CN105672895A - 一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，包括稳定器中心体及套设在稳定器中心体上的第一滚动轴承和第二滚动轴承，第一滚动轴承和第二滚动轴承上铰接有若干组摆臂结构，每组摆臂结构均包括上支撑臂、下支撑臂及导向靴板，上支撑臂和下支撑臂的一端均与导向靴板的铰接，另一端均与第一滚动轴承铰接，下支撑臂的中部设置有销孔，下支撑臂通过销孔与顶杆的上端铰接，顶杆的下端与第三滚动轴承铰接，第三滚动轴承套设在稳定器中心体上，第三滚动轴承与油缸固定连接，油缸固定设置在稳定器中心体的外侧。本发明能够增大钻头稳定器与孔壁之间的接触面积，使钻头稳定器保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及工程钻机技术领域，尤其涉及一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器。
背景技术
目前，国外海上风力发电机单桩基础孔钻进时所采用的钻头稳定器均为单杆摆臂结构，即稳定器中心体外圆周上均布多个油缸驱动的单杆摆臂结构，每个摆臂的末端布置一个球面滚轮，钻头稳定器运转时带动球面滚轮在孔壁上滚动。该钻头稳定器的变径是通过油缸驱动摆臂摆动来实现的。该钻头稳定器具有以下缺点：（1）球面滚轮理论上只能与孔壁实现点接触，当钻进不稳定地层时，容易引起孔壁坍塌；（2）当钻进不稳定地层时，孔壁总是不规则的，球面滚轮在此不规则的孔壁上滚动时阻力很大，甚至滚动完全失效，此时，钻头巨大的惯性力容易损坏整个单杆摆臂结构，造成钻头稳定器损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，具有可变径及运转阻力小的优点，能够增大钻头稳定器与孔壁之间的接触面积，使钻头稳定器保持稳定。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，包括稳定器中心体及套设在稳定器中心体上的第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承的内圈均与稳定器中心体固定，外圈均与轴承上外壳固定连接，上支撑臂和下支撑臂均铰接在轴承上外壳上，所述轴承上外壳上铰接有若干组摆臂结构，若干组摆臂结构沿稳定器中心体的周向设置，每组摆臂结构均包括上支撑臂、下支撑臂及导向靴板，上支撑臂的一端与导向靴板的上端铰接，另一端与第一滚动轴承铰接，下支撑臂的一端与导向靴板的下端铰接，另一端与第二滚动轴承铰接，所述上支撑臂和下支撑臂上下平行设置，且长度相等，所述下支撑臂的中部设置有销孔，销孔内设置有销轴，下支撑臂通过销轴与顶杆的上端铰接，顶杆的下端与第三滚动轴承铰接，所述第三滚动轴承套设在稳定器中心体上，且第三滚动轴承与油缸固定连接，所述油缸固定设置在稳定器中心体的外侧。
所述上支撑臂的中部设置有销孔，销孔内设置有销轴，上支撑臂通过销轴与连杆的上端铰接，下支撑臂通过销轴与连杆的下端铰接，连杆与稳定器中心体的中心轴线平行设置。
所述稳定器中心体的外侧位于下支撑臂下方的位置上设置有圆柱面滑动段，所述圆柱面滑动段为用于油缸上下滑动的圆柱形的腔体，圆柱面滑动段内为油缸容纳腔，油缸设置在油缸容纳腔内。
所述第三滚动轴承套设在圆柱面滑动段的外侧，第三滚动轴承的外圈与轴承下外壳固定连接，轴承下外壳与顶杆铰接；第三滚动轴承的内圈与滑动套固定连接，滑动套套设在圆柱面滑动段上，滑动套与油缸的活动端铰接。
所述滑动套内设有油缸下耳座，油缸下耳座与油缸的活动端铰接，油缸的固定端与油缸上耳座铰接，油缸上耳座固定设置在稳定器中心体的外表面。
所述摆臂结构有6组至12组，沿稳定器中心体的周向均匀设置。
本发明结构简单，通过在钻头稳定器中心体的外圆周上均匀设置摆臂结构，来实现钻头稳定器的变径，摆臂结构由油缸驱动，可以根据实际情况改变钻头稳定器的外径，能够实现钻头稳定器变幅范围内任意直径变径钻孔的需要；在上支撑臂及下支撑臂摆动过程中，导向靴板总是与孔壁内圆柱面母线贴合，从而实现导向靴板与孔壁的线接触，甚至弧面接触，避免钻头钻进不稳定地层时引起孔壁坍塌；下支撑臂与稳定器中心体、上支撑臂与稳定器中心体及顶杆与稳定器中心体之间均为滚动轴承连接，滚动轴承的设置使得钻头稳定器的运转阻力小，使钻头稳定器保持稳定。
附图说明
图1为本发明所述摆臂结构完全展开时的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为本发明所述摆臂结构未完全展开时的结构示意图。
图4为图3的A-A向剖视图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括稳定器中心体1及套设在稳定器中心体1上的第一滚动轴承2和第二滚动轴承3，第一滚动轴承2和第二滚动轴承3均固定设置在轴承上外壳11内，轴承上外壳11上铰接有若干组摆臂结构，若干组摆臂结构沿稳定器中心体1的周向均匀设置，在本实施例中，采用6组至12组摆臂结构，每组摆臂结构均包括上支撑臂4、下支撑臂6、导向靴板5及连杆12，上支撑臂4的一端与导向靴板5的上端铰接，另一端与轴承上外壳11铰接，第一滚动轴承2固定设置在轴承上外壳11内，第一滚动轴承2的内圈与稳定器中心体1固定，第一滚动轴承2的外圈与轴承上外壳11固定连接；下支撑臂6的一端与导向靴板5的下端铰接，另一端与轴承上外壳11铰接，第二滚动轴承3固定设置在轴承上外壳11上，第二滚动轴承3的内圈与稳定器中心体1固定连接，第二滚动轴承3的外圈与轴承上外壳11固定连接；上支撑臂4与下支撑臂6上下平行设置，且长度相等，保证导向靴板5的中心轴线始终与稳定器中心体1的中心轴线平行，上支撑臂4与下支撑臂6的中部均设置有销孔，销孔内设置有销轴，上支撑臂4通过销轴与连杆12的上端铰接，下支撑臂6通过销轴与连杆12的下端铰接，连杆12与稳定器中心体1的中心轴线平行设置。
下支撑臂6还通过销轴与顶杆7的上端铰接，顶杆7的下端与轴承下外壳13铰接，轴承下外壳13内固定设置有第三滚动轴承14；稳定器中心体1的外侧位于下支撑臂6下方的位置设置有圆柱面滑动段，圆柱面滑动段为用于油缸9上下移动的圆柱形的腔体，圆柱面滑动段内为油缸容纳腔，油缸容纳腔内设置有油缸9，在本实施例中，油缸容纳腔有两个，在稳定器中心体1的两侧相对设置，每个油缸容纳腔内均设置有两个油缸9，第三滚动轴承14套设在圆柱面滑动段的外侧，第三滚动轴承14的外圈与轴承下外壳13固定连接，第三滚动轴承14的内圈与滑动套10固定连接，滑动套10套设在圆柱面滑动段的外侧，滑动套10内设有油缸下耳座，油缸下耳座与油缸9的活动端铰接，油缸9的固定端与油缸上耳座8铰接，油缸上耳座8固定设置在稳定器中心体1的外侧。当钻头稳定器随钻头旋转时，摆臂结构均相对孔壁静止，稳定器中心体1随钻头旋转，同时油缸9、油缸上耳座8及滑动套10也随稳定器中心体1旋转。油缸9用于带动第三滚动轴承14上下移动，进而带动摆臂结构上下移动，从而改变稳定器的直径。
稳定器中心体1的上端面和下端面均固定设置有法兰，法兰用于与钻头连接，稳定器中心体1为中空结构，中空部位用于输送泥浆。
当需要改变钻头稳定器的直径时，通过油缸9的伸缩来带动滑动套10和轴承下外壳13沿油缸容纳腔上下移动，从而带动顶杆7移动，顶杆7带动整个摆臂结构上下移动，且所有摆臂结构的摆动都是同步的，从而改变了钻头稳定器的直径。下支撑臂6与稳定器中心体1、上支撑臂4与稳定器中心体1及顶杆7与稳定器中心体1之间均为轴承连接，在下支撑臂6及上支撑臂4摆动过程中，导向靴板5总是与孔壁内圆柱面母线贴合，从而实现导向靴板5与孔壁的线接触，甚至弧面接触；在钻头稳定器随钻头旋转时，导向靴板5相对孔壁静止，只有稳定器中心体1随钻头运动，既可保证钻头稳定器不扰动孔壁，又使得钻头稳定器的运转阻力很小，同时通过调整油缸9的行程即可实现钻头稳定器的变径，操作简单，能够实现钻头稳定器变幅范围内任意直径变径钻孔的需要。
Claims (6)
1.一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：包括稳定器中心体及套设在稳定器中心体上的第一滚动轴承和第二滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承的内圈均与稳定器中心体固定，外圈均与轴承上外壳固定连接，上支撑臂和下支撑臂均铰接在轴承上外壳上，所述轴承上外壳上铰接有若干组摆臂结构，若干组摆臂结构沿稳定器中心体的周向设置，每组摆臂结构均包括上支撑臂、下支撑臂及导向靴板，上支撑臂的一端与导向靴板的上端铰接，另一端与第一滚动轴承铰接，下支撑臂的一端与导向靴板的下端铰接，另一端与第二滚动轴承铰接，所述上支撑臂和下支撑臂上下平行设置，且长度相等，所述下支撑臂的中部设置有销孔，销孔内设置有销轴，下支撑臂通过销轴与顶杆的上端铰接，顶杆的下端与第三滚动轴承铰接，所述第三滚动轴承套设在稳定器中心体上，且第三滚动轴承与油缸固定连接，所述油缸固定设置在稳定器中心体的外侧。
2.如权利要求1所述的一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：所述上支撑臂的中部设置有销孔，销孔内设置有销轴，上支撑臂通过销轴与连杆的上端铰接，下支撑臂通过销轴与连杆的下端铰接，连杆与稳定器中心体的中心轴线平行设置。
3.如权利要求1所述的一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：所述稳定器中心体的外侧位于下支撑臂下方的位置上设置有圆柱面滑动段，所述圆柱面滑动段为用于油缸上下滑动的圆柱形的腔体，圆柱面滑动段内为油缸容纳腔，油缸设置在油缸容纳腔内。
4.如权利要求3所述的一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：所述第三滚动轴承套设在圆柱面滑动段的外侧，第三滚动轴承的外圈与轴承下外壳固定连接，轴承下外壳与顶杆铰接；第三滚动轴承的内圈与滑动套固定连接，滑动套套设在圆柱面滑动段上，滑动套与油缸的活动端铰接。
5.如权利要求4所述的一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：所述滑动套内设有油缸下耳座，油缸下耳座与油缸的活动端铰接，油缸的固定端与油缸上耳座铰接，油缸上耳座固定设置在稳定器中心体的外表面。
6.如权利要求5所述的一种用于工程钻机的可变径的钻头稳定器，其特征在于：所述摆臂结构有6组至12组，沿稳定器中心体的周向均匀设置。
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