超大口径钻机旋转钻架固定传动结构.pdf

1、10申请公布号CN104088586A43申请公布日20141008CN104088586A21申请号201410336387822申请日20140716E21B15/0020060171申请人徐州工程学院地址221000江苏省徐州市新城区丽水路1号徐州工程学院机电工程学院72发明人李付星陈亮刘文君张元越黄传辉李沛霖李传琪74专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人高桂珍54发明名称超大口径钻机旋转钻架固定传动结构57摘要超大口径钻机旋转钻架固定传动结构，该结构在“”字形旋转钻架竖向的旋转管道外围，由上至下设有螺纹结构及和轴向滑动键槽结构，当电机带动驱动小齿轮转动时，驱动大齿轮通过健配合

2、带动旋转管道转动，旋转管道通过与大螺帽的配合转动；滑动键槽结构由轴向的滑动键配合安装着驱动大齿轮，螺纹结构，螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺帽，在大螺帽上部装有上支撑轴承和电磁铁，在大螺帽的下部顺序装着旋转中支撑轴承、驱动大齿轮、下支撑轴承和十字支撑架，大螺帽顶压着旋转管道的外壁，该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之一，该结构不仅能够把钻孔机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵活，马力损耗小。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104088586ACN1

3、04088586A1/1页21超大口径钻机旋转钻架固定传动结构，包括支撑轴承（1）、驱动大齿轮（2）、支撑轴承（3）、大螺帽（4）、上支撑轴承（41）、旋转连接头（5）、旋转管道（51）、螺纹结构（6）、滑动键槽（7）、电磁铁（8）、弹性销钉（82）、固定键（9）、驱动电机（10）、驱动小齿轮（11）、封闭盖（12）、十字支撑架（13）、水泥圈（14）、水管（141）、吸排结构（15）、钻掘头结构（16）；其特征是该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在“”字形旋转钻架竖向的旋转管道（51）外围，由上至下设有螺纹结构（6）及轴向滑动键槽（7）结构，滑动键槽（7）结构由轴向的固定键（9）配合安装着驱

4、动大齿轮（2），螺纹结构（6）螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺帽（4），该大螺帽（4）一侧向圆心方向开有通孔，通孔中滑动配合安装有弹性销钉（82），对应销钉通孔，设有电磁铁（8），电磁铁（8）与弹性销钉（82）之间安装有弹簧（81）；在大螺帽（4）的上部装有上支撑轴承（41）和电磁铁（8），在大螺帽（4）的下部顺序装着旋转中支撑轴承（3）、驱动大齿轮（2）、下支撑轴承（1）和十字支撑架（13），十字支撑架（13）两端上连接有带伸缩节的电磁铁（8），其电磁液压缸的伸缩节插入水泥圈（14）的预留孔中；在这些设备的外围，罩装着封闭盖（12），封闭盖（12）底面与十字支撑架（13）连接固定，在驱动大

5、齿轮（2）上部的封闭盖（12）上，竖向的安装着驱动电机（10），驱动电机（10）转动轴穿过封闭盖（12）连接驱动小齿轮（11），驱动小齿轮（11）和驱动大齿轮（2）啮合传动。当电机带动驱动小齿轮（11）转动时，驱动大齿轮（2）通过健配合带动旋转管道转动，旋转管道通过与大螺帽（4）的配合转动；该旋转管道（51）的外壁上顶压有大螺帽（4），大螺帽（4）中有弹性销钉。权利要求书CN104088586A1/4页3超大口径钻机旋转钻架固定传动结构技术领域0001本发明涉及超大口径钻机的一种传动装置，尤其是一种超大口径钻机旋转钻架固定传动结构。背景技术0002目前，现有的钻井机的钻井口径大都比较小，并且钻

6、井的深度也不够。这样对钻井作业非常的不利，不仅不能满足钻井的难度要求，在钻井作业过程中还浪费了过多的资源，一是现有的钻机体积大，难以运输，二是使用能量大，使钻井成本增加，尤其对超大直径的钻井作业更是如此。三是大型钻机的结构复杂，整机价格昂贵，比如地铁工程中使用的推进钻机就是如此。发明内容0003为了解决在实际钻井作业中，存在的钻井口径较小的问题，本发明提供超大口径钻机旋转钻架固定传动结构，该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之一，该结构不仅能够把钻机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵活，马力损耗小。0004本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该超大口径钻机旋转

7、钻架固定传动结构包括下支撑轴承、驱动大齿轮、中支撑轴承、大螺帽、上支撑轴承、旋转连接头、旋转管道、螺纹结构、滑动键槽、电磁铁、固定键、驱动电机、驱动小齿轮、封闭盖及十字支撑架、水泥圈、水管、吸排结构、钻掘头结构；该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在“”字形旋转钻架竖向的旋转管道外围，由上至下设有螺纹结构及轴向滑动键槽结构，滑动键槽结构由轴向的固定键配合安装着驱动大齿轮，螺纹结构螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺帽，该大螺帽一侧向圆心方向开有通孔，通孔中滑动配合安装有弹性销钉，对应销钉通孔，设有电磁铁，电磁铁与弹性销钉之间安装有弹簧，电磁铁的吸力能够控制弹性销钉回缩或弹出；在大螺帽的上部装有上支

8、撑轴承和电磁铁，在大螺帽的下部顺序装着旋转中支撑轴承、驱动大齿轮、下支撑轴承和十字支撑架，十字支撑架两端上连接有带伸缩节的电磁铁，其电磁液压缸的伸缩节插入水泥圈的预留孔中，使十字支撑架及其上部安装的设备牢牢固定住；在这些设备的外围，罩装着封闭盖，封闭盖底面与十字支撑架连接固定，在驱动大齿轮上部的封闭盖上，竖向的安装着驱动电机，驱动电机转动轴穿过封闭盖连接驱动小齿轮，驱动小齿轮和驱动大齿轮啮合传动；当驱动电机带动驱动小齿轮转动时，驱动大齿轮通过健配合带动旋转管道转动，旋转管道通过与大螺帽的配合转动，既能促使旋转管道沿螺纹走向向下钻挖跟进及向上回撤作业，同时还能够被大螺帽固定和定位，使它不能脱落，

9、当不需要旋转管道向上回撤或向下跟进时，即控制电磁铁，使它断电消磁，此时，该旋转管道配装的大螺帽中的弹性销钉弹出，顶压住旋转管道的外壁，促使大螺帽与旋转管道固定成一体，使大螺帽随着旋转管道的转动，贴着上支撑轴承和中支撑轴一起转动，从而解决了旋转钻架的不跟进和不回撤，而只是空转；相反，控制电磁铁带电带磁，销钉收回，不再顶压旋转说明书CN104088586A2/4页4钻架外壁，上支撑轴承被磁性锁住不能转动，并且还磁吸着大螺帽跟着固定不转动，从而只有跟着旋转管道转动，所以能完成跟进或回撤或停止跟进或回撤，而只旋转作业。0005在旋转管道旋转时带动钻掘头结构的吸排结构作业，当水泥圈下部的被掘层被掘挖吸排

10、干净后，水泥圈在其本身的重量的压迫下不断跟进下落，其最上部地面上，不断叠加水泥圈不断下压跟进，最后即完成全部由水泥圈围成的超大口径竖井。0006该所述水泥圈，它为一个正圆管形，它的壁层均由水泥混凝土及钢筋构架而成，它的上下边，平齐的边缘上带有雁尾和雁尾槽结构，在地面上进行水泥圈叠加操作时，即可进行雁尾对雁尾槽对应套按安装，以达到使水泥圈叠加时加强固定，形成一个整体结构，使其更加坚固可靠，以应对地质的形变。在水泥圈周围的壁上，开设有轴向的水管槽，水管槽中装有管壁开口的水管，该水管的作用是当水泥圈与周围井壁的摩擦力加大时，如若不向下跟进移动，即需向水管中注水，扩散到水泥圈周围的井壁上，减少水泥圈向

11、下跟进的阻力，促使水泥圈不断跟进。由于水泥圈的不断跟进，使地面上的水泥圈不断的下沉，并与地面保持平齐，这样，地面上便能够方便不断地叠加水泥圈，正由于这样不断的跟进、不断的叠加，才得以完成整个竖井的作业在最下部的水泥圈上下边缘上，开设有对应于十字支撑架上的伸出节的开口，使伸出节能够插入和退出，水泥圈的作用，一是起到固定该超大口径钻机的作用，二是起到把掘进井进行加固成型并起到保护作用。当完成铝井作业时，操控电磁开关液压缸8，使其伸缩节吸回；这样上提该超大口径钻机整体，即能够收回整机经过检修后即可进行下一步的作业。0007本发明的主要运作原理是，在地面上设有控制超大口径的控制装置，该控制装置要通过旋

12、转驱动电机控制旋转转架的整体旋转，同时更要控制钻掘机构的正常作业，使钻掘头不仅要由小直径到大直径的有规律的平行移动，并且还要随着旋转转架的圆周运动而移动，同时还要有自身的旋转钻掘作业的跟进和回撤，而其中的钻机旋转钻架固定传动装置，即是该结构中的难点之一，它不仅要解决旋转钻架的转动，并且还要解决旋转钻旋转作业的跟进和回撤；它不仅能在动态的环境下能够很好地钻掘作业，并且还能够与吸排结构的吸排作业进行配合同步钻掘作业，在钻掘头结构的主导结构中，其中的行走电机负责它的由小直径到大直径的平行移动，其中的掘进电机即负责钻掘头的旋转钻掘作业。0008本发明的有益效果是该固定传动结构是超大口径钻机的关键部件之

13、一，该结构不仅能够把钻孔机的作业机架进行随时的固定、转动、跟进和回撤，并且结构简单，传动灵活，能量损耗小。附图说明0009下面结合附图及实施方式对本发明作进一步说明。0010图1为本发明的结构原理示意图。0011图2为本发明的大螺帽的局部结构示意图。0012图3为本发明中大螺帽通孔销钉及电磁铁结构原理示意图。0013图中，1下支撑轴承，2驱动大齿轮，3中支撑轴承，4大螺帽，41上支撑轴承，5旋转连接头，51旋转管道，6螺纹结构，7滑动键槽，8电磁铁，9固定键，10驱动电机，11驱动小齿轮，12封闭盖，13十字支撑架，14水泥圈，141水管，15吸排结构，16钻掘头结构。说明书CN1040885

14、86A3/4页5具体实施方式0014在图1中，该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构包括下支撑轴承1、驱动大齿轮2、中支撑轴承3、大螺帽4、上支撑轴承41、旋转连接头5、旋转管道51、螺纹结构6、滑动键槽7、电磁铁8、固定键9、驱动电机10、驱动小齿轮11、封闭盖12及十字支撑架13、水泥圈14、水管141、吸排结构15、钻掘头结构16；该超大口径钻机旋转钻架固定传动结构在“”字形旋转钻架竖向的旋转管道51外围，由上至下设有螺纹结构6及轴向滑动键槽7结构，滑动键槽7结构由轴向的固定键9配合安装着驱动大齿轮2，螺纹结构6螺纹配合安装有固定和螺旋推动的大螺帽4，该大螺帽4一侧向圆心方向开有通孔，通孔中

15、滑动配合安装有弹性销钉，对应销钉通孔，设有电磁铁8，电磁铁8与弹性销钉82之间安装有弹簧81，电磁铁8的吸力能够控制弹性销钉回缩或弹出；在大螺帽4的上部装有上支撑轴承41和电磁铁8，在大螺帽4的下部顺序装着旋转中支撑轴承3、驱动大齿轮2、下支撑轴承1和十字支撑架13，十字支撑架13两端上连接有带伸缩节的电磁铁8，其电磁液压缸的伸缩节插入水泥圈14的预留孔中，使十字支撑架13及其上部安装的设备牢牢固定住；在这些设备的外围，罩装着封闭盖12，封闭盖12底面与十字支撑架13连接固定，在驱动大齿轮2上部的封闭盖12上，竖向的安装着驱动电机10，驱动电机10转动轴穿过封闭盖12连接驱动小齿轮11，驱动小

16、齿轮11和驱动大齿轮2啮合传动；当驱动电机10带动驱动小齿轮11转动时，驱动大齿轮2通过健配合带动旋转管道51转动，旋转管道通过与大螺帽4的配合转动，既能促使旋转管道沿螺纹走向向下钻挖跟进及向上回撤作业，同时还能够被大螺帽4固定和定位，使它不能脱落，当不需要旋转管道向上回撤或向下跟进时，即控制电磁铁8，使它断电消磁，此时，该旋转管道51配装的大螺帽4中的弹性销钉弹出，顶压住旋转管道51的外壁，促使大螺帽4与旋转管道51固定成一体，使大螺帽4随着旋转管道51的转动，贴着上支撑轴承41和中支撑轴3一起转动，从而解决了旋转钻架的不跟进和不回撤，而只是空转；相反，控制电磁铁8带电带磁，销钉收回，不再顶

17、压旋转钻架外壁，上支撑轴承41被磁性锁住不能转动，并且还磁吸着大螺帽4跟着固定不转动，从而只有跟着旋转管道51转动，所以能完成跟进或回撤或停止跟进或回撤，而只旋转作业。0015在旋转管道旋转时带动钻掘头结构17的吸排结构16作业，当水泥圈16下部的被掘层被掘挖吸排干净后，水泥圈16在其本身的重量的压迫下不断跟进下落，其最上部地面上，不断叠加水泥圈16不断下压跟进，最后即完成全部由水泥圈16围成的超大口径竖井。0016在图中，该所述水泥圈16，它为一个正圆管形，它的壁层均由水泥混凝土及钢筋构架而成，它的上下边，平齐的边缘上带有雁尾和燕尾槽结构，在地面上进行水泥圈叠加操作时，即可进行雁尾对燕尾槽对

18、应套接安装，以达到使水泥圈叠加时，加强固定，形成一个整体结构，使其更坚固可靠，以应对地质的形变。在水泥圈16周围的壁上，开设有轴向的水管槽，水管槽中装有管壁开口的水管，该水管的作用是当水泥圈与周围井壁的摩擦力加大时，如若不向下跟进移动，即需向水管中注水，扩散到水泥圈16周围的井壁上，减少水泥圈向下跟进的阻力，促使水泥圈16不断跟进。由于水泥圈的不断跟进，使地面上的水泥圈16不断的下沉，并与地面保持平齐，这样，地面上便能够方便不断地叠加水泥圈16，正由于这样不断的跟进、不断的叠加，才得以完成整个竖井的作业。在最下部的水泥圈16上下边缘上，开设有对应于十字支撑架13上的伸出节的开口，使伸出节能够插

19、入和退出，水泥圈16的作说明书CN104088586A4/4页6用，一是起到固定该超大口径钻机的作用，二是起到把掘进井进行加固成型并起到保护作用。当完成铝井作业时，操控电磁开关液压缸8，使其伸缩节吸回；这样上提该超大口径钻机整体，即能够收回整机经过检修后即可进行下一步的作业。0017本发明的主要运作原理是，在地面上设有控制超大口径的控制装置，该控制装置要通过旋转驱动电机10控制旋转转架的整体旋转，同时更要控制钻掘机构的正常作业，使钻掘头不仅要由小直径到大直径的有规律的平行移动，并且还要随着旋转转架的圆周运动而移动，同时还要有自身的旋转钻掘作业的跟进和回撤，而其中的钻机旋转钻架固定传动装置，即是该结构中的难点之一，它不仅要解决旋转钻架的转动，并且还要解决旋转钻旋转作业的跟进和回撤；它不仅能在动态的环境下能够很好地钻掘作业，并且还能够与吸排结构的吸排作业进行配合同步钻掘作业，在钻掘头结构的主导结构中，其中的行走电机负责它的由小直径到大直径的平行移动，其中的掘进电机即负责钻掘头的旋转钻掘作业。说明书CN104088586A1/3页7图1说明书附图CN104088586A2/3页8图2说明书附图CN104088586A3/3页9图3说明书附图CN104088586A