CN107420041A - 一种无钻塔全液压动力头岩心钻机 - Google Patents

一种无钻塔全液压动力头岩心钻机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无钻塔全液压动力头岩心钻机，包括机架和钻探装置，机架通过角度调节机构与钻探装置连接，使钻探装置通过角度调节机构能够对钻探角度进行调节。本发明结构简单、制作成本低，采用无钻塔和无卷扬机的结构，可直接将机架固定安装在各种交通运输工具、行走底盘或工作平台上进行钻探作业，可快速移位、方便运输；且在钻探过程中不使用主动钻杆，操作方便快捷，大幅减少辅助作业时间，提高钻探效率；将水龙头与钻机动力头部分连在一起，直接与孔内钻杆柱连接，在钻进过程中，钻具的提升、给进、回转和冲洗液循环可同时进行，能有效防止和方便处理孔内事故，具有便于迁移、钻探效率高等特点。

Description

一种无钻塔全液压动力头岩心钻机
技术领域
本发明属于钻探设备技术领域，涉及一种岩心钻机，具体是一种无钻塔全液压动力头岩心钻机。
背景技术
岩心钻机是地质勘察中最为常见的机械设备之一，利用岩心钻机，自地表按一定角度，沿一定轨迹，钻一定深度和直径的钻孔，取出地层中有代表性岩心、矿心或岩屑，以达到探明地下地质和矿产资源以及探索地球奥秘的目的。
目前，在国内地质勘察钻探施工中应用的岩心钻机主要是液压立轴式岩心钻机，此类钻机在地质钻探施工中均需要采用安装钻塔和悬挂提升系统，然后通过卷扬机来升降钻具；由于钻塔比较高大，在小型行走底盘上难以布设，实地安装则搬迁移位困难，且运输极为不便；另外传统立轴式岩心钻机立轴钻进行程短，钻进时需反复倒杆；加钻杆及提钻杆时需先卸去主动钻杆，增加了钻探工序和辅助时间，降低了钻探效率；在钻探过程中，遇见复杂地层时会因为划眼不便，增加卡钻埋钻等孔内事故风险。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足而提供的一种无钻塔全液压动力头岩心钻机，采用无钻塔和无卷扬机的结构，可直接将机架固定安装在各种交通运输工具、行走底盘或工作平台上进行钻探作业，简化了钻机的整体结构，从而达到快速移位、方便运输的目的；并且在钻进中不使用主动钻杆，接单根操作方便快捷，大幅减少辅助作业时间，提高钻探效率。
本发明所采用的技术方案：
一种无钻塔全液压动力头岩心钻机，包括机架和钻探装置，机架通过角度调节机构与钻探装置连接，使钻探装置通过角度调节机构能够对钻探角度进行调节；
所述钻探装置由底座、立柱、主油缸、动力头、给进套筒和反力杆组成，在底座上设置孔口板，当钻具在拆卸时，可插入垫叉，防止钻具滑入钻孔内；在底座上设置主油缸与立柱，在主油缸上套设给进套筒，在给进套筒的上端设置卡盘，给进套筒通过卡盘与主油缸的活塞杆连接，在卡盘上设有控制油缸，通过操作控制油缸可使卡盘卡紧或松放，可将给进套筒与主油缸的活塞杆连接或脱离；在给进套筒上设有活动槽，立柱通过立柱安装座穿过活动槽与主油缸的缸体连接，活动槽口长度与主油缸的活塞杆行程一致，使给进套筒沿着主油缸的缸体上下活动和绕着主油缸的缸体左右转动时，不被立柱安装座阻碍；在给进套筒下端设置导向套筒，给进套筒通过导向套筒与动力头连接，通过主油缸的活塞杆可带动给进套筒上下活动，在给进套筒的带动下，动力头可通过导向套筒沿主油的缸体上下滑动或是绕着主油缸的缸体左右摆动；
在立柱安装座及底座上对应位置设置有反力杆安装孔，反力杆安装孔大小、形状与反力杆相适，所述反力杆为一侧设置有卡条的异形圆柱杆，反力杆通过反力杆安装孔插装在立柱安装座和底座上；在立柱上均匀间隔设置数个反力臂，反力臂与反力杆卡条连接，反力臂可起到缩小反力杆在钻进过程中产生的反力力矩的作用；
在反力杆上套设反力滑套，反力滑套为半敞开式结构，使反力滑套在沿着反力杆上下活动时，不会被反力臂阻碍；在反力滑套上设置连接凸块，在连接凸块上设置固定口，所述固定口与设置在动力头上的连接口位置相对应，摆动动力头可将连接块插入连接口，再通过固定件插入固定口，可使反力杆固定动力头，使其无法左右摆动，且动力头在给进套筒的带动下可沿着主油缸的缸体和反力杆上下活动，使钻探装置处于钻进状态；
所述动力头的输出轴内径设计为二段式结构，在动力头的输出轴上端设置密封圈，上端的内径与密封圈的外径一致，在密封圈的内圈插设钻探水龙头芯管，下半部与密封圈内径一致，下端设置钻杆螺纹，可直接接通钻杆进行钻进。
所述主油缸的活塞杆的顶端设有上滑轮组，在底座上设置下滑轮组，在上滑轮组与下滑轮组之间设有提升绳，提升绳的一端依次绕过上滑轮组和下滑轮组，并固定在底座上，另一端作为钻具的提升端，在提升端设置提引器，在上、下钻时可通过提引器将钻具提升或下放，并达到与活塞杆的长度、速度的多倍数运动的效果。
运作时，通过角度调节机构设定钻探装置钻进角度，将钻探装置按设定好的钻孔角度进行定位，通过操作控制油缸将卡盘与主油缸连接，然后将动力头摆动至反力杆处，将连接口与连接凸块嵌合，并插入固定件，使动力头与反力滑套固定，然后通过控制系统控制主油缸的活塞杆向上活动，并带动给进套筒升起，使给进套筒带动导向套筒将动力头提升，接着在动力头的输出轴下段接上钻具，同时将动力头输出轴上段的钻探水龙头芯管与钻探高压水泵连接，将钻探冲洗液送入钻具，并通过控制系统启动动力头，使其顺时针正转，最后通过控制系统控制主油缸的活塞杆向下给进，进行钻探；当需要提钻时，通过操控控制系统，使主油缸的活塞杆向上活动，将动力头与钻具的连接处提升至孔口板处时，把垫叉插入钻具的接头卡槽，然后将动力头与钻具分离，并拔出固定件，摆开动力头，使动力头与反力滑套分离，让开孔口，接着把提引器与钻具连接，最后操作主油缸的活塞杆向上活动，使提升绳把钻具提出钻孔；
所述角度调节机构由支撑轴座和角度调节油缸组成，立柱下部通过轴销与支撑轴座连接，上部通过轴销与角度调节油缸连接，通过角度调节油缸的活塞杆伸缩可设定立柱与底座的角度，便于进行不同角度的钻孔和钻机搬移；
本发明结构简单、制作成本低，采用无钻塔和无卷扬机的结构，可直接将机架固定安装在各种交通运输工具、行走底盘或工作平台上进行钻探作业，可快速移位、方便运输；且在钻探过程中不使用主动钻杆，操作方便快捷，大幅减少辅助作业时间，提高钻探效率；将水龙头与钻机动力头部分连在一起，直接与孔内钻杆柱连接，在钻进过程中，钻具的提升、给进、回转和冲洗液循环可同时进行，能有效防止和方便处理孔内事故，具有便于迁移、钻探效率高等特点。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明A部分放大结构示意图。
图3为本发明B部分放大结构示意图。
图4为本发明主油缸连接结构示意图。
图中：1、机架；2、角度调节油缸；3、立柱安装座；4、上滑轮组；5、提升绳；6、给进套筒；7、立柱；8、反力臂；9、反力杆；10、动力头；11、控制油缸；12、卡盘；13、导向套筒；14、连接口；15、提引器；16、孔口板；17、连接凸块；18、反力滑套；19、底座；20、支撑轴座；21、下滑轮组；22、主油缸。
具体实施方式
下面结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
在图1、2、3、4所示的结构中，本发明所提供的无钻塔全液压动力头岩心钻机，包括机架1和钻探装置，机架1通过角度调节机构与钻探装置连接；
所述钻探装置由底座19、立柱7、主油缸22、动力头10、给进套筒6和反力杆9组成，在底座19上设置孔口板16，在底座19上设置主油缸22与立柱7，在主油缸22上套设给进套筒6，在给进套筒6的上端设置卡盘12，给进套筒6通过卡盘12与主油缸22的活塞杆连接，在卡盘12上设有控制油缸11；在给进套筒6上设有活动槽，立柱7通过立柱安装座3穿过活动槽与主油缸22的缸体连接，活动槽口长度与主油缸22的活塞杆行程一致；在给进套筒6下端设置导向套筒13，给进套筒6通过导向套筒13与动力头10连接；
在立柱安装座3及底座19上对应位置设置有反力杆安装孔，反力杆安装孔大小、形状与反力杆9相适，所述反力杆9为一侧设置有卡条的异形圆柱杆，反力杆9通过反力杆安装孔插装在立柱安装座3和底座上19；在立柱7上均匀间隔设置数个反力臂8，反力臂8与反力杆卡条连接；
在反力杆9上套设反力滑套18，反力滑套18为半敞开式结构；在反力滑套18上设置连接凸块17，在连接凸块17上设置固定口，所述固定口与设置在动力头10上的连接口14位置相对应；
所述动力头10的输出轴内径设计为二段式结构，在动力头10的输出轴上端设置密封圈，上端的内径与密封圈的外径一致，在密封圈的内圈插设钻探水龙头芯管，下半部与密封圈内径一致，下端设置钻杆螺纹；
所述主油缸22的活塞杆的顶端设有上滑轮组4，在底座19上设置下滑轮组21，在上滑轮组4与下滑轮组21之间设有提升绳5，提升绳5的一端依次绕过上滑轮组4和下滑轮组21，并固定在底座19上，另一端作为钻具的提升端，在提升端设置提引器15；
所述角度调节机构由支撑轴座20和角度调节油缸2组成，立柱下部通过轴销与支撑轴座20连接，上部通过轴销与角度调节油缸2连接。
运作时，通过角度调节机构设定钻探装置钻进角度，将钻探装置按设定好的钻孔角度进行定位，通过操作控制油缸将卡盘与主油缸连接，然后将动力头摆动至反力杆处，将连接口与连接凸块嵌合，并插入固定件，使动力头与反力滑套固定，然后通过控制系统控制主油缸的活塞杆向上活动，并带动给进套筒升起，使给进套筒带动导向套筒将动力头提升，接着在动力头的输出轴下段接上钻具，同时将动力头输出轴上段的钻探水龙头芯管与钻探高压水泵连接，将钻探冲洗液送入钻具，并通过控制系统启动动力头，使其顺时针正转，最后通过控制系统控制主油缸的活塞杆向下给进，进行钻探；当需要提钻时，通过操控控制系统，使主油缸的活塞杆向上活动，将动力头与钻具的连接处提升至孔口板处时，把垫叉插入钻具的接头卡槽，然后将动力头与钻具分离，并拔出固定件，摆开动力头，使动力头与反力滑套分离，让开孔口，接着把提引器与钻具连接，最后操作主油缸的活塞杆向上活动，使提升绳把钻具提出钻孔。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种无钻塔全液压动力头岩心钻机，其特征在于：包括机架和钻探装置，机架通过角度调节机构与钻探装置连接；
所述钻探装置由底座、立柱、主油缸、动力头、给进套筒和反力杆组成，在底座上设置孔口板，在底座上设置主油缸与立柱，在主油缸上套设给进套筒，在给进套筒的上端设置卡盘，给进套筒通过卡盘与主油缸的活塞杆连接，在卡盘上设有控制油缸；在给进套筒上设有活动槽，立柱通过立柱安装座穿过活动槽与主油缸的缸体连接，活动槽口长度与主油缸的活塞杆行程一致；在给进套筒下端设置导向套筒，给进套筒通过导向套筒与动力头连接；
在立柱安装座及底座上对应位置设置有反力杆安装孔，反力杆安装孔大小、形状与反力杆相适，所述反力杆为一侧设置有卡条的异形圆柱杆，反力杆通过反力杆安装孔插装在立柱安装座和底座上；在立柱上均匀间隔设置数个反力臂，反力臂与反力杆卡条连接；
在反力杆上套设反力滑套，反力滑套为半敞开式结构；在反力滑套上设置连接凸块，在连接凸块上设置固定口，所述固定口与设置在动力头上的连接口位置相对应；
所述动力头的输出轴内径设计为二段式结构，在动力头的输出轴上端设置密封圈，上端的内径与密封圈的外径一致，在密封圈的内圈插设钻探水龙头芯管，下半部与密封圈内径一致，下端设置钻杆螺纹；
所述主油缸的活塞杆的顶端设有上滑轮组，在底座上设置下滑轮组，在上滑轮组与下滑轮组之间设有提升绳，提升绳的一端依次绕过上滑轮组和下滑轮组，并固定在底座上，另一端作为钻具的提升端，在提升端设置提引器；
所述角度调节机构由支撑轴座和角度调节油缸组成，立柱下部通过轴销与支撑轴座连接，上部通过轴销与角度调节油缸连接。
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