專利名稱：一種海底深孔取芯鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海底深孔取芯鉆機(jī)。
背景技術(shù)：
海洋資源的開發(fā)，特別是深海底賦存的多金屬硫化礦等礦產(chǎn)資源的開發(fā)是一個(gè)新 開拓的技術(shù)領(lǐng)域，由于深海底復(fù)雜的地質(zhì)、洋流、壓力等環(huán)境條件，研制在深海底適用的遙 控鉆進(jìn)及取巖芯設(shè)備，特別是深孔鉆進(jìn)、需要遙控接卸鉆桿的大型海底取芯鉆機(jī)，是當(dāng)今世 界的前沿技術(shù)。目前，國內(nèi)尚未研制出國產(chǎn)的大型海底深孔取芯鉆機(jī)，而國外研制的海底深 孔取芯鉆機(jī)則是針對(duì)國外深?？碧酱哂写笮团涮椎墓δ芡陚涞募装逶O(shè)備，其下放回收止 蕩及升沉補(bǔ)償?shù)饶芰?qiáng)大而設(shè)計(jì)的，因而沒有堅(jiān)固的可以保護(hù)其內(nèi)部關(guān)鍵部件的機(jī)架、且 外形不規(guī)整無法采用傳統(tǒng)下放回收方法，不能適應(yīng)目前國內(nèi)深?？碧酱装逶O(shè)備較小且能 力低、無升沉補(bǔ)償功能和專用下放回收裝置的現(xiàn)實(shí)情況。國外海底深孔取芯鉆機(jī)還存在對(duì) 底盤強(qiáng)度及變形量要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜和控制環(huán)節(jié)多，對(duì)操作工藝特別是下放回收坐底調(diào)平 等工藝要求高、對(duì)海底地形適應(yīng)性差等問題，在深海的復(fù)雜工作條件下，工作可靠性及環(huán)境 適應(yīng)性難以滿足要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服克服已有技術(shù)的不足，提供一種能夠保護(hù)內(nèi)部關(guān)鍵部 件、對(duì)機(jī)架特別是底盤的受沖擊變形不敏感、對(duì)勘探母船配套甲板設(shè)備要求不高、對(duì)海底地 形適應(yīng)性強(qiáng)、操作和控制較為簡單的海底深孔取芯鉆機(jī)。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括機(jī)架、安裝固定于機(jī)架上的三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支 腿、桅桿架、深水壓力補(bǔ)償器、鉆機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)、鉆進(jìn)動(dòng)力頭、鉆進(jìn)動(dòng)力頭推進(jìn)機(jī)構(gòu)、步進(jìn) 旋轉(zhuǎn)式鉆桿存儲(chǔ)架、鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)機(jī)械手、鉆桿接卸機(jī)構(gòu)、水下控制與通訊系統(tǒng)， 其特征在于，所述機(jī)架呈鳥籠形桁架結(jié)構(gòu)，其外形為四邊形柱體或三角形柱體，三條伸縮支 腿裝在四邊形柱體或三角形柱體的下部外側(cè)；所述步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿存儲(chǔ)架及鉆桿抓送機(jī)構(gòu) 中的雙聯(lián)機(jī)械手通過上支架、下支架、托板、存儲(chǔ)架轉(zhuǎn)動(dòng)軸和機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝固定于桅桿 架的一個(gè)側(cè)面上，與機(jī)架特別是底盤沒有直接接觸連接關(guān)系，所述鉆桿接卸機(jī)構(gòu)中的液壓 卡盤組安裝固定在桅桿架前面面板上、垂直滑軌的下部。 所述機(jī)架的上部呈錐形向上收縮，其外形是在一個(gè)等腰三角形柱體下部的三個(gè)角 切除后形成的六邊形截面，三條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿安裝于三個(gè)被切除角的空間內(nèi)。 所述機(jī)架的上部呈錐形向上收縮，其外形是在一個(gè)四邊形柱體下部切除四個(gè)或兩 個(gè)相鄰角所形成的八邊形或六邊形水平截面，三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿中的兩條安裝于被切 除角的空間內(nèi)，另外一條安裝于四邊形柱體一個(gè)側(cè)面的中心凹槽中，與安裝于切除角上的 兩條調(diào)平支腿構(gòu)成正三角形對(duì)稱布置。 所述鉆進(jìn)動(dòng)力頭推進(jìn)機(jī)構(gòu)包含安裝于桅桿架內(nèi)部的一根推進(jìn)油缸及推進(jìn)油缸活 塞桿頭部動(dòng)滑輪組、桅桿架上部和下部的定滑輪組、桅桿架前面的垂直滑軌及在垂直滑軌上滑動(dòng)并支撐鉆進(jìn)動(dòng)力頭的鉆進(jìn)動(dòng)力頭滑架、以及繞過動(dòng)滑輪組及定滑輪組和鉆進(jìn)動(dòng)力頭
滑架的兩根鋼絲繩，其中鉆進(jìn)動(dòng)力頭的位移量為大致兩倍于推進(jìn)油缸的行程。 所述所述三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿，在三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿的著地點(diǎn)部位裝有帶
液壓剎車的滾筒，在滾筒表面刻有軸向和徑向的多條刻槽。 所述三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿，是通過液壓馬達(dá)帶動(dòng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)方式，其驅(qū)動(dòng)液 壓馬達(dá)和絲桿的推力軸承及軸承座均裝于絲桿的下方，絲桿上端處于軸向自由狀態(tài)，以保 證絲桿不會(huì)受到軸向壓力而失穩(wěn)。 所述鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)機(jī)械手，其驅(qū)動(dòng)液壓油缸內(nèi)部活塞的有桿腔一側(cè)裝有 剛度較大的碟形彈簧、無桿腔一側(cè)裝有剛度較小的普通彈簧或碟簧，使活塞能自動(dòng)回位至 兩邊彈簧壓力平衡的位置。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)具有規(guī)整外形，機(jī)架強(qiáng)度高、能夠保護(hù)內(nèi)部關(guān)鍵部件，對(duì)機(jī) 架特別是底盤的受沖擊變形不敏感、對(duì)勘探母船配套甲板設(shè)備要求不高、對(duì)海底地形適應(yīng) 性強(qiáng)，所采用的油缸驅(qū)動(dòng)鋼絲繩倍程給進(jìn)提鉆機(jī)構(gòu)、鉆桿抓送機(jī)械手"虛握"定位機(jī)構(gòu)和帶 液壓剎車支腿滾筒的工作簡單可靠。

圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為鉆桿存儲(chǔ)架、機(jī)械手和卡盤組安裝示意圖； 圖3為桅桿架及油缸驅(qū)動(dòng)鋼絲繩倍程給進(jìn)機(jī)構(gòu)原理圖；其中A為側(cè)面視圖；B為正 面視圖； 圖4為支腿驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為支腿滾筒結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為機(jī)械手驅(qū)動(dòng)油缸結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1 :參照附圖 本實(shí)施例的鉆機(jī)的機(jī)架1呈鳥籠形桁架結(jié)構(gòu)且外形基本為四邊形柱體，鉆機(jī)的其 他部件全部安裝固定于機(jī)架1的內(nèi)部，使之一般不會(huì)因在海上惡劣環(huán)境中工作因受到外部 撞擊而損壞。四邊形柱體的機(jī)架上部呈方錐形向上收縮，其下部有兩個(gè)相鄰的角被切除，使 之實(shí)際變成六邊形，三條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿中的兩條安裝于機(jī)架下部四邊形柱體的兩 個(gè)相鄰的被切除的角的空間內(nèi)，另外一條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿則安裝于機(jī)架下部四邊形 柱體的一個(gè)側(cè)面的中心的凹槽中，與安裝于切除角上的兩條調(diào)平支腿構(gòu)成正三角形對(duì)稱布 置。三條支腿在縮回(收起)狀態(tài)時(shí)均位于機(jī)架四邊形柱體的四條邊線之內(nèi)，受到機(jī)架的 保護(hù)；三條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿中的每一條在伸出時(shí)都應(yīng)具有足夠的力度，以將鉆機(jī)整 機(jī)頂起，當(dāng)鉆機(jī)因下放到有坡度的海底而未能基本垂直直立時(shí)，可通過分別調(diào)整三條可液 壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿的伸出長度將鉆機(jī)調(diào)整至基本垂直直立狀態(tài)； 桅桿架3頂部有與鉆機(jī)臍帶纜7和承重裝置8連接的連接機(jī)構(gòu)9 ;鉆機(jī)液壓動(dòng)力
4系統(tǒng)10、液壓控制閥箱11、深水壓力補(bǔ)償器12、控制系統(tǒng)耐壓倉13、電源變壓器箱14、水下 攝像頭15及照明燈16、離底高度計(jì)17等部件直接安裝固定于機(jī)架1上，鉆機(jī)臍帶纜7為鎧 裝承重纜，為鉆機(jī)提供所需下放回收支撐和供電及光纖通訊能力。 鉆桿18或鉆具19懸掛連接于鉆進(jìn)動(dòng)力頭5上，可在鉆進(jìn)動(dòng)力頭5和鉆進(jìn)動(dòng)力頭 推進(jìn)機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)和給進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)取芯；步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿(或鉆具)存儲(chǔ)架6及與 之配套的一對(duì)用于抓送鉆桿18或鉆具19的雙聯(lián)機(jī)械手通過上支架21、下支架22、托板23、 存儲(chǔ)架轉(zhuǎn)動(dòng)軸24和機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軸25等部件安裝固定于桅桿架3的一個(gè)側(cè)面上，不與機(jī)架 l直接連接或接觸；為了使鉆機(jī)的鉆孔深度能力更大，也可在桅桿架[3]的左右兩個(gè)側(cè)面上 都安裝固定一套步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿(或鉆具)存儲(chǔ)架6及與之配套的一對(duì)用于抓送鉆桿18 或鉆具19的雙聯(lián)機(jī)械手；用于鉆桿和鉆具接卸的液壓卡盤組26安裝固定在桅桿架3的前 面板上垂直滑軌27的下部，不與機(jī)架直接連接或接觸。 鉆進(jìn)動(dòng)力頭推進(jìn)機(jī)構(gòu)4，包含安裝于桅桿架3內(nèi)部的一根推進(jìn)油缸28及推進(jìn)油缸 活塞桿頭部動(dòng)滑輪組29、桅桿架3上部和下部的定滑輪組30和桅桿架前面的垂直滑軌27 及在垂直滑軌上滑動(dòng)并支撐鉆進(jìn)動(dòng)力頭的鉆進(jìn)動(dòng)力頭滑架31、以及繞過動(dòng)滑輪組及定滑輪 組和鉆進(jìn)動(dòng)力頭滑架的兩根鋼絲繩32，推進(jìn)油缸28的推動(dòng)力及位移通過兩根鋼絲繩32及 滑輪組和驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)動(dòng)力頭5在垂直滑軌27上上下滑動(dòng)，且由于采用了動(dòng)滑輪組29，使得鉆 進(jìn)動(dòng)力頭5的位移量剛好兩倍于推進(jìn)油缸28的推進(jìn)量。 用于抓送鉆桿18或鉆具19的雙聯(lián)機(jī)械手20，其驅(qū)動(dòng)液壓油缸37內(nèi)部活塞的有桿 腔一側(cè)裝有剛度較大的碟形彈簧38、無桿腔一側(cè)裝有剛度較小的普通彈簧或碟簧39，當(dāng)活 塞兩側(cè)均不送壓力液壓油時(shí)，活塞將自動(dòng)回位至兩邊彈簧壓力平衡的一個(gè)位置，由于有桿 腔碟簧38剛度較大，其位置主要由有桿腔碟簧38決定。該位置使得機(jī)械手20握住的鉆桿 或鉆具既不能水平脫離機(jī)械手20的掌握又可以自由上下滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。 支腿采用液壓馬達(dá)帶動(dòng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)方式，其驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)33和絲桿34的推力 軸承及軸承座35均裝于絲桿34的下方，且使絲桿上端處于軸向自由狀態(tài)，以保證絲桿不會(huì) 受到軸向壓力而失穩(wěn)。支腿2的腿根部的著地點(diǎn)部位裝有帶液壓剎車40的滾筒36，滾筒36 表面刻有軸向和徑向的多條刻槽以增加對(duì)地面的摩擦力，當(dāng)支腿處于伸出或收回過程中， 支腿根部與地面需要有相對(duì)滑移時(shí)，通過液壓操作使?jié)L筒36的液壓剎車40松開，滾筒即可 在地面滾動(dòng)；當(dāng)支腿伸出完畢不再需要滾筒滾動(dòng)時(shí)，通過液壓操作將滾筒36的液壓剎車40 鎖死，滾筒即在地面靠摩擦力固定，從而使鉆機(jī)在工作過程中不發(fā)生移位。 實(shí)施例2 : 與實(shí)施例1不同的是鉆機(jī)的機(jī)架呈鳥籠形桁架結(jié)構(gòu)且外形為三角形柱體，三角
形柱體下部的三個(gè)角上安裝有三條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿。
實(shí)施例3 : 與實(shí)施例2不同的是三角形柱體下部的三個(gè)角被切除，使之實(shí)際變成六邊形截 面，三條可液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿安裝于機(jī)架下部三角形柱體的三個(gè)被切除的角的空間內(nèi)。 三條支腿在縮回(收起)狀態(tài)時(shí)均位于機(jī)架三角形柱體的三條邊線之內(nèi)，受到機(jī)架1頂框 架的保護(hù)。除機(jī)架結(jié)構(gòu)不同外，其余結(jié)構(gòu)與原理與實(shí)施例l完全相同。
權(quán)利要求一種海底深孔取芯鉆機(jī)，包括機(jī)架、安裝固定于機(jī)架上的三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿、桅桿架、深水壓力補(bǔ)償器、鉆機(jī)液壓動(dòng)力系統(tǒng)、鉆進(jìn)動(dòng)力頭、鉆進(jìn)動(dòng)力頭推進(jìn)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿存儲(chǔ)架、鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)機(jī)械手、鉆桿接卸機(jī)構(gòu)、水下控制與通訊系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)架呈鳥籠形桁架結(jié)構(gòu)，其外形為四邊形柱體或三角形柱體，三條伸縮支腿裝在四邊形柱體或三角形柱體的下部外側(cè)；所述步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿存儲(chǔ)架及鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)機(jī)械手通過上支架、下支架、托板、存儲(chǔ)架轉(zhuǎn)動(dòng)軸和機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝固定于桅桿架的一個(gè)側(cè)面上，所述鉆桿接卸機(jī)構(gòu)中的液壓卡盤組安裝固定在桅桿架前面面板上、垂直滑軌的下部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述機(jī)架的上部呈錐形向 上收縮，其外形是在一個(gè)等腰三角形柱體下部的三個(gè)角切除后形成的六邊形截面，三條可 液壓驅(qū)動(dòng)伸縮的支腿安裝于三個(gè)被切除角的空間內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述機(jī)架的上部呈錐形 向上收縮，其外形是在一個(gè)四邊形柱體下部切除四個(gè)或兩個(gè)相鄰角所形成的八邊形或六邊 形水平截面，三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿中的兩條安裝于被切除角的空間內(nèi)，另外一條安裝于 四邊形柱體一個(gè)側(cè)面的中心凹槽中，與安裝于切除角上的兩條調(diào)平支腿構(gòu)成正三角形對(duì)稱 布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述鉆進(jìn)動(dòng)力頭推進(jìn)機(jī) 構(gòu)包含安裝于桅桿架內(nèi)部的一根推進(jìn)油缸及推進(jìn)油缸活塞桿頭部動(dòng)滑輪組、桅桿架上部和 下部的定滑輪組、桅桿架前面的垂直滑軌及在垂直滑軌上滑動(dòng)并支撐鉆進(jìn)動(dòng)力頭的鉆進(jìn)動(dòng) 力頭滑架、以及繞過動(dòng)滑輪組及定滑輪組和鉆進(jìn)動(dòng)力頭滑架的兩根鋼絲繩，其中鉆進(jìn)動(dòng)力 頭的位移量為大致兩倍于推進(jìn)油缸的行程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮 支腿，在三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮支腿的著地點(diǎn)部位裝有帶液壓剎車的滾筒，在滾筒表面刻有軸 向和徑向的多條刻槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述三條液壓驅(qū)動(dòng)伸縮 支腿是通過液壓馬達(dá)帶動(dòng)絲桿螺母驅(qū)動(dòng)方式，其驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)和絲桿的推力軸承及軸承座 均裝于絲桿的下方，絲桿上端處于軸向自由狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海底深孔取芯鉆機(jī)，其特征在于，所述鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的 雙聯(lián)機(jī)械手，其驅(qū)動(dòng)液壓油缸內(nèi)部活塞的有桿腔一側(cè)裝有剛度較大的碟形彈簧、無桿腔一 側(cè)裝有剛度較小的普通彈簧或碟簧，使活塞能自動(dòng)回位至兩邊彈簧壓力平衡的位置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種海底深孔取芯鉆機(jī)，其機(jī)架呈鳥籠形桁架結(jié)構(gòu)，其外形為四邊形柱體或三角形柱體，三條伸縮支腿裝在四邊形柱體或三角形柱體的下部外側(cè)；所述步進(jìn)旋轉(zhuǎn)式鉆桿存儲(chǔ)架及鉆桿抓送機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)機(jī)械手通過上支架、下支架、托板、存儲(chǔ)架轉(zhuǎn)動(dòng)軸和機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝固定于桅桿架的一個(gè)側(cè)面上，與機(jī)架特別是底盤沒有直接接觸連接關(guān)系，所述鉆桿接卸機(jī)構(gòu)中的液壓卡盤組安裝固定在桅桿架前面面板上、垂直滑軌的下部。本實(shí)用新型鉆機(jī)具有規(guī)整外形，機(jī)架強(qiáng)度高能夠保護(hù)內(nèi)部關(guān)鍵部件，對(duì)機(jī)架特別是底盤的撞擊變形不敏感、對(duì)勘探母船配套甲板設(shè)備要求不高、對(duì)海底地形適應(yīng)性強(qiáng)，所采用的油缸驅(qū)動(dòng)鋼絲繩倍程給進(jìn)提鉆機(jī)構(gòu)、鉆桿抓送機(jī)械手“虛握”定位機(jī)構(gòu)和帶液壓剎車支腿滾筒的工作簡單可靠。
文檔編號(hào)E21B15/02GK201460780SQ20092006458
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者萬步炎, 黃筱軍 申請(qǐng)人:長沙礦山研究院