CN108176875A - 用于地热井滤水管的数控气动多头钻床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，属于地热井用滤水管制作设备领域，设置在支撑梁上的用于钻进滤水管的钻进装置、与钻进装置电连接的用于控制钻进装置动作的控制面板、与控制面板电连接的用于驱动滤水管运动的设置在支撑架上的驱动装置、及设置在钻床机架中部的若干个用于支撑滤水管的并能转动的升降装置。本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，利用控制面板能够控制钻进装置的多个钻机同时动作，配合驱动装置使滤水管移动和转动，实现对滤水管进行全方位钻孔打眼，通过钻进装置的一次钻进，即完成滤水管一侧面的钻孔工作，具有控制灵活、钻孔速度快、滤水管制作效率高的技术效果。

Description

用于地热井滤水管的数控气动多头钻床

技术领域

本发明属于地热井用滤水管制作设备领域，更具体地说，是涉及一种用于地热井滤水管的数控气动多头钻床。

背景技术

地热井施工中，待井孔打成后，要在井孔内下入滤水管，滤水管的制作是地热井下取水的一道重要工序。滤水管是通过在滤水管体上均匀钻孔打眼，然后均匀缠绕铁丝制成的。钻孔打眼是在钻床上进行的，需要对滤水管四周进行全方位钻孔，即对滤水管的管壁上进行钻孔，孔间距要均匀对称布置，钻孔是通过普通钻床对滤水管定位打眼，由于滤水管比较长，大约10米，每钻完一个孔，就要移动一步滤水管，才能保证钻孔间距均匀；由于地热井用的滤水管需要钻进很多均匀的通孔，普通钻床只是对滤水管的单一孔位或两个孔位进行钻进，钻孔速度慢，不能实现工件的多位钻孔，由于滤水管管径不同或长短不同，或钻孔直径不同，因此滤水管在钻孔过程中需要多方位钻孔才能提高工作效率，由此带来的缺点是钻进速度慢、滤水管的制作工期长、效率低、影响了滤水管的制作工期、而且增大了滤水管制作成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，以解决现有技术中存在的地热井用钻床钻孔速度慢、钻孔效率低、影响制作工期的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，包括钻床机架、设置在所述钻床机架上端的支撑梁和设置在所述钻床机架一侧的支撑架；

还包括设置在所述支撑梁上的用于钻进滤水管的钻进装置、与所述钻进装置电连接的用于控制所述钻进装置动作的控制面板、与所述控制面板电连接的用于驱动滤水管运动的设置在所述支撑架上的驱动装置及设置在所述钻床机架中部的若干个用于支撑滤水管的并能转动的升降装置。

进一步地，所述钻进装置包括固定在所述支撑梁上的用于钻进滤水管的多个钻机，多个所述钻机均与所述控制面板电连接；

所述驱动装置包括固定在所述支撑架上的用于夹持滤水管的卡盘、与所述卡盘固定连接的轴套、设置在所述支撑架上的用于转动所述滤水管的转动机构和设置在所述支撑架上的用于滤水管水平滑行的平移机构；

所述升降装置包括位于钻床机架中部的用于支撑滤水管的并能转动的托鼓轮、位于所述托鼓轮两侧的固定所述托鼓轮的中心轴的支撑平台、与所述支撑平台固定连接的齿条、与所述齿条滑动连接的固定在钻床机架上的为所述齿条提供导轨的滑板、固定所述滑板的固定架、固定在所述固定架中心处的与所述齿条连接的齿轮、与所述齿轮固定连接的齿轮轴、及驱动所述齿轮轴转动的驱动机构。

进一步地，所述钻机包括驱动电机、与所述驱动电机连接的钻进机构、和与所述钻进机构连接的用于钻孔的钻头，在所述钻进机构上还设有用于匀速钻进的阻尼器。

进一步地，所述转动机构包括与所述支撑架滑动连接的涡轮箱、设置在所述涡轮箱一侧的第一电机、设置在所述涡轮箱内部的与所述第一电机通过联轴器连接的蜗杆、设置在所述蜗杆上端与所述蜗杆连接的涡轮，所述涡轮与所述卡盘通过轴套固定连接；

所述平移机构包括设置在所述支撑架上的第二电机、设置在所述支撑架上的与所述第二电机输出轴通过链条连接的链轮、固定在所述链轮的中心轴上的丝杠、与所述丝杠转动连接的涡轮箱，及设置在所述支撑架上的与所述涡轮箱底部滑动连接的导轨。

进一步地，所述升降装置的驱动机构包括伺服电机、与所述伺服电机通过联轴器连接的减速器、所述减速器输出轴通过链条连接的固定在所述齿轮轴一侧的链轮及用于控制所述伺服电机运行的遥控器。

进一步地，所述涡轮箱的侧部固定设有与所述丝杠配合转动的丝杠母，所述丝杠母能够带动所述涡轮箱在所述导轨上滑行。

进一步地，所述轴套的两侧通过轴承均与所述涡轮箱转动连接，所述轴套的一端与所述卡盘焊接连接，另一端设有用于所述丝杠活动的盲孔。

进一步地，所述第一电机和所述第二电机均为伺服电机；所述第一电机的额定功率为3kw，所述第二电机的额定功率为2kw。

进一步地，所述支撑架的底部还设有用于调节所述平移机构和所述转动机构的调节器。

进一步地，多个所述钻机成一排布置在所述支撑梁上，所述钻机的个数为38个。

本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，利用控制面板能够控制钻进装置的多个钻机同时动作，配合驱动装置使滤水管移动和转动，实现对滤水管进行全方位钻孔打眼，通过钻进装置的一次钻进，即可完成滤水管一侧面的钻孔工作，利于多头钻床的钻孔打眼作业，解决了滤水管钻孔打眼速度慢、钻孔效率低、工期长的技术问题，具有控制灵活、钻孔速度快、滤水管制作效率高的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的钻进装置的单个钻机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的驱动装置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的升降装置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的驱动装置俯视图；

图6为图3中的A-A截面图。

其中，图中各附图标记：1-钻床机架；2-支撑梁；3-支撑架；31-调节器；4-钻进装置；41-钻机；411-驱动电机；412-钻进机构；413-钻头；414-阻尼器；5-控制面板；6-驱动装置；61-卡盘；62-轴套；621-盲孔；63-转动机构；631-涡轮箱；632-第一电机；633-联轴器；634-蜗杆；635-涡轮；64-平移机构；641-第二电机；642-链条；643-链轮；644-丝杠；645-导轨；646-丝杠母；7-升降装置；71-托鼓轮；72-支撑平台；73-齿条；74-滑板；75-固定架；76-齿轮；77-齿轮轴；78-驱动机构；781-伺服电机；782-联轴器；783-减速器；784-链条；785-链轮；786-遥控器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床进行说明。包括钻床机架1、设置在所述钻床机架1上端的支撑梁2和设置在所述钻床机架1一侧的支撑架3；

还包括设置在所述支撑梁2上的用于钻进滤水管的钻进装置4、与所述钻进装置4电连接的用于控制所述钻进装置4动作的控制面板5、与所述控制面板5电连接的用于驱动滤水管运动的设置在所述支撑架3上的驱动装置6及设置在所述钻床机架1中部的若干个用于支撑滤水管的并能转动的升降装置7。

本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，与现有技术相比，利用控制面板5能够控制钻进装置4的多个钻机41同时动作，配合驱动装置6使滤水管移动和转动，实现对滤水管进行全方位钻孔打眼，通过钻进装置4的一次钻进，即可完成滤水管一侧面的钻孔工作，利于该多头钻床的钻孔打眼作业，解决了滤水管钻孔打眼速度慢、钻孔效率低、工期长的技术问题，具有控制灵活、钻孔速度快、滤水管制作效率高的技术效果。

进一步地，请一并参阅图1至图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述钻进装置4包括固定在所述支撑梁2上的用于钻进滤水管的多个钻机41，多个所述钻机41均与所述控制面板5电连接；利用控制面板5能够控制钻进装置4的钻机同时动作，配合驱动装置6使滤水管移动和转动，实现对滤水管进行全方位钻孔打眼，通过钻进装置4的一次钻进，即可完成滤水管一侧面的钻孔工作，钻孔效率高、作业时间短。

所述驱动装置6包括固定在所述支撑架3上的用于夹持滤水管的卡盘61、与所述卡盘61固定连接的轴套62、设置在所述支撑架3上的用于转动所述滤水管的转动机构63和设置在所述支撑架3上的用于滤水管水平滑行的平移机构64；转动机构63和平移机构64均与控制面板5电连接，通过操作控制面板5就可以完成滤水管的水平移动或自身转动，以便在加工时与多个钻机41保持配合，实现滤水管钻孔操作的全方位控制。

所述升降装置7包括位于钻床机架1中部的用于支撑滤水管的并能转动的托鼓轮71、位于所述托鼓轮71两侧的固定所述托鼓轮71的中心轴的支撑平台72、与所述支撑平台72固定连接的齿条73、与所述齿条73滑动连接的固定在钻床机架1上的为所述齿条73提供导轨的滑板74、固定所述滑板74的固定架75、固定在所述固定架75中心处的与所述齿条73连接的齿轮76、与所述齿轮76固定连接的齿轮轴77、及驱动所述齿轮轴77转动的驱动机构78。利用驱动机构78的正反转带动齿轮76转动、齿条73和托鼓轮71联动，实现齿条73的上升或下降，从而带动多头钻床上的滤水管的上升或下降，驱动机构78驱动和布置操作灵活。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述钻机41包括驱动电机411、与所述驱动电机411连接的钻进机构412、和与所述钻进机构412连接的用于钻孔的钻头413，在所述钻进机构412上还设有用于匀速钻进的阻尼器414。阻尼器414安装在钻进机构412的气缸法兰处，阻尼器414与钻进机构412的气缸活塞杆一起上下移动，保证了钻头413在接近滤水管时减速并匀速钻进，有效防止了钻头被折断的发生。

进一步地，请参阅图1、图3、图5和图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述转动机63构包括与所述支撑架3滑动连接的涡轮箱631、设置在所述涡轮箱631一侧的第一电机632、设置在所述涡轮箱631内部的与所述第一电机632通过联轴器633连接的蜗杆634、设置在所述蜗杆634上端与所述蜗杆634连接的涡轮635，所述涡轮635与所述卡盘61通过轴套62固定连接；转动机构63安装在涡轮箱631的内部，通过涡轮蜗杆传动提供给卡盘61的转动力，实现滤水管的自转，为在滤水管上钻孔打眼提供转动作用，便于多头钻床上的各个钻位为滤水管进行周向钻孔，结构简单，第一电机632驱动涡轮蜗杆转动比较灵活，通过涡轮635的转速和转动角度就可以确定滤水管的转速和转动角度，方便计算滤水管的转动角度，滤水管在卡盘61上转动不滑脱，钻位定位准确。

所述平移机构64包括设置在所述支撑架3上的第二电机641、设置在所述支撑架3上的与所述第二电机641输出轴通过链条642连接的链轮643、固定在所述链轮643的中心轴上的丝杠644、与所述丝杠644转动连接的涡轮箱631，及设置在所述支撑架3上的与所述涡轮箱631底部滑动连接的导轨645。平移机构64安装在转动机构63的一侧的支撑架3上，由第二电机641提供动力，通过丝杠644的转动，使涡轮箱631在导轨645上匀速滑动，而涡轮箱631又与卡盘61连接，故丝杠644的转动能够带动滤水管在水平面内实现平移，对于滤水管上多个钻孔的钻进工作提供平移支持，实现滤水管上钻孔的稳定钻进，第二电机641在支撑架3上驱动灵活，滤水管在平移过程中较稳定，通过丝杠的移动距离就可以确定滤水管的平移距离。

进一步地，请参阅图1和图4，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述升降装置7的驱动机构78包括伺服电机781、与所述伺服电机781通过联轴器782连接的减速器783、所述减速器783输出轴通过链条784连接的固定在所述齿轮轴77一侧的链轮785及用于控制所述伺服电机781运行的遥控器786。

伺服电机781带动减速器783转动、减速器783的输出轴带动链条784转动、链条784带动链轮785转动、链轮785带动齿轮76转动、齿轮76的转动带动齿条73在滑板74内上下滑动，最终实现托鼓轮71的上下移动，满足了多头钻床上作业的滤水管的上升或下降操作，对于不同直径大小的滤水管的钻孔打眼作业也能提供升降活动区域，满足作业要求。

进一步地，请参阅图1和图4，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述支撑平台72、所述齿条73、所述滑板74及所述固定架75均与水平面成60°夹角布置，即α为60°。经过实验研究，α为60°时，作用于托鼓轮71上的压力被分配分向下的压力和平行于齿条73方向的分力，通过驱动机构78驱动齿条73上升或下降的力，同样也被分配为两个方向的力，使托鼓轮71在上升或下降的过程中，能够实现齿条73与齿轮76的充分啮合，以提供给齿条73稳定的传动力。

所述托鼓轮71的中间处设有与所述滤水管的外壁配合的弧形体。弧形体与滤水管的外壁配合接触，滤水管的外弧形弧度与托鼓轮71的内弧形体弧度一致，托鼓轮71能将滤水管稳定托起，并能使滤水管稳定在托鼓轮71上且不滑脱。

所述伺服电机781、所述减速器783及所述齿轮76位移同一水平面上，以使伺服电机781所输出的传动力能够稳定的传递给齿轮，位于同一水平面的伺服电机781、减速器783及齿轮76，其力量传输平稳且均匀，传动力耗损少。

进一步地，请参阅图1、图3、图5和图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述涡轮箱631的侧部固定设有与所述丝杠644配合转动的丝杠母646，所述丝杠母646能够带动所述涡轮箱631在所述导轨645上滑行。丝杠母646固定在涡轮箱631的一侧，丝杠母646配合丝杠644进行转动，丝杠母646与涡轮箱631连为一体，涡轮箱631的水平移动距离是依据丝杠母646在丝杠644上的移动距离而确定的，丝杠母646与丝杠644配合灵活，运行平稳。遥控器786能够控制伺服电机781的操作，如正转、反转、转速的控制和开关按钮，通过遥控器786就可以控制，省去了人工操纵伺服电机的繁琐工作，控制简单，操作灵活。

进一步地，请参阅图1、图3、图5和图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述轴套62的两侧通过轴承均与所述涡轮箱631转动连接，所述轴套62的一端与所述卡盘61焊接连接，另一端设有用于所述丝杠644活动的盲孔621。轴套62的两端通过轴承与涡轮箱631转动连接，轴套62在涡轮箱631的两侧的侧壁上转动，一端与卡盘61固定连接，另一端设置盲孔621，盲孔621是为丝杠644在涡轮箱631内的转动提供活动空间，盲孔621的深度与丝杠644的长度一致，丝杠644能够深入至涡轮箱631的内部。

进一步地，请参阅图1、图3、图5和图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述第一电机632和所述第二电机641均为伺服电机；所述第一电机632的额定功率为3kw，所述第二电机641的额定功率为2kw。所述第一电机632和所述第二电机641均为伺服电机。伺服电机优点是运行平稳、反应速度快、控制灵活、转速随着转矩的增加而下降。

进一步地，请参阅图1、图3和图6，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，所述支撑架3的底部还设有用于调节所述平移机构64和所述转动机构63的调节器31。调节器31设置在支撑架3的底部，当需要调节多头钻床的支撑架3的高度时，可以通过调节器31的适当调节支撑架3的高度。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床的一种具体实施方式，多个所述钻机41成一排布置在所述支撑梁2上，所述钻机41的个数为38个。所有的钻机41均与控制面板5智能连接，通过控制面板5的操作控制可以使所有的钻机41同时动作，满足多头钻床一次钻孔成形的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：包括钻床机架、设置在所述钻床机架上端的支撑梁和设置在所述钻床机架一侧的支撑架；

还包括设置在所述支撑梁上的用于钻进滤水管的钻进装置、与所述钻进装置电连接的用于控制所述钻进装置动作的控制面板、与所述控制面板电连接的用于驱动滤水管运动的设置在所述支撑架上的驱动装置及设置在所述钻床机架中部的若干个用于支撑滤水管的并能转动的升降装置。

2.如权利要求1所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述钻进装置包括固定在所述支撑梁上的用于钻进滤水管的多个钻机，多个所述钻机均与所述控制面板电连接；

所述驱动装置包括固定在所述支撑架上的用于夹持滤水管的卡盘、与所述卡盘固定连接的轴套、设置在所述支撑架上的用于转动所述滤水管的转动机构和设置在所述支撑架上的用于滤水管水平滑行的平移机构；

所述升降装置包括位于钻床机架中部的用于支撑滤水管的并能转动的托鼓轮、位于所述托鼓轮两侧的固定所述托鼓轮的中心轴的支撑平台、与所述支撑平台固定连接的齿条、与所述齿条滑动连接的固定在钻床机架上的为所述齿条提供导轨的滑板、固定所述滑板的固定架、固定在所述固定架中心处的与所述齿条连接的齿轮、与所述齿轮固定连接的齿轮轴、及驱动所述齿轮轴转动的驱动机构。

3.如权利要求2所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述钻机包括驱动电机、与所述驱动电机连接的钻进机构、和与所述钻进机构连接的用于钻孔的钻头，在所述钻进机构上还设有用于匀速钻进的阻尼器。

4.如权利要求2所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述转动机构包括与所述支撑架滑动连接的涡轮箱、设置在所述涡轮箱一侧的第一电机、设置在所述涡轮箱内部的与所述第一电机通过联轴器连接的蜗杆、设置在所述蜗杆上端与所述蜗杆连接的涡轮，所述涡轮与所述卡盘通过轴套固定连接；

所述平移机构包括设置在所述支撑架上的第二电机、设置在所述支撑架上的与所述第二电机输出轴通过链条连接的链轮、固定在所述链轮的中心轴上的丝杠、与所述丝杠转动连接的涡轮箱，及设置在所述支撑架上的与所述涡轮箱底部滑动连接的导轨。

5.如权利要求2所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述升降装置的驱动机构包括伺服电机、与所述伺服电机通过联轴器连接的减速器、所述减速器输出轴通过链条连接的固定在所述齿轮轴一侧的链轮及用于控制所述伺服电机运行的遥控器。

6.如权利要求4所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述涡轮箱的侧部固定设有与所述丝杠配合转动的丝杠母，所述丝杠母能够带动所述涡轮箱在所述导轨上滑行。

7.如权利要求2或4所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述轴套的两侧通过轴承均与所述涡轮箱转动连接，所述轴套的一端与所述卡盘焊接连接，另一端设有用于所述丝杠活动的盲孔。

8.如权利要求4所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述第一电机和所述第二电机均为伺服电机；所述第一电机的额定功率为3kw，所述第二电机的额定功率为2kw。

9.如权利要求1所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：所述支撑架的底部还设有用于调节所述平移机构和所述转动机构的调节器。

10.如权利要求2所述的用于地热井滤水管的数控气动多头钻床，其特征在于：多个所述钻机成一排布置在所述支撑梁上，所述钻机的个数为38个。