超大口径钻机旋转钻架固定传动结构的制作方法
【专利摘要】超大口径钻机旋转钻架固定传动结构，该结构在“┴”字形旋转钻架竖向的旋转管道外围，由上至下设有螺纹结构及和轴向滑动键槽结构，当电机带动驱动小齿轮转动时，驱动大齿轮通过健配合带动旋转管道转动，旋转管道通过与大螺帽的配合转动；滑动键槽结构由轴向的滑动键配合安装着驱动大齿轮，螺纹结构，螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺帽，在大螺帽上部装有上支撑轴承和电磁铁，在大螺帽的下部顺序装着旋转中支撑轴承、驱动大齿轮、下支撑轴承和十字支撑架，大螺帽顶压着旋转管道的外壁，该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之一，该结构不仅能够把钻孔机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵活，马力损耗小。
【专利说明】超大口径钻机旋转钻架固定传动结构
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超大口径钻机的一种传动装置，尤其是一种超大口径钻机旋转钻架固 定传动结构。
【背景技术】
[0002] 目前，现有的钻井机的钻井口径大都比较小，并且钻井的深度也不够。这样对钻井 作业非常的不利，不仅不能满足钻井的难度要求，在钻井作业过程中还浪费了过多的资源， 一是现有的钻机体积大，难以运输，二是使用能量大，使钻井成本增加，尤其对超大直径的 钻井作业更是如此。三是大型钻机的结构复杂，整机价格昂贵，比如地铁工程中使用的推进 钻机就是如此。
【发明内容】
[0003] 为了解决在实际钻井作业中，存在的钻井口径较小的问题，本发明提供超大口径 钻机旋转钻架固定传动结构，该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之一，该结构不 仅能够把钻机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵活，马 力损耗小。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该超大口径钻机旋转钻架固定传动 结构包括下支撑轴承、驱动大齿轮、中支撑轴承、大螺帽、上支撑轴承、旋转连接头、旋转管 道、螺纹结构、滑动键槽、电磁铁、固定键、驱动电机、驱动小齿轮、封闭盖及十字支撑架、水 泥圈、水管、吸排结构、钻掘头结构；该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在"1"字形旋 转钻架坚向的旋转管道外围，由上至下设有螺纹结构及轴向滑动键槽结构，滑动键槽结构 由轴向的固定键配合安装着驱动大齿轮，螺纹结构螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺 帽，该大螺帽一侧向圆心方向开有通孔，通孔中滑动配合安装有弹性销钉，对应销钉通孔， 设有电磁铁，电磁铁与弹性销钉之间安装有弹簧，电磁铁的吸力能够控制弹性销钉回缩或 弹出；在大螺帽的上部装有上支撑轴承和电磁铁，在大螺帽的下部顺序装着旋转中支撑轴 承、驱动大齿轮、下支撑轴承和十字支撑架，十字支撑架两端上连接有带伸缩节的电磁铁， 其电磁液压缸的伸缩节插入水泥圈的预留孔中，使十字支撑架及其上部安装的设备牢牢固 定住；在这些设备的外围，罩装着封闭盖，封闭盖底面与十字支撑架连接固定，在驱动大齿 轮上部的封闭盖上，坚向的安装着驱动电机，驱动电机转动轴穿过封闭盖连接驱动小齿轮， 驱动小齿轮和驱动大齿轮啮合传动；当驱动电机带动驱动小齿轮转动时，驱动大齿轮通过 健配合带动旋转管道转动，旋转管道通过与大螺帽的配合转动，既能促使旋转管道沿螺纹 走向向下钻挖跟进及向上回撤作业，同时还能够被大螺帽固定和定位，使它不能脱落，当不 需要旋转管道向上回撤或向下跟进时，即控制电磁铁，使它断电消磁，此时，该旋转管道配 装的大螺帽中的弹性销钉弹出，顶压住旋转管道的外壁，促使大螺帽与旋转管道固定成一 体，使大螺帽随着旋转管道的转动，贴着上支撑轴承和中支撑轴一起转动，从而解决了旋转 钻架的不跟进和不回撤，而只是空转；相反，控制电磁铁带电带磁，销钉收回，不再顶压旋转 钻架外壁，上支撑轴承被磁性锁住不能转动，并且还磁吸着大螺帽跟着固定不转动，从而只 有跟着旋转管道转动，所以能完成跟进或回撤或停止跟进或回撤，而只旋转作业。
[0005] 在旋转管道旋转时带动钻掘头结构的吸排结构作业，当水泥圈下部的被掘层被掘 挖吸排干净后，水泥圈在其本身的重量的压迫下不断跟进下落，其最上部地面上，不断叠加 水泥圈不断下压跟进，最后即完成全部由水泥圈围成的超大口径坚井。
[0006] 该所述水泥圈，它为一个正圆管形，它的壁层均由水泥混凝土及钢筋构架而成，它 的上下边，平齐的边缘上带有雁尾和雁尾槽结构，在地面上进行水泥圈叠加操作时，即可进 行雁尾对雁尾槽对应套按安装，以达到使水泥圈叠加时加强固定，形成一个整体结构，使其 更加坚固可靠，以应对地质的形变。在水泥圈周围的壁上，开设有轴向的水管槽，水管槽中 装有管壁开口的水管，该水管的作用是当水泥圈与周围井壁的摩擦力加大时，如若不向下 跟进移动，即需向水管中注水，扩散到水泥圈周围的井壁上，减少水泥圈向下跟进的阻力， 促使水泥圈不断跟进。由于水泥圈的不断跟进，使地面上的水泥圈不断的下沉，并与地面保 持平齐，这样，地面上便能够方便不断地叠加水泥圈，正由于这样不断的跟进、不断的叠加， 才得以完成整个坚井的作业在最下部的水泥圈上下边缘上，开设有对应于十字支撑架上的 伸出节的开口，使伸出节能够插入和退出，水泥圈的作用，一是起到固定该超大口径钻机的 作用，二是起到把掘进井进行加固成型并起到保护作用。当完成铝井作业时，操控电磁开关 液压缸8,使其伸缩节吸回；这样上提该超大口径钻机整体，即能够收回整机经过检修后即 可进行下一步的作业。
[0007] 本发明的主要运作原理是，在地面上设有控制超大口径的控制装置，该控制装置 要通过旋转驱动电机控制旋转转架的整体旋转，同时更要控制钻掘机构的正常作业，使钻 掘头不仅要由小直径到大直径的有规律的平行移动，并且还要随着旋转转架的圆周运动而 移动，同时还要有自身的旋转钻掘作业的跟进和回撤，而其中的钻机旋转钻架固定传动装 置，即是该结构中的难点之一，它不仅要解决旋转钻架的转动，并且还要解决旋转钻旋转作 业的跟进和回撤；它不仅能在动态的环境下能够很好地钻掘作业，并且还能够与吸排结构 的吸排作业进行配合同步钻掘作业，在钻掘头结构的主导结构中，其中的行走电机负责它 的由小直径到大直径的平行移动，其中的掘进电机即负责钻掘头的旋转钻掘作业。
[0008] 本发明的有益效果是：该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之一，该结构 不仅能够把钻孔机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵 活，能量损耗小。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步说明。
[0010] 图1为本发明的结构原理示意图。
[0011] 图2为本发明的大螺帽的局部结构示意图。
[0012] 图3为本发明中大螺帽通孔销钉及电磁铁结构原理示意图。
[0013] 图中，1.下支撑轴承，2.驱动大齿轮，3.中支撑轴承，4.大螺帽，4-1.上支撑轴承， 5.旋转连接头，5-1.旋转管道，6.螺纹结构，7.滑动键槽，8.电磁铁，9.固定键，10.驱动 电机，11.驱动小齿轮，12.封闭盖，13.十字支撑架，14.水泥圈，14-1.水管，15.吸排结构， 16.钻掘头结构。
【具体实施方式】
[0014] 在图1中，该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构包括下支撑轴承1、驱动大齿轮 2、中支撑轴承3、大螺帽4、上支撑轴承4-1、旋转连接头5、旋转管道5-1、螺纹结构6、滑动 键槽7、电磁铁8、固定键9、驱动电机10、驱动小齿轮11、封闭盖12及十字支撑架13、水泥圈 14、水管14-1、吸排结构15、钻掘头结构16 ;该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在"1" 字形旋转钻架坚向的旋转管道5-1外围，由上至下设有螺纹结构6及轴向滑动键槽7结构， 滑动键槽7结构由轴向的固定键9配合安装着驱动大齿轮2,螺纹结构6螺纹配合安装有 固定和螺旋推动的大螺帽4,该大螺帽4 一侧向圆心方向开有通孔，通孔中滑动配合安装有 弹性销钉，对应销钉通孔，设有电磁铁8,电磁铁8与弹性销钉8-2之间安装有弹簧8-1，电 磁铁8的吸力能够控制弹性销钉回缩或弹出；在大螺帽4的上部装有上支撑轴承4-1和电 磁铁8,在大螺帽4的下部顺序装着旋转中支撑轴承3、驱动大齿轮2、下支撑轴承1和十字 支撑架13,十字支撑架13两端上连接有带伸缩节的电磁铁8,其电磁液压缸的伸缩节插入 水泥圈14的预留孔中，使十字支撑架13及其上部安装的设备牢牢固定住；在这些设备的外 围，罩装着封闭盖12,封闭盖12底面与十字支撑架13连接固定，在驱动大齿轮2上部的封 闭盖12上，坚向的安装着驱动电机10,驱动电机10转动轴穿过封闭盖12连接驱动小齿轮 11，驱动小齿轮11和驱动大齿轮2啮合传动；当驱动电机10带动驱动小齿轮11转动时，驱 动大齿轮2通过健配合带动旋转管道5-1转动，旋转管道通过与大螺帽4的配合转动，既能 促使旋转管道沿螺纹走向向下钻挖跟进及向上回撤作业，同时还能够被大螺帽4固定和定 位，使它不能脱落，当不需要旋转管道向上回撤或向下跟进时，即控制电磁铁8,使它断电消 磁，此时，该旋转管道5-1配装的大螺帽4中的弹性销钉弹出，顶压住旋转管道5-1的外壁， 促使大螺帽4与旋转管道5-1固定成一体，使大螺帽4随着旋转管道5-1的转动，贴着上支 撑轴承4-1和中支撑轴3 -起转动，从而解决了旋转钻架的不跟进和不回撤，而只是空转； 相反，控制电磁铁8带电带磁，销钉收回，不再顶压旋转钻架外壁，上支撑轴承4-1被磁性锁 住不能转动，并且还磁吸着大螺帽4跟着固定不转动，从而只有跟着旋转管道5-1转动，所 以能完成跟进或回撤或停止跟进或回撤，而只旋转作业。
[0015] 在旋转管道旋转时带动钻掘头结构17的吸排结构16作业，当水泥圈16下部的被 掘层被掘挖吸排干净后，水泥圈16在其本身的重量的压迫下不断跟进下落，其最上部地面 上，不断叠加水泥圈16不断下压跟进，最后即完成全部由水泥圈16围成的超大口径坚井。
[0016] 在图中，该所述水泥圈16,它为一个正圆管形，它的壁层均由水泥混凝土及钢筋构 架而成，它的上下边，平齐的边缘上带有雁尾和燕尾槽结构，在地面上进行水泥圈叠加操作 时，即可进行雁尾对燕尾槽对应套接安装，以达到使水泥圈叠加时，加强固定，形成一个整 体结构，使其更坚固可靠，以应对地质的形变。在水泥圈16周围的壁上，开设有轴向的水管 槽，水管槽中装有管壁开口的水管，该水管的作用是当水泥圈与周围井壁的摩擦力加大时， 如若不向下跟进移动，即需向水管中注水，扩散到水泥圈16周围的井壁上，减少水泥圈向 下跟进的阻力，促使水泥圈16不断跟进。由于水泥圈的不断跟进，使地面上的水泥圈16不 断的下沉，并与地面保持平齐，这样，地面上便能够方便不断地叠加水泥圈16,正由于这样 不断的跟进、不断的叠加，才得以完成整个坚井的作业。在最下部的水泥圈16上下边缘上， 开设有对应于十字支撑架13上的伸出节的开口，使伸出节能够插入和退出，水泥圈16的作 用，一是起到固定该超大口径钻机的作用，二是起到把掘进井进行加固成型并起到保护作 用。当完成铝井作业时，操控电磁开关液压缸8,使其伸缩节吸回；这样上提该超大口径钻 机整体，即能够收回整机经过检修后即可进行下一步的作业。
[0017] 本发明的主要运作原理是，在地面上设有控制超大口径的控制装置，该控制装置 要通过旋转驱动电机10控制旋转转架的整体旋转，同时更要控制钻掘机构的正常作业，使 钻掘头不仅要由小直径到大直径的有规律的平行移动，并且还要随着旋转转架的圆周运动 而移动，同时还要有自身的旋转钻掘作业的跟进和回撤，而其中的钻机旋转钻架固定传动 装置，即是该结构中的难点之一，它不仅要解决旋转钻架的转动，并且还要解决旋转钻旋转 作业的跟进和回撤；它不仅能在动态的环境下能够很好地钻掘作业，并且还能够与吸排结 构的吸排作业进行配合同步钻掘作业，在钻掘头结构的主导结构中，其中的行走电机负责 它的由小直径到大直径的平行移动，其中的掘进电机即负责钻掘头的旋转钻掘作业。
【权利要求】
1.超大口径钻机旋转钻架固定传动结构，包括支撑轴承（1)、驱动大齿轮（2)、支撑轴 承（3)、大螺帽（4)、上支撑轴承（4-1)、旋转连接头（5)、旋转管道（5-1)、螺纹结构（6)、滑 动键槽（7)、电磁铁（8)、弹性销钉（8-2)、固定键（9)、驱动电机（10)、驱动小齿轮（11)、封 闭盖（12)、十字支撑架（13)、水泥圈（14)、水管（14-1)、吸排结构（15)、钻掘头结构（16); 其特征是：该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在"1"字形旋转钻架坚向的旋转管道 (5-1)外围，由上至下设有螺纹结构（6)及轴向滑动键槽（7)结构，滑动键槽（7)结构由轴 向的固定键（9)配合安装着驱动大齿轮（2)，螺纹结构（6)螺纹配合安装有固定和螺旋推 动的大螺帽（4)，该大螺帽（4) 一侧向圆心方向开有通孔，通孔中滑动配合安装有弹性销 钉（8-2)，对应销钉通孔，设有电磁铁（8)，电磁铁（8)与弹性销钉（8-2)之间安装有弹簧 (8-1);在大螺帽（4)的上部装有上支撑轴承（4-1)和电磁铁（8)，在大螺帽（4)的下部顺序 装着旋转中支撑轴承（3)、驱动大齿轮（2)、下支撑轴承（1)和十字支撑架（13)，十字支撑架 (13)两端上连接有带伸缩节的电磁铁（8)，其电磁液压缸的伸缩节插入水泥圈（14)的预留 孔中；在这些设备的外围，罩装着封闭盖（12)，封闭盖（12)底面与十字支撑架（13)连接固 定，在驱动大齿轮（2 )上部的封闭盖（12 )上，坚向的安装着驱动电机（10 )，驱动电机（10 )转 动轴穿过封闭盖（12)连接驱动小齿轮（11 )，驱动小齿轮（11)和驱动大齿轮（2)啮合传动。 当电机带动驱动小齿轮（11)转动时，驱动大齿轮（2)通过健配合带动旋转管道转动，旋转 管道通过与大螺帽（4)的配合转动；该旋转管道（5-1)的外壁上顶压有大螺帽（4)，大螺帽 (4)中有弹性销钉。
【文档编号】E21B15/00GK104088586SQ201410336387
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】李付星, 陈亮, 刘文君, 张元越, 黄传辉, 李沛霖, 李传琪 申请人:徐州工程学院