[发明专利]一种用于多种钻探工艺的钻机动力头

说明书

本发明提供一种用于多种钻探工艺的钻机动力头，其包括：变量马达、变速箱、齿轮箱、心管密封盒、钻探装置、滑移装置、鹅颈管、换挡机构和液压控制装置；变量马达与变速箱传动连接，变速箱固定于齿轮箱上，变速箱内设有变速箱输出轴；齿轮箱设有中空的齿轮箱输出轴，变量马达通过变速箱和齿轮箱传递动力至齿轮箱输出轴；齿轮箱输出轴的一端与心管密封盒连接，另一端与钻探装置连接；钻探装置为下气盒或转换装置；滑移装置设于齿轮箱上；鹅颈管为绳索取心鹅颈管或空心反循环鹅颈管，鹅颈管与心管密封盒连接；换挡机构和液压控制装置设于变速箱上。该钻机动力头能够切换不同的钻进工艺，实现一机多用，降低了设备成本和作业耗时，提高了勘探效率。

技术领域

本发明涉及一种地质勘探设备，尤其涉及一种用于多种钻探工艺的钻机动力头。

背景技术

现在的地质勘探项目种类繁多，采取的钻探工艺也多种多样。许多勘探项目覆盖层及矿体的地质结构已经比较清楚，不需要进行详细取样，只需再次确认具体数据，这时可采用空气反循环取样快速施工。一些地质勘探项目只对目标地层取样，对目标地层上部的复杂覆盖层可采用空气钻进快速通过，到目标层再改用绳索取心工艺施工进行详细勘探取心。有的勘探项目需要探明矿物具体含量，有的地层情况比较复杂且需要代表性样本，就必需采用取心钻探施工。

当使用只适用于某一种钻探工艺的钻机时，若需要完成使用多种钻探工艺的项目，就要提供多台不同设备完成施工，这就增加了设备采购成本，井场布置也相对复杂，也增加了施工人员的工作难度，或还需要更多的施工人员来使用相应设备。不同钻探工艺对钻机的要求是有很大差别的，主要区别在于动力头转速及工作时需要的回转扭矩相差很大。采用金刚石钻头回转钻进工艺施工时，要求钻头回转线速度高，需要动力头具备高转速输出能力，动力头输出转速一般要达到1000转/分钟，使用较大直径钻头时，转速一般也要超过400转/分钟。在空气钻进工艺时钻头通过回转挤压进行碎岩，转速一般在20～150转/分钟，但是要求的扭矩很大。用传统的单一施工工艺的钻机就不能很好的适应其他钻进工艺的参数需要，主要是回转扭矩差距大，回转速度的需要不同，达不到施工的要求。

现有的使用多种钻探工艺的钻机的解决办法：一是准备多个动力头，分别用于不同钻探工艺，在确定施工所需工艺时，提前进行更换安装对应动力头，如需现场更换，就不能确保液压系统清洁，容易造成液压元件损坏，不能实现多种工艺快速转换；二是安装上下共两个不同输出的动力头，驱动同一个输出轴，来对应不同工艺施工，采用上下两个动力头加上中间过渡轴及其上下密封装置，结构尺寸长，占用位置多，桅杆必需加高加长，同时两种不同转速输出，对于项目多种工艺施工依然不能满足要求；三是在一个托架上安装更多种动力头，使用时移动到工作位置进行切换，这样可以满足多种工艺的要求，但整体尺寸相对较大，桅杆需要与之对应采用较宽的桁架结构或采用门式桅杆，钻机整体机构将非常庞大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种适用于多种钻探工艺的钻机动力头，旨在解决现有的钻机不能快速切换多种钻探工艺的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：变量马达、变速箱、齿轮箱、心管密封盒、钻探装置、滑移装置、鹅颈管、换挡机构和液压控制装置；

所述变量马达与所述变速箱传动连接，所述变速箱固定设于所述齿轮箱上，所述变速箱内设置有变速箱输出轴；

所述齿轮箱设置有齿轮箱输出轴，所述齿轮箱输出轴为中空结构，所述变量马达能够通过所述变速箱和所述齿轮箱传递动力至所述齿轮箱输出轴；所述齿轮箱输出轴的一端与所述心管密封盒连接；所述齿轮箱输出轴的另一端与所述钻探装置可拆卸连接；

所述钻探装置为下气盒或转换装置；

所述滑移装置设于所述齿轮箱上且能够带动所述齿轮箱运动；

所述鹅颈管为绳索取心鹅颈管或空心反循环鹅颈管，所述鹅颈管与所述心管密封盒可拆卸连接；