专利名称：波浪补偿分离式液压钻机用动力头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种动力头，更具体地说，尤其涉及一种海洋钻探用的波浪补偿分离式液压钻机用动力头。
背景技术：
目前，国内海上工程勘察采用的钻机均为传统的机械传动回旋钻机，该类型钻机能满足陆域工程勘察的需要，但海上工程勘察由于受到波浪、潮汐等因素的影响，作业时钻机会随着钻探船的摆动或上下浮动而晃动，这样会造成钻探效率低、采取土样质量差、原位测试数据失真等。一般而言，海上勘察普通会遇到厚度较大的软粘性，在进行勘探取样时， 由于钻机的晃动在进行情清孔时钻具上下晃动而扰动软土层，从而很难取到高质量的原状土样。同样，在对较硬的粘性土采用回旋取土器取样时，钻机的上下晃动将会带动取土器上下晃动，这样就会导致取土器的刃口(内管)不是一直插入土层中，如此地下水、泥浆等就会进入土样中，造成所取的土样有扰动、不连续，甚至取土失败；在勘探过程中清孔或取芯时由于钻具上下浮动扰动了钻具下的土层，也会造成原位测试数据(如标贯试验等)失真。 对于深海的勘探如海洋石油勘探等，有使用液压分离式动力头的，当其体积庞大，需要的功率很大，不适用于建设工程勘察。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种结构合理、使用方便且效果较好的波浪补偿分离式液压钻机用动力头。本实用新型的技术方案是这样实现的一种波浪补偿分离式液压钻机用动力头， 包括支架，其中所述的支架下部设有朝下延伸的钻头，在支架上设有液压马达，所述的钻头通过传动机构与液压马达连接；所述的钻头上部管路连接有外部水源；在支架上部设有滑轮。上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的传动机构由传动轴、设置在传动轴上的传动齿轮、主动齿轮和从动齿轮构成，主动齿轮设置在液压马达的动力输出轴上，所述的从动齿轮设置在钻头上，对应的传动齿轮、主动齿轮和从动齿轮之间相互啮
I=I O上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的传动齿轮由主传动齿轮、 高速传动齿轮和低速传动齿轮组成，从动齿轮由高速从动齿轮和低速从动齿轮组成；主传动齿轮和主动齿轮啮合，高速传动齿轮和高速从动齿轮相对应，低速传动齿轮和低速从动齿轮相对应，在传动齿轮侧边的支架上设有与传动齿轮相对应的调节拨叉。上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的高速传动齿轮和低速传动齿轮位于高速从动齿轮和低速从动齿轮之间，所述的调节拨叉位于高速传动齿轮和低速传动齿轮之间。上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的调节拨叉由底板，设置在底板上的调节长孔，设置在底板一侧且与调节长孔相对应的支座，活动设置在支座上的调节杆和设置在底板另一侧的拨块组成，拨块穿过调节长孔与调节杆固定连接，拨块位于高速传动齿轮和低速传动齿轮之间。上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的液压马达设置在支架的其中一侧，在支架的另一侧设有与液压马达重量相适应的平衡块。上所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头中，所述的支架两侧沿竖直方向分别设有钢绳导向孔。本实用新型采用上述结构后，改变了传统机械传动的传动和连接方式，通过将液压电机设置支架上，同时通过齿轮传动机构与钻头连接，使得结构变得较为简单，同时采用高压胶管和钢丝绳等与钻机的动力机和控制系统呈分离式的软连接，在体积和输入功率上，本实用新型的动力头与深海勘探使用的动力头小很多，使其适用于浅海工程勘探。液压动力头的使用，大大提供提高了所采取土样的质量，由于其具有波浪补偿的功能，所采取到的土样送到土工实验室进行试验后得出的数据，与现场原位测试试验数据(如现场十字板剪切试验、静力触探试验)很吻合，使得探测人员能够提供准确的岩土参数，实现优化设计的目的。同时，动力头的使用，减少了波浪对勘探工作的影响，提高了生产效率，例如，进行一个孔深40米的海上钻孔的勘探工作，采用传统的钻机需要约2天，采用本设备进行勘探则需要1.5天即可完成。
以下结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型调节拨叉的结构示意图；图3是图2的俯视图。图中支架1、钻头2、液压马达3、传动机构4、传动轴4a、传动齿轮4b、主动齿轮 4c、从动齿轮4d、主传动齿轮4e、高速传动齿轮4f、低速传动齿轮4g、高速从动齿轮4h、低速从动齿轮4i、滑轮5、调节拨叉6、底板6a、调节长孔6b、支座6c、调节杆6d、拨块6e、平衡块 7、钢绳导向孔8。
具体实施方式
参阅
图1至图3所示，本实用新型的一种波浪补偿分离式液压钻机用动力头，包括支架1，本实施例中的支架1最大长度约940mm，最大宽度约225mm，最大高度约1070mm，额定钻深150m，在支架1下部设有朝下延伸的钻头2，在支架1的一侧设有液压马达3，在支架1的另一侧设有与液压马达3重量相适应的平衡块7，平衡块7用于保持支架1的平衡； 所述的钻头2通过传动机构4与液压马达3连接，本实施例中的传动机构4由传动轴4a、 设置在传动轴4a上的传动齿轮4b、主动齿轮4c和从动齿轮4d构成，主动齿轮4c设置在液压马达3的动力输出轴上，所述的从动齿轮4d设置在钻头2上，在传动轴4a、液压马达3 的动力输出轴以及钻头2与支架1的接触部均设有轴承；对应的传动齿轮4b、主动齿轮4c 和从动齿轮4d之间相互啮合；具体地，其中的传动齿轮4b由主传动齿轮4e、高速传动齿轮4f和低速传动齿轮4g组成，从动齿轮4d由高速从动齿轮4h和低速从动齿轮4i组成，主传动齿轮4e和主动齿轮4c啮合，高速传动齿轮4f和高速从动齿轮4h相对应，低速传动齿轮4g和低速从动齿轮4i相对应，并且高速传动齿轮4f和低速传动齿轮4g位于高速从动齿轮4h和低速从动齿轮4i之间，所述的调节拨叉6位于高速传动齿轮4f和低速传动齿轮 4g之间。在从动齿轮4d侧边的支架1上设有与从动齿轮4d相对应的调节拨叉6，其中的调节拨叉6由底板6a，设置在底板6a上的调节长孔6b，设置在底板6a —侧且与调节长孔6b 相对应的支座6c，活动设置在支座6c上的调节杆6d和设置在底板6a另一侧的拨块6e组成，拨块6e穿过调节长孔6b与调节杆6d固定连接，通过调节杆6d带动拨块6e，通过拨块 6e的上下移动，选择高速传动齿轮4f和高速从动齿轮4h啮合或是低速传动齿轮4g和低速从动齿轮4i啮合，从而起到调节钻头2转速的目的；所述的钻头2上部管路连接有外部水源；在支架1上部设有滑轮5，在支架1两侧沿竖直方向分别设有钢绳导向孔8。钢绳导向孔8是用于穿过动力头导正钢丝绳的，动力头导正钢丝绳的作用有两方面，一方面是保证动力头进行回旋钻进时不随着传动轴4a或钻头2的转动而转动，保证能把扭矩传递到岩芯管等，同时也保证作业人员的安全，另一方面是给动力头上下滑动时提供固定的滑动轨迹。 当需要移开动力头时，可松开动力头导正钢丝绳的其中一根并固定于钻塔上即可。 具体使用时，首先用钢丝绳穿过滑轮5把动力头吊在钻塔上，并把动力头导正钢丝绳穿在动力头两侧的钢绳导向孔8里，然后将液压马达3的涡轮通过液压油管与控制阀连接，接受柴油机和液压泵传来的液压动力，带动传动轴4a上的传动齿轮4b旋转，传动齿轮4b带动相啮合的从动齿轮4c转动，从而带动钻头2的转动，作业时，根据所需要的转速， 用调节拨叉6拨动传动轴4a上的高速传动齿轮4f或低速传动齿轮4g，使高速传动齿轮4f 和高速从动齿轮4h啮合或是低速传动齿轮4g和低速从动齿轮4i啮合，从而达到调节转速的目的.勘探时，把钻头2与传动轴4a底端的丝扣连接，即可到达钻具回旋钻进的目的。在进行勘探作业时，由于本动力头与动力机和控制系统呈分离式软连接，使得动力头将具有波浪补偿的功能，不会随着钻探船和钻机的晃动而晃动，孔底的钻具与孔底保持相对的稳定状态，从而能够保证取到高质量的土样、原位测试的可靠度。同时，由于动力头不是固定在钻机上的，不需要因潮汐涨退而频繁的更换套管高度，提高了生产效率。
权利要求1.一种波浪补偿分离式液压钻机用动力头，包括支架(1)，其特征在于，所述的支架 (1)下部设有朝下延伸的钻头(2)，在支架(1)上设有液压马达(3)，所述的钻头(2)通过传动机构(4)与液压马达(3)连接；所述的钻头(2)上部管路连接有外部水源；在支架(1) 上部设有滑轮(5)。
2.根据权利要求1所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于，所述的传动机构(4)由传动轴(4a)、设置在传动轴(4a)上的传动齿轮(4b)、主动齿轮(4c)和从动齿轮(4d)构成，主动齿轮(4c)设置在液压马达(3)的动力输出轴上，所述的从动齿轮(4d) 设置在钻头(2)上，对应的传动齿轮(4b)、主动齿轮(4c)和从动齿轮(4d)之间相互啮合。
3.根据权利要求2所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于，所述的传动齿轮(4b)由主传动齿轮(4e)、高速传动齿轮(4f)和低速传动齿轮(4g)组成，从动齿轮 (4d)由高速从动齿轮(4h)和低速从动齿轮(4i)组成；主传动齿轮(4e)和主动齿轮(4c) 啮合，高速传动齿轮(4f)和高速从动齿轮(4h)相对应，低速传动齿轮(4g)和低速从动齿轮(4i)相对应，在传动齿轮(4b)侧边的支架(1)上设有与传动齿轮(4b)相对应的调节拨叉(6)。
4.根据权利要求3所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于，所述的高速传动齿轮(4f)和低速传动齿轮(4g)位于高速从动齿轮(4h)和低速从动齿轮(4i)之间， 所述的调节拨叉(6)位于高速传动齿轮(4f)和低速传动齿轮(4g)之间。
5.根据权利要求4所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于，所述的调节拨叉(6)由底板(6a)，设置在底板(6a)上的调节长孔(6b)，设置在底板(6a) —侧且与调节长孔(6b)相对应的支座(6c)，活动设置在支座(6c)上的调节杆(6d)和设置在底板 (6a)另一侧的拨块(6e)组成，拨块(6e)穿过调节长孔(6b)与调节杆(6d)固定连接，拨块 (6e)位于高速传动齿轮(4f)和低速传动齿轮(4g)之间。
6.根据权利要求1至5任一所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于， 所述的液压马达(3)设置在支架(1)的其中一侧，在支架(1)的另一侧设有与液压马达(3) 重量相适应的平衡块(7)。
7.根据权利要求6所述的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，其特征在于，所述的支架⑴两侧沿竖直方向分别设有钢绳导向孔(8)。
专利摘要本实用新型公开了一种波浪补偿分离式液压钻机用动力头，属于水上钻探设备领域，其技术要点包括支架，其中所述的支架下部设有朝下延伸的钻头，在支架上设有液压马达，所述的钻头通过传动机构与液压马达连接；所述的钻头上部管路连接有外部水源；在支架上部设有滑轮；本实用新型旨在提供一种结构合理、使用方便且效果较好的波浪补偿分离式液压钻机用动力头，用于海上钻探。
文档编号E21B3/02GK202300193SQ20112038519
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者刘永, 孔明, 祝刘文, 谭志勇, 麦若绵, 黄志伟 申请人:中交第四航务工程勘察设计院有限公司