專(zhuān)利名稱(chēng)：深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，尤其是涉及一種具有 強(qiáng)力擰卸鉆桿絲扣和應(yīng)急拋棄鉆桿功能的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代海底資源勘探，許多時(shí)候要用到海底巖芯取樣鉆機(jī)，這種鉆機(jī)一般裝 備于大型遠(yuǎn)洋科學(xué)調(diào)査船上，用鎧裝臍帶電纜吊放至海底，通過(guò)鎧裝臍帶電纜 供電和通訊遙控在海底鉆探取得巖芯。當(dāng)海底巖芯取樣鉆機(jī)的鉆進(jìn)深度超過(guò)十 米時(shí)，往往需要使用順次連接的多根鉆桿，這就需要采用鉆桿接卸機(jī)構(gòu)。由于 鉆桿絲扣在鉆進(jìn)過(guò)程中有可能被擰得很緊，擰卸鉆桿時(shí)往往需要鉆機(jī)的鉆進(jìn)動(dòng) 力頭具有強(qiáng)大的反向扭力矩。當(dāng)鉆機(jī)的鎧裝臍帶電纜能夠提供的電功率充足， 鉆機(jī)配備有足夠強(qiáng)大的液壓動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，可以依靠鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭上的大扭矩 液壓馬達(dá)就能實(shí)現(xiàn)鉆桿的強(qiáng)力擰卸。但很多遠(yuǎn)洋科學(xué)考察船并未裝備可以提供 強(qiáng)大電力的鎧裝臍帶電纜，海底巖芯鉆機(jī)能夠得到的電功率十分有限，僅依靠 鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭上的液壓馬達(dá)不能實(shí)現(xiàn)鉆桿的強(qiáng)力擰卸。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種新型深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，該鉆進(jìn) 動(dòng)力頭可用于具有鉆桿接卸功能的液壓傳動(dòng)海底巖芯取樣鉆機(jī)，可在其液壓馬 達(dá)功率較小的情況下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力擰卸鉆桿功能，并可在發(fā)生事故時(shí)瞬間拋棄鉆 桿。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其包括圓柱形殼體，殼體上下兩端分別通過(guò)帶密封墊的上蓋和下蓋封閉；殼體側(cè)面焊接卸扣油缸；上蓋 上安裝有液壓馬達(dá)，上部套有棘輪的主軸通過(guò)軸承安裝于殼體內(nèi)，棘輪通過(guò)鍵 與主軸連接，液壓馬達(dá)輸出軸與主軸之間通過(guò)鍵連接；卸扣油缸的油缸蓋或油 缸體上設(shè)有油管接口；卸扣油缸內(nèi)的卸扣活塞帶有扭力彈簧和棘爪及棘爪銷(xiāo)；主軸通過(guò)鍵與可拋棄連接軸連接，可拋棄連接軸且通過(guò)置于主軸中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔內(nèi)的鋼球與主軸固定；可拋棄連接軸通過(guò)螺紋與鉆桿連接；主軸 外面套有帶密封圈的環(huán)形棄軸活塞組件。所述環(huán)形棄軸活塞組件可由棄軸活塞、固定環(huán)、下部為喇叭口形狀的鋼球 卡套、彈性卡環(huán)構(gòu)成，固定環(huán)、鋼球卡套套在環(huán)形棄軸活塞的內(nèi)部，通過(guò)彈性 卡環(huán)封擋，棄軸活塞與活塞套配套安裝。所述主軸中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔數(shù)可為2-12個(gè)，優(yōu)選4-10個(gè)，每個(gè) 通孔內(nèi)放有大小相適配的鋼球各1個(gè)。本實(shí)用新型成功地解決了小功率海底巖芯取樣鉆機(jī)強(qiáng)力擰卸鉆桿絲扣問(wèn) 題；而且，當(dāng)發(fā)生事故，鉆具被巖層卡住時(shí)，可以瞬間將被卡住的鉆桿脫開(kāi)， 使鉆機(jī)可以安全返回船上；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，易于加工制造；工作可靠。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1 A-A向剖視圖。圖中l(wèi)-液壓馬達(dá)，2-上蓋，3-殼體，4-軸承，5-棘輪，6-主軸，7-棄軸活 塞，8-鍵，9-活塞套，10-下蓋，11-油封，12-卸扣油缸，13-卸扣活塞，14-棘爪，15-密封圈，16-棄軸油缸油管接口， 17-鋼球，18-可拋棄連接軸，19-鉆 桿，20-油缸蓋，21-扭力彈簧，22-棘爪銷(xiāo)，23-卸扣油缸油管接口， 24_密封墊， 25-焊縫，26-固定環(huán)，27-鋼球卡套，29-過(guò)水環(huán)，30-彈性卡環(huán)，31-供水管具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1參照?qǐng)D1、 2，本實(shí)施例包括圓柱形殼體3，殼體3上下兩端別通過(guò)上蓋2 和下蓋10封閉，殼體3與上蓋2和下蓋10之間通過(guò)密封墊24密封；殼體3側(cè) 面通過(guò)焊縫25焊接有卸扣油缸12;上蓋2上安裝有液壓馬達(dá)1,上部套有棘輪 5的主軸6通過(guò)軸承4安裝于殼體3內(nèi)，棘輪5通過(guò)鍵與主軸6連接，液壓馬達(dá) 1輸出軸與主軸6之間通過(guò)鍵連接；卸扣油缸12的油缸蓋20上設(shè)有卸扣油缸油管接口 23;卸扣油缸12內(nèi)的卸扣活塞13帶有扭力彈簧21和棘爪14及棘爪銷(xiāo) 22;主軸6通過(guò)鍵8與可拋棄連接軸18連接，可拋棄連接軸18且通過(guò)置于主 軸6中下部變徑通孔內(nèi)的鋼球17與主軸6固定；可拋棄連接軸18通過(guò)螺紋與 鉆桿19連接，鉆桿19下部安裝有鉆頭(圖中未示出)；主軸6外面套有帶密封 圈15的環(huán)形棄軸活塞組件。正常鉆進(jìn)時(shí)，液壓馬達(dá)1輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩經(jīng) 主軸6和可拋棄連接軸18傳遞給鉆桿19，通過(guò)鉆桿19下部安裝的鉆頭鉆入巖 層。環(huán)形棄軸活塞組件由棄軸活塞7、固定環(huán)26、下部為喇叭口形狀的鋼球卡 套27、彈性卡環(huán)30構(gòu)成，固定環(huán)26、鋼球卡套27套在環(huán)形棄軸活塞7的內(nèi)部， 通過(guò)彈性卡環(huán)30封擋，活塞套9與棄軸活塞7配套安裝。主軸6的中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔為8個(gè)，每個(gè)通孔內(nèi)放置有大小相適 配的鋼球17各1個(gè)(圖1中可見(jiàn)到兩個(gè))。卸扣油缸12缸體外殼中間部位嵌入殼體3貫通至殼體3內(nèi)壁的長(zhǎng)方形槽中。 卸扣油缸12內(nèi)部圓柱形空腔和殼體3內(nèi)部圓柱形空腔在空間方位上相互垂直并 連通，且卸扣油缸12在殼體3上的焊接位置正好是棘輪5在殼體3內(nèi)部的安裝 位置。卸扣油缸12內(nèi)的卸扣活塞13，為圓柱形，其柱體側(cè)面開(kāi)有長(zhǎng)方形槽，該長(zhǎng) 方形槽與卸扣油缸12上連通殼體3內(nèi)部的長(zhǎng)方形槽在寬度和安裝方向上均一 致；棘爪14通過(guò)棘爪銷(xiāo)22安裝在卸扣活塞13側(cè)面的長(zhǎng)方形槽中，由于受到扭 力彈簧21的作用可向槽外彈出，當(dāng)卸扣活塞13運(yùn)行至卸扣油缸12中部相應(yīng)位 置時(shí)，棘爪14將在扭力彈簧21的作用下進(jìn)入殼體3內(nèi)部，與殼體3內(nèi)部安裝 的棘輪5配合形成棘輪棘爪機(jī)構(gòu)；卸扣油缸12兩端部由油缸蓋20封閉，可通 過(guò)卸扣油缸油管接口 23向卸扣油缸12內(nèi)注入高壓液壓油，推動(dòng)卸扣活塞13雙 向移動(dòng)，從而帶動(dòng)棘爪14雙向移動(dòng)；如圖2所示，當(dāng)卸扣活塞13由下向上運(yùn) 動(dòng)時(shí)，棘爪14進(jìn)入殼體3內(nèi)部推動(dòng)棘輪5反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，由于卸扣活塞13 可提供相當(dāng)強(qiáng)大的推力，可使與棘輪5通過(guò)鍵連接的主軸6獲得相當(dāng)大的反轉(zhuǎn) 扭矩，該扭矩比液壓馬達(dá)1可提供的反轉(zhuǎn)扭矩大很多，足以將因鉆進(jìn)而擰得很緊的鉆桿絲扣擰卸開(kāi)；當(dāng)卸扣活塞13位于圖中最下部位置時(shí)，棘爪14自動(dòng)縮 回卸扣油缸12內(nèi)，棘輪5及主軸6可以自由正反向轉(zhuǎn)動(dòng)?？蓲仐夁B接軸18,與主軸6之間除通過(guò)鍵8連接并傳遞扭矩外，還通過(guò)鋼 球17軸向固定并傳遞軸向拉力。由棄軸活塞7、固定環(huán)26、鋼球卡套27、彈性 卡環(huán)30構(gòu)成的環(huán)形棄軸活塞組件在上下方向能夠同步運(yùn)動(dòng)，但由于組件零件之 間間隙的存在，主軸6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不至于傳遞給環(huán)形棄軸活塞7;當(dāng)環(huán)形棄軸活 塞組件處于圖2所示位置時(shí)，8個(gè)鋼球17均被鋼球卡套27限制在主軸6上的8 個(gè)通孔內(nèi)部，其一部分球體凸出于主軸6內(nèi)壁且正好頂在插入主軸6中的可拋 棄連接軸18的帶斜面的臺(tái)階上，從而將可拋棄連接軸18固定在主軸6內(nèi)，并 可將軸向拉力傳遞給與可拋棄連接軸18相連的鉆桿19。當(dāng)遇到事故需要拋棄鉆 桿19時(shí)，通過(guò)棄軸卸扣油缸油管接口 16向棄軸活塞7下部的環(huán)形油腔內(nèi)注入 高壓液壓油，并且使得棄軸活塞7上部的環(huán)形油腔回油，棄軸活塞7將向上運(yùn) 動(dòng)并通過(guò)臺(tái)階帶動(dòng)鋼球卡套27 —起向上運(yùn)動(dòng)；由于鋼球卡套27下部為帶錐度 的喇叭口，當(dāng)鋼球卡套27內(nèi)表面對(duì)鋼球17的約束逐漸放松時(shí)，由于鋼球17所 在主軸6上的通孔的錐度作用，鋼球17將自動(dòng)向主軸6的外表面方向移動(dòng)，直 到鋼球17不再能頂住可拋棄連接軸18的臺(tái)階，可拋棄連接軸18即可以向下自 由脫出，同與之相連的鉆桿19 一起被拋棄。活塞套9是為方便安裝而設(shè)置的零件，與殼體3 —起形成棄軸活塞7下部 的環(huán)形油腔。安裝時(shí)先安裝棄軸活塞組件，再安裝活塞套9。下蓋10帶有油封11、過(guò)水環(huán)29及供水管31;從供水管31向下蓋10下部 的帶環(huán)形過(guò)水腔中供水時(shí)，水將通過(guò)過(guò)水環(huán)29進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的可拋棄連接軸18內(nèi) 部的通水孔中，進(jìn)而進(jìn)入與可拋棄連接軸18連接的鉆桿19中，形成鉆孔沖洗 水流。實(shí)施例2主軸6的中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔為4個(gè)，每個(gè)通孔內(nèi)放置有鋼球17各 l個(gè)。其余同實(shí)施例l。
權(quán)利要求1、一種深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，包括圓柱形殼體(3)，殼體(3)上下兩端分別通過(guò)帶密封墊(24)的上蓋(2)和下蓋(10)封閉；上蓋(2)上安裝有液壓馬達(dá)(1)，主軸(6)通過(guò)軸承(4)安裝于殼體(3)內(nèi)，液壓馬達(dá)(1)輸出軸與主軸(6)之間通過(guò)鍵(8)連接，其特征在于，主軸(6)上部套有棘輪(5)，棘輪(5)通過(guò)鍵與主軸(6)連接；殼體(3)側(cè)面焊接有卸扣油缸(12)；卸扣油缸(12)的油缸蓋(20)或油缸體上設(shè)有卸扣油缸油管接口(23)；卸扣油缸(12)內(nèi)的卸扣活塞(13)帶有扭力彈簧(21)和棘爪(14)及棘爪銷(xiāo)(22)；主軸(6)通過(guò)鍵(8)與可拋棄連接軸(18)連接，可拋棄連接軸(18)且通過(guò)置于主軸(6)中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔內(nèi)的鋼球(17)與主軸(6)軸向固定；可拋棄連接軸(18)通過(guò)螺紋與鉆桿(19)連接；主軸(6)外面套有帶密封圈(15)的環(huán)形棄軸活塞組件。
2、 如權(quán)利要求1所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于，所 述環(huán)形棄軸活塞組件由棄軸活塞(7)、固定環(huán)(26)、下部為喇叭口形狀的鋼球 卡套(27)、彈性卡環(huán)(30)構(gòu)成，固定環(huán)(26)、鋼球卡套(27)套在環(huán)形棄 軸活塞(7)的內(nèi)部，通過(guò)彈性卡環(huán)(30)封擋，棄軸活塞(7)與活塞套(9) 配套安裝。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于， 主軸(6)中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔數(shù)為2-12個(gè)，每個(gè)通孔內(nèi)放有大小相適 配的鋼球(17)各1個(gè)。
4、 如權(quán)利要求3所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于，主 軸(6)中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔數(shù)為4-10個(gè)，每個(gè)通孔內(nèi)放有大小相適配 的鋼球(17)各1個(gè)。
5、 如權(quán)利要求1或2所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于， 卸扣油缸(12)缸體外殼中間部位嵌入殼體(3)貫通至殼體(3)內(nèi)壁的長(zhǎng)方 形槽中，卸扣油缸(12)內(nèi)部圓柱形空腔和殼體(3)內(nèi)部圓柱形空腔在空間方位上相互垂直并連通，且卸扣油缸(12)在殼體(3)上的焊接位置正好是棘輪 (5)在殼體(3)內(nèi)部的安裝位置。
6、 如權(quán)利要求3所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于，卸扣 油缸(12)缸體外殼中間部位嵌入殼體(3)貫通至殼體(3)內(nèi)壁的長(zhǎng)方形槽 中，卸扣油缸(12)內(nèi)部圓柱形空腔和殼體(3)內(nèi)部圓柱形空腔在空間方位上 相互垂直并連通，且卸扣油缸(12)在殼體(3)上的焊接位置正好是棘輪(5) 在殼體(3)內(nèi)部的安裝位置。
7、 如權(quán)利要求1或2所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于， 所述卸扣活塞(13)為圓柱形，其柱體側(cè)面開(kāi)有長(zhǎng)方形槽，該長(zhǎng)方形槽與卸扣 油缸(12)上連通殼體(3)內(nèi)部的長(zhǎng)方形槽在寬度和安裝方向上均一致，棘爪(14)通過(guò)棘爪銷(xiāo)(22)安裝在卸扣活塞(13)側(cè)面的槽中，與殼體(3)內(nèi)部 的棘輪(5)配合形成棘輪棘爪機(jī)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求3所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于， 所述卸扣活塞(13)為圓柱形，其柱體側(cè)面開(kāi)有長(zhǎng)方形槽，該長(zhǎng)方形槽與卸扣 油缸(12)上連通殼體(3)內(nèi)部的長(zhǎng)方形槽在寬度和安裝方向上均一致，棘爪(14)通過(guò)棘爪銷(xiāo)(22)安裝在卸扣活塞(13)側(cè)面的槽中，與殼體(3)內(nèi)部 的棘輪(5)配合形成棘輪棘爪機(jī)構(gòu)。
9、 如權(quán)利要求5所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于，所 述卸扣活塞(13)為圓柱形，其柱體側(cè)面開(kāi)有長(zhǎng)方形槽，該長(zhǎng)方形槽與卸扣油 缸(12)上連通殼體(3)內(nèi)部的長(zhǎng)方形槽在寬度和安裝方向上均一致，棘爪(14) 通過(guò)棘爪銷(xiāo)(22)安裝在卸扣活塞(13)側(cè)面的槽中，與殼體(3)內(nèi)部的棘輪(5)配合形成棘輪棘爪機(jī)構(gòu)。
10、 如權(quán)利要求1或2所述的深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其特征在于， 下蓋(10)還帶有油封(11)、過(guò)水環(huán)(29)及供水管(31)。
專(zhuān)利摘要深海巖芯取樣鉆機(jī)鉆進(jìn)動(dòng)力頭，其包括圓柱形殼體，殼體上下兩端分別通過(guò)帶密封墊的上蓋和下蓋封閉；上蓋上安裝有液壓馬達(dá)，主軸通過(guò)軸承安裝于殼體內(nèi)，液壓馬達(dá)輸出軸與主軸之間通過(guò)鍵連接，主軸上部套有棘輪，棘輪通過(guò)鍵與主軸連接；殼體側(cè)面焊接有卸扣油缸；卸扣油缸的油缸蓋或油缸體上設(shè)有卸扣油缸油管接口；卸扣油缸內(nèi)的卸扣活塞帶有扭力彈簧和棘爪及棘爪銷(xiāo)；主軸通過(guò)鍵與可拋棄連接軸連接，可拋棄連接軸通過(guò)置于主軸中下部對(duì)稱(chēng)設(shè)置的變徑通孔內(nèi)的鋼球與主軸軸向固定；可拋棄連接軸通過(guò)螺紋與鉆桿連接；主軸外面套有帶密封圈的環(huán)形棄軸活塞組件。本實(shí)用新型可在小功率的海底巖芯取樣鉆機(jī)上實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力擰卸鉆桿絲扣，應(yīng)急拋棄鉆桿；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)E21B17/06GK201173087SQ20082005281
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者萬(wàn)步炎, 黃筱軍 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙礦山研究院