与二三档主动齿轮主动二档齿体啮合的从动二档齿体和与输入轴传动齿轮主动四档齿体啮合的从动四档齿体；在全液压岩心钻机动力头下方的下桅杆端部设有下夹持器，下夹持器包括与全液压岩心钻机动力头心轴同轴设置的卡瓦座，在卡瓦座的顶部周向均匀分布有至少3个夹持钻具用的卡瓦，在卡瓦的上方设有与卡瓦座固定相接的中空卡瓦保护套，中空卡瓦保护套与卡瓦座同轴设置，在中空卡瓦保护套上向下设有与卡瓦一一对应设置的卡瓦压块；在卡瓦外套装有夹持油缸，夹持油缸包括缸体和沿缸体内壁上下滑动的环形卡圈活塞，环形卡圈活塞的内圈设置为上宽下窄的锥面，在卡瓦的外侧设有与环形卡圈活塞锥面配合的斜面，在卡瓦的内侧设有与钻具外圆配合的内弧面；在夹持油缸的上方设有与环形卡圈活塞固定相接的钻具扶正器，钻具扶正器与中空卡瓦保护套、卡瓦座同轴设置，所述钻具扶正器与中空卡瓦保护套之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。
2.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在底座上还安装有动力站。
3.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在滑动桅杆的伸出端还设有滑轮组件。
4.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在动力头箱体上设有液压马达，在液压马达的输出轴上设有与输入轴主动齿轮常啮合的马达传动齿轮。
5.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在动力头箱体上还设有变速手把组件。
6.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在动力头箱体上设有检测心轴转速的测速器。
7.根据权利要求1所述的伸缩桅杆式全液压岩心钻机，其特征在于：在夹持油缸的底部固定有与全液压岩心钻机桅杆相接的固定座，所述固定座与环形卡圈活塞之间的垂直距离大于环形卡圈活塞在夹持油缸缸体内的滑动距离。
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