一种水下钻机的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种水下钻机，由钻机本体（1）、底座（2）和阀体开闭装置（3）组成，其特征在于:底座（2）与钻机本体（1）同轴并位于钻机本体（1）下部，阀体开闭装置（3）旁置于钻机本体（1）一侧，底座（2）安装在钻机本体（1）下方，钻机下部的钻头（112）位于底座（2）内部，阀体开闭装置（3）通过连接销（208）与底座（2）的阀门把（207）相连接。本发明具有结构比较紧凑、小巧轻便、易操作、安全性好的特点，可以实现在水下的快速锚固和自动钻孔，并能在钻孔完成过程中和钻孔完成后更换对接工具时形成对作业面内容物的保护。
【专利说明】
一种水下钻机
技术领域
[0001]本发明涉及一种水下钻孔工具，特别涉及是一种适用于水下调查和水下作业的一种水下钻孔装置。
【背景技术】
[0002]水下钻机的作用是通过钻杆的进给和转动对水下作业面进行作业，由于水下的压力作用，人在水中的运动受限且不能长时间工作，同时由于浑水中视觉距离变短，不易辨识水下物体(尤其是数据刻度等)，为了扩展水下工作条件，需要进一步地提高现有水下作业装备的技术水平。
[0003]经过对现有技术的检索发现。
[0004]公开号为CN104354843A的发明专利申请公开了一种配合ROV的海洋油船微型打捞钻孔装置，该装置的钻孔装置的进给驱动机构和转动驱动机构非同轴布置，同时它将两个独立的定位装置和钻孔装置分别并行放置在一个框架，这两种因素造成了作业工具体量较大;另外，该装置的钻孔装置和用于封堵的插板阀分别为独立的个体，这种情况会在开孔完成后作业面内部容积物的泄露或污染。
[0005]公开号为CN204122797U的实用新型专利公开一种水下全自动液压开孔机，该装置主要采用空心液压马达驱动活塞杆内部的钻杆转动，用作支撑的支撑套和油缸为分体结构，这种结构同样没有考虑开孔后的泄露，同时，钻杆位于活塞杆内部的结构和空心液压马达这两种因素将使整体结构的径向尺寸增大，此外，该结构没有考虑钻机的锚固和对钻孔深度进行测定。
[0006]公开号为CN104551084A的发明专利申请公开一种深水抽油钻孔设备，该装备由液压马达通过齿轮的传动由分别完成了钻孔组件的旋转运动和进给运动，由于传动部件众多，结构比较庞大。
[0007]公开号为CN104554672A的发明专利申请公开了一种水下沉船开孔机底座，该装置的定位装置采用与底座分体的射钉枪，射钉枪在底座上的安装造成了结构的额外负担，同时由于射钉的预制孔径比射钉杆径略大，射钉枪的钉在射出时无阻碍，这种结构在操作时可能会因为误操作而对人体造成伤害，另外，该结构没有考虑钻机与作业面脱离后作业面内部容积物的溢出和污染。
[0008]公开号为CN203003194U的实用新型专利公开一种水下管道用液压开孔机，该专利主要对水下管道开孔过程中的卡箍定位进行了设计，这种结构对其它作业没有通用性。
[0009]公开号为CN100421848C的发明专利申请公开一种可控制进给深度的水下管道开孔机，该装置利用液压马达通过齿轮组驱动开孔刀的进给和转动，进给和转动装置之间利用滑键连接，滑键在轴上是局部非对称抗剪机构，在机构转动时轴受力不平衡且受力面较小，另外本装置采用刻度盘式读数装置对开孔深度进行反馈，在浑水中不易读数，公开号为CN1706579A的发明专利申请所公开的水下开孔机的读数装置虽改为液晶读数，但也没有从根本上解决浑水中读数的难题。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就在于针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种具有结构比较紧凑、小巧轻便、易操作、安全性好的水下钻机。本发明可以实现在水下的快速锚固和自动钻孔，并能在钻孔完成过程中和钻孔完成后更换对接工具时形成对作业面内容物的保护。
[0011]本发明给出的技术方案是:一种水下钻机，由钻机本体1、底座2和阀体开闭装置3组成，其特点是底座2与钻机本体I同轴并位于钻机本体I下部，阀体开闭装置3旁置于钻机本体I 一侧，底座2安装在钻机本体I下方，钻机下部的钻头112位于底座2内部，阀体开闭装置3通过连接销208与底座2的阀门把207相连接。其中。
[0012]钻机本体I由实心马达101、马达101连接螺栓102、传动件103、过渡件104、轴承105、转动活塞杆106、支撑液压缸107、钻头112、位置读取组件109和位置标定组件108组成，所述实心马达101安装在支撑液压缸107上部，传动件103、过渡件104、轴承105、转动活塞杆106同轴并位于支撑液压缸107内部，钻头112位于支撑液压缸107下方，位置标定组件108位于转动活塞杆106内部，位置读取组件109位于支撑液压缸107下部，钻头112安装在转动活塞杆106下部。
[0013]底座2由阀体201、阀门202、锚固化合物203、锚固钉204、密封垫205、阀门轴206和阀门把207组成，阀门202安装在阀体201内部，阀门把207位于阀体201外部并与安装在与阀门202上的阀门轴206连接，锚固钉204和锚固化合物203封装在阀体201下部的预制孔内并使锚固钉204位于作业面的一侧，密封垫205安装在阀体201底部。
[0014]阀体开闭装置3由销轴分离化合物209、连接销208、开闭液压缸302、转动销303和开闭活塞杆301组成，开闭活塞杆301位于开闭液压缸302内，连接销208位于开闭活塞杆301的一端，转动销303和开闭液压缸302的一端相连接。
[0015]所述转动活塞杆106上部的外凸缘与传动件103的内凸缘接触性连接，转动活塞杆106下部设有钻头112，转动活塞杆106中部设有位置标定装置。
[0016]所述连接阀体开闭装置3与底座2阀门把2O 7的连接销2 O 8内置销轴分离化合物209，连接支撑液压缸107和阀体201的底座2连接螺栓111内置底座2分离化合物110，阀体201内置锚固钉204和锚固化合物203。
[0017]所述阀体201内置的锚固化合物203在激发后锚固钉204的一部分(且非全部)与阀体201连接。
[0018]所述阀体开闭装置3与底座2的阀门把207可以分离。
[0019]所述支撑液压缸107和阀体201的底座2可以分离。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是。
[0021]1.快速锚固和即时脱离。本发明利用化合物的瞬态反应来实现底座2的锚固以及底座2和钻机本体I的分离，对减轻水下作业强度、减少作业时间和提高作业效率提供了必要的条件，同时快速锚固对避免定位后的滑移起到了有效保证。
[0022]2.自动钻孔。本发明利用外部的压力实现钻头112的进给和旋转，并由位置读取组件109检测钻头112的位置，从而通过控制外部的压力源和信号实现本发明的远程自动操作。
[0023]3.安全性好。本发明锚固时所用的锚固钉204预置在阀体201内部，相对于可拆卸锚固钉204来说，减少了不同现场拆卸的工序，避免了现场的误操作，另外，本发明的锚固钉204激发后会的一部分留在阀体201内部，以便于实现阀体201与作业面的固定，这种结构可以避免无障碍射出的锚固钉204对其它人员或物体造成伤害。
[0024]4.紧凑、轻便。本发明所采用的转动活塞杆106同时实现了钻头112的螺旋运动，且各部件在一个轴向上实现了底座2和钻机的叠加，避免了在钻机外侧设置相关驱动机构，减轻了设备的重量和空间尺寸，使设备在使用时更轻便。
[0025]5.通用及可操作性好。本发明由位置读取组件109自动检测钻头112的位置，规避了在浑水中不易对钻机钻取深度进行辨识的问题，扩大了钻机的使用范围；另外通过控制外部的压力源可以实现钻机的远程自动操作，可以实现操作的自动化，从而减小操作难度。
[0026]6.防污染性强。本发明在作业前通过密封垫205使钻机、底座2和作业面形成一个与外界隔离的封闭腔，同时由于支撑液压缸107和转动活塞杆106之间设有密封装置，所以支撑液压缸107内的液压油不会对封闭腔内进行污染。当作业完成后，阀体201关闭，底座2和作业面内部形成一个与外界隔离的封闭腔，在其它工具通过所钻取的孔进行后续作业时，将相应工具与底座2进行密封对接，打开阀门把207即可进行相应操作，这种结构避免了钻机在作业前后对作业面内部的内容物造成污染，提高了孔内物体的安全程度。
【附图说明】
[0027]图1a是本发明水下钻机工作前的示意图，图1b是图1a的侧视图。
[0028]图2a是本发明工作后钻机本体I和阀体开闭装置3与底座2分离的示意图，图2b是图2a的侧视图。
[0029]图中标记:1.钻机本体，101.实心马达，102.马达连接螺栓，103.传动件，104.过渡件，105.轴承，106.转动活塞杆，107.支撑液压缸，108.位置标定组件，109.位置读取组件，110.底座分离化合物,111.底座连接螺栓，112.钻头，2.底座，201.阀体，202.阀门，203.锚固化合物，204.锚固钉，205.密封垫，206.阀门轴，207.阀门把，208.连接销，209.销轴分离化合物，3.阀体开闭装置，301.开闭活塞杆，302.开闭液压缸，303.转动销。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0031]如图1-图2所示，这种水下钻机，由钻机本体1、底座2和阀体开闭装置3组成，其特点是所述的底座2与钻机本体I同轴并位于钻机本体I下部，阀体开闭装置3旁置于钻机本体I 一侧，底座2通过底座连接螺栓111安装在钻机本体I下方，钻机下部的钻头112位于底座2内部，阀体开闭装置3通过连接销208与底座2的阀门把207相连接，底座2与作业面能通过锚固钉204快速锚固在作业面上;上述的方向规定为:靠近作业面的方向为下，远离作业面的方向为上;其中。
[0032]钻机本体I由实心马达101、马达连接螺栓102、传动件103、过渡件104、轴承105、转动活塞杆106、支撑液压缸107、位置标定组件108、位置读取组件109、底座分离化合物110、底座连接螺栓111和钻头112组成，所述实心马达101通过马达连接螺栓102安装在支撑液压缸107上部，传动件103、过渡件104、轴承105、转动活塞杆106同轴并位于支撑液压缸107内部，钻头112位于支撑液压缸107下方，位置标定组件108位于转动活塞杆106内部，位置读取组件109位于支撑液压缸107下部，实心马达101通过轴承105与封装在过渡件104内的传动件103连接并将实心马达101的转动经转动活塞杆106传递到转动活塞杆106下部的钻头112上，其中底座分离化合物110位于底座连接螺栓111内部。
[0033]底座2由阀体201、阀门202、锚固化合物203、锚固钉204、密封垫205、阀门轴206、阀门把207、连接销208和销轴分离化合物209组成，阀门202安装在阀体201内部，阀门把207位于阀体201外部并与安装在与阀门202上的阀门轴206连接，锚固钉204和锚固化合物203封装在阀体201下部的预制孔内并使锚固钉204位于作业面的一侧，密封垫205安装在阀体201底部，其中销轴分离化合物209位于连接销208内部。
[0034]底座2通过底座连接螺栓111安装在钻机本体I的支撑液压缸107下部。
[0035]阀体开闭装置3由开闭活塞杆301、开闭液压缸302和转动销303组成，开闭液压缸302通过转动销303与钻机本体I的支撑液压缸107相连接，开闭活塞杆301位于开闭液压缸302内部，同时开闭活塞杆301通过连接销208与底座2的阀门把207相连接。
[0036]本发明工作原理如下。
[0037]钻机处于准备作业状态时，钻机本体I的转动活塞杆106和阀体开闭装置3的开闭活塞杆301处于缩回状态，底座2的阀门202处于开启状态，阀体开闭装置3的开闭活塞杆301通过连接销208与底座2的阀门把207连接，底座2通过底座连接螺栓111与钻机本体I连接，锚固钉204隐藏在阀体201下部的预制孔内，销轴分离化合物209、锚固化合物203和底座2分离化合物110处于待激发状态。
[0038]开始工作时，底座2下端的密封垫205首先与作业面接触，通过阀体201外部的引线激活锚固化合物203发生反应，将锚固化合物203的化学能转化为势能，这种势能作用在锚固钉204的顶端并转化为锚固钉204的动能从而使锚固钉204向下穿过密封垫205将底座2钉在作业面上，使钻机本体1、底座2和作业面形成一个与外界隔离的封闭腔，由于支撑液压缸107和转动活塞杆106之间设有密封装置，所以支撑液压缸107内的液压油不会对封闭腔内进行污染。支撑液压缸107与底座2连接，支撑液压缸107上部的实心马达101通过传动装置与转动活塞杆106间凸缘所形成的滑动副带动转动活塞杆106转动，支撑液压缸107上部过流孔A的压力大于下部过流孔B的压力，从而在动转动活塞杆106两端形成了正压力差，这种正压力差推动转动活塞杆106向下作直线运动，上述的直线运动和转动合成了转动活塞杆106下端钻头112的螺旋运动，当钻头112向下穿过阀门202和密封垫205后就直接与作业面相接触，使钻头112的螺旋运动变成了钻头112附属的齿牙对作业面的切削动作，同时，镶嵌在支撑液压缸107下部的位置读取组件109通过无线信号读取转动活塞杆106内部的位置标定组件108并检测转动活塞杆106向下的作业长度，由于转动活塞杆106和钻头112固连，所以检测转动活塞杆106向下的长度就可以知道钻头112的钻取深度。当达到钻取深度后，支撑液压缸107上部的实心马达101反转，从而带动钻头112反转，同时支撑液压缸107下部过流孔B的压力大于上部过流孔A的压力，从而推动转动活塞杆106向上作直线运动，钻头112缩回到阀门202上部，当位置读取组件109检测到转动活塞杆106带动钻头112回到阀门202上方时，开闭活塞杆301相对于开闭液压缸302向外运动，通过连接销208带动阀门把207的阀门轴206转动阀门202，使阀体201关闭，从而使底座2和作业面内腔形成一个与外界隔离的封闭腔。
[0039]作业完成后，转动销303内部的销轴分离化合物209被激活所产生的化学能量将转动销303沿轴向断裂，开闭活塞杆301与阀门把207实现分离，同时，底座2分离化合物110也将底座2连接螺栓111断裂，实现底座2和支撑液压缸107的分离。在其它工具通过所钻取的孔进行后续作业时，将相应工具与底座2进行密封对接后，旋转阀门把207带动门轴206转动，从而使阀门202旋转并开启阀体201，之后即可进行相应操作。
[0040]以上所述仅为本发明的一种实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水下钻机，由钻机本体(I)、底座(2)和阀体开闭装置(3)组成，其特征在于:底座(2)与钻机本体I同轴并位于钻机本体(I)下部，阀体开闭装置3旁置于钻机本体(I)一侧，底座(2)安装在钻机本体(I)下方，钻机下部的钻头(112)位于底座(2)内部，阀体开闭装置(3)通过连接销(208)与底座(2)的阀门把207相连接，其中: 钻机本体(I)由实心马达(101)、马达(101)连接螺栓(102)、传动件(103)、过渡件(104)、轴承(105)、转动活塞杆(106)、支撑液压缸(107)、钻头(112)、位置读取组件(109)和位置标定组件(108)组成，所述实心马达(101)安装在支撑液压缸(107)上部，传动件(103)、过渡件(104)、轴承(105)、转动活塞杆(106)同轴并位于支撑液压缸(107)内部，钻头(112)位于支撑液压缸(107)下方，位置标定组件(108)位于转动活塞杆(106)内部，位置读取组件(109)位于支撑液压缸(107)下部，钻头(112)安装在转动活塞杆(106)下部； 底座(2 )由阀体(201)、阀门(202 )、锚固化合物(203 )、锚固钉(204)、密封垫(205 )、阀门轴(206)和阀门把(207)组成，阀门(202)安装在阀体(201)内部，阀门把(207)位于阀体(201)外部并与安装在与阀门(202)上的阀门轴(206)连接，锚固钉(204)和锚固化合物(203)封装在阀体(201)下部的预制孔内并使锚固钉(204)位于作业面的一侧，密封垫(205)安装在阀体201底部； 阀体开闭装置(3)由销轴分离化合物(209)、连接销(208)、开闭液压缸(302)、转动销(303)和开闭活塞杆(301)组成，开闭活塞杆(301)位于开闭液压缸(302)内，连接销(208)位于开闭活塞杆(301)的一端，转动销(303)和开闭液压缸(302)的一端相连接。2.根据权利要求1所述水下钻机，其特征在于:所述转动活塞杆(106)上部的外凸缘与传动件(103)的内凸缘接触性连接，转动活塞杆(106)下部设有钻头(112)，转动活塞杆(106)中部设有位置标定装置。3.根据权利要求1所述水下钻机，其特征在于:所述连接阀体开闭装置(3)与底座(2)阀门把(207)的连接销(208)内置销轴分离化合物(209)，连接支撑液压缸(107)和阀体(201)的底座连接螺栓(111)内置底座分离化合物(110 )，阀体(201)内置锚固钉(204 )和锚固化合物(203)。4.根据权利要求1或3所述水下钻机，其特征在于:阀体(201)内置的锚固化合物(203)在激发后锚固钉(204)的一部分与阀体(201)连接。5.根据权利要求1或3所述水下钻机，其特征在于:所述阀体开闭装置(3)与底座(2)的阀门把(207)可以分离。6.根据权利要求1或3所述水下钻机，其特征在于:所述支撑液压缸(107)和阀体(201)的底座(2)可以分离。
【文档编号】E21B7/12GK106050145SQ201610636064
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月5日 公开号201610636064.X, CN 106050145 A, CN 106050145A, CN 201610636064, CN-A-106050145, CN106050145 A, CN106050145A, CN201610636064, CN201610636064.X
【发明人】王岩卿
【申请人】王岩卿