动力头的制作方法

本公开涉及钻孔机领域，具体地，涉及一种动力头。

背景技术：

目前，现有的用于钻孔的动力头多采用旋转式动力头，动力头给钻杆输出旋转动力进行钻孔，在钻孔的过程中，钻杆由于钻入的深度较深，而且经常用于复杂地层下进行钻孔，因此常常发生钻杆被卡住或钻杆掉落的现象，若出现此情况，则会影响动力头钻孔的工作效率，而且容易损坏设备，增加许多维修费用。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种动力头，该动力头能够使钻杆钻孔过程更加顺畅。

为了实现上述目的，本公开提供一种动力头，所述动力头包括壳体，所述壳体上安装有：齿轮轴，伸出所述壳体用于输出钻杆驱动力；齿轮传动机构，套接在所述齿轮轴外侧，以驱动所述齿轮轴转动；顶锤机构，连接在所述齿轮传动机构后侧，用于捶打所述齿轮轴的后端；以及抵顶机构，所述抵顶机构包括套设在所述齿轮轴上的弹簧和配合安装在所述弹簧后端的弹簧垫，所述弹簧和所述齿轮轴之间设置有固定套装在所述齿轮轴上的导向套，所述导向套上形成有抵在所述弹簧垫后端的轴肩，以对所述弹簧形成后限位，所述弹簧的前端与所述壳体之间设置有套装在所述齿轮轴上的推力轴承，以对所述弹簧形成前限位。

可选地，所述壳体包括第一壳体、同轴安装在所述第一壳体前方的第二壳体，所述顶锤机构包括可往复运动地安装在所述第一壳体和所述第二壳体内部的顶锤活塞，所述顶锤活塞与所述齿轮轴同轴布置。

可选地，所述顶锤活塞外部套设有活塞环。

可选地，所述顶锤机构还包括安装在所述第二壳体侧面并与所述第二壳体液压连通的驱动装置，所述驱动装置包括驱动阀和安装在所述驱动阀内部的阀芯，所述阀芯被所述顶锤机构内部的液压油驱动而转换油路，以使所述顶锤活塞进行往复运动。

可选地，所述第二壳体的外侧安装有至少一个储力器，用于储存和释放能量，所述储力器通过分配阀安装在所述第二壳体上，以控制所述第二壳体中的压力。

可选地，所述齿轮传动机构包括至少一个第一齿轮、驱动每个所述第一齿轮转动的马达，以及与所述第一齿轮外啮合的第二齿轮，所述第二齿轮套接在所述齿轮轴上。

可选地，多个所述第一齿轮转向相同。

可选地，所述第一齿轮通过内接转轴与所述马达连接。

可选地，所述推力轴承和所述壳体之间安装有推力环，所述推力环套装在所述导向套上。

可选地，所述壳体包括第三壳体和与所述第三壳体连接的第四壳体，所述齿轮传动机构安装在所述第三壳体内，所述齿轮轴的前端从所述第四壳体伸出，所述推力环安装在所述第四壳体上。

通过上述技术方案，齿轮传动机构驱动齿轮轴旋转，齿轮轴在旋转的作用下进行钻孔，推力轴承会随着齿轮轴的旋转而产生转动，因此可以减小齿轮轴旋转时的阻力。由于弹簧前端通过推力轴承限位，弹簧后端通过弹簧垫抵在导向套的轴肩上进行限位，而导向套固定安装在齿轮轴上，因此弹簧在受到顶锤机构的锤击时会使得齿轮轴产生震动效果，进而能够解决钻杆钻孔过程中卡钻的问题，并且弹簧会吸收部分冲击力来防止壳体损坏，因而可以提高动力头的使用寿命。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施方式提供的动力头的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的动力头的另一角度的示意图。

附图标记说明

1 齿轮轴 101 弹簧 102 导向套

103 弹簧垫 104 推力轴承 105 推力环

106 第四壳体 201 第一壳体 202 第二壳体

203 顶锤活塞 204 活塞环 205 分配阀

206 储力器 207 密封圈 301 第一齿轮

302 马达 303 第二齿轮 304 第三壳体

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“前”、“后”使根据使用习惯定义的，具体地，可参照图1的图面方向，图1中左侧为前，右侧为后，“内”、“外”是针对相应零部件的本身轮廓而言的；使用的术语“第一”、“第二”是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同标记代表相同或相似的要素。

如图1和图2所示，本公开提供一种动力头，该动力头包括壳体，壳体上安装有：齿轮轴1、齿轮传动机构、顶锤机构以及抵顶机构。齿轮轴1伸出壳体用于输出钻杆驱动力；齿轮传动机构套接在齿轮轴1外侧，以驱动齿轮轴1转动；顶锤机构连接在齿轮传动机构后侧，用于捶打齿轮轴1的后端；抵顶机构包括套设在齿轮轴1上的弹簧101和配合安装在弹簧101后端的弹簧垫103，弹簧101和齿轮轴1之间设置有固定套装在齿轮轴1上的导向套102，导向套102上形成有抵在弹簧垫103后端的轴肩，以对弹簧101形成后限位，弹簧101的前端与壳体之间设置有套装在齿轮轴1上的推力轴承104，以对弹簧101形成前限位。当齿轮轴1被锤击时，弹簧101在导向套102的轴肩的作用下发生压缩，在顶锤机构离开齿轮轴1后，弹簧101会立即弹回恢复自由长度状态，在此过程中，弹簧101的反复压缩和释放会使齿轮轴1产生震动效果，因此可以解决钻杆在钻孔过程中卡钻的情况。其中，弹簧101可以为碟形弹簧，蝶形弹簧的缓冲吸震能力强，能以小变形承受大载荷。本公开中，通过可拆卸地安装在齿轮轴1上的推力轴承104和导向套102，对弹簧101分别进行前限位和后限位，这样在推力轴承104和导向套102磨损后影响弹簧101限位的情况下，方便拆卸维修或更换。在其他实施方式中，对弹簧101的前后限位还可以通过在齿轮轴1上形成轴肩的方式完成。

通过上述技术方案，齿轮传动机构驱动齿轮轴1旋转，齿轮轴1在旋转的作用下进行钻孔，套接在齿轮轴1外侧的推力轴承104会随着齿轮轴1的旋转而产生旋转，因此可以减小齿轮轴1旋转时的阻力。由于弹簧101前端通过推力轴承104限位，弹簧101后端通过弹簧垫103抵在导向套102的轴肩上进行限位，而导向套102固定套装在齿轮轴1上，因此弹簧101在受到顶锤机构的锤击时会使得齿轮轴1产生震动效果，进而能够解决钻杆钻孔过程中卡钻的问题，并且弹簧101会吸收部分冲击力来防止壳体损坏，因而可以提高动力头的使用寿命。

进一步地，推力轴承104和壳体之间安装有推力环105，推力环105套装在导向套102上。推力环105设置在推力轴承104和壳体之间，可以抵住推力轴承104耐受顶锤机构的冲击力，从而保护壳体。

具体地，如图1所示，壳体可以包括第一壳体201、同轴安装在第一壳体201前方的第二壳体202，顶锤机构可以包括可往复运动地安装在第一壳体201和第二壳体202内部的顶锤活塞203，顶锤活塞203与齿轮轴1同轴布置。顶锤活塞203可以向前伸出第二壳体202锤击齿轮轴1的后端，使齿轮轴1向前冲击，并可以向后退回到第一壳体201和第二壳体202中，如此形成往复运动。

根据本公开的一种实施方式，顶锤机构还可以包括安装在第二壳体202侧面并与第二壳体202液压连通的驱动装置，驱动装置包括驱动阀和安装在驱动阀内部的阀芯，阀芯被顶锤机构内部的液压油驱动而转换油路，以使顶锤活塞203进行往复运动。具体地，当顶锤活塞203向前锤击齿轮轴1并移动到相应位置时，即顶锤活塞203向前伸出第二壳体202，并避让出第二壳体202与驱动装置连通的位置时，第二壳体202内部的液压油会通过油道流向与之液压连通的驱动装置中，并推动驱动阀内部的阀芯产生位移，阀芯的移动可以使油路转换。然后，顶锤活塞203会向后移动至第一壳体201中，当顶锤活塞203向后移动避让出第二壳体202与驱动装置连通的位置时，第二壳体202内部的液压油会再次流向驱动装置，以实现油路的再次转换，如此完成油路的多次转换，从而实现顶锤活塞203的往复运动。需要说明的是，本公开中，顶锤活塞203首次向前锤击齿轮轴1的运动，可借助外部油压控制装置从第一壳体201后端向第一壳体201中释放油压来完成。

为了密封顶锤活塞203与第一壳体201和第二壳体202之间的液压油，顶锤活塞203外部还可以套设有活塞环204。这样第一壳体201和第二壳体202之间才会在驱动装置和外部油压控制装置的作用下产生油压差，进而实现顶锤活塞203的往复运动。为了更好地密封液压油，第一壳体201的后端和第二壳体202的前端均可以设置密封圈207。

本公开中，第二壳体202的外侧可以安装有至少一个储力器206，用于储存和释放能量，储力器206通过分配阀205安装在第二壳体202上，以控制第二壳体202中的压力。储力器206可以根据需要从第二壳体202中吸收或向第二壳体202中释放能量，以保证：在顶锤活塞203需要向前锤击齿轮轴1时，第二壳体202中的压力小于第一壳体201中的压力；在顶锤活塞203需要向后退回时，第二壳体202中的压力大于第一壳体201中的压力。可以通过分配阀205控制储力器206的状态。根据本公开的一种实施方式，为了更好地控制压力，可以在第二壳体202的外侧安装多个储力器206，在其他实施方式中，也可以在第一壳体201的外侧安装多个上述储力器206，通过调节第一壳体201中的压力来保证第一壳体201和第二壳体202之间的压差。储力器206内部可以安装有气囊，气囊中可以充有气体，可以通过气囊吸收或释放气压来调节第一壳体201或第二壳体202中的压力。

壳体还可以包括第三壳体304和与第三壳体304连接的第四壳体106，齿轮传动机构安装在第三壳体304内，齿轮轴1的前端从第四壳体106伸出，第二壳体202与第三壳体304通过法兰连接，推力环105安装在第四壳体106上。通过设置上述多个壳体来组成整个动力头，便于在动力头的某一机构损坏的情况下进行拆卸维修。

如图1所示，本公开的齿轮传动机构包括至少一个第一齿轮301、驱动每个第一齿轮301转动的马达302，以及与第一齿轮301外啮合的第二齿轮303，第二齿轮303套接在齿轮轴1上。马达302驱动第一齿轮301转动，第一齿轮301啮合在第二齿轮303外侧带动第二齿轮303转动，从而驱动安装在第二齿轮303内部的齿轮轴1旋转进行钻孔工作。其中，齿轮轴1与第二齿轮303的啮合方式可以采用花键与键槽的配合方式，马达302可以为液压马达或电动马达。本公开中，第一齿轮301可以为小齿轮，第二齿轮303可以为大齿轮，将动力从小齿轮传递到大齿轮，可以降低大齿轮的转速并提升齿轮轴1输出的扭矩，使齿轮轴1带动的钻杆在钻孔时具有较高的负载能力。

为了使第二齿轮303可以根据需要改变转速和扭矩，可以在第二齿轮303外侧啮合有多个第一齿轮301，多个第一齿轮301转向相同。多个第一齿轮301均布在第二齿轮303外侧，可以通过一个马达302控制，也可以通过多个马达302控制。第一齿轮301通过内接转轴与马达302连接，转轴与第一齿轮301的内接方式也可以采用上述的花键与键槽配合的方式。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。