[发明专利]轻便式液压驱动水下钻机

说明书

本发明公开了一种轻便式液压驱动水下钻机，包括底座、竖直安装在底座上的桅杆、安装在桅杆上的主升降机构和辅助提钻杆机构、以及安装在主升降机构上的钻机主体，所述钻机主体包括液压马达、动力头和钻具，所述动力头安装在支承架上，所述动力头通过液压马达带动钻具转动，通过主升降机构带动钻具上下运动。本发明的轻便式液压驱动水下钻机，通过底座、主升降机构和辅助提钻杆机构组成的水下操作平台，稳定水下人员和机械，在有涌流时，也能轻松完成岩芯取样，在钻进过程中，钻机既可在自重作用下沿升降机构自动向下推进，减少水下人员的操作，也可通过主升降机构自由调节推进速度，提高钻取效率。

技术领域

本发明涉及海洋勘探机械设备，具体涉及一种用于获取造礁珊瑚岩芯的轻便式液压驱动水下钻机。

背景技术

造礁珊瑚又名造礁石珊瑚，主要分布于温暖、透明度高、贫营养的热带浅水海域。造礁珊瑚对环境变化非常敏感，其钙质骨骼中的同位素和元素组成，可用来重建高分辨率的海水温度、盐度、pH值、降雨量等信息，成为研究热带海洋气候变化，特别是当今最热门的全球变化、海洋酸化以及人类活动对气候环境影响最直接的载体。因此，造礁珊瑚岩芯样本的获取在海洋科学的研究与开发中具有至关重要的作用。

目前，造礁珊瑚岩芯样本的获取主要通过气动式水下钻机和液压驱动水下钻机两种。其中，气动式水下钻机结构小巧，单人就可以操作，但其动力小，样品长小于2米，直径5cm，逐渐无法满足研究需要。液压驱动水下钻机结构复杂、动力足、扭力高，需要两人同时操作，样品长可至3米以内，直径8cm，但是存在以下问题：动力头和钻杆的连接转换采用胀管法，容易松动导致掉钻具、岩芯；取样过程要三次升降操作才能获取一回次的岩芯样，耗时耗力；有涌流时，钻机、人员强烈飘动，导致取样非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性好、操作方便、取芯率高的轻便式液压驱动水下钻机，为科研人员提供高质量的造礁珊瑚岩芯样本，降低使用成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轻便式液压驱动水下钻机，包括底座、竖直安装在底座上的桅杆、安装在桅杆上的主升降机构和安装在主升降机构上的钻机主体，其中：

所述主升降机构包括沿桅杆轴向安装在桅杆一侧的齿条和滑动安装在桅杆上的支承架，所述支承架上设置有动力输出装置、主动齿轮、传动齿轮、从动齿轮、多个大导向轮、多个小导向轮以及锁紧装置，所述动力输出装置的输出轴和主动齿轮连接，所述主动齿轮和传动齿轮啮合，所述传动齿轮和从动齿轮同轴设置，所述从动齿轮和齿条啮合，所述大导向轮避开齿条和桅杆的侧面滚动连接，所述小导向轮和大导向轮相对设置，所述小导向轮和桅杆的另一侧面滚动连接；

所述钻机主体包括液压马达、动力头和钻具，所述动力头安装在支承架上，所述动力头通过液压马达带动钻具转动，通过主升降机构带动钻具上下运动。

优选的，所述动力头包括壳体、深沟球轴承、心轴密封组件、机械弹簧、角接触球轴承、心轴和心轴下端盖，所述壳体固定在支承架上，所述心轴通过深沟球轴承和角接触球轴承安装在壳体内，所述壳体、深沟球轴承、心轴和角接触球轴承之间构成环状空间，所述心轴密封组件为两个，分别设置在环状空间的上下两端，所述机械弹簧位于心轴密封组件之间，所述液压马达固定壳体上端面，其输出轴与心轴键连接，所述心轴下端盖固定在壳体下端面，所述心轴穿过心轴下端盖和钻具螺纹连接。

优选的，所述壳体还设有与环状空间连通的水管接头，所述心轴与钻具连接的一端设有盲孔，所述盲孔的上端通过径向均布的多个过水孔和环状空间连通。