[发明专利]一种全液压反循环钻机的动力总成

摘要

本发明提供了一种全液压反循环钻机的动力总成，包括排渣室、减速箱总成、泥浆泵总成、旋转接头组件、轴垫、主轴接杆、主扣头、总成联板组件、主轴驱动夹瓦和挡销组件。通过两个液压马达的串联和并联的方式，减速箱实现两个不同的转速，适应不同地质、不同孔径作业。钻杆的扭矩随作业的地质条件的变化而改变，节约了能源。调节液压系统对钻机作业起到过载保护。减速箱、泥浆泵的密封结构缩短了抽真空的时间。通过液压系统对液压马达进行控制，采用液压马达驱动齿轮减速箱直接带动钻具回转。调节液压泵的流量可实现钻杆转速和提升速度、泥浆泵流量参数的调节。采用旋转接头机构，实现冲击钻头或旋翼钻头的钻孔作业，实现了200米以上的钻孔作业。

主权项

一种全液压反循环钻机的动力总成，其特征在于包括排渣室（101）、减速箱总成（102）、泥浆泵总成（103）、旋转接头组件（104）、轴垫（105）、主轴接杆（106）、主扣头（107）、总成联板组件（108）、主轴驱动夹瓦（109）、挡销组件（110）；所述的排渣室（101）包括出口接头（111）、活套法兰（112）、排渣室壳体（113）、盖板（114）、上盖（115）、夹板（116）、胶板（117）、衬套（118）、销轴（119）；排渣室壳体（113）上口的圆环柱的上表面的环槽内装入Ｏ形胶圈，用螺栓和螺母将上盖（115）固定在排渣室壳体（113）上口；圆管状的出口接头（111）的一端用活套法兰（112）及螺栓固定在排渣室壳体（113）的右侧的出口法兰上；排渣室（101）的盖板（114）、胶板（117）、夹板（116）用螺栓连接在一起形成盖板组合件，盖板组合件与水平面成倾斜放置并用衬套（118）、销轴（119）装入排渣室壳体（113）中，用螺栓、螺母固定在销轴（119）上；胶板（117）的底面封在排渣室壳体（113）的泥浆进入口圆管的端口的斜面上；盖板组合件的自身重量作用在密封面上形成了对圆管的端口的密封；液体通过排渣室壳体（113）的左侧管道流入时，靠液体的压力将盖板组合件打开，液体从出口接头（111）流出；当排渣室壳体（113）的左侧管道处于负压时，盖板组合件将封闭圆管的端口，实现抽真空；所述的减速箱总成（102）包括两个Ⅰ轴下压盖（120）、两个Ⅱ轴齿轮接盘（121）、两个Ⅱ轴大齿轮（122）、两个马达联轴器（123）、两个齿轮轴Ⅰ（124）、两个Ⅱ轴小齿轮（125）、两个摆线马达（126）、两个Ⅱ轴上压盖（127）、主轴密封座（128）、主轴密封静环（129）、定位螺纹销（130）、主轴密封旋转环（131）、主轴密封传动座（132）、箱盖（133）、主轴大齿轮（134）、箱体（135）、主轴下压盖（136）、主轴(137)、油封座(138)、两个Ⅱ轴(139)、两个Ⅱ轴下压盖(140)、四个机封导柱(141)、限位架(142)；其中，主轴密封旋转环(131)的一侧端面有16个光孔，主轴密封传动座(132)的一侧端面上有4个螺纹孔和12个光孔；a、油封座(138)下端面的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱体(135)上；主轴(137)上安装主轴大齿轮(134)并用螺栓固定、穿过油封座(138)的内孔后装入圆锥滚子轴承并安装在箱体(135)的大孔内；b、主轴下压盖(136)的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱体(135)上，调整螺栓及螺母装在主轴下压盖(136)上，以调节圆锥滚子轴承的轴向间隙；限位架(142)装在主轴下压盖(136)上；c、齿轮轴Ⅰ(124)上装入2口深沟球轴承后，装入箱体内，装入孔用弹性挡圈；齿轮轴Ⅰ(124)上装入马达联轴器(123)，Ⅰ轴下压盖(120)的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱体(135)上；d、Ⅱ轴(139)上装Ⅱ轴齿轮接盘(121)、圆锥滚子轴承，Ⅱ轴大齿轮(122)用螺栓固定在Ⅱ轴齿轮接盘（121）上，Ⅱ轴小齿轮（125）、圆锥滚子轴承装在Ⅱ轴（139）上，整体装入箱体（135）的Ⅱ轴孔内；Ⅱ轴下压盖（140）的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱体（135）上；e、箱盖（133）安装在箱体（135）上，装入定位销，用螺栓紧固；f、摆线马达（126）的渐开线花键轴头装入马达联轴器（123）内，摆线马达（126）的法兰止口装入箱体（135）的Ⅰ轴孔内，用螺栓固定；g、Ⅱ轴上压盖（127）的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱体（135）上，调整螺栓及螺母装在Ⅱ轴上压盖（127）上，以调节圆锥滚子轴承的轴向间隙；h、主轴密封传动座（132）装在主轴（137）上并用紧定螺钉径向固定；4个机封导柱（141）分别装入主轴密封传动座（132）端面上的螺纹孔内，12个压缩弹簧装入主轴密封传动座（132）端面上的光孔内；主轴密封旋转环（131）内孔环槽装入Ｏ形胶圈后装入主轴（137）并且使压缩弹簧、机封导柱（141）进入主轴密封旋转环（131）端面上的孔内；主轴密封静环（129）螺纹孔内装入定位螺纹销（130）及Ｏ形胶圈后装入主轴（137）上；i、主轴密封座（128）下端面的环槽内装入Ｏ形胶圈并用螺栓固定在箱盖（133）上，并使定位螺纹销（130）进入主轴密封座（128）的配合孔内，以防止主轴密封静环（129）转动；装入Ｖ形油封；主轴(137)上端内孔的环槽装入Ｏ形胶圈；减速箱总成(102)是钻机动力总成的核心部件，它通过内部齿轮的传动及摆线马达(126)的串联、并联，为钻具提供不同的转速和扭矩；所述的泥浆泵总成(103)是将钻孔作业产生的泥浆排出孔外的设备,包括泵壳(143)、叶轮(144)、瓦衬座(145)、轴端压盖(146)、主轴芯管(147)、瓦衬(148)、轴套（149）、机械密封组件（150）、轴座（151）、柱塞马达（152）、马达接座（153）、泵轴（154）、泵盖（155）、缓冲罐（156）；其中，泵轴（154）是一个多轴径的台阶轴，上端面上有一个渐开线花键的内孔,下端面上钻有螺纹孔；    a、顺次将２口深沟球轴承、轴套（149）、机械密封组件（150）装在泵轴（154）上；b、泵盖（155）的油封孔内装入油封后，装入瓦衬座（145）并用内六角螺钉固定在泵盖（155）上，瓦衬（148）装入瓦衬座（145）的孔内；c、泵轴（154）装入泵盖（155）后，装入叶轮（144）并用２个平键连接；轴端压盖（146）的外径环槽内装入Ｏ形胶圈，安装在叶轮（144）上，用内六角螺钉与泵轴（154）的轴端固定；d、泵盖（155）的下端面环槽装入Ｏ形胶圈，用双头螺柱与泵壳（143）紧固在一起；e、泵盖（155）的上端面环槽装入Ｏ形胶圈与轴座（151）的下端面用螺栓连接；深沟球轴承的内孔与泵轴（154）配合，外径与轴座（151）配合；马达接座（153）的止口装入轴座（151）的孔内，并用螺栓固定；f、柱塞马达(152)的止口与马达接座(153)的孔配合并用螺栓固定在马达接座(153)上，柱塞马达(152)的渐开线花键轴头插入泵轴(154)的渐开线花键内孔，把柱塞马达(152)与泵轴(154)连接起来；g、主轴芯管(147)的外径装入Ｏ形胶圈，与泵壳(143)的内孔配合安装，用内六角螺钉固定在泵壳(143)上；缓冲罐(156)的法兰面与泵壳(143)的法兰面配合，用螺栓固定；泥浆泵总成(103)的主轴芯管(147)插入减速箱总成(102)上端的主轴密封座(128)内，并用双头螺栓将泵壳(143)和主轴密封座(128)连接；泥浆泵总成(103)的泵壳(143)出口法兰与排渣室(101)的排渣室壳体(113)端面法兰(1131)用螺栓连接，把泥浆泵总成(103)与排渣室(101)连接起来；所述的旋转接头组件(104)包括圆环形的上盖(157)、内套焊合件(158)、钢球(159)、绕线辊组件(160)、外套焊合件(161)；旋转接头组件(104)安装在减速箱总成(102)的主轴(137)上，主轴(137)是空心轴，并使外套焊合件(161)的油加强块(167)落入减速箱总成(102)的限位架(142)的限位槽内，再装入轴垫(105)；两个主轴驱动夹瓦(109)的凸环(6091)与减速箱总成（102）的主轴（137）下端的环槽配合,两个主轴驱动夹瓦（109）内孔键槽（1093）与减速箱总成（102）的主轴（137）下端的键槽装入平键，用螺栓将两个主轴驱动夹瓦（109）固定在主轴（137）上；主轴接杆（106）的上法兰（1062）的孔与两个主轴驱动夹瓦（109）端面法兰上的孔（1092）用螺栓连接，主轴接杆（106）的下法兰（1061）与主扣头（107）用螺栓连接；a、所述的内套焊合件（158）包括内套圆管（162）、内套右油管（163）、内套左油管（164）；b、所述的外套焊合件（161）包括外套圆管（165）、外套右油管（166）、油加强块（167）、外套左油管（168）、溢流管（169）；c、所述的绕线辊组件（160）是一个由圆管焊接成的组合件，包括的6根均布的弯曲的圆管，一根圆管弯成的大圆圈将所有的弯曲的圆管的中部连接起来，每根弯曲底的下端均与内套焊合件（158）的内套圆管（162）的对应的圆孔贯通焊接；6根立圆管的下端分别焊接在所述的弯曲管的下部，上端均焊接在圆管弯成的一个小圆圈上，组成绕线辊，绕线辊可以随内套焊合件（158）的内套圆管（162）转动用于缠绕高压软管，所述的6根均布的弯曲的圆管对缠绕的高压软管起保护作用；d、外套焊合件（161）的外套圆管（165）的内壁环槽内装入Ｏ形胶圈及挡圈，套在内套焊合件（158）的内套圆管（162）上；e、圆环形的上盖（157）的外壁的沟槽内装入钢球（159）、上盖（157）的止口与外套焊合件（161）的外套（165）上端的孔配合，装入定位销用内六角螺钉固定在外套焊合件（161）的外套（165）上端面上；f、内套圆管（162）下端管壁上有相对的左右洞口，内套右油管（163）、内套左油管（164）分别对准左右洞口并焊在内套圆管（162）的管壁上；内套圆管（162）上端的管壁上有相对的内套右出口（1621）、内套左出口（1622），内套圆管（162）的管壁上有管道与左右洞口内套右出口（1621）、内套左出口(1622)相通；油从外套焊合件(161)的外套右油管(166)或外套左油管(168)流入，从内套焊合件(158)的内套左油管(164)或内套右油管(163)流出；反之，油从内套焊合件(158)的内套左油管(164)或内套右油管(163)流入，从外套焊合件(161)的外套右油管(166)或外套左油管(168)流出；当油在封闭的内、外套的配合面有渗漏时，油可从外套焊合件(161)的溢流管(169)中流出；用两根高压软管将外套焊合件(161)的外套右油管(166)和外套左油管(168)与液压换向阀进出口接通，另外两根高压软管的一端分别接在内套焊合件(158)的内套右油管(163)、内套左油管(164)上，将两根高压软管的另一端分别与冲击钻头或旋翼钻头的马达的进、出口连接；当外套焊合件(161)的外套(165)固定，绕线辊组件(160)随内套焊合件(158)的内套圆管(162)转动，两根高压软管绕在绕线辊组件(160)上；所述的轴垫(105)是一个圆环形的垫片，垫在主轴驱动夹瓦(109)与旋转接头组件(104)之间；所述的主轴接杆(106)是圆管，一端的上法兰(106)1与主轴驱动夹瓦(109)的法兰连接，另一端的下法兰(1062)与主扣头(107)带有连接孔(1071)的法兰连接；所述的主扣头(107)是一个圆管接头，带有连接孔(1071)的法兰的一端与主轴接杆(106)的法兰连接，带螺纹的一端与钻杆的上端连接；所述的总成联板组件(108)有两个，均包括总成联板(170)、第一钢丝绳压板(171)、棘轮轴(172)、第一轴座（173）、第二轴座（174）、第二钢丝绳压板（175）、锁板（176）、调节压板（177）、棘爪（178）、销轴（179）、限位滚轮（180）；a、所述的总成联板（170）的侧面的上部焊接泥浆泵联板（183），接着焊接棘爪座（182），侧面的下部焊接减速箱联板（181）；第二钢丝绳压板（175）、棘轮轴（172）、第一轴座（173）、第二轴座（174）、第一钢丝绳压板（171）从上至下均安装在总成联板（170）的左侧，两个调节压板（177）用螺栓安装在总成联板（170）的另一个侧面的上、下部，棘爪（178）装在棘爪座（182）上与棘轮轴（172）的棘轮配合，所述的棘轮轴（172）是一端带有棘轮的圆柱形轴，圆柱形轴的中部开有一个方孔，圆柱形轴的端面沿着圆周钻有6个圆孔；棘轮轴（172）的圆柱形轴装在第一轴座（173）、第二轴座（174）之间；两个锁板（176）均用螺栓连接在总成联板（170）的右端两侧，两个限位滚轮（180）分别置于两个锁板（176）的中间，销轴（179）分别穿过限位滚轮（180）的中心孔和锁板（176）的上、下孔后用螺母紧固在锁板（176）上；b、两个总成联板（170）中的减速箱联板（181）、泥浆泵联板（183）均分别对称与减速箱总成（102）的箱体（135）和泥浆泵总成（103）的泵壳（143）用螺栓连接；两个总成联板（170）均分别装入主架的分别由两个矩形方管（204）形成的导槽内，并能在导槽内上下移动进而带动动力总成也在主架中上下移动；c、牵引动力总成的钢丝绳是穿过棘轮轴（172）中的方孔的，当搬杆插入棘轮右边轴段圆周上圆孔转动棘轮轴（172）时，可拉紧钢丝绳起到调节钢丝绳的作用；所述的主轴驱动夹瓦（109）是两块相同的半圆形的夹瓦，两块对置后形成的圆正好夹在主轴上，大径的半圆（1094）和小径的半圆（1091）相交接，大径的半圆（1094）的内圆面有键槽（1093）与主轴接杆（106）通过键连接，端面法兰（1092）上有多个孔与主轴接杆（106）的法兰连接；所述的挡销组件（110）包括圆形的固定套（184）、限位杆（185）、圆形的挡销（186）；圆形的挡销（186）上焊接限位杆（185） 后置于圆形的固定套（184）内，可以在固定套（184）内上下移动，固定套（184）焊接在其中一个主轴驱动夹瓦（109）上；将挡销（186）上提，旋转接头组件（104）的内套焊合件（158）随钻杆同步转动；将挡销拉下，转动绕线辊组件（160）实现高压软管在绕线辊组件（160）上的放出和收回；动力总成安装于主架上；动力总成上下滑动，限位滚轮（180）可限制动力总成在主架上的左右摆动，通过调节压板（177）上的螺栓可调整限位滚轮（180）与主架的侧面间隙；两个总成联板（170）中的减速箱联板（181）、泥浆泵联板（183）均分别对称与减速箱总成（102）的箱体（135）和泥浆泵总成（103）的泵壳（143）用螺栓连接；两个总成联板（170）均分别装入主架的分别由两个矩形方管（204）形成的导槽内，并能在导槽内上下移动进而带动动力总成也在主架中上下移动；主架是由两个门柱式框架再横向连接的桁架结构的钻机架，两个门柱式框架（204）两侧分别焊接转向板（201），两个下滑轮盒(202)、两个上滑轮盒(203)分别焊在门柱式框架(204)的下方和上方；两个下滑轮盒(202)里装入下滑轮组件、两个上滑轮盒(203)里装入上滑轮组件，动力总成升降时，两根钢丝绳在下滑轮组件及上滑轮组件的滑轮槽内运行；所述的下滑轮组件、上滑轮组件分别是把轴承装在滑轮里，用滑轮轴、弹性挡圈固定组成的组件；摆杆轴支座（205）焊在门柱式框架（204）的上方；主架翻转油缸的活塞杆伸出，主架由水平状态绕通轴转动，同时转轴在主架中的转向板（201）的长槽内滑动，活塞杆伸出达到一定距离时，主架翻转竖立，主架置于工作台架总成上面，钻机处于工作状态；反之，当主架翻转油缸的活塞杆缩回，主架由垂直状态翻转到水平运输状态，通过支撑杆支撑于底盘组件上方。