一种齿轮齿条传动的山地物探电动钻机的制作方法

本发明涉及一种山地物探钻机，尤其涉及一种齿轮齿条传动的山地物探电动钻机。

背景技术：

石油和天然气等自然资源深埋地下，需要通过专用设备进行钻进探测才能确定其集中区域，否则没法开采；用于钻进地下探测自然资源物质的钻机统称为物探钻机。山区地带地形主要为山地和丘陵，其专用的物探钻机称为山地物探钻机。

山地物探钻机的发展较为缓慢，这也明显阻碍了山区自然资源的探测和开采，比如，中国石油和天然气的资源潜力都很大，最新一次对石油统计是总资源量达到940亿吨，而实际只探测发现了22%，天然气总的资源量有38亿万立方米，实际仅仅探明了7%。造成这种情况的主要原因是中国西部等地区的勘探技术一直没有突破性的进展，西部地区的主要地形为山地和丘陵，这些地形对物探钻机的要求也越来越高。

传统的山地物探钻机以汽油或柴油等燃油为燃料，利用发动机带动钻杆和钻头旋转实现钻进作业，为液压驱动结构，而且一般采用链轮链条传动，存在如下缺陷：不能承受较大载荷、传动平稳性差，作业时会产生附加载荷、振动、冲击，难以实现快速、精准定位，而且噪音大。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种承受载荷大、传动平稳、振动小、噪音小的基于齿轮齿条传动的山地物探电动钻机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种齿轮齿条传动的山地物探电动钻机，包括底座、立柱、动力装置和扶正器，竖向的所述立柱的下端和所述扶正器分别安装在所述底座上，所述动力装置安装在所述立柱上，所述动力装置的下端设有用于与钻杆连接的接头，所述扶正器位于所述接头的正下方且用于将穿过所述扶正器的所述钻杆扶正；所述山地物探电动钻机还包括外壁上设有竖向齿条的立杆，竖向的所述立杆的下端安装在所述底座上且靠近所述立柱，所述动力装置包括旋转座、旋转电机、移动电机、传动齿轮和导向块，所述导向块上设有导向槽或导向孔且通过该导向槽或导向孔安装在所述立柱上并能够竖向移动，所述旋转座与所述导向块固定连接，用于驱动所述接头旋转的所述旋转电机和用于驱动所述旋转座竖向移动的所述移动电机分别固定安装在所述旋转座上，所述旋转电机的转轴与所述接头的上端连接，所述移动电机的转轴与所述传动齿轮的中心孔连接，所述传动齿轮与所述立杆上的齿条啮合连接。

上述立柱的径向截面可以是圆形或方形，只要能与导向块形成稳定且易于滑动的连接结构即可，导向块的导向槽或导向孔的形状和尺寸根据需要而定，只要能与立柱形成稳定且易于滑动的连接结构即可；上述立杆上的齿条由多个横向或斜向的凸条竖向排列而成，立杆的径向截面可以是圆形或方形，立杆上的齿条也可以由粗螺纹形成，则立杆就是一种螺杆。

作为优选，为了便于安装且实现稳定传动效果，所述传动齿轮安装在所述旋转座的内腔中，所述旋转电机的转轴通过设于所述旋转座内腔中的旋转传动齿轮组与所述接头的上端连接。

具体地，所述旋转座通过螺栓与所述导向块固定连接，所述旋转电机和所述移动电机分别通过法兰固定安装在所述旋转座上。

作为优选，为了实现没有交流电源的野外作业，所述旋转电机和所述移动电机均为直流电机，所述旋转电机的电源输入端和所述移动电机的电源输入端分别与蓄电池连接。

作为优选，为了确保立柱稳定，所述立柱的上端通过多条斜向的拉杆与所述底座连接。

进一步，为了便于加工和组装，所述底座包括底板、支腿和连接板，四个所述支腿的上端与所述底板的四角连接，所述连接板安装在所述底板上，所述立柱的下端、所述立杆的下端和所述扶正器分别安装在所述连接板上。

进一步，为了便于加工和组装，所述连接板焊接在所述底板上，所述连接板上焊接有基座，所述立柱的下端和所述立杆的下端均与所述基座的上端固定连接，所述扶正器与所述基座的侧壁连接。

作为优选，为了提高底座的稳定性，所述支腿的上端与所述底板的下面焊接连接，所述支腿的下端设有抓地爪。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将传统的燃料发动机改为电机，将传统的链轮链条传动装置改为齿轮齿条传动装置，具有如下优点：承受载荷较大、传动平稳性好，作业时附加载荷、振动、冲击小，能够实现快速、精准定位，而且磨损小、噪音小；本发明将传统液压驱动结构替换为全新的电动驱动结构，首创山地物探钻机的电动化钻井作业新模式。

附图说明

图1是本发明所述齿轮齿条传动的山地物探电动钻机的立体结构图；

图2是本发明所述齿轮齿条传动的山地物探电动钻机的局部侧视结构图；

图3是本发明所述齿轮齿条传动的山地物探电动钻机的底座的立体结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明所述齿轮齿条传动的山地物探电动钻机包括底座11、立柱1、动力装置、扶正器8和外壁上设有竖向齿条的立杆6，竖向的立柱1的下端和扶正器8分别安装在底座11上，所述动力装置安装在立柱1上，所述动力装置的下端设有用于与钻杆（图中未示）连接的接头5，扶正器8位于接头5的正下方且用于将穿过扶正器8的所述钻杆扶正；竖向的立杆6的下端安装在底座11上且靠近立柱1，所述动力装置包括旋转座4、旋转电机3、移动电机15、传动齿轮16和导向块2，导向块2上设有导向槽（也可以为导向孔）且通过该导向槽安装在立柱1上并能够竖向移动，旋转座4与导向块2固定连接，用于驱动接头5旋转的旋转电机3和用于驱动旋转座4竖向移动的移动电机15分别固定安装在旋转座4上，旋转电机3的转轴与接头5的上端连接，移动电机15的转轴与传动齿轮16的中心孔连接，传动齿轮16与立杆6上的齿条啮合连接。

如图1和图2所示，应用时，将底座11安装在山区地面并保持平稳，将钻杆（图中未示）的上端与接头5的下端固定连接，将钻杆的下端与钻头（图中未示）的上端连接，钻杆穿过扶正器8的竖向通孔被限位扶正，钻头在钻进前位于地面上；启动旋转电机3，旋转电机3带动接头5、钻杆和钻头旋转，同时启动移动电机15，移动电机15带动传动齿轮16旋转，传动齿轮16与立杆6上的齿条配合使旋转座4向下移动，带动接头5、钻杆和钻头一起向下移动，钻头在旋转的同时向下移动，逐渐钻进地下，最终完成钻进作业。根据需要钻进的深度，可以改变钻杆的长度，或者连接多条钻杆，以实现不同孔深钻进需求。以旋转电机3和移动电机15作为旋转动力源，可以通过改变电机输出功率实现精准控制，也便于安装和与其它部件连接，而且通过外接控制器等自动化器件能够实现自动化精准控制。

如图1、图2和图3所示，本发明还公开一下多种优选结构，根据实际需要可以选择其中一种或多种结构与上述结构叠加组合应用，以实现更加优化的技术效果。

传动齿轮16安装在旋转座4的内腔中，旋转电机3的转轴通过设于旋转座4的内腔中的旋转传动齿轮组17与接头5的上端连接。这样既便于安装，又能实现稳定传动效果；其中的旋转传动齿轮组17根据需要可以选择变速或等速传动结构。

旋转座4通过螺栓与导向块2固定连接，旋转电机3和移动电机15分别通过法兰固定安装在旋转座4上，这样便于连接和拆卸。

旋转电机3和移动电机15均为直流电机，旋转电机3的电源输入端和移动电机15的电源输入端分别与蓄电池12连接。以蓄电池的直流电源作为电源，便于在没有交流电源的野外作业，蓄电池12可置于地上或底座11上。

立柱1的上端通过两条（也可以为更多条）斜向的拉杆14与底座11连接，连接方式优选螺栓连接。这样确保立柱1保持稳定，增强了整个装置运动的平稳性。

底座11包括底板13、支腿10和连接板9，四个支腿10的上端与底板13的四角连接，连接板9安装在底板13上，立柱1的下端、立杆6的下端和扶正器8分别安装在连接板9上。这样便于加工和组装，底板13上可以放置配重，防止整个装置发生倾斜。

连接板9焊接在底板13上，连接板9上焊接有基座7，立柱1的下端和立杆6的下端均与基座7的上端固定连接，扶正器8与基座7的侧壁连接。这样更便于加工和组装。

支腿10的上端与底板13的下面焊接连接，支腿10的下端设有抓地爪。这样可提高底座11的稳定性，尤其便于野外山区作业。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。