CN114941501B - 一种组合式非开挖水平定向钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式非开挖水平定向钻机，包括钻架、第一行走小车、第一动力头机构、第二行走小车和第二动力头机构；所述第一行走小车和第二行走小车与所述钻架活动连接；所述第一行走小车上设置有第一动力头机构，所述第二行走小车上设置有第二动力头机构，所述第一行走小车和第二行走小车相连接；所述第一动力头机构和第二动力头机构均转动连接有主轴，所述主轴连接有短节，与所述第一动力头机构连接的主轴以及与所述第二动力头机构连接的主轴之间通过短节连接。本发明能够快速组合，回转扭矩、推拉力以及驱动功率都会大幅度提升，增加钻机的施工能力；将钻机的有效功率利用最大化，极大幅度提高施工效率，提高燃油经济性。

Description

一种组合式非开挖水平定向钻机

技术领域

本发明涉及一种开挖钻机，特别是一种组合式非开挖水平定向钻机。

背景技术

非开挖水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施，如管道、电缆等的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气和石油等柔性管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土等地况，不适宜地下水位较高及卵石地层，在我国大部分非硬岩地区都可施工。

为了适应多种需求及复杂工况，增加施工成功率，很多钻机上都装有增力装置。增力装置一般在正常工况下不工作，在需要增大回拖力的时候开启，此时系统的功率不变，降低了回拖速度。选购带有增力装置的钻机需要额外支付大笔选装费用外，在大多数工况下增力装置处于待命状态，而且由于其被拖动将会造成功率损失，增加了燃油消耗。

除了回拖力以外，钻机的回转扭矩也是钻机的主要参数之一，其决定了钻机的施工能力。为了完成长距离、大管径的工程，客户往往会选择更大规格的钻机。在工程前、中期，往往不会需求很大扭矩以及推拉力，此时整个系统功率利用率低，燃油消耗高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种组合式非开挖水平定向钻机，该钻机能够快速组合，回转扭矩、推拉力以及驱动功率都会大幅度提升，增加钻机的施工能力；中、短距离或者小管径的工程以及长距离、大管径工程的前、中期，可分开独立完成施工，将钻机的有效功率利用最大化，极大幅度提高工程进度以及施工效率，提高燃油经济性。

所述组合式非开挖水平定向钻机包括钻架、第一行走小车、第一动力头机构、第二行走小车和第二动力头机构；所述第一行走小车和第二行走小车与所述钻架活动连接；所述第一行走小车上设置有第一动力头机构，所述第二行走小车上设置有第二动力头机构，所述第一行走小车和第二行走小车相连接；所述第一动力头机构和第二动力头机构均转动连接有主轴，所述主轴连接有短节，与所述第一动力头机构连接的主轴以及与所述第二动力头机构连接的主轴之间通过短节连接。

本发明的一种实施方式中，所述第一行走小车和第二行走小车均包括行走架，所述行走架上设置有驱动机构，所述驱动机构的下方连接有多级变速器，所述多级变速器的下方连接有齿轮，所述钻架上设置有齿条，所述齿轮与钻架上的齿条互相啮合，所述多级变速器连接在行走架的上方，所述齿轮与多级变速器的输出端相连接，且位于行走架的下方。

本发明的一种实施方式中，所述第一动力头机构和第二动力头机构均包括箱体、第一液压马达、第二液压马达、第一齿轮和第二齿轮，所述箱体固定在行走架上，箱体的两侧分别固定连接有第一液压马达和第二液压马达，所述第一液压马达和第二液压马达均转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合，且第一齿轮和第二齿轮均位于所述箱体内，所述第二齿轮连接有主轴。

本发明的一种实施方式中，所述主轴的一侧连接有短节，所述短节与所述主轴同轴线设置。

本发明的一种实施方式中，所述第二行走小车的行走架上还设置有固定架和水龙头，所述固定架连接有拖链，所述第二行走小车上的短节插入到第一行走小车上的主轴内，并与第一行走小车上的短节连通；所述第二行走小车上的短节与所述水龙头连通，通过水龙头分别向第一行走小车和第二行走小车上的主轴驱动的短节进行注水。

本发明的一种实施方式中，所述第二行走小车和第一行走小车同步运动。

本发明的一种实施方式中，所述行走架的下方还设置有行走轮固定座，所述行走轮固定座连接有行走轮，所述行走轮与钻架相抵触，行走轮位于行走架下方的四个角处。

本发明的一种实施方式中，还包括底盘和动力机构，所述底盘上设置有履带，所述动力机构用于驱动履带转动。

本发明的一种实施方式中，所述钻架的下方设置有支座，所述支座铰接有第一油缸和上铰支架，所述第一油缸背离支座的一端与底盘铰接；所述上铰支架铰接有下铰支架，所述下铰支架背离上铰支架的一端与底盘铰接。

本发明的一种实施方式中，所述底盘还铰接有活动支撑架，所述活动支撑架与底盘之间还设置有第二油缸。

本发明的一种实施方式中，还包括夹持器，所述夹持器固定在钻架的一端且与短节同轴线设置。

本发明的一种实施方式中，还包括吊车地锚机构和操作室，所述吊车地锚机构包括地锚板和吊车，所述钻架铰接在地锚板上，所述吊车固定在地锚板上。

本发明的一种实施方式中，一个所述行走架上的驱动机构、多级变速器、齿轮和行走轮的数量均为四个，所述驱动机构、多级变速器和齿轮竖向设置，四组驱动机构、多级变速器和齿轮分别位于钻架的两侧。

本发明的一种实施方式中，所述驱动机构为电机或液压马达。

有益效果

本发明通过设置两个相互连接的行走小车，并且在两个行走小车上分别设置有动力头机构，两个动力头机构驱动的主轴可以通过短节连接，能够快速组合，回转扭矩、推拉力以及驱动功率都会大幅度提升，增加钻机的施工能力。中、短距离或者小管径的工程以及长距离、大管径工程的前、中期，可分开独立完成施工，将钻机的有效功率利用最大化，极大幅度提高客户的工程进度以及施工效率，提高燃油经济性。

附图说明

图1为本发明组合式非开挖水平定向钻机的主视图。

图2为本发明组合式非开挖水平定向钻机的立体图（去掉操作室）。

图3为本发明第一行走小车和第一动力头机构的立体图。

图4为本发明第一行走小车和第一动力头机构的主视图。

图5为本发明第一行走小车和第一动力头机构从下往上看的立体图。

图6为本发明第一行走小车和第一动力头机构去掉箱体的立体图。

图7为本发明第二行走小车和第二动力头机构的立体图。

图8为本发明第一行走小车和第二行走小车连接时的立体图。

其中：1、吊车地锚机构；2、夹持器；3、操作室；4、钻架；5、底盘；6、动力机构；7、第一行走小车；8、第一动力头机构；9、第二行走小车；10、第二动力头机构；11、拖链；12、箱体；13、驱动机构；14、多级变速器；15、齿轮；16、行走轮；17、行走架；18、短节；19、水龙头；20、第一齿轮；21、第二齿轮；22、第一液压马达；23、第二液压马达；24、主轴；25、行走轮固定座；26、固定架；27、齿条；28、吊车；29、地锚板；30、支座；31、第一油缸；32、上铰支架；33、下铰支架；34、活动支撑架；35、第二油缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

一种组合式非开挖水平定向钻机，如图1、2或6所示，包括吊车地锚机构1、夹持器2、操作室3、钻架4、底盘5、动力机构6、第一行走小车7、第一动力头机构8、第二行走小车9、第二动力头机构10和拖链11；所述钻架4上设置有齿条27，所述第一行走小车7和第二行走小车9与所述钻架4活动连接，第一行走小车7和第二行走小车9能够在钻架4上移动；所述第一行走小车7上设置有第一动力头机构8，所述第二行走小车9上设置有第二动力头机构10，所述第一动力头机构8和第二动力头机构10均转动连接有主轴24，所述主轴24连接有短节18，与所述第一动力头机构8连接的主轴24以及与所述第二动力头机构10连接的主轴24之间通过短节18连接，所述第二行走小车9连接有拖链11，所述钻架4的一侧设置有夹持器2；所述钻架4的下方连接有底盘5，钻架4的一侧设置有动力机构6，所述动力机构6的一侧设置有操作室3。

如图2-8所示，所述第一行走小车7和第二行走小车9均包括行走架17，所述行走架17上设置有驱动机构13，所述驱动机构13的数量为四个，每个驱动机构13的下方连接有多级变速器14，所述多级变速器14的下方连接有齿轮15，所述齿轮15与钻架4上的齿条27互相啮合，所述多级变速器14连接在行走架17的上方，所述齿轮15与多级变速器14的输出端相连接，且位于行走架17的下方，所述驱动机构13用于产生旋转力并将动力传递至多级变速器14，所述多级变速器14用于实现换挡变速，驱动机构13驱动齿轮15旋转，使齿轮15与钻架4上的齿条27相对运动，以使得第一行走小车7和第二行走小车9在钻架4上移动。

进一步地，所述行走架17的下方还设置有行走轮固定座25，所述行走轮固定座25连接有行走轮16，所述行走轮16与钻架4相抵触，行走轮16位于行走架17下方的四个角处，行走轮16可使第一行走小车7和第二行走小车9运行地更加平稳，且可以降低行走架17在移动过程中的摩擦力。

进一步地，所述第一动力头机构8和第二动力头机构10均包括箱体12、第一液压马达22、第二液压马达23、第一齿轮20和第二齿轮21，所述箱体12固定在行走架17上，箱体12的两侧分别固定连接有第一液压马达22和第二液压马达23，所述第一液压马达22和第二液压马达23均转动连接有第一齿轮20，所述第一齿轮20连接有第二齿轮21，所述第一齿轮20和第二齿轮21相互啮合，且第一齿轮20和第二齿轮21均位于所述箱体12内，所述第二齿轮21连接有主轴24，所述第一液压马达22和第二液压马达23共同驱动第一齿轮20旋转，所述第一齿轮20带动第二齿轮21旋转，所述第二齿轮21带动主轴24旋转，所述主轴24的一侧连接有短节18，所述短节18与所述主轴24同轴线设置，主轴24旋转带动短节18旋转，短节18旋转带动短节18内的钻杆旋转，所述短节18与所述主轴24同轴设置。

进一步地，一个所述行走架17上的驱动机构13、多级变速器14、齿轮15和行走轮16的数量均为四个，所述驱动机构13、多级变速器14和齿轮15竖向设置，四组驱动机构13、多级变速器14和齿轮15分别位于钻架4的两侧。

如图1、2、6、7或8所示，所述第二行走小车9的行走架17上还设置有固定架26和水龙头19，所述固定架26与所述拖链11相连接，所述第二行走小车9上的短节18插入到第一行走小车7上的主轴24内，并与第一行走小车7上的短节18连通；所述第二行走小车9上的短节18与所述水龙头19连通，通过水龙头19分别向第一行走小车7和第二行走小车9的主轴24驱动的短节18进行注水，从而降低短节18内钻杆钻孔时的温度，提高了钻孔的工作效率以及钻杆的使用寿命。

进一步地，所述第二行走小车9的行走架17与第一行走小车7的行走架17相连接，第二行走小车9和第一行走小车7同步运动。两个行走小车以及两个主轴24之间能够快速组合，回转扭矩、推拉力以及驱动功率都会大幅度提升，增加钻机的施工能力；中、短距离或者小管径的工程以及长距离、大管径工程的前、中期，可分开独立完成施工，将钻机的有效功率利用最大化，极大幅度提高客户的工程进度以及施工效率，提高燃油经济性。

如图1-3所示，所述底盘5上设置有履带，所述动力机构6用于驱动履带转动，进而控制整个钻机移动，所述操作室3用于控制各个机构的动作。所述钻架4的下方设置有支座30，所述支座30铰接有第一油缸31和上铰支架32，所述第一油缸31背离支座30的一端与底盘5铰接；所述上铰支架32铰接有下铰支架33，所述下铰支架33背离上铰支架32的一端与底盘5铰接。通过第一油缸31的推动可使底盘5与钻架4发生相对位移，进而使钻架4升降以适应不同高度的钻孔需求。

进一步地，所述底盘5还铰接有活动支撑架34，所述活动支撑架34与底盘5之间还设置有第二油缸35，推动所述第二油缸35，可使整个底盘5和钻架4抬起。

进一步地，所述夹持器2固定在钻架4的一端且与短节18同轴线设置，夹持器2用于夹紧短节18，以保证两个行走小车的主轴24保持同轴度，提高钻机的工作精度。

进一步地，所述吊车地锚机构1包括地锚板29和吊车28，所述钻架4铰接在地锚板29上，所述吊车28固定在地锚板29上。

可选地，所述驱动机构13为电机或液压马达。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种组合式非开挖水平定向钻机，其特征在于，包括钻架（4）、第一行走小车（7）、第一动力头机构（8）、第二行走小车（9）和第二动力头机构（10）；所述第一行走小车（7）和第二行走小车（9）与所述钻架（4）活动连接；所述第一行走小车（7）上设置有第一动力头机构（8），所述第二行走小车（9）上设置有第二动力头机构（10），所述第一行走小车（7）和第二行走小车（9）相连接；所述第一动力头机构（8）和第二动力头机构（10）均转动连接有主轴（24），所述主轴（24）连接有短节（18），与所述第一动力头机构（8）连接的主轴（24）以及与所述第二动力头机构（10）连接的主轴（24）之间通过短节（18）连接；

所述第一行走小车（7）和第二行走小车（9）均包括行走架（17），所述行走架（17）上设置有驱动机构（13），所述驱动机构（13）的下方连接有多级变速器（14），所述多级变速器（14）的下方连接有齿轮（15），所述钻架（4）上设置有齿条（27），所述齿轮（15）与钻架（4）上的齿条（27）互相啮合，所述多级变速器（14）连接在行走架（17）的上方，所述齿轮（15）与多级变速器（14）的输出端相连接，且位于行走架（17）的下方；

所述第一动力头机构（8）和第二动力头机构（10）均包括箱体（12）、第一液压马达（22）、第二液压马达（23）、第一齿轮（20）和第二齿轮（21），所述箱体（12）固定在行走架（17）上，箱体（12）的两侧分别固定连接有第一液压马达（22）和第二液压马达（23），所述第一液压马达（22）和第二液压马达（23）均转动连接有第一齿轮（20），所述第一齿轮（20）连接有第二齿轮（21），所述第一齿轮（20）和第二齿轮（21）相互啮合，且第一齿轮（20）和第二齿轮（21）均位于所述箱体（12）内，所述第二齿轮（21）连接有主轴（24）；

所述主轴（24）的一侧连接有短节（18），所述短节（18）与所述主轴（24）同轴线设置；

所述第二行走小车（9）的行走架（17）上还设置有固定架（26）和水龙头（19），所述固定架（26）连接有拖链（11），所述第二行走小车（9）上的短节（18）插入到第一行走小车（7）上的主轴（24）内，并与第一行走小车（7）上的短节（18）连通；所述第二行走小车（9）上的短节（18）与所述水龙头（19）连通，通过水龙头（19）分别向第一行走小车（7）和第二行走小车（9）上的主轴（24）驱动的短节（18）进行注水；

所述第二行走小车（9）和第一行走小车（7）同步运动；

所述行走架（17）的下方还设置有行走轮固定座（25），所述行走轮固定座（25）连接有行走轮（16），所述行走轮（16）与钻架（4）相抵触，行走轮（16）位于行走架（17）下方的四个角处；

还包括底盘（5）和动力机构（6），所述底盘（5）上设置有履带，所述动力机构（6）用于驱动履带转动；

所述钻架（4）的下方设置有支座（30），所述支座（30）铰接有第一油缸（31）和上铰支架（32），所述第一油缸（31）背离支座（30）的一端与底盘（5）铰接；所述上铰支架（32）铰接有下铰支架（33），所述下铰支架（33）背离上铰支架（32）的一端与底盘（5）铰接；

所述底盘（5）还铰接有活动支撑架（34），所述活动支撑架（34）与底盘（5）之间还设置有第二油缸（35）。

2.根据权利要求1所述的组合式非开挖水平定向钻机，其特征在于，还包括夹持器（2），所述夹持器（2）固定在钻架（4）的一端且与短节（18）同轴线设置。

3.根据权利要求2所述的组合式非开挖水平定向钻机，其特征在于，还包括吊车地锚机构（1）和操作室（3），所述吊车地锚机构（1）包括地锚板（29）和吊车（28），所述钻架（4）铰接在地锚板（29）上，所述吊车（28）固定在地锚板（29）上。

4.根据权利要求3所述的组合式非开挖水平定向钻机，其特征在于，一个所述行走架（17）上的驱动机构（13）、多级变速器（14）、齿轮（15）和行走轮（16）的数量均为四个，所述驱动机构（13）、多级变速器（14）和齿轮（15）竖向设置，四组驱动机构（13）、多级变速器（14）和齿轮（15）分别位于钻架（4）的两侧。

5.根据权利要求4所述的组合式非开挖水平定向钻机，其特征在于，所述驱动机构（13）为电机或液压马达。

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