一种新型井下钻机的制作方法

本实用新型涉及钻机，具体涉及一种新型井下钻机。

背景技术：

一般的，钻机主要用于输油、输气、自来水、污水和电力等各类输送管道施工。但现有的钻机均为柴油发动机带动液压泵，通过液压泵驱动液压马达。这是一种全液压驱动方式，这种方式管路复杂，设备尺寸较大，只适用于基坑尺寸不受限制的开阔场地。对于城市内的各类管网，由于受到空间限制，无法开挖较大的基坑。此种设备的使用受到很大的限制。如何解决这个问题变得至关重要。

现有的方案，采用柴油发动机带动液压泵通过液压泵驱动液压马达，通过液压马达实现钻杆的旋转和移动，完成钻进。这样的方案存在以下问题：(1)受到使用空间的限制，无法应对复杂的钻进工作环境；(2)钻杆采用人工拆装的方式，使得钻杆的拆装较为困难，钻机的钻进效率较低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种新型井下钻机，以解决现有技术中受到使用空间的限制无法应对复杂的钻进工作环境和钻杆采用人工拆装的方式使得钻杆的拆装较为困难钻机的钻进效率较低等问题。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种新型井下钻机,

包括第一移动机构、机体、驱动钻杆旋转的第一驱动装置、移动设置在所述机体上的小车、夹持所述钻杆的固定夹持器、夹持所述钻杆的翻转夹持器和装卸所述钻杆的翻转动力装置；所述固定夹持器和所述翻转夹持器并列设置在所述机体上；所述钻杆分别穿过所述固定夹持器和所述翻转夹持器；所述第一移动机构驱动所述小车、所述第一驱动装置和所述钻杆沿所述机体移动；所述翻转动力装置驱动所述翻转夹持器和所述钻杆旋转；所述第一驱动装置包括第一动力装置、设置在所述第一动力装置驱动端的第一减速机、连接所述第一减速机的减速箱和设置在所述减速箱驱动端的输出轴；所述钻杆设置在所述输出轴上。

进一步的技术方案为：所述第一移动机构包括设置在所述小车上的第二驱动装置、安装在所述第二驱动装置驱动端的驱动齿轮和设置在所述小车上的齿条；所述驱动齿轮与所述齿条相啮合；所述第二驱动装置驱动所述驱动齿轮旋转。

进一步的技术方案为：所述第二驱动装置包括第二动力装置和设置在所述第二动力装置驱动端的第二减速机；所述驱动齿轮设置在所述第二减速机的驱动端上。

进一步的技术方案为：所述固定夹持器包括固定架体、压紧所述钻杆的固定件和围绕所述固定架体内设置的第三动力装置；所述固定件设置在所述第三动力装置的驱动端；所述第三动力装置驱动所述固定件靠近或远离所述钻杆。

进一步的技术方案为：所述翻转夹持器包括翻转架体、压紧所述钻杆的翻转件和围绕所述翻转架体内设置的第四动力装置；所述翻转件设置在所述第四动力装置的驱动端；所述第四动力装置驱动所述翻转件靠近或远离所述钻杆。

进一步的技术方案为：所述翻转动力装置设置在所述机体上所述翻转夹持器的两端；所述翻转动力装置的驱动端连接所述翻转夹持器。

进一步的技术方案为：还包括顶住基坑的定位装置；所述定位装置设置在所述机体上；所述定位装置的驱动端靠近所述基坑。

进一步的技术方案为：所述钻机放置在移动底盘上；所述移动底盘包括移动架体、第五动力装置、旋转设置在所述移动架体上的移动轮和绕设在所述移动轮上的移动带；所述第五动力装置驱动所述移动轮旋转；所述钻机设置在所述移动架体上。

进一步的技术方案为：所述移动底盘上设置有起吊所述钻机的吊机、放置所述钻杆的钻杆箱、为所述钻机供电的动力设备和抽取泥浆的泥浆泵；所述吊机包括第六动力装置、设置在所述移动底盘上的吊柱和起吊所述钻机的吊臂；所述第六动力装置驱动所述吊臂沿所述吊柱摆动；所述钻杆并列放置在所述钻杆箱内；所述泥浆泵的输入端连通所述钻杆。

进一步的技术方案为：还包括控制动力装置启停的控制装置和远程控制所述钻机的可编程控制器；所述控制装置通过总线连接所述动力装置；所述可编程控制器通过总线连接所述钻机。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型设计了一种新型井下钻机采用第一移动机构完成钻杆的移动。采用翻转动力装置驱动翻转夹持器和钻杆旋转，完成钻杆的拆装。新型井下钻机带来了如下效果：(1)通过电机驱动钻杆使得新型井下钻机的占地面积较小，只需要开挖较小的基坑就可以放置新型井下钻机；(2)采用第二动力装置提供动力通过驱动齿轮旋转就可以完成钻杆的移动使得新型井下钻机的体积较小，提高了新型井下钻机应对复杂工作环境的能力；(3)通过翻转动力装置实现钻杆的旋转完成钻杆的拆装，翻转动力装置实现了新型井下钻机的拆装钻杆的功能，避免了人工进行钻杆的拆装提高了钻杆的拆装效率；(4)通过定位装置顶住基坑的壁面实现新型井下钻机的定位，保证新型井下钻机的正常工作。

附图说明

图1为本实用新型吊装状态下的右视结构图。

图2为本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图4为本实用新型固定夹持器的俯视结构图。

图5为本实用新型翻转夹持器的俯视结构图。

图6为本实用新型移动底盘的左视结构图。

图中：1、机体；2、第一驱动装置；21、第一动力装置；22、第一减速机；23、减速箱；24、输出轴；3、小车；4、第一移动机构；41、第二驱动装置；42、驱动齿轮；43、齿条；44、第二动力装置；45、第二减速机；5、固定夹持器；51、固定架体；52、固定件；53、第三动力装置；6、翻转夹持器；61、翻转架体；62、翻转件；63、第四动力装置；7、翻转动力装置；8、定位装置；81、吊机；82、钻杆箱；83、动力设备；84、泥浆泵；85、吊柱；86、吊臂；87、第六动力装置；9、移动底盘；91、移动架体；92、第五动力装置；93、移动轮；94、移动带。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。

图1为本实用新型吊装状态下的右视结构图。图2为本实用新型的主视图。图3为本实用新型的俯视图。图4为本实用新型固定夹持器的俯视结构图。图5为本实用新型翻转夹持器的俯视结构图。图6为本实用新型移动底盘的左视结构图。结合图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型公开了一种新型井下钻机。

新型井下钻机包括第一移动机构4、机体1、驱动钻杆旋转的第一驱动装置2、移动设置在机体1上的小车3、夹持钻杆的固定夹持器5、夹持钻杆的翻转夹持器6和装卸钻杆的翻转动力装置7。固定夹持器5和翻转夹持器6并列设置在机体1上。钻杆分别穿过固定夹持器5和翻转夹持器6。第一移动机构4驱动小车3、第一驱动装置2和钻杆沿机体1移动。翻转动力装置7驱动翻转夹持器6和钻杆旋转。

机体1为前后方向设置。小车3左右方向设置在机体1的前端。小车3沿机体1前后移动。第一驱动装置2设置在小车3上。

第一驱动装置2包括第一动力装置21、设置在第一动力装置21驱动端的第一减速机22、连接第一减速机22的减速箱23和设置在减速箱23驱动端的输出轴24。钻杆设置在输出轴24上。

优选的，第一动力装置21为永磁同步电机。第一动力装置21的前端为第一动力装置21的驱动端。第一动力装置21的驱动端连接第一减速机22。第一动力装置21的前端连接第一减速机22的后端。第一减速机22的前端为第一减速机22的驱动端。第一减速机22的驱动端连接减速箱23。第一减速机22的前端连接减速箱23后端的上侧。减速箱23后端的下侧为减速箱23的驱动端。减速箱23后端的下侧连接输出轴24的前端输出轴24的前端连接减速箱23的驱动端。输出轴24的后端连接钻杆的前端。

第一动力装置21驱动第一减速机22内齿轮和减速箱23内齿轮旋转。减速箱23驱动输出轴24和钻杆旋转。通过第一驱动装置2为钻杆的旋转提供充沛的动力，使得钻杆可以稳定的旋转。通过永磁同步电机驱动钻杆，摒弃了柴油发动机、液压泵和液压马达作为动力装置。使得新型井下钻机的占地面积较小，只需要开挖较小的基坑就可以放置新型井下钻机。

第一动力装置21的选择包括但不限于永磁同步电机。第一减速机22的选择包括但不限于行星减速机。

第一动力装置21采用永磁同步电机可以实现低速大扭矩，且轴线尺寸小。第一动力装置21适用于新型井下钻机所需要的大扭矩低转速及空间尺寸要求。通过第一动力装置21和第一减速机22可以实现钻杆移动时的不同速度的要求。

第一动力装置21为永磁同步电机，永磁同步电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为ehs100-t4-105c的永磁同步电机。

第一减速机22型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为prf120-l2的减速机。

减速箱23型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为b4sh20的减速箱。

第一移动机构4包括设置在小车3上的第二驱动装置41、安装在第二驱动装置41驱动端的驱动齿轮42和设置在小车3上的齿条43。驱动齿轮42与齿条43相啮合。第二驱动装置41驱动驱动齿轮42旋转。

第二驱动装置41包括第二动力装置44和设置在第二动力装置44驱动端的第二减速机45。驱动齿轮42设置在第二减速机45的驱动端上。

优选的，第二动力装置44为永磁同步电机。优选的，齿条43为两个。齿条43分别前后方向设置在机体1的左右两侧。第二动力装置44设置在小车3的左右两端。第二动力装置44为上下方向设置。第二动力装置44的下端为第二动力装置44的驱动端。第二动力装置44的下端连接第二减速机45。第二减速机45的下端为第二减速机45的的驱动端。第二减速机45的下端连接驱动齿轮42。

第二动力装置44的选择包括但不限于永磁同步电机。第二减速机45的选择包括但不限于行星减速机。

第二动力装置44和第二减速机45驱动驱动齿轮42旋转，驱动齿轮42沿齿条43滚动。第一移动机构4带动第一驱动装置2、小车3和钻杆沿机体1前后移动。从而实现新型井下钻机的钻进和回拖管线的功能。

采用第二动力装置44提供动力，通过驱动驱动齿轮42旋转就可以完成钻杆的移动。不需要柴油发动机、液压泵和液压马达进行驱动，使得新型井下钻机的体积较小，提高了新型井下钻机应对复杂工作环境的能力。

第二动力装置44为永磁同步电机，永磁同步电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为ehs100-t4-105c的永磁同步电机。

第二减速机45型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为prf120-l2的减速机。

固定夹持器5包括固定架体51、压紧钻杆的固定件52和围绕固定架体51内设置的第三动力装置53。固定件52设置在第三动力装置53的驱动端。第三动力装置53驱动固定件52靠近或远离钻杆。

翻转夹持器6包括翻转架体61、压紧钻杆的翻转件62和围绕翻转架体61内设置的第四动力装置63。翻转件62设置在第四动力装置63的驱动端。第四动力装置63驱动翻转件62靠近或远离钻杆。

固定夹持器5和翻转夹持器6并列设置在机体1的后端。翻转夹持器6位于固定夹持器5的前端。

优选的，第三动力装置53为液压缸。优选的，第三动力装置53为三个。钻杆穿过固定架体51。固定件52围绕钻杆设置。当第三动力装置53的驱动端伸出时固定件52靠近钻杆，固定件52压紧钻杆将钻杆夹持固定住。当第三动力装置53的驱动端收缩时固定件52远离钻杆，固定件52松开对钻杆的压紧。

第三动力装置53为液压缸，液压缸型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为hsg-80-45-200-ca的液压缸。

优选的，第四动力装置63为液压缸。优选的，第四动力装置63为三个。钻杆穿过翻转架体61。翻转件62围绕钻杆设置。当第四动力装置63的驱动端伸出时翻转件62靠近钻杆，翻转件62压紧钻杆将钻杆夹持固定住。当第四动力装置63的驱动端收缩时翻转件62远离钻杆，翻转件62松开对钻杆的压紧。

第四动力装置63为液压缸，液压缸型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为hsg-80-45-200-ca的液压缸。

翻转动力装置7设置在机体1上翻转夹持器6的两端。翻转动力装置7的驱动端连接翻转夹持器6。

优选的，翻转动力装置7为液压缸。优选的，翻转动力装置7为两个。翻转动力装置7分别设置于机体1的左右两端。翻转动力装置7分别位于翻转夹持器6的左右两端。翻转动力装置7的上端为翻转动力装置7的驱动端。翻转动力装置7的下端连接机体1。翻转动力装置7的上端连接翻转架体61。

当翻转夹持器6需要安装钻杆时，位于左端的翻转动力装置7的驱动端收缩，位于右端的翻转动力装置7的驱动端伸出。翻转夹持器6向左旋转，完成钻杆之间的安装。当翻转夹持器6需要拆卸钻杆时，位于左端的翻转动力装置7的驱动端伸出，位于右端的翻转动力装置7的驱动端收缩。翻转夹持器6向右旋转，完成钻杆之间的拆卸。

钻杆之间通过螺纹连接。通过固定夹持器5固定住位于后端的钻杆，通过翻转夹持器6夹持住位于前端的钻杆。通过翻转动力装置7实现钻杆的旋转，完成钻杆的拆装。翻转动力装置7实现了新型井下钻机的拆装钻杆的功能，避免了人工进行钻杆的拆装，提高了钻杆的拆装效率。

当新型井下钻机需要安装大型钻具时，两个翻转动力装置7同时收缩，翻转动力装置7驱动翻转夹持器6向下移动。由于大型钻具体积较大，安装时较为困难。通过翻转夹持器6向下移动，为大型钻具的安装留出空间，方便大型钻具的安装。

翻转动力装置7为液压缸，液压缸型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为sda40*35的液压缸。

新型井下钻机还包括顶住基坑的定位装置8。定位装置8设置在机体1上。定位装置8的驱动端靠近基坑。

新型井下钻机在工作前，需要将新型井下钻机放置在基坑内。通过定位装置8顶住基坑的壁面，实现新型井下钻机的定位，保证新型井下钻机的正常工作。

优选的，定位装置8为液压缸。定位装置8分别设置在机体1后端的左右两侧。定位装置8的前端连接机体1。定位装置8的后端为定位装置8的驱动端。当定位装置8的驱动端伸出时，定位装置8顶住基坑的壁面。当定位装置8的驱动端收缩时，定位装置8不再顶住基坑的壁面。

定位装置8为液压缸，液压缸型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为sda40*35的液压缸。

新型井下钻机放置在移动底盘9上。移动底盘9包括移动架体91、第五动力装置92、旋转设置在移动架体91上的移动轮93和绕设在移动轮93上的移动带94。第五动力装置92驱动移动轮93旋转。钻机设置在移动架体91上。

优选的，第五动力装置92为永磁同步电机。移动底盘9设置在新型井下钻机的下端。新型井下钻机设置在移动架体91的上端。移动轮93设置在第五动力装置92的驱动端。第五动力装置92驱动移动轮93旋转，移动轮93带动移动带94移动，移动带94带动新型井下钻机移动。通过移动底盘9使得新型井下钻机可以平稳的移动。

第五动力装置92为永磁同步电机，永磁同步电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为ehs100-t4-105c的永磁同步电机。

移动底盘9上设置有起吊钻机的吊机81、放置钻杆的钻杆箱82、为钻机供电的动力设备83和抽取泥浆的泥浆泵84。吊机81包括第六动力装置87、设置在移动底盘9上的吊柱85和起吊钻机的吊臂86。第六动力装置87驱动吊臂86沿吊柱85摆动。钻杆并列放置在钻杆箱82内。泥浆泵84的输入端连通钻杆。

新型井下钻机处于吊装状态时，新型井下钻机放置在移动底盘9上。当新型井下钻机需要工作时，采用吊机81移动新型井下钻机，并将新型井下钻机吊装放入基坑内合适的位置。

吊机81和钻杆箱82设置在移动底盘9的后端。动力设备83设置在移动底盘9的左端。泥浆泵84设置在移动底盘9的前端。

优选的，第六动力装置87为液压缸。吊柱85上下方向设置移动底盘9上。吊臂86的后端摆动连接在吊柱85的上端。第六动力装置87的下端连接吊柱85。第六动力装置87的上端连接吊臂86。第六动力装置87的上端为第六动力装置87的驱动端。吊臂86的前端吊装钻机。通过吊机81可以将钻机移动至基坑内。

优选的，动力设备83为柴油发电机。钻机采用电机提供动力，通过动力设备83为第一动力装置21、第二动力装置44和第五动力装置92供电。

钻机驱动钻杆进行钻进，泥浆泵84抽取钻杆内泥浆，保证了钻杆的正常钻进。

第三动力装置53、第四动力装置63、翻转动力装置7、定位装置8和第六动力装置87均为液压缸。液压油箱为第三动力装置53、第四动力装置63、翻转动力装置7、定位装置8和第六动力装置87进行供油。

移动底盘9上设置有柴油箱和液压油箱。柴油箱为动力设备83进行供油。

第六动力装置87为液压缸，液压缸型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为sda40*35的液压缸。

动力设备83为柴油发电机，柴油发电机型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为to7900et-j的柴油发电机。

新型井下钻机还包括控制动力装置启停的控制装置和远程控制钻机的可编程控制器。控制装置通过总线连接动力装置。可编程控制器通过总线连接钻机。

控制装置包括中央控制器和逆变器。中央控制器的输入端连接电源和发电机的输出端。中央控制器的输出端连接逆变器的输入端。逆变器的输出端连接动力装置的输入端。通过控制装置可以控制动力装置一起启动或一起关闭，控制装置也可以控制单独的动力装置启动或关闭。通过可编程控制器实现新型井下钻机的远程控制。

通过控制装置可以实现新型井下钻机的矢量控制和直接转矩控制。矢量控制基于转子磁场定向，实现定子电流中励磁分量与转矩分量的解耦，将交流电机控制等效于直流电机控制。直接转矩控制技术基于定子磁场定向，动态响应好结构简单且易于实现。

中央控制器型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为vfd004m21a的中央控制器。

逆变器型号的选择属于公知常识。本领域的技术人员可以根据装置的工作情况选择，例如可以选型号为xb3200324的和逆变器。

新型井下钻机所适用的基坑，长度不小于1800mm，宽度不小于1800mm。新型井下钻机所采用的钻杆长度为1000mm，钻杆直径为89-140mm。

本实施例中，所描述的第一动力装置21为电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的第二动力装置44为电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的第三动力装置53为液压缸，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的第四动力装置63为液压缸，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的翻转动力装置7为液压缸，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的定位装置8为液压缸，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他定位装置。

本实施例中，所描述的第六动力装置87为液压缸，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力装置。

本实施例中，所描述的动力设备83为柴油发电机，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他动力设备。

本实施例中，所描述的控制装置包括中央控制器和逆变器，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他控制装置。

此外，本说明书中，使用了“两个”和“三个”等数量，但不限定于此，可以是能够发挥其功能的范围内的其他数量。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在不违背本实用新型的基本结构的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。