一种全液压反循环钻机的旋翼钻头

摘要

本发明提供了一种全液压反循环钻机的旋翼钻头，其包括３个旋翼轴座组件、分动箱总成、动力输入总成、３个旋翼组件和输料管焊合件。旋翼钻头马达工作时，带动３个旋翼和旋翼垂直钻同时旋转工作，相当于多个钻头同时进行钻孔作业，因而提高了大孔径钻孔的作业效率；由于旋翼钻头是由马达独立驱动，因而对钻杆及动力头产生的作用力明显降低，解决了钻机动力不足和钻杆损坏的问题。用本发明的旋翼钻头对于直径大深孔的钻孔作业很容易实现，解决了长期以来业内急需解决问题。本发明提供的全液压反循环钻机的旋翼钻头，不但在钻进粘土层、砂土层等地质层使用，而且，在岩石层钻进大孔径的钻孔时钻进速度快，效率高。

主权项

一种全液压反循环钻机的旋翼钻头，其特征在于，包括３个旋翼轴座组件（1）、分动箱总成（2）、动力输入总成（3）、３个旋翼组件（4）、输料管焊合件（5）；所述的旋翼轴座组件（1）包括轴承盖（6）、机封动环（7）、锁紧螺母（8）、轴承座（9）、锥齿轮轴（10）、机封导柱（11）、隔套（12）、机封静环（13）；其中，锁紧螺母（8）的端面轴向上交错有4个螺纹孔和4个光孔，机封动环（7）的轴向对应有8个光孔；锥齿轮轴（10）靠近锥齿轮的台肩处装入一个圆锥滚子轴承后装入轴承座（9）内，将另一个相同的圆锥滚子轴承装入锥齿轮轴（10）的第二个台肩处；锁紧螺母（8）的端面上的孔向外装入锥齿轮轴（10）上；4个机封导柱（11）分别装入锁紧螺母8的端面上的螺纹孔内，4个压缩弹簧装入锁紧螺母（8）的端面上的光孔内；机封动环（7）的环槽装入Ｏ形胶圈后装入锥齿轮轴（10）上，并保证压缩弹簧及机封导柱（11）进入机封动环（7）的端面孔内与被所述的锁紧螺母的端面封住；顺序装入隔套（12）、机封静环（13）、Ｏ形胶圈，再装入轴承盖（6）并用内六角螺钉固定；所述的分动箱总成(2)包括分动箱(14)、大齿圈(15)、垂直轴座(16)、3个相同的齿轮(17)、垂直轴(18)、销轴(19)、垂直轴下压盖(20)、机封静环(21)、机封动环(22)、旋翼垂直钻(23)、机封导柱(24)、动环座(25)、密封压盖(26)；其中，机封动环(22)的一侧端面有8个光孔，动环座(25)的一侧端面上有4个螺纹孔和4个光孔；a、所述的垂直轴（18）是一个变径轴，轴端有一个螺纹孔，从上至下为第一轴段（183），有短键槽的第二轴段（184），有长键槽（182）的第三轴段（185），内圆盘连接在变径轴的第一轴段（183）上端，外圆盘在内圆盘外侧，同径的外圆盘和两个圆盘有间隔并对应各有3个孔（181），内圆盘有用于装入紧定螺钉的螺丝孔，垂直轴（18）的内圆盘中央有一个阶梯孔，以防止与安装在锥齿轮轴（33）上的轴端固定螺栓发生干涉；b、３个齿轮（17）装入深沟球轴承及孔用弹性挡圈分别装入垂直轴（18）的外圆盘和内圆盘之间，3个销轴（19）分别穿过两个圆盘上的孔（181）及３个齿轮（17）的轴承的内孔，用紧定螺钉将销轴（19）紧固在垂直轴（18）的外圆盘上；c、垂直轴（18）上靠近圆盘处的轴径（183）上装入圆锥滚子轴承后，装入垂直轴座（16）内，分动箱（14）的下端面（15143）大孔与大齿圈（15）的端面配合装入，垂直轴座（16）的上端面的孔与大齿圈（15）的下端面配合装入，用双头螺钉将大齿圈（15）、垂直轴座（16）固定在分动箱（14）的下端面（15143）上，此时，大齿圈（15） 的内齿与装在垂直轴（18） 上的3个齿轮（17） 同时啮合；d、垂直轴（18）的第二轴段（184）上装入圆锥滚子轴承、止动垫圈后再装上动环座（25），动环座（25）的下端面上有4个交错的光孔和螺纹孔；机封动环（22）的环槽装入Ｏ形胶圈后装在第二轴段（184）上；4个机封导柱（24）和4个压缩弹簧分别装入动环座（25）和机封动环（22）的螺纹孔和光孔内；f、挨着机封动环（22）在垂直轴（18）的第二轴段（184）上装入机封静环（21）、Ｏ形胶圈，再装入垂直轴下压盖（20），用内六角螺钉固定在垂直轴座（16）的下端面上；g、旋翼垂直钻（23）内装入盘根填料、密封压盖（26）后装在垂直轴（18）的第二轴段（184）上, 旋翼垂直钻（23）下端的内孔与垂直轴（18）的有长键槽（182）的第三轴段（185）用２个平键连接，用螺栓固定在垂直轴（18）的第三轴段（185）上；所述的动力输入总成（3）包括马达接盘（27）、动力大齿圈（28）、行星齿轮座（29）、输入轴座（30）、油封压盖（31）、隔套（32）、锥齿轮轴（33）、小齿轮（34）、销轴（35）、斜轴式柱塞马达（36）、挡圈（37）、中间齿轮（38）、齿轮（39）；a、3个齿轮（39）装入深沟球轴承及孔用弹性挡圈后分别装入行星齿轮座（29）的第一圆盘和第二圆盘之间，3个销轴（35）分别穿过该两个圆盘上的孔（292）及3个齿轮（39）的轴承的内孔，用螺钉将销轴（35）紧固在行星齿轮座（29）的第一圆盘上；b、输入轴座（30）是一个直径上大下小的变径的轴座，锥齿轮轴（33）靠近锥齿轮的台肩处装入圆锥滚子轴承后装在输入轴座（30）的下端的小径孔内，锥齿轮轴（33）相对于输入轴座（30）变径处装入圆锥滚子轴承、隔套（32）、内装油封的油封压盖（31），并用螺栓固定；c、动力大齿圈（28）的下端面与输入轴座（30）的上端面（302）的止口配合；锥齿轮轴（33）的上花键轴头（15332）装入行星齿轮座（29）的花键孔（291）内，把锥齿轮轴（33）与输入轴座（30）连接起来；马达接盘（27）的下端止口与动力大齿圈（28）的上端面配合；用双头螺柱将马达接盘（27）、动力大齿圈（28）固定在输入轴座（30）的上端面（302）上；d、齿轮（38）装在斜轴式柱塞马达（36）的轴上，用轴端挡圈及螺栓固定；斜轴式柱塞马达（36）的止口与马达接盘（27）的孔配合，保证齿轮（38）同时与３个齿轮(39)啮合，斜轴式柱塞马达(36)用螺栓固定在马达接盘(27)上；e、小齿轮(34)装在锥齿轮轴(33)的下花键轴头(15333)上，用轴端挡圈及螺栓固定； f、所述的行星齿轮座(29)是一个由上圆盘、下圆盘及花键轴套组成的一体化结构件，每个圆盘上有3个孔(292)，上圆盘有用于装入紧定螺钉的螺丝孔，轴套内有矩形花键孔(291)，上圆盘和下圆盘之间通过弧型的连接筋板间接；所述的旋翼组件（4）包括旋翼轴盖（40）、旋翼基管（41）、旋翼压盖（42）、机封动环（43）、机封静环（44）、旋翼端支座（45）、机封导柱（46）；其中，机封动环（43）的一侧端面有8个光孔；a、所述的旋翼基管（41）是一个圆柱管,螺旋叶片（411）焊在圆柱管上，在圆柱管内的右部装入花键套（412），其左部装入机封动环花座（413），两者均用销钉固定在圆柱管上并焊接，三个不同轴径的轴头（414）置于旋翼基管（41）的左部管内，轴头（414）的右端置于机封动环花座（413）内并与其焊接，机封动环花座（413）的左边端面上有交错的4个螺纹孔和4个光孔，旋翼基管（41）的两个端面上分别有6个螺纹孔；b、机封动环（43）的外径环槽装入Ｏ形胶圈后挨着机封动环花座（413）装入轴头（414）上，4个机封导柱（46）、4个压缩弹簧均分别装入机封动环花座（413）和机封动环（43）的端面孔内，再把机封静环（44）装入Ｏ形胶圈装在轴头（414）上，旋翼基管（41）两端装入盘根填料和旋翼压盖（42），旋翼端支座（45）的圆环形轴座（451）套在机封静环（44）上并穿过盘根填料和旋翼压盖（42），旋翼压盖（42）用内六角螺栓固定在旋翼基管（41）的端面上；旋翼端支座（45）的轴座（451）装在旋翼基管（41）上，轴座（451）的外径与旋翼压盖（42）、盘根填料的内孔配合；圆锥滚子轴承装在旋翼基管（41）的轴头（414）上，旋翼轴盖（40）装在旋翼端支座（45）轴座（451）的端面，用内六角螺钉固定；c、所述的旋翼端支座（45）是一个焊接组件，包括：圆柱形轴座（451）、连接板（45）；轴座（451）的左端面上有4个螺纹孔，连接板（452）上有4个光孔；所述的输料管焊合件（5）包括连接螺母（47）、立管（48）、3个支管（49）、护圈（50）、3个上联板（51）、6个中联板（52）、3个下联板（53）；a、所述的垂直轴（18）是一个变径轴，轴端有一个螺纹孔，从上至下为第一轴段（183），有短键槽的第二轴段（184），有长键槽（182）的第三轴段（185），内圆盘连接在变径轴的第一轴段（183）上端，外圆盘在内圆盘外侧，同径的外圆盘和两个圆盘有间隔并对应各有3个孔（181），内圆盘有用于装入紧定螺钉的螺丝孔，垂直轴（18）的内圆盘中央有一个阶梯孔，以防止与安装在锥齿轮轴（33）上的轴端固定螺栓发生干涉；b、３个齿轮（17）装入深沟球轴承及孔用弹性挡圈分别装入垂直轴（18）的外圆盘和内圆盘之间，3个销轴（19）分别穿过两个圆盘上的孔（181）及３个齿轮（17）的轴承的内孔，用紧定螺钉将销轴（19）紧固在垂直轴（18）的外圆盘上；c、垂直轴（18）上靠近圆盘处的轴径（183）上装入圆锥滚子轴承后，装入垂直轴座（16）内，分动箱（14）的下端面（15143）大孔与大齿圈（15）的端面配合装入，垂直轴座（16）的上端面的孔与大齿圈（15）的下端面配合装入，用双头螺钉将大齿圈（15）、垂直轴座（16）固定在分动箱（14）的下端面（15143）上，此时，大齿圈（15） 的内齿与装在垂直轴（18） 上的3个齿轮（17） 同时啮合；d、垂直轴（18）的第二轴段（184）上装入圆锥滚子轴承、止动垫圈后再装上动环座（25），动环座（25）的下端面上有4个交错的光孔和螺纹孔；机封动环（22）的环槽装入Ｏ形胶圈后装在第二轴段（184）上；4个机封导柱（24）和4个压缩弹簧分别装入动环座（25）和机封动环（22）的螺纹孔和光孔内；f、挨着机封动环（22）在垂直轴（18）的第二轴段（184）上装入机封静环（21）、Ｏ形胶圈，再装入垂直轴下压盖（20），用内六角螺钉固定在垂直轴座（16）的下端面上；g、旋翼垂直钻（23）内装入盘根填料、密封压盖（26）后装在垂直轴（18）的第二轴段（184）上, 旋翼垂直钻（23）下端的内孔与垂直轴（18）的有长键槽（182）的第三轴段（185）用２个平键连接，用螺栓固定在垂直轴（18）的第三轴段（185）上；所述的动力输入总成（3）包括马达接盘（27）、动力大齿圈（28）、行星齿轮座（29）、输入轴座（30）、油封压盖（31）、隔套（32）、锥齿轮轴（33）、小齿轮（34）、销轴（35）、斜轴式柱塞马达（36）、挡圈（37）、中间齿轮（38）、齿轮（39）；a、3个齿轮（39）装入深沟球轴承及孔用弹性挡圈后分别装入行星齿轮座（29）的第一圆盘和第二圆盘之间，3个销轴（35）分别穿过该两个圆盘上的孔（292）及3个齿轮（39）的轴承的内孔，用螺钉将销轴（35）紧固在行星齿轮座（29）的第一圆盘上；b、输入轴座（30）是一个直径上大下小的变径的轴座，锥齿轮轴（33）靠近锥齿轮的台肩处装入圆锥滚子轴承后装在输入轴座（30）的下端的小径孔内，锥齿轮轴（33）相对于输入轴座（30）变径处装入圆锥滚子轴承、隔套（32）、内装油封的油封压盖（31），并用螺栓固定；c、动力大齿圈（28）的下端面与输入轴座（30）的上端面（302）的止口配合；锥齿轮轴（33）的上花键轴头（15332）装入行星齿轮座（29）的花键孔（291）内，把锥齿轮轴（33）与输入轴座（30）连接起来；马达接盘（27）的下端止口与动力大齿圈（28）的上端面配合；用双头螺柱将马达接盘（27）、动力大齿圈（28）固定在输入轴座（30）的上端面（302）上；d、齿轮（38）装在斜轴式柱塞马达（36）的轴上，用轴端挡圈及螺栓固定；斜轴式柱塞马达（36）的止口与马达接盘（27）的孔配合，保证齿轮（38）同时与３个齿轮(39)啮合，斜轴式柱塞马达(36)用螺栓固定在马达接盘(27)上；e、小齿轮(34)装在锥齿轮轴(33)的下花键轴头(15333)上，用轴端挡圈及螺栓固定； f、所述的行星齿轮座(29)是一个由上圆盘、下圆盘及花键轴套组成的一体化结构件，每个圆盘上有3个孔(292)，上圆盘有用于装入紧定螺钉的螺丝孔，轴套内有矩形花键孔(291)，上圆盘和下圆盘之间通过弧型的连接筋板间接；所述的旋翼组件（4）包括旋翼轴盖（40）、旋翼基管（41）、旋翼压盖（42）、机封动环（43）、机封静环（44）、旋翼端支座（45）、机封导柱（46）；其中，机封动环（43）的一侧端面有8个光孔；a、所述的旋翼基管（41）是一个圆柱管,螺旋叶片（411）焊在圆柱管上，在圆柱管内的右部装入花键套（412），其左部装入机封动环花座（413），两者均用销钉固定在圆柱管上并焊接，三个不同轴径的轴头（414）置于旋翼基管（41）的左部管内，轴头（414）的右端置于机封动环花座（413）内并与其焊接，机封动环花座（413）的左边端面上有交错的4个螺纹孔和4个光孔，旋翼基管（41）的两个端面上分别有6个螺纹孔；b、机封动环（43）的外径环槽装入Ｏ形胶圈后挨着机封动环花座（413）装入轴头（414）上，4个机封导柱（46）、4个压缩弹簧均分别装入机封动环花座（413）和机封动环（43）的端面孔内，再把机封静环（44）装入Ｏ形胶圈装在轴头（414）上，旋翼基管（41）两端装入盘根填料和旋翼压盖（42），旋翼端支座（45）的圆环形轴座（451）套在机封静环（44）上并穿过盘根填料和旋翼压盖（42），旋翼压盖（42）用内六角螺栓固定在旋翼基管（41）的端面上；旋翼端支座（45）的轴座（451）装在旋翼基管（41）上，轴座（451）的外径与旋翼压盖（42）、盘根填料的内孔配合；圆锥滚子轴承装在旋翼基管（41）的轴头（414）上，旋翼轴盖（40）装在旋翼端支座（45）轴座（451）的端面，用内六角螺钉固定；c、所述的旋翼端支座（45）是一个焊接组件，包括：圆柱形轴座（451）、连接板（45）；轴座（451）的左端面上有4个螺纹孔，连接板（452）上有4个光孔；所述的输料管焊合件（5）包括连接螺母（47）、立管（48）、3个支管（49）、护圈（50）、3个上联板（51）、6个中联板（52）、3个下联板（53）；a、连接螺母47焊在立管（48）的上端，3个支管（49）上端等间距焊接在立管（48）的下端， 3个支管（49）呈上端高下端低，上述的诸管之间相成通道；b、输料管焊合件（5）的3个立支管（49）的下端的下联板（53）上的孔与分动箱总成（2）中的分动箱（14）下法兰（143）上的６个孔用螺栓连接，从而把输料管焊合件（5）分动箱总成(2)连接起来；输料管焊合件(5)的3个立支管(49)中部焊接的两个中联板(52)上的孔与动力输入总成(3)中的输入轴座(30)的上端面(302)上的6个孔用螺栓连接固定，从而把输料管焊合件(5)与动力输入总成(3)连接起来；c、3个上联板（51）焊接在输料管焊合件（5）的护圈（50）上；３个旋翼组件（4）中的旋翼基管（41）的一端花键套（412）装入旋翼轴座组件（1）中的锥齿轮轴（10）的轴头左端的花键处，3个旋翼组件（4）中的旋翼端支座（45）上的连接板（452）上的４个孔与输料管焊合件（5）的3个上联板（51）上的孔用螺栓连接固定，从而把３个旋翼组件（4）与输料管焊合件（5 ）连接起来；A、分动箱总成（2）中的分动箱（14）的上法兰（141）与动力输入总成（3）中的输入轴座（30）的下法兰（301）用螺栓连接紧固，把分动箱总成（2）与动力输入总成（3）连接；B、３个旋翼轴座组件（1）中的轴承座（9）法兰止口面的环槽装入Ｏ形胶圈与分动箱总成（2）中的分动箱（14）的３个侧面孔（142）分别配合，用螺栓连接紧固，把３个旋翼轴座组件(1)与分动箱总成(2)连接起来；动力输入总成(3)中的锥齿轮轴(33)上的锥齿轮(331)与３个旋翼轴座组件(1)中的锥齿轮轴(10)的锥齿轮同时啮合；C、３个旋翼组件（4）中的旋翼基管（41）的一端花键套（412）装入旋翼轴座组件（1）中的锥齿轮轴（10）的轴头左端的花键，把旋翼组件（4）与旋翼轴座组件（1）连接起来，３个旋翼组件（4）中的旋翼端支座（45）上的连接板（452）上的４个孔与输料管焊合件（5）的3个上联板（51）上的孔用螺栓连接固定，把旋翼组件（4）与输料管焊合件（5）连接起来；D、输料管焊合件（5）的3个立支管（491）的下端的下联板（53）上的孔与分动箱总成（2）中的分动箱（14）下法兰（143）上的６个孔用螺栓连接，从而把输料管焊合件（5）与分动箱总成（2）连接起来；输料管焊合件（5）的每个立支管（491）中部的两个中联板（52）上的孔与动力输入总成（3）中的输入轴座（30）的上端面（302）上的6个孔用螺栓连接固定，从而把输料管焊合件（5）与动力输入总成（3）连接起来；E、锥齿轮轴（33）上的锥齿轮（331）同时与３个旋翼轴座组件（1）中的锥齿轮轴（10）的锥齿轮啮合，且旋翼轴座组件（1）中的锥齿轮轴（10）的轴头花键装入旋翼组件（4）中的旋翼基管（41）的花键套（412）；当动力输入总成（3）中的斜轴式柱塞马达（36）工作时，带动３个旋翼基管（41）旋转；安装在锥齿轮轴（33）上的齿轮（34）与分动箱总成（2）中的３个齿轮（17）同时啮合，带动垂直轴（18）旋转；垂直轴（18）通过２个平键连接旋翼垂直钻（23），并用螺栓固定在垂直轴（18）上，当动力输入总成（3）中的斜轴式柱塞马达（36）工作时，带动旋翼垂直钻（23）旋转实现钻孔作业。