超大口径钻机旋转接头结构的制作方法
【专利摘要】超大口径钻机旋转接头结构，该装置有一个下部带法兰的总管道伸缩节，在钻架转动管内，安装有带弹性的下部弹性输送管道及弹性输送管道接头，安装有耐磨密封环，在下部弹性输送管道的两边安装有下部电路通道，上端有一个带弹性的电刷座，上部弹性输送管道及上部电路通道均由上部压兰固定并连接在总管道伸缩节管壁上，下部电路通道与下部弹性输送管道均由下部固定压兰固定并连接在钻架转动管管壁上，该钻架转动管端部带有螺纹，由上至下分别连接着固定大螺帽和圆锥轴承，该结构巧妙地安装在旋转钻架上部，丝毫不影响下部转架的转动作业，也不影响上部总管道伸缩节的固定，使电源的导通及渣土的吸排均能够畅通无阻的进行。
【专利说明】超大口径钻机旋转接头结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转钻机的旋转接头结构，尤其是一种超大口径钻机旋转接头结构。
【背景技术】
[0002]目前，用于钻井作业的钻井机，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口径要求，并且，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。
[0003]目前，虽然有超大口径钻机出现，它的结构及作业原理是，它由旋转转架结构、钻掘头结构、吸排结构及旋转连接装置等部分组成,作业时,首先驱动旋转钻架转动，在旋转转架大圆径转动的同时，其旋转转架结构上安装的钻掘头结构与吸排结构，同时自动自身转动挖掘，吸排结构同步在轨道中跟随钻掘头结构由小直径到大直径的来回移动，进行吸附及排渣，但是目前对超大口径钻机的具体结构均没有很好的解决，对这些结构的解决目前还是一个很大的难题。
【发明内容】
[0004]为了解决在实际钻井作业中，存在的钻井钻机的诸多问题，本发明提供一种超大口径钻机旋转接头结构，该旋转钻机旋转接头结构是超大钻井口径钻机的关键结构之一，该结构安装在旋转钻架上部，其管路密封性及电路接触性均很好，丝毫不影响下部转架的转动作业，也不影响上部总管道伸缩节的固定，使电源的导通及渣土的吸排均能够畅通无阻的进行。
[0005]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接头结构，包括耐磨密封环、上部弹性输送管道、弹性连接导线、上部电路通道、总管道伸缩节、电刷环、电刷座、电刷头、固定大螺帽、上端法兰、下部电路通道、下部固定压兰、钻架转动管、圆锥轴承、下部弹性输送管道、弹性输送管道接头、两半合短法兰、两半合长法兰、超大口径旋转钻机上下旋转接头机构、超大口径旋转钻机旋转钻架结构、超大口径旋转钻机旋转钻架传动结构、超大口径旋转钻机旋转吸排机构、超大口径旋转钻机旋转挖掘机头机构；该超大口径钻机旋转接头结构，有一个带上端法兰的总管道伸缩节，该总管道伸缩节延伸的上部由两半合短法兰、固定十字支架、电控液压缸、伸出节与水泥圈固定连接；所述总管道伸缩节的法兰与下部的钻架转动管的上端法兰固定连接；在钻架转动管内，安装有带弹性的下部弹性输送管道及弹性输送管道接头；该弹性输送管道接头为一个锥度形管，其锥度形管周圈安装有耐磨密封环；在下部弹性输送管道的周围安装有下部电路通道，该下部电路通道的上端有一个带向内压力的弹性电刷座，电刷座上安装有弹性电刷头，对应电刷座及弹性输送管道接头，在上部的总管道伸缩节内，分别安装有对应的上部弹性输送管道锥形口及锥形口外圆周壁上的电刷环，锥形口内部及外部的电刷环对应连接着下部的弹性输送管道接头和电刷座上的电刷头，从而解决上下输送管道的密封和电连接问题；上部弹性输送管道及上部电路通道均有横向的上部压兰固定并连接在总管道伸缩节管壁上；下部电路通道与下部弹性输送管道均由横向的下部固定压兰固定并连接在钻架转动管管壁上，该钻架转动管端部带有螺纹，由上至下分别连接着固定大螺帽和圆锥轴承，固定大螺帽及圆锥轴承的外围套装着上端法兰。
[0006]下部电路通道的上端部，铰链接一个“L”形的电刷座，在交链接轴处安装一个具有弹性张开力度的小弹簧，小弹簧的一端连接在电刷座的底部，小弹簧的另一端连接在下部电路通道上，小弹簧给予“L”形电刷座一个向外张开的力，当上部弹性输送管道锥形口与锥形弹性输送管道接头贴合连接时，上部弹性输送管道锥形口的下边压住“L”形电刷座的底部，电刷座向锥形口外壁贴压上去，电刷座上的电刷头即与锥形口外壁上的电刷环紧密接触导通电流，从而解决下部转动系统的供电问题。
[0007]上部弹性输送管道锥形口外壁处的电刷环上连接有弹性连接导线，该弹性连接导线另一端与上部电路通道连接，其通过上部电路通道与上部地面上的供电配电装置连接，该弹性连接导线为螺旋状，它在上下部电路通道上下移动时可以拉伸或收缩。
[0008]该所述上部弹性输送管道在上部输送管道的最下端，在图中，它是一个带波纹状的结构，形成有波纹凸起的波峰，在相邻的波峰之间为一个波纹凹下去的低谷，该管壁的材质为一种弹性的橡塑材料，在其中的凸起的波峰管壁内填充有硬质圆环，该圆环起到支撑管壁的作用，使它不易塌陷；该种结构及材质的组合，并使该管道具有一种像弹簧一样的弹性，使它能够收缩和伸长；该下部弹性输送管道也是同样的弹性结构，因此，当下部的钻架转动管上下回撤、跟进时，具有弹性的上、下位移，也即能够在相互贴合密封连接状态的同时，同步的完成回撤或跟进的变化。
[0009]在上端法兰的上部总管道中，有一段总管道伸缩节，该总管道伸缩节上端为一个带有外凸起环的管状结构，该外凸起环结构外围，滑动配合安装有一个两半合长法兰，该两半合长法兰通过螺栓与上部的总管道固定连接；当下部的钻架转动管向上回撤或向下作业跟进时，该总管道伸缩节即能够同步的跟着完成回撤或跟进的位移变化；该总管道伸缩节的外围均匀开有上下贯通的键槽；在两半合短法兰的内壁中，也开有上下贯通的键槽，当两半合短法兰固定安装在固定十字支架上，该总管道伸缩节与两半合短法兰滑动配合装配后，由滑动键装配在两半合短法兰和总管道伸缩节中的键槽中，即能够使总管道伸缩节沿着固定的两半合短法兰中的滑动键上下滑动，而不能转动，从而解决总管道伸缩节的回撤或跟进。
[0010]本发明的主要运作原理是，在上部的地面上设有输电装置及负压吸渣排渣装置，输电装置需要有电源上下沟通，吸渣排渣装置也需要有管道进行上下沟通，这里的难点就是上部的输电装置及吸渣排渣装置都是固定的，而下部的挖掘、跟进、回撤及吸排等装置都是在大旋转、个体自转、及上下移动的状况下进行的作业，所以固定装置、旋转装置及上下移动装置中的接点设计十分重要，本发明就很好地解决了旋转转架结构、钻掘头结构、吸排结构及旋转的接点结构等这些具体的问题。具体详细结构及原理可参考:超大口径钻机挖掘头结构、超大口径钻机吸排机头结构、超大口径钻机旋转钻架结构及超大口径钻机传动结构在图3中的具体位置。
[0011]本发明的有益效果是，该超大口径上下旋转接头装置是超大钻井口径钻机的关键结构之一，该结构巧妙地安装在旋转钻架上部，其管路密封性及电路接触性特别好，丝毫不影响下部转架的转动作业，也不影响上部总管道伸缩节的固定，使电源的导通及渣土的吸排均能够畅通无阻的进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1:为超大口径钻机旋转接头结构的结构原理示意图。
[0014]图2:为超大口径钻机旋转接头结构的安装位置示意图。
[0015]图3:在超大口径钻机的整体结构中旋转接头结构的安装位置示意图。
[0016]图4:为超大口径钻机旋转接头结构的弹性输送管道结构示意图。
[0017]图1、2、3、4中:1.耐磨密封环，2.上部弹性输送管道，3.弹性连接导线，4.上部电路通道，5.总管道伸缩节，6.电刷环，7.电刷座，7-1.小弹簧，8.电刷头，9.固定大螺帽，10.上端法兰，11.下部电路通道，12.下部固定压兰，13.钻架转动管，14.圆锥轴承，15.下部弹性输送管道，16.弹性输送管道接头，17.水泥圈，18.伸出节，19.电控液压缸，20.固定十字支架，21.两半合短法兰，22.滑动键，23.两半合长法兰，24.超大口径钻机上下旋转接头机构，25.超大口径钻机旋转钻架结构，26.超大口径钻机旋转钻架传动结构，27.超大口径钻机旋转吸排机构，28.超大口径钻机旋转挖掘机头机构。
【具体实施方式】
[0018]在图中，该超大口径钻机旋转接头结构，包括耐磨密封环1、上部弹性输送管道2、弹性连接导线3、上部电路通道4、总管道伸缩节5、电刷环6、电刷座7、电刷头8、固定大螺帽9、上端法兰10、下部电路通道11、下部固定压兰12、钻架转动管13、圆锥轴承14、下部弹性输送管道15、弹性输送管道接头16、两半合短法兰21、两半合长法兰23、超大口径旋转钻机上下旋转接头机构24、超大口径旋转钻机旋转钻架结构25、超大口径旋转钻机旋转钻架传动结构26、超大口径旋转钻机旋转吸排机构27、超大口径旋转钻机旋转挖掘机头机构28 ;该超大口径钻机旋转接头结构，有一个带上端法兰10的总管道伸缩节5，该总管道伸缩节5延伸的上部由两半合短法兰21、固定十字支架20、电控液压缸19、伸出节18与水泥圈17固定连接；所述总管道伸缩节5的法兰与下部的钻架转动管13的上端法兰10固定连接；在钻架转动管13内，安装有带弹性的下部弹性输送管道15及弹性输送管道接头16 ;该弹性输送管道接头16为一个锥度形管，其锥度形管周圈安装有耐磨密封环I ;在下部弹性输送管道15的周围安装有下部电路通道11，该下部电路通道11的上端有一个带向内压力的弹性电刷座7，电刷座7上安装有弹性电刷头8，对应电刷座7及弹性输送管道接头16，在上部的总管道伸缩节5内，分别安装有对应的上部弹性输送管道2锥形口及锥形口外圆周壁上的电刷环6，锥形口内部及外部的电刷环6对应连接着下部的弹性输送管道接头16和电刷座7上的电刷头8，从而解决上下输送管道的密封和电连接问题；上部弹性输送管道2及上部电路通道4均有横向的上部压兰固定并连接在总管道伸缩节5管壁上；下部电路通道11与下部弹性输送管道15均由横向的下部固定压兰12固定并连接在钻架转动管13管壁上，该钻架转动管13端部带有螺纹，由上至下分别连接着固定大螺帽9和圆锥轴承14，固定大螺帽9及圆锥轴承14的外围套装着上端法兰10。
[0019]在图1中，下部电路通道11的上端部，铰链接一个“L”形的电刷座7，在交链接轴处安装一个具有弹性张开力度的小弹簧7-1，小弹簧7-1的一端连接在电刷座7的底部，小弹簧7-1的另一端连接在下部电路通道11上，小弹簧7-1给予“L”形电刷座一个向外张开的力，当上部弹性输送管道2锥形口与锥形弹性输送管道接头16贴合连接时，上部弹性输送管道2锥形口的下边压住“L”形电刷座7的底部，电刷座7向锥形口外壁贴压上去，电刷座7上的电刷头8即与锥形口外壁上的电刷环6紧密接触导通电流，从而解决下部转动系统的供电问题。
[0020]在图1中，上部弹性输送管道2锥形口外壁处的电刷环6上连接有弹性连接导线3，该弹性连接导线3另一端与上部电路通道连接，其通过上部电路通道4与上部地面上的供电配电装置连接，该弹性连接导线3为螺旋状，它在上下部电路通道上下移动时可以拉伸或收缩。
[0021 ] 该所述上部弹性输送管道2在上部输送管道的最下端，在图4中，它是一个带波纹状的结构，形成有波纹凸起的波峰2-2，在相邻的波峰之间为一个波纹凹下去的低谷2-3，该管壁的材质为一种弹性的橡塑材料，在其中的凸起的波峰管壁内填充有硬质圆环2-1，该圆环2-1起到支撑管壁的作用，使它不易塌陷；该种结构及材质的组合，并使该管道具有一种像弹簧一样的弹性，使它能够收缩和伸长；该下部弹性输送管道15也是同样的弹性结构，因此，当下部的钻架转动管13上下回撤、跟进时，具有弹性的上、下位移，也即能够在相互贴合密封连接状态的同时，同步的完成回撤或跟进的变化。
[0022]在图1，2中，在上端法兰10的上部总管道中，有一段总管道伸缩节5，该总管道伸缩节5上端为一个带有外凸起环的管状结构，该外凸起环结构外围，滑动配合安装有一个两半合长法兰23，该两半合长法兰23通过螺栓与上部的总管道固定连接；当下部的钻架转动管13向上回撤或向下作业跟进时，该总管道伸缩节5即能够同步的跟着完成回撤或跟进的位移变化；该总管道伸缩节5的外围均匀开有上下贯通的键槽；在两半合短法兰21的内壁中，也开有上下贯通的键槽，当两半合短法兰21固定安装在固定十字支架20上，该总管道伸缩节5与两半合短法兰21滑动配合装配后，由滑动键22装配在两半合短法兰21和总管道伸缩节5中的键槽中，即能够使总管道伸缩节5沿着固定的两半合短法兰21中的滑动键22上下滑动，而不能移动，从而解决总管道伸缩节5的回撤或跟进。
[0023]在图1、2、3、4中，本发明的主要运作原理是，在上部的地面上设有输电装置及负压吸渣排渣装置，输电装置需要有电源上下沟通，吸渣排渣装置也需要有管道进行上下沟通，这里的难点就是上部的输电装置及吸渣排渣装置都是固定的，而下部的挖掘、跟进、回撤及吸排等装置都是在大旋转、个体自转、及上下移动的状况下进行的作业，所以固定装置、旋转装置及上下移动装置中的接点设计十分重要，本发明就很好地解决了旋转转架结构、钻掘头结构、吸排结构及旋转的接点结构等这些具体的问题。具体详细结构及原理可参考:超大口径钻机挖掘头结构28、超大口径钻机吸排机头结构27、超大口径钻机旋转钻架结构25及超大口径钻机传动结构26在图3中的具体位置。
【权利要求】
1.超大口径钻机旋转接头结构，包括耐磨密封环(I)、上部弹性输送管道(2)、弹性连接导线(3)、上部电路通道(4)、总管道伸缩节(5)、电刷环(6)、电刷座(7)、电刷头(8)、固定大螺帽(9)、上端法兰(10)、下部电路通道(11)、下部固定压兰(12)、钻架转动管(13)、圆锥轴承(14)、下部弹性输送管道(15)、弹性输送管道接头(16)、两半合短法兰(21)、两半合长法兰(23 )、超大口径旋转钻机上下旋转接头机构(24)、超大口径旋转钻机旋转钻架结构(25)、超大口径旋转钻机旋转钻架传动结构(26)、超大口径旋转钻机旋转吸排机构(27)、超大口径旋转钻机旋转挖掘机头机构(28);其特征是:该超大口径钻机旋转接头结构，有一个带上端法兰(10)的总管道伸缩节(5)，该总管道伸缩节(5)延伸的上部由两半合短法兰(21)、固定十字支架(20)、电控液压缸(19)、伸出节(18)与水泥圈(17)固定连接；所述总管道伸缩节(5)的法兰与下部的钻架转动管(13)的上端法兰(10)固定连接；在钻架转动管(13)内，安装有带弹性的下部弹性输送管道(15)及弹性输送管道接头(16);该弹性输送管道接头(16)为一个锥度形管，其锥度形管周圈安装有耐磨密封环(I);在下部弹性输送管道(15)的周围安装有下部电路通道(11)，该下部电路通道(11)的上端有一个带向内压力的弹性电刷座(7 )，电刷座(7 )上安装有弹性电刷头(8 )，对应电刷座(7 )及弹性输送管道接头(16)，在上部的总管道伸缩节(5)内，分别安装有对应的上部弹性输送管道(2)锥形口及锥形口外圆周壁上的电刷环(6 )，锥形口内部及外部的电刷环(6 )对应连接着下部的弹性输送管道接头(16)和电刷座(7)上的电刷头(8)，从而解决上下输送管道的密封和电连接问题；上部弹性输送管道(2)及上部电路通道(4)均有横向的上部压兰固定并连接在总管道伸缩节(5)管壁上；下部电路通道(11)与下部弹性输送管道(15)均由横向的下部固定压兰(12)固定并连接在钻架转动管(13)管壁上，该钻架转动管(13)端部带有螺纹，由上至下分别连接着固定大螺帽(9)和圆锥轴承(14)，固定大螺帽(9)及圆锥轴承(14)的外围套装着上端法兰(10)。
2.根据权利要求1所述的超大口径钻机旋转接头结构，其特征是:下部电路通道(11)的上端部，铰链接一个“L”形的电刷座(7)，在绞链接轴处安装一个具有弹性张开力度的小弹簧(7-1 )，小弹簧(7-1)的一端连接在电刷座(7 )的底部，小弹簧(7-1)的另一端连接在下部电路通道(11)上。
3.根据权利要求1所述的超大口径钻机旋转接头结构，其特征是:上部弹性输送管道(2)锥形口外壁处的电刷环(6)上连接有弹性连接导线(3)，该弹性连接导线(3)另一端与上部电路通道连接，其通过上部电路通道(4 )与上部地面的供电配电装置连接，该弹性连接导线(3)为螺旋状。
4.根据权利要求1所述的超大口径钻机旋转接头结构，其特征是:该所述上部弹性输送管道(2)在上部输送管道的最下端，它是一个带波纹状的结构，形成有波纹凸起的波峰(2-2)，在相邻的波峰之间为一个波纹凹下去的低谷(2-3)，该管壁的材质为一种弹性的橡塑材料，在其中的凸起的波峰管壁内填充有硬质圆环(2-1)。
5.根据权利要求1所述的超大口径钻机旋转接头结构，其特征是:在上端法兰(10)的上部总管道中，有一段总管道伸缩节(5)，该总管道伸缩节(5)上端为一个带有内外凸起环的管状结构，该外凸起环结构外围，滑动配合安装有一个两半合长法兰(23 )，该两半合长法兰(23)通过螺栓与总管道固定连接；该总管道伸缩节(5)的外围均匀开有上下贯通的键槽；在两半合短法兰(21)的内壁中，也开有上下贯通的键槽。
【文档编号】E21B17/02GK104074471SQ201410337936
【公开日】2014年10月1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, 李沛霖, 李传琪 申请人:徐州工程学院