CN2549152Y - 多用途水平钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于工程机械技术领域，涉及一种长距离水平钻进机械。它有一个带轨道和高度调节装置的框架7，有一个滑动架37，其上有钻机箱体39，钻机轴24通过轴承安装在钻机箱体39上，液压马达5通过减速传动装置驱动钻机轴24，钻机轴24的后端头与水管接头6连接，钻机轴24的前端头与钻杆连接装置10连接。本实用新型能在大直径竖井内沿水平方向进行长距离钻孔操作。

Description

多用途水平钻机

所属领域。本实用新型属于工程机械技术领域，涉及一种长距离水平钻进机械。

背景技术。随着城市建设的不断发展，地下空间的开发和利用日益受到重视，地下建筑的规模越来越大，成为都市发展的重要方向。由于地下施工地面建筑物的限制，逐渐由明挖方法改为暗挖方法。为了施工需要，必须对施工区域提前进行降水处理。图1是一种适用于暗挖法的大直径竖井降水方法示意，图中a表示地面，从地面向下挖一个大直径竖井d，深度根据降水需要确定。b表示静止水位高度，e表示地下结构的开挖地板，f表示竖井的底面。为了实行降水，需要在竖井内壁上沿竖井径向钻很多向四周辐射的水平孔，将滤水管放置在水平孔中进行降水操作。这样的水平孔长度达几十米甚至几百米，目前尚没有适于这种钻进工程的钻机。

发明内容。

本实用新型的目的是：提供一种能在竖井内进行长距离水平钻孔的多用途水平钻机，既可以用于降水施工，同时也可以用于油田、探矿等作业场所。

本实用新型的技术方案是：一种多用途水平钻机，其特征在于：

(1)有一个矩形的框架7，由两根长边框7-1和两根短边框7-2焊接构成，框架7的下面有四个支脚41，每个支脚带有一个高度调节装置，在长边框7-1端头的外侧有顶紧机构1，在长边框7-1的内侧有轨道8；

(2)在框架7内有一个滑动架37，它由两个平行于长边框7-1的油缸3和两个连接件38焊接构成，每个油缸3的外侧固定着两个轮组件，轮位于轨道8上，每个油缸3的活塞杆14的端头通过螺母9与右边的短边框7-2牢固连接；

(3)在滑动架37内通过螺栓固定着一个钻机箱体39，带有中心通孔的钻机轴24通过轴承安装在钻机箱体39上，钻机轴24的轴线与油缸3的轴线平行并位于两个油缸轴线的中间，钻机轴24的后端头伸出钻机箱体39与水管接头6连接，钻机轴24的前端头伸出钻机箱体39与钻杆连接装置10连接；

(4)在箱体39的上部安装着一个液压马达5，在钻机轴24与液压马达5之间有一个减速传动装置，它的主动轮与液压马达5的主轴连接，它的从动轮与钻机轴24连接。

本实用新型的优点是：能在大直径竖井内沿水平方向进行长距离钻孔操作，为实施大直径竖井降水方法提供了施工机械。同时也可以用于油田、探矿等多种不同的作业场所。

附图说明。

图1是大直径竖井降水方法的施工示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是图2的k向旋转视图，逆时针旋转。

图4是图2中A处的局部放大图。

图5是图3中B处的局部放大图。

图6是钻机轴24和减速传动机构一个实施例的结构图。

具体实施方式。下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图2、图3，本实用新型有一个矩形的框架7，作为承载机械构件的载体。它由两根长边框7-1和两根短边框7-2焊接构成。为了便于说明，约定图1中左方为钻机的前方，右方为钻机的后方。边框采用方钢管或者槽钢等型材制作。为了满足强度的需要，框架可以是多层，例如在一个框架下面再焊接加强的纵向或者横向的梁，也可以焊接另一个框架。框架7的下面有四个支脚41，它们也用方钢管或者圆钢管制造，在每个支脚的下端带有一个高度调节装置。图3中给出一种调节装置的实施例，它由调节螺栓16、锁紧螺母15和支脚41下端面上的螺纹孔组成。调节螺栓16旋进支脚41下端面上的螺纹孔中，旋转调节螺栓16就可以调节支脚41的长度，由锁紧螺母15把调节螺栓16锁紧。通过调节四个调节螺栓16，可以使框架7保持水平，同时也便于设备运输。为了增加调节装置的刚性，可以用两端带有孔的连杆把两个调节装置甚至四个调节装置都连接起来，调节螺栓16位于连杆孔内。

在框架7的长边框7-1端头的外侧共有四个顶紧机构，它们的作用是将钻机与竖井的井壁顶紧，使钻进时钻机不会发生平移。图1中显示了一种顶紧机构的实施例。它由一个焊接在长边框7-1端头附近并带有螺纹孔的耳片40、旋进耳片螺纹孔内的顶紧螺栓2、顶块1和卡环18组成。参见图3，这是顶紧机构头部的放大图。顶紧螺栓2的罗纹端头有一段直径缩小的颈部，该颈部连接一个半球头，顶块1是六面体，在它的一个面上有一个盲孔，盲孔的底部是与上述半球头相配合的下凹的半球面，顶紧螺栓2的半球头插入顶块1的盲孔中，卡环18卡在顶紧螺栓2的颈部上，并通过螺钉19与顶块1连接。旋转顶紧螺栓2，通过半球头的带动，顶块1就可以沿长边框7-1前后平移，直到顶紧竖井的井壁。

在长边框7-1的内侧有轨道8，它的结构有多种形式，当采用槽钢作为框架边框时，槽钢的开口朝向框架内部，轨道8的结构就很简单，如图5所示，轨道8是焊在由槽钢制造的长边框7-1上的两条相互平行的滑轨4 2组成，槽钢的开口向内。

在框架7内有一个滑动架37，它是钻机运动部件的承载体，它由两个平行于长边框7-1的油缸3和两个连接件38焊接构成一个滑动架37。每个油缸3的外侧固定着两个轮组件，轮位于轨道8上。每个油缸3的活塞杆14的端头通过螺母9与右边的短边框7-2牢固连接。当压力油推动活塞在油缸3内移动时，由于活塞杆14的端头被固定在右边的短边框7-2上，因此，在油压作用下，油缸通过轮将沿轨道8前后移动。图5给出一种轮组件的实施例，它由焊接在油缸3上的轮轴43、通过轴承21安装在轮轴43上的轮20和通过螺钉与轮20连接的端盖22组成，轮20位于两条滑轨42之间。端盖22的作用是防止灰尘和轴承的轴向固定。

在滑动架37内固定着一个钻机箱体39，带有中心通孔的钻机轴24通过轴承安装在钻机壳体39上，钻机轴24的轴线与油缸3的轴线平行并位于两个油缸轴线的中间，钻机轴24的后端头伸出钻机壳体39与水管接头6连接，钻机轴24的前端头伸出钻机壳体39与钻杆连接装置10连接。在滑动架37的上部安装着一个液压马达5，在钻机轴24与液压马达5之间有一个减速传动装置，它的主动轮与液压马达5的主轴连接，它的从动轮与钻机轴24连接。为了简化结构，所说的液压马达5的主轴与水平安装的钻机轴24保持垂直，所说的减速传动装置是一对伞齿轮副，它的主动轮33与液压马达5的主轴连接，它的从动轮30安装在钻机轴24上。

参见图6，这是一个钻机传动部分的实施例。为方便安装，钻机壳体39由上箱体31和下箱体28连接组成，底板29封盖下箱体28的下端面。减速传动装置的主动轮33通过轴承与轴承套34连接，轴承套34通过螺钉固定在上箱体31内，上箱体通过法兰盘32与液压马达5连接。液压马达5的输出轴可以驱动主动轮33旋转。

钻机轴24通过前端盖26、前轴承27、后轴承35和后端盖36安装在下箱体28内。从动轮30位于下箱体2 8内，通过键和螺母固定在钻机轴24上，与伸进下箱体的主动轮33啮合。通过主动轮33和从动轮30这一对伞齿轮副的减速传动，将液压马达5的输出扭矩传递给水平旋转的钻机轴24。前端盖26和后端盖36固定在下箱体28的前后端面上，它们与钻机轴24之间有密封装置，防止壳体内的润滑油外泄。

为了使钻头顺利钻进，钻机钻进时需要经中空的钻机轴24和钻管注高压水冲洗。位于钻机轴24后端的水管接头6是一个带有内通孔的台阶状筒体，其内孔直径由大到小分为三段，前端的孔径最大，罩在后端盖36的外面，用螺钉固定在下箱体的后端面上。水管接头6中间段的内孔径与钻机轴24的后端头动配合，在动配合面上有密封装置，防止漏水。水管接头6后端的内孔径与钻机轴24的内孔相同或者稍小，水管接头6后端的外圆面上有螺纹，与外接水管接头连通。

位于钻机轴24前端的钻杆连接装置10由钻杆接头10-1、压紧帽10-2、滑环10-3、挡圈10-4、缓冲弹簧11和弹簧座25组成。钻杆接头10-1的外形是一个前段直径小、后段直径大的台阶圆柱体，在前段圆柱体上有螺纹。通过该螺纹与带有内螺纹的分段组合的钻杆4连接。钻杆接头10-1的内部是由三个从前到后、内径依次由小到大的内孔组成的一个通孔，前孔的内径与钻机轴24的内孔相同或者稍小。中孔的内径与钻机轴24的前端头动配合。钻机轴24的前端头带有一段花键，带有外螺纹的滑环10-3通过其内孔上的相配合的内花键套在钻机轴24的前端。挡圈10-4位于钻机轴24前端头的挡圈槽内，它的直径小于钻杆接头10-1后孔的内径，位于钻杆接头10-1的后孔内。它的作用是挡住滑环10-3，防止其从钻机轴24的前端头上滑脱。弹簧座25套在钻机轴24上，缓冲弹簧11位于滑环10-3与弹簧座25之间。压紧帽10-2带有内螺纹孔和一个小于螺纹直径的通孔，它的内螺纹旋紧在滑环10-3的外螺纹上，钻杆接头10-1的前段圆柱体从压紧帽10-2的通孔向前伸出，钻杆接头10-1的台阶面被压紧帽10-2压紧，使钻杆接头10-1与压紧帽10-2以及滑环10-3成为一个整体，即钻杆连接装置10。钻机轴24的扭矩通过滑环10-3经压紧帽10-2和钻杆接头10-1传递给钻杆。缓冲弹簧11可以减轻钻进时的振动。

本实用新型所使用的钻杆是分段的组合钻杆，每根钻杆前后都有连接螺纹，每根钻杆的长度小于钻机的最大进给距离。当一根钻杆钻到根部时，要反转钻机轴，使钻杆连接装置10与留在孔内的钻杆分离。将滑动架37退回到最后方，取一根新钻杆与留在孔内的钻杆连接，然后正转钻机轴，将钻杆连接装置10与钻杆连接，即可继续钻进。图2中，12是进退换向阀控制手柄，控制滑动架37的前进或后退。13是旋转换向阀控制手柄，控制钻机轴24的正转或者反转。图3中零件17是一个运输架，便于钻机的吊装。

本实用新型的工作过程是：用吊盘将水平钻机吊放到竖井中预定的高度，初步找好水平后用钢丝绳固定吊盘。然后通过调节螺栓16精确找好水平并锁紧。调节顶紧螺栓2使水平钻机在井壁中顶紧，防止晃动。水管接头6接好高压水管，装上带有钻头的第一根钻杆，开始钻进。然后如上所述连接第二、第三......当打进预定长度时停钻，用顶杆顶掉钻头，然后顺次拔出顶杆，并放入PVC塑料滤水管，然后顺次拔出套管，这样渗水通过管孔流出，达到降水目的。经试验，当水平孔长70米时，一口水平辐射竖井，可控制条带状工程140米长度，控制巨型或方型工程最小300平方米，最大可达1500平方米。

Claims (6)

1、一种多用途水平钻机，其特征在于：

(1)有一个矩形的框架[7]，由两根长边框[7-1]和两根短边框[7-2]焊接构成，框架[7]的下面有四个支脚[41]，每个支脚带有一个高度调节装置，在长边框[7-1]端头的外侧有顶紧机构，在长边框[7-1]的内侧有轨道[8]；

(2)在框架[7]内有一个滑动架[37]，它由两个平行于长边框[7-1]的油缸[3]和两个连接件[38]焊接构成，每个油缸[3]的外侧固定着两个轮组件，轮位于轨道[8]上，每个油缸[3]的活塞杆[14]的端头通过螺母[9]与右边的短边框[7-2]牢固连接；

(3)在滑动架[37]内通过螺栓固定着一个钻机箱体[39]，带有中心通孔的钻机轴[24]通过轴承安装在钻机箱体[39]上，钻机轴[24]的轴线与油缸[3]的轴线平行并位于两个油缸轴线的中间，钻机轴[24]的后端头伸出钻机箱体[39]与水管接头[6]连接，钻机轴[24]的前端头伸出钻机箱体[39]与钻杆连接装置[10]连接；

(4)在箱体[39]的上部安装着一个液压马达[5]，在钻机轴[24]与液压马达[5]之间有一个减速传动装置，它的主动轮与液压马达[5]的主轴连接，它的从动轮与钻机轴[24]连接。

2、根据权利要求1所述的水平钻机，其特征在于：所说的液压马达[5]的主轴与水平安装的钻机轴[24]保持垂直，所说的减速传动装置是一对伞齿轮副，它的主动轮[33]与液压马达[5]的主轴连接，它的从动轮[30]安装在钻机轴[24]上。

3、根据权利要求2所述的水平钻机，其特征在于：

(1)所说的钻机箱体[39]由上箱体[31]和下箱体[28]连接组成，减速传动装置的主动轮[33]通过轴承与轴承套[34]连接，轴承套[34]通过螺钉固定在上箱体[31]内，上箱体通过法兰盘[32]与液压马达[5]连接；

(2)所说的钻机轴[24]通过前端盖[26]、前轴承[27]、后轴承[35]和后端盖[36]安装在下箱体[28]内，从动轮[30]位于下箱体[28]内，固定在钻机轴[24]上，与伸进下箱体的主动轮[33]啮合，前端盖[26]和后端盖[36]固定在下壳体[28]的前后端面上，它们与钻机轴[24]之间有密封装置；

(3)水管接头[6]是一个带有内通孔的台阶状筒体，其内孔直径由大到小分为三段，前端的孔径最大，罩在后端盖的外面，用螺钉固定在下壳体的后端面上；水管接头[6]中间段的内孔径与钻机轴[24]的后端头动配合，在动配合面上有密封装置；水管接头[6]后端的内孔径与钻机轴[24]的内孔相同或者稍小，水管接头[6]后端的外圆面上有螺纹；

(4)所说的钻杆连接装置[10]由钻杆接头[10-1]、压紧帽[10-2]、滑环[10-3]、挡圈[10-4]、缓冲弹簧[11]和弹簧座[25]组成，钻杆接头[10-1]的外形是一个前段直径小、后段直径大的台阶圆柱体，在前段圆柱体上有螺纹，它的内部是由三个从前到后、内径依次由小到大的内孔组成的一个通孔，前孔的内径与钻机轴[24]的内孔相同或者稍小，中孔的内径与钻机轴[24]的前端头滑配合；钻机轴[24]的前端头带有一段花键，带有外螺纹的滑环[10-3]通过其内孔上的相配合的内花键套在钻机轴[24]的前端；挡圈[10-4]位于钻机轴[24]前端头的挡圈槽内，它的直径小于钻杆接头[10-1]后孔的内径；弹簧座[25]套在钻机轴[24]上，缓冲弹簧[11]位于滑环[10-3]与弹簧座[25]之间；压紧帽[10-2]带有内螺纹孔和一个小于螺纹直径的通孔，它的内螺纹旋紧在滑环[10-3]的外螺纹上，钻杆接头[10-1]的前段圆柱体从压紧帽[10-2]的通孔向前伸出。

4、根据权利要求1或2或3所述的水平钻机，其特征在于：所说的顶紧机构由一个焊接在长边框[7-1]端头附近并带有螺纹孔的耳片[40]、旋进耳片螺纹孔内的调节螺栓[2]、顶块[1]和卡环[18]组成，调节螺栓[2]的螺纹端头有一段直径缩小的颈部，该颈部连接一个半球头，顶块[1]是六面体，在它的一个面上有一个盲孔，盲孔的底部是与上述半球头相配合的下凹的半球面，调节螺栓[2]的半球头插入顶块[1]的盲孔中，卡环[18]卡在调节螺栓[2]的颈部上，并通过螺钉[19]与顶块[1]连接。

5、根据权利要求1或2或3所述的水平钻机，其特征在于：所说的高度调节装置由调节螺栓[16]、锁紧螺母[15]和支脚[41]下端面上的螺纹孔组成。

6、根据权利要求1或2或3所述的水平钻机，其特征在于：

(1)所说的轨道[8]是焊在由槽钢制造的长边框[7-1]上的两条相互平行的滑轨[42]，槽钢的开口向内；

(2)所说的轮组件由焊接在油缸[3]上的轮轴[43]、通过轴承[21]安装在轮轴[43]上的轮[20]和通过螺钉与轮[20]连接的端盖[22]组成，轮[20]位于两条滑轨[42]之间。

Images