一种顶驱式岩心钻机的制作方法

本实用新型属于地质勘探设备领域，具体来说，涉及一种顶驱式岩心钻机。

背景技术：

图1所示为当今地勘行业用得最为普遍的一种岩心钻机，其主要由以下部分组成：输入动力101、变速箱102、机架103、卷扬104、动力分配箱105、钻杆106、动力头107、给进油缸108、导向杆109和锥齿轮箱111。

现有岩心钻机各部分的作用如下(输入动力101、变速箱102、机架103不作叙述)：

1、卷扬104一般与施工现场就地搭建的钻塔配合使用，主要用于起吊钻杆106，以方便钻杆106装入动力头107中或从动力头107中拆取出来。

2、动力分配箱105用于将变速箱103传过来的动力分配到锥齿轮箱111和卷扬104。

3、锥齿轮箱111将动力分配箱105传过来的动力转变方向后传给主轴108。

4、主轴108中空，以便装入钻杆106，主轴108的上端与动力头107相连接，能将锥齿轮箱111传过来的动力传给动力头107。

5、动力头107接受锥齿轮箱111通过主轴108传过来的动力带动钻杆106旋转。

6、给进油缸110使动力头107上下运动。

7、钻杆106在动力头107的作用下产生旋转运动，在给进油缸110的 作用下产生上下运动，向下为钻进，向上则为取出。

8、导向杆109保证动力头107上下运动的方向一致。

现有岩心钻机的工作过程如下：开启普通岩心钻机，运行普通岩心钻机的卷扬104，与塔顶滑轮和吊绳相配合，吊起未进入工作状态的钻杆106，装入到普通岩心钻机的动力头107中，松开吊绳；运行动力头107和给进油缸110，使钻杆106往下钻进；当一根钻杆的有效钻入长度全部钻入地下后，就再次运行卷扬104装入另一根钻杆并与前面已钻入地下的钻杆相连接，继续钻进，直至达到目标钻入深度。当达到目标钻入深度后，停止钻进，按照上述装入钻杆的过程反过来操作，逐根取出钻杆，即完成整个钻探操作过程。

普通岩心钻机有以下一些不足之处：

1、操作繁琐、工作效率较低。动力头向上运动的距离受给进油缸行程的限制，上下运动距离有限，向上运动距离过大也会使动力头的稳定性变得很差，所以一根钻杆全部钻入地下，动力头需要上下往复运行几次才能完成；且装入钻杆时，一次只能装一根。

2、动力浪费较大。输入动力经过多次传递，且由横向旋转运动变成了竖向旋转运动，造成了大量动力浪费。

3、钻进力量有限。在钻进时，给进油缸收缩，压着钻杆钻机，但给进油缸形成的压力主要来自普通岩心钻机靠动力头一端自身的重量，当钻杆在地底碰到较硬的岩质时，甚至可以将普通岩心钻机靠动力头的一端顶起来。

4、难以实现集成控制。

技术实现要素：

为解决背景技术中的问题，本实用新型提供了一种顶驱式岩心钻机。

本实用新型的技术方案是：一种顶驱式岩心钻机，包括钻塔、塔顶滑轮组、塔座、集成式动力头、钻杆、主卷扬、主吊绳、导向滑轮和导向绳索；塔顶滑轮组位于钻塔顶部，主吊绳从主卷扬伸出，穿过塔顶滑轮组并与集成式动力头连接；导向绳索位于集成式动力头两侧，其上下两端均固定连接使其绷紧；导向滑轮安装在集成式动力头两侧，每侧的上端和下端各有两个滑轮，这两个滑轮为并列布置，导向绳索夹在这两个滑轮之间。

作为一种改进，所述顶驱式岩心钻机还包括副卷扬和副吊绳，用于起吊钻杆或岩心样块。

本实用新型进一步的技术方案是:所述顶驱式岩心钻机的集成式动力头包括整体箱、动力头、变速箱、输入动力和配重块；动力头、变速箱和输入动力均安装在整体箱内；动力头位于整体箱底部，并与下方的钻杆连接；变速箱位于动力头正上方且两者相连，输入动力位于变速箱正上方且两者相连；配重块位于整体箱内部，可适当增减其数量以调整集成式动力头的重量。

本实用新型再进一步的技术方案是:所述顶驱式岩心钻机还包括液压油缸；液压油缸的一端与塔座固定连接；导向绳索的上端与钻塔的顶部固定连接，下端绕过定滑轮后与液压油缸的另一端连接。

本实用新型更进一步的技术方案是:所述顶驱式岩心钻机还包括液压油缸和油缸挂耳；油缸挂耳位于吊钩的两侧，两侧各装有一副液压油缸，液压油缸的下端跟集成式动力头相连。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比较，本实用新型使得钻机可一次可装入多根钻杆(根据顶驱式岩心钻机的工艺参数而定)，操作简单； 集成式动力头向上运动的距离大幅度提升，使其往返一次可钻入多根钻杆；输入动力传递过程缩短，且不改变动力的传递方向，动力浪费极少，工作效率大幅提高；钻进力量可以通过改变集成式动力头内的配重块数量而改变；容易实现集成控制；导轨滑轮夹住导向绳索的结构使得其导向性能变得更优，且在集成式动力头形成反旋转的时候不会对导向绳索造成损伤；在导向绳索末端增设液压油缸的结构设计，既能保证导向绳索时刻处于绷紧状态，又能保证导向绳索不会因绷紧力超出其承受范围而导致其绷断；在吊钩与集成式动力头之间增设液压油缸的结构设计，可有效避免顶驱式钻机在拆装钻杆时对主轴和钻杆的螺纹造成损伤。

附图说明

图1为现有的结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2中部件4的结构示意图；

图4为图2中A部分的局部放大结构示意图；

图5为图2中B部分的局部放大结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图2所示，一种顶驱式岩心钻机，包括钻塔1、塔顶滑轮组2、塔座3、集成式动力头4、钻杆5、主卷扬6、主吊绳7、导向滑轮8和导向绳索9；塔顶滑轮组2位于钻塔1顶部，主吊绳7从主卷扬6伸出，穿过塔顶滑轮组2并与集成式动力头4连接；导向绳索8位于集成式动力头4两侧，其上下两端均固定连接使其绷紧；导向滑轮9安装在集成式动力头4两侧，每 侧的上端和下端各有两个滑轮，这两个滑轮为并列布置，导向绳索8夹在这两个滑轮之间；所述顶驱式岩心钻机还包括副卷扬10和副吊绳11，用于起吊钻杆或岩心样块。

如图3所示，所述顶驱式岩心钻机的集成式动力头4包括整体箱401、动力头402、变速箱403、输入动力404和配重块206；动力头402、变速箱403和输入动力404均安装在整体箱401内；动力头402位于整体箱401底部，并与下方的钻杆连接；变速箱403位于动力头402正上方且两者相连，输入动力404位于变速箱403正上方且两者相连；配重块206位于整体箱201内部，可适当增减其数量以调整集成式动力头4的重量。

如图4所示，所述顶驱式岩心钻机还包括液压油缸12；液压油缸12的一端与塔座3固定连接；导向绳索9的上端与钻塔1的顶部固定连接，下端绕过定滑轮13后与液压油缸12的另一端连接。

如图5所示，所述顶驱式岩心钻机还包括液压油缸14和油缸挂耳15；油缸挂耳15位于吊钩16的两侧，两侧各装有一副液压油缸14，液压油缸14的下端跟集成式动力头4相连。

工作时，开启主卷扬6，通过主吊绳7及塔顶滑轮组2将集成式动力头4停在适当位置；启动副卷扬10，通过副吊绳11及塔顶滑轮组2吊起未进入工作状态的钻杆5，钻杆5的下端与已钻入地底的钻杆相连接，松开副吊绳11(还可再次装入钻杆，钻杆装入数量根据顶驱式岩心钻机的工艺参数而定)，将钻杆5的上端与集成式动力头4相连接；开启集成式动力头4，带动钻杆5旋转，逐渐松开主卷扬6，集成式动力头4在重力作用下压着钻杆5向下旋转钻进，导向装置(即导向滑轮8与导向绳索9)保证了集成式 动力头4的每次钻进方向一致。当达到目标钻入深度后，启动主卷扬6，让集成式动力头4停在适当位置，即停止钻进。按照上述装入钻杆的过程反过来操作，逐根取出钻杆，即完成整个钻探操作过程。

本实用新型不局限于上述的优选实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或者相近似的技术方案，均属于本实用新型的保护范围。