一种冲压与回转组合的水下钻机动力头装置及工作方法与流程

本发明涉及水下工程机械技术领域，特别涉及一种冲压与回转组合的水下钻机动力头装置及工作方法。

背景技术：

海底沉积物层很厚，粘性大的沉积物容易抱钻，导致钻具回转钻进困难，静压压力大，增大了钻机漏油风险。现有技术的水下钻机钻进效率低，容易抱钻，机漏油风险大。

有鉴于此，特提出本发明以解决现有技术的不足之处。

技术实现要素：

针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，钻进效率高，稳定性好，机漏油风险小的冲压与回转组合的水下钻机动力头装置及工作方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冲压与回转组合的水下钻机动力头装置，其包括钻具安装杆、箱体、光轴、冲压机构、回转机构，所述箱体顶部设有上盖板，所述箱体底部设有下盖板，所述箱体内部还设有将箱体分成上空腔和下空腔的隔板，所述光轴松动穿过隔板固定安装于上盖板与下盖板之间，所述钻具安装杆依次滑动穿过上盖板、下盖板，所述钻具安装杆松动穿过隔板，所述冲压机构置于箱体的上空腔内安装于上盖板上且与光轴滑动连接，所述回转机构置于箱体的下空腔内安装于冲压机构下且与光轴滑动连接，所述冲压机构工作驱动钻具安装杆、回转机构向下移动冲压，所述回转机构工作驱动钻具安装杆旋转。

本发明的进一步改进为，所述冲压机构包括冲压垫板、冲压组件、第一止推轴承组件，所述冲压组件置于箱体的上空腔内安装于上盖板上且与光轴滑动连接，所述冲压垫板置于冲压组件下与光轴滑动或松动连接，所述第一止推轴承组件安装于冲压垫板上且与钻具安装杆固定连接。

本发明的进一步改进为，所述冲压组件包括冲压油缸、冲压块，所述冲压油缸固定安装于上盖板上，所述冲压油缸的活塞杆与冲压块固定连接，所述冲压块与光轴滑动连接。

本发明的进一步改进为，所述第一止推轴承组件包括第一止推轴承、第一止推轴承座、第一止推套，所述第一止推轴承安装于第一止推轴承座内，所述第一止推轴承座安装于冲压垫板上，所述第一止推轴承套设于钻具安装杆外，所述第一止推套置于第一止推轴承上固定套设于钻具安装杆外。

本发明的进一步改进为，所述回转机构包括齿轮箱、齿轮箱盖板、第二止推轴承组件、回旋齿轮、旋转组件、滑动套，所述齿轮箱盖板固定安装于齿轮箱上，所述光轴依次滑动穿过齿轮箱、齿轮箱盖板，所述第二止推轴承组件安装于齿轮箱盖板上且与钻具安装杆固定连接，所述回旋齿轮置于齿轮箱内固定安装于钻具安装杆上，所述旋转组件固定安装于齿轮箱内，所述滑动套套设于钻具安装杆外松动穿过隔板,所述旋转组件工作驱动回旋齿轮带着钻具安装杆旋转。

本发明的进一步改进为，所述第二止推轴承组件包括第二止推轴承、第二止推轴承座、第二止推套，所述第二止推轴承安装于第二止推轴承座内，所述第二止推轴承座安装于齿轮箱盖板下，所述第二止推轴承套设于钻具安装杆外，所述第二止推套置于第二止推轴承下固定套设于钻具安装杆外。

本发明的进一步改进为，所述旋转组件包括液压马达、第一齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮、第三齿轮、第二齿轮轴，所述液压马达固定安装于齿轮箱下，所述第一齿轮固定安装于第一齿轮轴上，所述第一齿轮轴的一端与液压马达输出轴固定连接，所述第一齿轮轴的另一端与齿轮箱盖板转动连接，所述第二齿轮轴置于齿轮箱内两端分别与齿轮箱盖板、齿轮箱底部转动连接，所述第二齿轮、第三齿轮分别固定安装于第二齿轮轴上，所述第一齿轮与第二齿轮咬合，所述第三齿轮与回旋齿轮咬合。

本发明还提供了一种冲压与回转组合的水下钻机动力头工作方法，其包括以下步骤：

a.将钻具固定安装于钻具安装杆内；

b.将上述所述的冲压与回转组合的水下钻机动力头装置置于水下；

c.冲压机构工作驱动钻具安装杆、回转机构向下移动冲压；

d.回转机构工作驱动钻具安装杆旋转。

本发明的进一步改进为，所述步骤c包括：

c1.冲压油缸工作驱动冲压块上下移动冲压；

c2.冲压块通过冲压垫板、滑动套驱动回转机构向下移动冲压；

c3.冲压块通过冲压垫板、第一止推轴承组件、滑动套、齿轮箱盖板、第二止推轴承组件驱动钻具安装杆向下移动冲压。

本发明的进一步改进为，所述步骤d包括：

d1.液压马达工作通过齿轮变速机构驱动回旋齿轮旋转；

d2.同时回旋齿轮驱动钻具安装杆旋转。

与现有技术相比，本发明采用冲压机构工作驱动钻具安装杆、回转机构向下移动冲压，回转机构工作驱动钻具安装杆旋转。本发明还提供了一种冲压与回转组合的水下钻机动力头工作方法。本发明结构简单，成本低，钻进效率高，稳定性好，机漏油风险小。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图;

图2是本发明拆除箱体后的立体结构示意图;

图3是图2的立体展开结构示意图;

图4是本发明的箱体立体结构示意图;

图5是本发明的箱体剖面结构示意图。

图中各部件名称如下：

1—钻具安装杆;

2—箱体;

21—上盖板;

22—下盖板;

23—隔板;

3—光轴;

4—冲压机构;

41—冲压垫板;

42—冲压组件;

421—冲压油缸;

422—冲压块;

43—第一止推轴承组件;

431—第一止推轴承;

432—第一止推轴承座;

433—第一止推套;

5—回转机构;

51—齿轮箱;

52—齿轮箱盖板;

53—第二止推轴承组件;

531—第二止推轴承;

532—第二止推轴承座;

533—第二止推套;

54—回旋齿轮;

55—旋转组件;

551—液压马达;

552—第一齿轮;

553—第一齿轮轴;

554—第二齿轮;

555—第三齿轮;

556—第二齿轮轴;

56—滑动套。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图5所示，一种冲压与回转组合的水下钻机动力头装置，其包括钻具安装杆1、箱体2、光轴3、冲压机构4、回转机构5，所述箱体2顶部固定设有上盖板21，所述箱体2底部固定设有下盖板22，所述箱体2内部还固定设有将箱体分成上空腔23和下空腔24的隔板25，所述光轴3松动穿过隔板25固定安装于上盖板21与下盖板22之间，所述钻具安装杆1依次滑动穿过上盖板21、下盖板22，所述钻具安装杆1松动穿过隔板25，所述冲压机构4置于箱体2的上空腔23内固定安装于上盖板21上且与光轴3滑动连接，所述回转机构5置于箱体2的下空腔24内固定安装于冲压机构4下且与光轴3滑动连接，所述冲压机构4工作驱动钻具安装杆1、回转机构5向下移动冲压，所述回转机构5工作驱动钻具安装杆1旋转。所述隔板25起到隔离冲压机构4、回转机构5的作用，用于钻具下钻时抵住回转机构5，阻止回转机构5和钻具安装杆1在下钻时向上移动，便于钻个更好地钻具下钻。所述光轴3的数量为8支，分两组且对称分布于钻具安装杆1两侧。

具体地，如图1至图5所示，所述冲压机构4包括冲压垫板41、冲压组件42、第一止推轴承组件43，所述冲压组件42置于箱体2的上空腔23内固定安装于上盖板21上且与光轴3滑动连接，所述冲压垫板41放置于冲压组件42下不与冲压组件42连接且与光轴3滑动或松动连接，所述第一止推轴承组件43固定安装于冲压垫板41上且与钻具安装杆1固定连接。所述冲压组件42的数量为2组，对称分布于钻具安装杆1两侧。所述冲压组件42包括冲压油缸421、冲压块422，所述冲压油缸421固定安装于上盖板21上，所述冲压油缸421的活塞杆与冲压块422固定连接，所述冲压块422与光轴3滑动连接。所述第一止推轴承组件43包括第一止推轴承431、第一止推轴承座432、第一止推套433，所述第一止推轴承431固定安装于第一止推轴承座432内，所述第一止推轴承座432固定安装于冲压垫板41上，所述第一止推轴承431固定套设于钻具安装杆1外，所述第一止推套433置于第一止推轴承431上固定套设于钻具安装杆1外。

具体地，如图1至图5所示，所述回转机构5包括齿轮箱51、齿轮箱盖板52、第二止推轴承组件53、回旋齿轮54、旋转组件55、滑动套56，所述齿轮箱盖板52固定安装于齿轮箱51上，所述光轴3依次滑动穿过齿轮箱51、齿轮箱盖板52，所述第二止推轴承组件53固定安装于齿轮箱盖板52上且与钻具安装杆1固定连接，所述回旋齿轮54置于齿轮箱51内固定安装于钻具安装杆1上，所述旋转组件55固定安装于齿轮箱51内，所述滑动套56松动套设于钻具安装杆1外松动穿过隔板25,所述滑动套56顶部与冲压垫板41固定连接，所述滑动套56底部与齿轮箱盖板52固定连接，所述旋转组件55工作驱动回旋齿轮54带着钻具安装杆1旋转。所述旋转组件55的数量为2组，对称分布于钻具安装杆1两侧。所述第二止推轴承组件53包括第二止推轴承531、第二止推轴承座532、第二止推套533，所述第二止推轴承531固定安装于第二止推轴承座532内，所述第二止推轴承座532固定安装于齿轮箱盖板52下，所述第二止推轴承531套设于钻具安装杆1外，所述第二止推套533置于第二止推轴承531下固定套设于钻具安装杆1外。所述旋转组件55包括液压马达551、第一齿轮552、第一齿轮轴553、第二齿轮554、第三齿轮555、第二齿轮轴556，所述液压马达551固定安装于齿轮箱51下，所述第一齿轮552固定安装于第一齿轮轴553上，所述第一齿轮轴553的一端与液压马达551输出轴固定连接，所述第一齿轮轴553的另一端与齿轮箱盖板52转动连接，所述第二齿轮轴556置于齿轮箱51内两端分别与齿轮箱盖板52、齿轮箱51底部转动连接，所述第二齿轮554、第三齿轮555分别固定安装于第二齿轮轴556上，所述第一齿轮552与第二齿轮554咬合，所述第三齿轮555与回旋齿轮54咬合。

本发明还设有控制系统，所述控制系统用于控制冲压油缸421、液压马达551的工作。

本发明的一种冲压与回转组合的水下钻机动力头装置的工作原理：冲压油缸421工作驱动冲压块422沿光轴3上下移动冲压；冲压块422通过冲压垫板41、滑动套56驱动回转机构5沿光轴3向下移动冲压；冲压块422通过冲压垫板41、第一止推轴承组件43、滑动套56、齿轮箱盖板52、第二止推轴承组件53驱动钻具安装杆1沿光轴3向下移动冲压。液压马达551工作驱动第一齿轮轴553旋转，第一齿轮轴553带着第一齿轮552旋转，第一齿轮552驱动与之咬合的第二齿轮554旋转，第二齿轮554通过第二齿轮轴556带着第三齿轮555旋转，第三齿轮555驱动与之咬合的回旋齿轮54旋转；同时回旋齿轮54驱动钻具安装杆1旋转。

本发明还提供了一种冲压与回转组合的水下钻机动力头工作方法，其包括以下步骤：

a.将钻具固定安装于钻具安装杆1内；

b.将该冲压与回转组合的水下钻机动力头装置置于水下；

c.冲压机构4工作驱动钻具安装杆1沿光轴3上下移动冲压、回转机构5沿光轴3上下移动；

d.回转机构5工作驱动钻具安装杆1旋转。

具体地，所述步骤c包括：

c1.冲压油缸421工作驱动冲压块422沿光轴3上下移动冲压；

c2.冲压块422通过冲压垫板41、滑动套56驱动回转机构5沿光轴3上下移动；

c3.冲压块422通过冲压垫板41、第一止推轴承组件43、滑动套56、齿轮箱盖板52、第二止推轴承组件53驱动钻具安装杆1沿光轴3上下移动冲压。

具体地，所述步骤d包括：

d1.液压马达551工作通过齿轮变速机构驱动回旋齿轮54旋转；液压马达551工作驱动第一齿轮轴553旋转，第一齿轮轴553带着第一齿轮552旋转，第一齿轮552驱动与之咬合的第二齿轮554旋转，第二齿轮554通过第二齿轮轴556带着第三齿轮555旋转，第三齿轮555驱动与之咬合的回旋齿轮54旋转；

d2.同时回旋齿轮54驱动钻具安装杆1旋转。

本发明的有益效果：

1.本发明可以实现钻具回转钻进与冲击钻进二合一；

2.回转钻进与冲击钻进这两种工作模式既可以独立工作，又可以联合工作；

3.本发明的8支光轴3、冲压组件42、旋转组件55都分为两组，采用对称结构，增加了该冲压与回转组合的水下钻机动力头装置工作的可靠性。

本发明的优点在于，本发明采用冲压机构工作驱动钻具安装杆上下移动冲压、回转机构上下移动，回转机构工作驱动钻具安装杆旋转。本发明还提供了一种冲压与回转组合的水下钻机动力头工作方法。本发明结构简单，成本低，钻进效率高，稳定性好，机漏油风险小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。