CN108301767B - 一种水平定向钻机 - Google Patents

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Abstract

一种水平定向钻机，包括大梁，大梁的下方安装有底盘，底盘两端分别固定有大梁调整油缸和大梁仰角油缸，大梁底部通过大梁滑板安装有多个支座，支座通过紧固件与大梁调整油缸和大梁仰角油缸连接，大梁底部还安装有大梁滑动油缸和支腿；大梁上部一端设置有工作台，工作台上分别安装有静虎钳、前动虎钳和后动虎钳，虎钳内穿过双钻杆结构，双钻杆分为内钻杆和外钻杆，内钻杆从外钻杆内部通过；大梁上部另一端安装有行走小车，行走小车上安装有前动力头，前动力头通过前动力头短接与外钻杆连接，还包括安装在大梁上的后动力头，后动力头通过后动力头短接与内钻杆连接，行走小车上安装有推拉油缸，推拉油缸的输出端与后动力头连接。工作可靠。

Description

一种水平定向钻机
技术领域
本发明涉及管道工程施工技术领域，尤其是一种水平定向钻机。
背景技术
现有技术中，水平定向钻机均采用单动力头、单夹持器结构，施工过程使用单一钻杆进给和回拖。钻机施工因为钻杆尺寸、钻机回拖力大小等客观原因，长距离导向均采用对穿工艺，在管道的入土点及出土点各安装一台大吨位钻机，同时钻孔，地下对接，施工难度相当大，而且施工工艺相当复杂，施工成本相当昂贵；另外，以往水平定向钻机岩石工程扩孔均采用分级往复扩孔工艺，施工周期长，施工成本高；以往水平定向钻机无法实现800mm以下污水管工程导向完成后一次性全端面扩孔和同步回拉主管。均采用泥水平衡顶管法和定向钻分级扩孔回拉主管法为主，这种施工工艺施工周期长，施工成本高。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水平定向钻机，从而大大提高工作可靠性，降低施工成本。
本发明所采用的技术方案如下：
一种水平定向钻机，包括大梁，所述大梁的下方安装有底盘，所述底盘两 端分别固定有大梁调整油缸和大梁仰角油缸，所述大梁底部通过大梁滑板安装有多个支座，所述支座通过紧固件与大梁调整油缸和大梁仰角油缸连接，所述大梁底部还安装有大梁滑动油缸和支腿；所述大梁上部一端设置有工作台，所述工作台上分别安装有静虎钳、前 动虎钳和后动虎钳，虎钳内穿过双钻杆结构，所述双钻杆分为内钻杆和外钻杆，内钻杆从外钻杆内部通过，并可以来回滑动；所述大梁上部另一端安装有行走小车，所述行走小车上安 装有前动力头，所述前动力头通过前动力头短接与外钻杆连接，还包括安装在大梁上的后动力头，所述后动力头通过后动力头短接与内钻杆连接，所述行走小车上安装有推拉油缸，所述推拉油缸的输出端与后动力头连接。
其进一步技术方案在于：
所述内钻杆与后动力头短接之间安装有调节钻杆。
所述大梁的一端安装有地锚。
前动力头和后动力头同轴。
前动力头的中心旋转主轴为中空结构。
前动力头的中心主轴内孔及携带钻杆内孔最小孔径大于内钻杆接头最大直径且留有间隙。
后动力头的浮动距离为0-9600mm。
前动力头与后动力头均有自锁电液控制结构。
内钻杆杆体直径从Φ73mm一Φ140mm，外钻杆杆体直径从Φ89mm一Φ273mm。
内钻杆和外钻杆的长度均为3000mm-9600mm。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在主机上设置两个动力头、两套夹持器、施工中使用内、外双层钻杆。两套动力头通过四只推拉油缸连接在一起，前动力头和后动力头可同时进给，也可根据施工需要通过推拉油缸的动作进行浮动。前动力头与外钻杆连接，后动力头与内钻杆连接；前动力头用于回扩及管道回拖；后动力头用于施工导向及污水管道回拖；前夹持器用于外钻杆卸扣，后夹持器用于内钻杆卸扣。
本发明在结构及使用上还具备如下特点：
一、本发明采用双动力头：前动力头中心主轴采用中空结构，内孔大于内钻杆接头最大直径；后动力头中心主轴与前动力头中心主轴同轴，后动力头所带钻杆从前动力头中心轴孔中心穿过；前、后两个动力头，导向时用后动力头带动的内钻杆实现导向，前动力头带外钻杆对内钻杆起支撑保护作用；扩孔及回拖时利用外钻杆的大扭矩及大的回拖力实现；
二、本发明采用双夹持器：能够按照内外钻杆的直径，分别实现卸扣功能；两套夹持器均采用三缸结构；
三、本发明采用双钻杆：外钻杆直径较大，可实现扩孔所需的大扭矩和拖管时的回拖力；内钻杆实现正常导向及污水管道的回拖；
四、本发明超级水平定向钻机前、后动力头通过四个高压推拉油缸实现浮动；
五、本发明超级水平定向钻机可实现管道长距离施工，单机施工距离可达3000m；
六、本发明超级水平定向钻机可实现Φ800mm污水管网的回拖；
七、本发明超级水平定向钻机可实现岩石全断面扩孔；
八、本发明超级水平定向钻机可实现水平定向钻机功能，又可实现顶管机功能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A部的局部放大图。
图3为图1中B部的局部放大图。
其中：1、地锚；2、静虎钳；3、前动虎钳；4、后动虎钳；5、内钻杆；6、外钻杆；7、大梁；8、大梁调整油缸；9、底盘；10、大梁滑板；11、大梁仰角油缸；12、行走小车；13、支腿；14、前动力头短接；15、前动力头；16、调节钻杆；17、推拉油缸；18、后动力头短接；19、大梁滑动油缸；20、后动力头。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2和图3所示，本实施例的水平定向钻机，包括大梁7，大梁7的下方安装有底盘9，底盘9两端分别固定有大梁调整油缸8和大梁仰角油缸11，大梁7底部通过大梁滑板10安装有多个支座，支座通过紧固件与大梁调整油缸8和大梁仰角油缸11连接，大梁7底部还安装有大梁滑动油缸19和支腿13；大梁7上部一端设置有工作台，工作台上分别安装有静虎钳2、前动虎钳3和后动虎钳4，虎钳内穿过双钻杆结构，双钻杆分为内钻杆5和外 钻杆6，内钻杆5从外钻杆6内部通过，并可以来回滑动；大梁7上部另一端安装有行走小车 12，行走小车12上安装有前动力头15，前动力头15通过前动力头短接14与外钻杆6连接，还包括安装在大梁7上的后动力头20，后动力头20通过后动力头短接18与内钻杆5连接，行走小车12上安装有推拉油缸17，推拉油缸17的输出端与后动力头20连接。
内钻杆5与后动力头短接18之间安装有调节钻杆16。
大梁7的一端安装有地锚1。
前动力头15和后动力头20同轴。
前动力头15的中心旋转主轴为中空结构。
前动力头15的中心主轴内孔及携带钻杆内孔最小孔径大于内钻杆5接头最大直径且留有间隙。
后动力头20的浮动距离为0-9600mm。
前动力头15与后动力头20均有自锁电液控制结构。
内钻杆5杆体直径从Φ73mm一Φ140mm，外钻杆6杆体直径从Φ89mm一Φ273mm。
内钻杆5和外钻杆6的长度均为3000mm-9600mm。
本发明所述的前动力头15(又称主动力头)与后动力头20(又称浮动动力头)同轴；前动力头15中心旋转主轴为中空结构，后动力头20携带钻杆通过前动力头15中心主轴，实现导向功能；
前动力头15中心主轴内孔及携带钻杆内孔最小孔径大于内钻杆5接头最大直径且留有一定间隙；
本发明所述的后动力头20与前动力头15在一个单元体结构上，实现内、外钻杆同时进给和回退；
本发明所述的前、后动力头20通过四个油缸连接，实现同步动作和浮动，后动力头20浮动距离为0-9600mm；
本发明起连接和直推作用的高压油缸分别固定在行走小车12两侧及后动力头20的轨道两侧；
本发明所述的后动力头20采用高压油缸直推结构；
本发明采用双夹持器，即三组虎钳结构。静虎钳2一组，动虎钳两组，且选用三缸夹持结构，实现内、外钻杆6的卸扣功能；
本发明使用内、外钻杆即双钻杆，且内钻杆5为反扣扣型；
本发明采用加长大梁，实现后动力头20浮动。
实际工作过程中：
通过静虎钳2、前动虎钳3和后动虎钳4，实现内钻杆5、外钻杆6的上扣和卸扣；行走小车12前后行走，可实现内钻杆5、外钻杆6的进给和回退，进而实现管道的导向、回扩和回拖；内钻杆5实现导向功能，外钻杆6实现回扩和回拖功能；外钻杆6在导向过程中对内钻杆5起支撑和保护作用；底盘9可实现整机的行走功能，同时对钻机起支撑及稳固作用大梁7是小车行走的轨道，上面安有固定齿条；小车上安装齿轮，齿轮在行走马达的带动下旋转，实现小车前后行走，同时实现进给力和回拖力；仰角油缸的伸缩，可实现大梁7倾斜角度的调整；滑动油缸，可使大梁7在托板上来回滑动，进一步实现大梁7倾角的调整；前动力头15、后动力头20上均安有旋转马达，带动外、内钻杆5旋转，后动力头20带动钻头旋转，实现切削功能，前动力头15旋转实现回扩功能。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (5)

1.一种水平定向钻机，其特征在于：包括大梁(7)，所述大梁(7)的下方安装有 底盘(9)，所述底盘(9)两端分别固定有大梁调整油缸(8)和大梁仰角油缸(11)，所述大梁 (7)底部通过大梁滑板(10)安装有多个支座，所述支座通过紧固件与大梁调整油缸(8)和大 梁仰角油缸(11)连接，所述大梁(7)底部还安装有大梁滑动油缸(19)和支腿(13)；所述大梁 (7)上部一端设置有工作台，所述工作台上分别安装有静虎钳(2)、前动虎钳(3)和后动虎钳(4)，虎钳内穿过双钻杆结构，所述双钻杆分为内钻杆(5)和外钻杆(6)，内钻杆(5)从外钻杆(6)内部通过，并可以来回滑动；所述大梁(7)上部另一端安装有行走小车(12)，所述行走小车(12)上安装有前动力头(15)，所述前动力头(15)通过前动力头短接(14)与外钻杆(6)连接，还包括安装在大梁(7)上的后动力头(20)，所述后动力头(20)通过后动力头短接(18)与内钻杆(5)连接，所述行走小车(12)上安装有推拉油缸(17)，所述推拉油缸(17)的输出端与后动力头(20)连接，所述内钻杆(5)与后动力头短接(18)之间安装有调节钻杆(16)，所述大梁(7)的一端安装有地锚(1)，前动力头(15)和后动力头(20)同轴，前动力头(15)的中心旋转主轴为中空结构，前动力头(15)的中心主轴内孔及携带钻杆内孔最小孔径大于内钻杆(5)接头最大直径且留有间隙。
2.如权利要求1所述的一种水平定向钻机，其特征在于：后动力头(20)的浮动 距离为0-9600mm。
3.如权利要求1所述的一种水平定向钻机，其特征在于：前动力头(15)与后动力头(20)均有自锁电液控制结构。
4.如权利要求1所述的一种水平定向钻机，其特征在于：内钻杆(5)杆体直径从Φ73mm一Φ140mm，外钻杆(6)杆体直径从Φ89mm一Φ273mm。
5.如权利要求1所述的一种水平定向钻机，其特征在于：内钻杆(5)和外钻杆 (6)的长度均为3000mm-9600mm。
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