专利名称：海洋钻机浮动钻进装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在船上、能克服海浪起伏进行正常钻探作业的装置，具体是
一种海洋钻机浮动钻进装置，属于工程机械领域。
背景技术：
海洋钻机主要用于对近海海床的地质结构进行勘察和取样分析。将平时在陆地 上施工的钻机安装于船上，组成一整体，即构成海洋钻机。海洋钻机的作业平台是在船上， 其与陆地上钻机的最大区别在于船体和钻机会随着海浪起伏(在满足作业条件时仍有 300 400mm的上下落差)，会导致整套钻杆和钻头对孔底形成冲击，而该冲击力是整个船 和钻机、钻杆重量的总和，巨大的冲击力容易直接导致钻杆、钻机毁损，无法进行钻进施工。
为了克服海浪起伏带来的施工难题，目前现有海洋钻机的技术方案主要是在钻机 的结构上进行解决，大致有两种方法， 一是采用钢绳悬挂、滑轮补偿的方法，二是采用棘轮 止退补偿的方法。这两种方法虽然可以解决海浪起伏的问题，但明显增加了结构的复杂程 度，增加了制造维护成本，且不利于施工效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构巧妙合理、使用安 全可靠、制造维护成本低、自动化程度高的海洋钻机浮动钻进装置。 按照本发明提供的技术方案，所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控 制阀、油泵和油箱，浮动钻进机构包括加压提升油缸，加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀 的第一工作油口相连通，加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通；控 制阀的进油口通过进油管与油泵相连通，控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通，其特 征在于，所述浮动钻进机构还包括钻杆、动力头、第一链条、双排滑动滚轮、顶部滚轮、加压 提升油缸、推进架体、第二链条和底部滚轮；顶部滚轮、底部滚轮分别设置在推进架体的上、 下端，加压提升油缸固定在推进架体上，双排滑动滚轮连接在油缸活塞上；钻杆连接在动力 头上，动力头连接在连接座上；第一链条的一端连接在连接座上部，第一链条的另一端依次 绕过顶部滑轮上部、双排滑动滚轮下部，然后固定在推进架体上；第二链条的一端连接在连 接座下部，第二链条的另一端依次绕过底部滚轮下部、双排滑动滚轮上部，然后固定在推进 架体上。 所述顶部滚轮通过顶部滚轮轴安装在顶部滚轮座上，顶部滚轮座通过螺栓安装在 推进架体上端；所述底部滚轮通过底部滚轮轴安装在推进架体下端。 所述加压提升油缸的尾端通过螺栓安装在推进架体的顶部，油缸活塞下端连接双
排滑动滚轮座，所述双排滑动滚轮通过双排滑动滚轮轴安装在双排滑动滚轮座上。 作为本发明的进一步改进，所述加压提升油缸的无杆腔油口与有杆腔油口之间串
接有平衡阀。 作为本发明的进一步改进，所述油泵与油箱之间连接有吸油滤油器，所述回油管上连接有回油过滤器。 本发明与已有技术相比，优点在于结构巧妙合理，在钻机的液压系统中实现自动 浮动补偿的功能，使用安全可靠，而且制造成本基本没有增加、维护更方便，完全能够满足 海上钻机作业的工艺需要，在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。
图1为本发明的工作情况示意简图。
图2为本发明的结构示意图。 附图标记说明l-船体、2-浮动钻进机构、3-钻杆、4-连接螺栓、5-动力头、6-连 接座、7-螺栓、8_连接螺栓、9-第-链条、10_双排滑动滚轮、11-双排滑动滚轮轴、12-双 排滑动滚轮座、13-球头盖、14-内六角螺栓、15-连接螺栓、16-顶部滚轮、17-顶部滚轮轴、 18-螺栓、19-顶部滚轮座、20-加压提升油缸、21-油缸活塞、22-推进架体、23-第-油管、 24-第二油管、25-平衡阀、26-、27-控制阀、28-、29-回油管、30_回油过滤器、31-油泵、 32-吸油滤油器、33-电机、34-进油管、35-油箱、36_螺栓、37_第二链条、38-底部滚轮、 39-底部滚轮轴。
具体实施例方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。 如图所示，本发明安装在船体1上，主要由浮动钻进机构2、第一油管23、第二油管 24、平衡阀25、压力表26、控制阀27、溢流阀28、回油管29、回油滤油器30、油泵31、吸油滤 油器32、电机33、进油管34、油箱35、螺栓36、第二链条37、底部滚轮38、底部滚轮轴39等 零部件组成。 如图2所示，所述浮动钻进机构2主要由钻杆3、动力头5、连接座6、第一链条9、 双排滑动滚轮10、双排滑动滚轮座12、顶部滚轮16、顶部滚轮座19、加压提升油缸20、推进 架体22、第二链条37和底部滚轮38组成；顶部滚轮16、底部滚轮38分别设置在推进架体 22的上、下端，顶部滚轮16通过顶部滚轮轴17安装在顶部滚轮座19上，顶部滚轮座19利 用螺栓18连接在推进架体22的上端；加压提升油缸20的尾端也利用螺栓18连接在推进 架体22的顶部，双排滑动滚轮10连接在油缸活塞21上，双排滑动滚轮10可以随着油缸活 塞21的伸縮自由滑动；钻杆3通过自身螺纹连接在动力头5上，动力头5通过螺栓7连接 在连接座6上，连接座6可以在推进架体22上滑动；第一链条9的一端通过连接螺栓8连 接在连接座6上部，第一链条9的另一端依次绕过顶部滑轮16上部、双排滑动滚轮10下部， 然后通过连接螺栓15固定在推进架体22上；第二链条37的一端通过连接螺栓4连接在连 接座6下部，第二链条37的另一端依次绕过底部滚轮38下部、双排滑动滚轮10上部，然后 通过连接螺栓36固定在推进架体22上。 如图2所示，所述双排滑动滚轮10通过双排滑动滚轮轴11安装在双排滑动滚轮 座12上，双排滑动滚轮座12利用内六角螺栓14、球头盖13连接在油缸活塞21下端的球头 上。 如图2所示，所述加压提升油缸20的无杆腔油口通过第一油管23与控制阀27的 第一工作油口相连通，加压提升油缸20的有杆腔油口通过第二油管24与控制阀27的第二工作油口相连通，加压提升油缸20的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀25，用于 避免上下运动的冲击。所述控制阀27的进油口通过进油管34与油泵31和吸油滤油器32 相连通，油泵31与电机33相连，电机33待定油泵工作，吸进液压油，吸油滤油器32用于过 滤液压油中的杂质，防止堵塞；控制阀27的回油口通过回油管29与油箱35相连通，回油管 29上连接有回油过滤器30，回油过滤器30也用于过滤液压油中的杂质，防止堵塞。
所述控制阀27可采用意大利海德液控股份公司生产的型号为HC-D6/3的控制阀， 该控制阀上集成有压力表26和溢流阀28，压力表26可方便观测系统的压力，便于控制，溢 流阀28可在系统压力过大时打开，保障系统安全运行。
本发明的工作过程及工作原理如下 海浪上升时，船体1随之上升，为使连接在钻杆3上的钻具继续保留在孔底进行钻 进操作，动力头5需要下行；船体1和加压提升油缸20上升时，加压提升油缸20的无杆腔 容积变大，压力下降，溢流阀28处于关闭状态；电机33驱动油泵31输出液压油，液压油经 控制阀27进入加压提升油缸20的无杆腔内，推动油缸活塞21下行，进而带动双排滑动滚 轮10同步下行，由于第一链条9的一端固定在推进架体22上，双排滑动滚轮10的下行必 牵动第一链条9下行，第一链条9经过顶部滚轮16的转向牵动连接座6和动力头5上行； 在动力头5上行的同时，第二链条37连接在连接座6下部的一端随之上行，第二链条37的 另一端跟随双排滑动滚轮10同步下行，整套装置组成一整体，完成了动力头5向上提升的 动作，且动力头5上行的行程距离是油缸活塞21伸出行程的2倍。 海浪下降时，船体1随之下降，为防止船体1和浮动钻进装置下降时形成的冲击力 导致设备毁损，动力头5需要上行；船体1和加压提升油缸20上升时，加压提升油缸20的 无杆腔承受油缸活塞21的压力，溢流阀28打开，加压提升油缸20无杆腔内的液压油从溢 流阀28经由回油过滤器30回到油箱35内。
权利要求
海洋钻机浮动钻进装置，包括浮动钻进机构(2)、控制阀(27)、油泵(31)和油箱(35)，浮动钻进机构(2)包括加压提升油缸(20)，加压提升油缸(20)的无杆腔油口与控制阀(27)的第一工作油口相连通，加压提升油缸(20)的有杆腔油口与控制阀(27)的第二工作油口相连通，控制阀(27)的回油口通过回油管(29)与油箱(35)相连通，进油管(34)上连接有油泵(31)，控制阀(27)的进油口通过进油管(34)与油箱(35)相连通，其特征在于，所述浮动钻进机构(2)还包括钻杆(3)、动力头(5)、第一链条(9)、双排滑动滚轮(10)、顶部滚轮(16)、加压提升油缸(20)、推进架体(22)、第二链条(37)和底部滚轮(38)；顶部滚轮(16)、底部滚轮(38)分别设置在推进架体(22)的上、下端，加压提升油缸(20)固定在推进架体(22)上，双排滑动滚轮(10)连接在油缸活塞(21)上；钻杆(3)连接在动力头(5)上，动力头(5)连接在连接座(6)上；第一链条(9)的一端连接在连接座(6)上部，第一链条(9)的另一端依次绕过顶部滑轮(16)上部、双排滑动滚轮(10)下部，然后固定在推进架体(22)上；第二链条(37)的一端连接在连接座(6)下部，第二链条(37)的另一端依次绕过底部滚轮(38)下部、双排滑动滚轮(10)上部，然后固定在推进架体(22)上。
2. 如权利要求l所述的海洋钻机浮动钻进装置，其特征还在于，所述顶部滚轮(16)通 过顶部滚轮轴(17)安装在顶部滚轮座(19)上，顶部滚轮座(19)通过螺栓(18)安装在推 进架体(22)上端；所述底部滚轮(38)通过底部滚轮轴(39)安装在推进架体(22)下端。
3. 如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置，其特征还在于，所述加压提升油缸 (20)的尾端通过螺栓(18)安装在推进架体(22)的顶部，油缸活塞(21)下端连接双排滑 动滚轮座(12)，所述双排滑动滚轮(10)通过双排滑动滚轮轴(11)安装在双排滑动滚轮座 (12)上。
4. 如权利要求1所述的海洋钻机浮动钻进装置，其特征还在于，所述加压提升油缸 (20)的无杆腔油口与有杆腔油口之间串接有平衡阀(25)。
5. 如权利要求l所述的海洋钻机浮动钻进装置，其特征还在于，所述油泵(31)与油箱 (35)之间连接有吸油滤油器(32)，所述回油管(29)上连接有回油过滤器(30)。
全文摘要
本发明涉及一种海洋钻机浮动钻进装置，属于工程机械领域。所述海洋钻机浮动钻进装置包括浮动钻进机构、控制阀、油泵和油箱，浮动钻进机构包括加压提升油缸，加压提升油缸的无杆腔油口与控制阀的第一工作油口相连通，加压提升油缸的有杆腔油口与控制阀的第二工作油口相连通，控制阀的进油口通过进油管与油箱相连通，进油管上连接有油泵，控制阀的回油口通过回油管与油箱相连通。本发明结构巧妙合理，在钻机的液压系统中实现自动浮动补偿的功能，使用安全可靠，而且制造成本基本没有增加、维护更方便，完全能够满足海上钻机作业的工艺需要，在产品的技术层次和自动化程度上有所提升。
文档编号E21C50/02GK101709646SQ20091025336
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者朱利根 申请人:江苏省无锡探矿机械总厂有限公司