[发明专利]一种双壁心轴岩芯钻机动力头

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质钻探设备，具体地说是一种双壁心轴岩芯钻机动力头。

背景技术

在海底地质勘探中，天然气水合物探测，海底地壳稳定性勘探，海底地壳变化，海底探矿和古气候研究等方面都需要海底钻探技术，海床式钻机在海底钻探上应用广泛。目前在海底钻探中，通常采用将钻探设备放在海床上，而操作员则在船上进行远程控制。因此在海底钻探中，除了要达到同等水平陆地钻机的要求之外，还对钻机的自动化程度、远程控制性能、密封性能、可靠性等提出较高要求。

但是现有国内岩芯钻机自动化程度普遍不高，对人工辅助工作依赖性较强，造成工作效率较低。国内海底钻探的岩芯钻机动力头还存在以下问题：

1．钻探和取芯作业自动化程度不高，使用绳索取芯需要先让开孔口，从而使远程控制和自动化钻掘的难度增加。

2．传统动力头取芯时，需要将水龙头从动力头或钻具上拧卸并移开，工序多，辅助工作时间长。

3．防水密封性能不好，在水下高压环境下工作易腐蚀。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足而提供一种结构紧凑，工作可靠，密封性好的双壁心轴岩芯钻机动力头，可以在不用让开孔口的情况下实现钻进和绳索取芯作业，同时无需拧卸水龙头，整个钻进过程中可根据需要随时提供冲洗液，完成冲洗孔底，携带岩粉，冷却钻头，润滑钻具，保护孔壁，控制地压，保护岩矿芯等作业。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：提供一种双壁心轴岩芯钻机动力头，包括外箱体、动力机构、传动系统、心轴和密封单元，所述的外箱体由箱体总成和上箱盖构成，箱体总成与上箱盖由定位销定位并用螺钉连接；动力机构为液压马达或电机；传动系统由主动齿轮轴和被动齿轮组成；所述的心轴为双壁心轴，由心轴外管和心轴内管构成，水龙头接头与心轴外管焊为一体，钻进时冲洗液从水龙头、心轴外管通孔及双壁心轴内管与心轴外管之间的环形空间通过，钻进取芯时取样器储存在心轴内管腔里；心轴外管和被动齿轮通过花键连接，心轴外管、主动齿轮轴和箱体总成、上箱盖之间由滚动轴承连接，主动齿轮轴预留有轴孔和键槽用于连接液压马达或电机；心轴外管通过轴接头连接钻杆，轴接头上带有螺纹；所述的密封单元有动密封和静密封，由心轴上端盖、心轴下端盖和密封压盖组成对心轴与箱体之间实施动密封，各个部件之间使用了静密封件密封。

本发明所述的动力机构为液压马达或电机，可以根据要求选用液压马达或电机，当动力头用于水下岩心钻机钻探时，则使用液压马达或防水的电机。

本发明所述的双壁心轴的心轴外管上部在两组密封圈之间开有均匀分布的六个冲洗液通孔，心轴外管的中部设有提供齿轮传动的花键，心轴外管和心轴接头之间用螺纹连接。

本发明所述的双壁心轴的心轴内管，在其下部径向上焊接有均匀分布三块铁块，心轴外管和心轴接头通过所述三铁块对心轴内管进行定位和固定。

所述的心轴外管的上端安装有心轴上端盖，下端安装有心轴下端盖，心轴上端盖上开有一个水龙头进水孔口，孔口处水龙头接头与心轴外管焊为一体。这种独特的高度集成的水龙头结构设计，使动力头与水龙头连接时，避免了绳索取心时动力头需要让开孔口这一动作，提高了作业效率，且取芯时无需拧卸水龙头，钻进全过程可根据需要随时提冲洗液，完成冲洗孔底，携带岩粉，冷却钻头，润滑钻具，保护孔壁，控制地压，保护岩矿芯等作业。

本发明所述的对心轴与箱体之间实施动密封是在心轴上端盖与其相邻的两个密封压盖之间形成两组圈槽，心轴下端盖与其相邻的两个密封压盖之间也形成两组圈槽，通过在上、下两组圈槽内安装动密封圈实现对心轴与箱体之间实施动密封。

本发明所述的箱体总成、上箱盖、上端盖、心轴上端盖、心轴下端盖之间使用了静密封件密封。所述的部件之间使用的静密封件为密封胶或O型密封圈。使用静密封件密封，保证箱体在这些结合面处不会有外界的海水进入。

本发明的动力头使用时与双壁钻杆配合使用，利用钻进时传递的扭矩与轴向压力进行破碎岩石，同时，在高速钻进时采用的动密封方式保证了动力头能够适于在水下高压环境中进行作业。

本发明一种双壁心轴岩芯钻机动力头与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明动力头结构简单紧凑，双壁心轴的设计，使得取样器可以在心轴内管储存，解决了传统绳索取芯工作过程中，动力头需要横向移动或者钻机整体移动让开孔口的问题，从而有利于水下岩心钻机的远程控制和自动控制，提高了钻进效率，节约了时间，降低了成本。