[发明专利]一种多动力组合形式的钻机双卡盘回转系统及方法

说明书

本发明公开一种多动力组合形式的钻机双卡盘回转系统及方法，包括依次同轴连接且连通的前卡盘、前半轴、推力轴承、后半轴和后卡盘，在前半轴外啮合前大齿轮，前大齿轮啮合前高速齿轮；在后半轴外啮合后大齿轮，后大齿轮啮合后高速齿轮；前高速齿轮和后高速齿轮相邻且同轴，前高速齿轮和后高速齿轮中的一个连有马达或二者均分别连有马达，从而实现单马达驱动前卡盘或后卡盘转动，或单马达驱动前卡盘和后卡盘同时高速转动，或双马达驱动前卡盘和后卡盘同时低速转动，或双马达驱动前卡盘和后卡盘分别以不同转速转动的多动力形式。本发明可根据不同地层条件所需的转速和扭矩采用不同的动力形式，合理分配钻机动力，实现优快钻进，同时降低能耗。

技术领域

本发明属于钻探装备技术领域，具体涉及一种多动力组合形式的钻机双卡盘回转系统及方法。

背景技术

回转系统是钻机的主要执行机构，通孔式动力头主要依靠液压卡盘夹紧和松开钻杆柱，为钻探施工提供扭矩和转速，并配合给进机身向钻具提供孔底钻压，实现钻进作业。

现有的全液压钻机使用过程中普遍存在以下几方面的问题：通过调整马达排量，并经过齿轮减速，实现转速和扭矩的匹配，马达调速范围限制了转速和扭矩的调速范围，不利于优快钻进和降低能耗；钻进遭遇卡钻等井内事故时，需进行强力起拔解锁被卡钻具，卡盘夹紧力至关重要，而通过提高液压系统压力强迫卡盘夹紧钻杆则有损坏钻杆的风险；垂直钻孔过程中，液压卡盘或夹持器夹紧不及时会导致溜钻事故的发生；对于高转速工况，需专门配备扶正器，避免钻杆的过度抖动，影响钻进效率和成孔质量。

对于跟管钻进工艺，现有技术在机身安装两个不同通孔直径的动力头和夹持器，分别驱动不同直径钻杆柱，实现跟管钻进和上卸两种不同直径钻杆。然而，两个动力头、两个夹持器占用空间较大，大幅度降低了动力头的给进行程，不利于金属矿山、煤矿等空间受限场合的使用，两个动力头的运动速度和位置精确度难以控制，且成本高昂。

解决现有技术存在的以上问题，有利于实现优快钻进、降低能耗，拓宽跟管钻进等先进钻探技术的使用范围，降本增效、降低钻探作业劳动强度，从一定程度上推进相关技术及装备的推广和发展。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种多动力组合形式的钻机双卡盘回转系统及方法，克服现有钻机调速范围窄、能耗高、夹紧力小或分布不均匀、垂直孔溜钻、执行机构和控制系统复杂、空间利用率低、使用成本高等缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种多动力组合形式的钻机双卡盘回转系统，包括依次同轴连接且连通的前卡盘、前半轴、推力轴承、后半轴和后卡盘；在前半轴外套有与前半轴上的花键啮合的前大齿轮，前大齿轮上方啮合有前高速齿轮；在后半轴外套有与后半轴上的花键啮合的后大齿轮，后大齿轮上方啮合有后高速齿轮；前高速齿轮和后高速齿轮相邻且同轴，前高速齿轮和后高速齿轮中的一个连有马达或二者均分别连有马达，从而实现单马达驱动前卡盘或后卡盘转动，或单马达驱动前卡盘和后卡盘同时高速转动，或双马达驱动前卡盘和后卡盘同时低速转动，或双马达驱动前卡盘和后卡盘分别以不同转速转动的多动力形式。

本发明还包括如下技术特征：

可选的，所述前半轴、前大齿轮和前高速齿轮均安装于前壳体内，所述后半轴、后大齿轮和后高速齿轮均安装于后壳体内；

在前壳体和前半轴的环隙内安装有同轴的前轴承I和前轴承II以使前半轴能相对前壳体转动，在前轴承I和前轴承II之间设有套在前半轴上的前配油套，前配油芯轴径向贯穿前壳体和前配油套并安装在前壳体上，前配油芯轴连通前半轴侧壁内的前配油通道且前配油通道连通至前卡盘；

在后壳体和后半轴的环隙内安装有同轴的后轴承I和后轴承II以使后半轴能相对后壳体转动，在后轴承I和后轴承II之间设有套在后半轴上的后配油套，后配油芯轴径向贯穿后壳体和后配油套并安装在后壳体上，后配油芯轴连通后半轴侧壁内的后配油通道且后配油通道连通至后卡盘。