土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置 【技术领域】
本发明涉及钻井设备，尤指一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置。背景技术 土壤源热泵系统的地下埋管孔井与普通水井、油井、气井相比，有孔径小，集 合精度高的特点，通常采用通过钻井的方法，由柴油机打洞钻杆、钻头钻井来实现，该 过程需要用一套复杂的机械传动系统，在钻井过程中，消耗了大量的由钻杆与井壁之间 产生的摩擦能，由于钻杆很重，钻杆与钻头同时转动，集合精度难以保证，而且费用很 高，通常土壤源热泵系统的地下埋管孔井分布在建筑群中，通常钻井设备有很大的局限 性。 随着土壤源热泵系统的普及，对地下埋管孔井的要求愈来愈高，地下埋管孔井的几 何精度、长径比，成本都是影响土壤源热泵系统普及的主要因素。
发明内容 本发明的目的在于提供一种土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其体积 小、便于施工、钻杆与钻头的集合精度高并且传动控制系统结构简单。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为 ：一种土壤源热泵系统地下埋管 孔井的钻井装置，包括钻头和钻杆，其中还包括摆线油马达、连接套及液压传动控制系 统，所述钻杆为空心杆，所述连接套为空心管，所述钻头上端与连接套下部活动连接， 所述连接套上部与钻杆下端固定连接，所述摆线油马达设置于钻杆内腔，所述摆线油马 达的输出轴与钻头的上部固定连接，所述摆线油马达的进、出油管接头与液压传动控制 系统连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述钻头由刀头和上下 开口的内、外套筒构成，所述外套筒设置于刀头的上沿，所述内套筒设置于刀头的上表 面中部，所述内套筒的高度大于所述外套筒的高度，所述连接套由上面开口的上套筒和 上、下面均开口的下套筒构成，所述下套筒的上面设置于所述上套筒的底面，所述上套 筒的底面设有通孔，所述上套筒的筒径大于下套筒的筒径，所述下套筒与外套筒套接， 所述下套筒设置于外套筒的内腔，所述内套筒的上端设置于所述上套筒的通孔内，所述 下套筒与所述内套筒之间由下至上设置有圆柱球轴承和圆锥滚子轴承，所述摆线油马达 的输出轴设于内套筒的内腔且通过平键与内套筒固定连接，所述摆线油马达与上套筒固 定连接，所述上套筒与钻杆固定连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述摆线油马达通过连 接螺栓与上套筒固定连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述上套筒与钻杆之间 通过螺纹连接。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述下套筒与所述外套 筒之间设置有密封圈，所述上套筒的内腔底部与钻杆下端之间设置有密封圈。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述液压传动控制系统 包括油泵、比例溢流阀、电磁换向阀、压力表开关、压力表、比例调速阀、油箱、液位 计、空气过滤器、回油过滤器及冷却器，所述油箱通过管路与油泵连接，所述油泵通过 管路与摆线油马达的进油管接头连接，所述摆线油马达的出油管接头通过管路与油箱连 接，所述油泵与摆线油马达的进油管接头之间的管路上设置有电磁换向阀，所述油泵与 电磁换向阀之间的管路上设置有压力表开关和压力表，所述摆线油马达的出油管接头与 所述油箱之间的管路上依次设有比例调速阀、比例溢流阀、冷却器及回油过滤器，所述 比例溢流阀通过管路与电磁换向阀及压力表开关连接，所述油箱上设置有空气过滤器及 液位计。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置，其中所述比例溢流阀及比例 调速阀与电控系统配合连接。
采用上述方案后，本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置通过液压传 动控制系统可以准确的控制摆线油马达工作，摆线油马达的输出轴带动钻头转动钻孔， 由于钻头与连接套活动连接，而钻杆与连接套固定连接，这样当钻头转动时，钻杆不转 钻头转，使得钻头与钻杆的集合精度大大提高，且摆线油马达本身的体积小，其设置于 钻杆内方便该装置钻孔、方便施工，且液压传动控制系统结构要比机械传动系统的结构 简单，便于输出转速与输出扭矩的调整。 附图说明 图 1 是本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置的结构示意图 ；
图 2 是本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置的液压传动控制系统结 构示意图。
具体实施方式
请参阅图 1 及图 2 所示，本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置包括钻 头 1、钻杆 2、摆线油马达 3、连接套 4 及液压传动控制系统 5 ；
钻头 1 由刀头 11 和上下开口的内套筒 12 及外套筒 13 构成，外套筒 13 设置于刀 头 11 的上沿，内套筒 12 设置于刀头 11 的上表面中部，内套筒 12 的高度大于外套筒 13 的高度 ；
钻杆 2 为空心杆 ；
连接套 4 为空心管，连接套 4 由上面开口的上套筒 41 和上、下面均开口的下套 筒 42 构成，下套筒 42 的上面设置于上套筒 41 的底面，上套筒 41 的底面设有通孔 411， 上套筒 41 的筒径大于下套筒 42 的筒径 ；
下套筒 42 与外套筒 13 套接，下套筒 42 设置于外套筒 13 的内腔，下套筒 42 与 外套筒 13 之间设置有密封圈 10，内套筒 12 的上端设置于上套筒 41 的通孔 411 内，下套 筒 42 与内套筒 12 之间由下至上设有圆柱球轴承 7 和圆锥滚子轴承 6，圆锥滚子轴承 6 和 圆柱球轴承 7 是用于支撑钻头 1 的，以保证钻头 1 与钻杆 2 的相对运动，上套筒 41 与钻 杆 2 之间通过螺纹连接，上套筒 41 的内腔底部与钻杆 2 下端之间设置有密封圈 20，密封 圈 10、20 是为防止泥沙进入圆柱球轴承 7，摆线油马达 3 设置于钻杆 2 的内腔，摆线油马达 3 与上套筒 41 通过连接螺栓 9 固定在一起，摆线油马达 3 的输出轴设于内套筒 12 的内 腔且通过平键 8 与内套筒 12 固定连接，平键 8 是为了限制钻头 1 与摆线油马达 3 输出轴 的相对转动 ；
摆线油马达 3 的进油管接头 31、出油管接头 32 与液压传动控制系统 5 连接，液 压传动控制系统 5 包括油泵 50、比例溢流阀 51、电磁换向阀 52、压力表开关 53、压力表 54、比例调速阀 55、油箱 56、液位计 57、空气过滤器 58、回油过滤器 59 及冷却器 60， 油箱 56 通过管路与油泵 50 连接，油泵 50 通过管路与摆线油马达 3 的进油管接头 31 连 接，摆线油马达 3 的出油管接头 32 通过管路与油箱 56 连接，油泵 50 与摆线油马达 3 的 进油管接头 31 之间的管路上设置有电磁换向阀 52，油泵 50 与电磁换向阀 52 之间的管路 上设置有压力表开关 53 和压力表 54，压力表 54 与压力表开关 53 是为监测液压系统的压 力，摆线油马达 3 的出油管接头 32 与油箱 56 之间的管路上依次设有比例调速阀 55、比例 溢流阀 51、冷却器 60 及回油过滤器 59，比例溢流阀 51 通过管路与电磁换向阀 52 及压力 表开关 53 连接，油箱 56 上设置空气过滤器 58 及液位计 57，液位计 57 是为监测油箱 56 中的液面，比例溢流阀 51 及比例调速阀 55 与电控系统构成闭环连接，可以准确远距离操 作油马达的输出扭矩及转速。
本发明土壤源热泵系统地下埋管孔井的钻井装置通过液压传动控制系统 5 将压 力能准确的传递到摆线油马达 3 使其工作，结合图 2 所示，油箱 56 中的液压油由油泵 50 泵出，通过电磁换向阀 52、进油管接头 31 进入摆线油马达 3 内，摆线油马达 3 的回油从 出油管接头 32 流出，通过比例调速阀 55、冷却器 60、回油过滤器 59 回到油箱 56 中，构 成了摆线油马达 3 的进出油回路，控制摆线油马达 3 的输出轴转动，带动固定在摆线油马 达 3 输出轴上的钻头 1 转动，由于钻头 1 与连接套 4 活动连接，而钻杆 2 与连接套 4 固定 连接，这样当钻头 1 转动时，钻杆 2 不转钻头 1 转，使得钻头 1 与钻杆 2 的集合精度大大 提高，且摆线油马达 3 本身的体积小，其设置于钻杆 2 内方便该装置钻孔、方便施工，且 液压传递控制系统 5 的结构要比机械传动系统的结构简单。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的 技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。