混合动力驱动的水平定向钻机

745 编辑：中冶有色技术网来源：江苏谷登重型机械装备科技有限公司

2024-02-20 11:46:56

权利要求书： 1.一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：包括：

底盘，所述底盘上设有钻架，钻架上设有钻杆动力装置；所述底盘的一端安装有泥浆泵装置；

钻杆夹持装置，安装于钻架的一端，用于配合钻杆动力装置进行钻杆拆卸或安装；

发动机驱动装置，设有发动机和液压泵，所述液压泵的输出端通过液压阀组与钻杆夹持装置和底盘连接，输入端连接有发动机；

电源驱动装置，设有发电机和电控箱；所述发电机与电控箱电性连接；所述电控箱分别与钻杆动力装置和泥浆泵装置连接。

2.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述电控箱上设有网电接口；所述底盘上设有电池组；所述电池组和电控箱电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述发动机与发电机之间连接有离合器。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述钻杆夹持装置的下端的钻架上安装有地锚座；所述钻杆动力装置包括进给装置和回转装置；所述进给装备包括推拉座和进给电机，所述推拉座通过进给电机的动力驱动滑动安装于钻架；

所述进给电机和回转装置安装于推拉座，回转装置包括回转电机、变速箱和钻杆；所述回转电机和变速箱连接为一体，其输出端用于连接钻杆；所述进给电机和回转电机分别与电控箱电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述进给电机的动力端连接有输出齿轮；所述钻架的一侧设有齿条，所述进给电机的输出齿轮与所述齿条构成齿轮传动连接。

6.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述泥浆泵装置包括泥浆泵电机和泥浆泵，所述泥浆泵电机一端与所述电控箱电性连接，另一端作为动力端与泥浆泵连接。

7.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述钻架的一端与底盘铰接，另一端的下端通过变幅油缸与底盘连接，通过改变油缸长度进行钻架相对底盘的角度调节；所述变幅油缸与液压阀组连接。

8.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述底盘采用液压马达驱动四轮一带形式；所述液压马达与液压阀组连接。

9.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述钻杆夹持装置为虎钳；所述虎钳安装于钻架上侧的一端，且其一端与液压阀组连接。

10.根据权利要求1所述的一种混合动力驱动的水平定向钻机，其特征在于：所述底盘设有支腿单元，所述支腿单元包括支腿油缸和支腿；所述支腿铰接于底盘，所述支腿油缸一端与底盘铰接，另一端与支腿铰接，支腿油缸与液压阀组连接。

说明书：一种混合动力驱动的水平定向钻机技术领域[0001] 本申请涉及一种混合动力驱动的水平定向钻机，属于机械自动化工程机械技术领域。背景技术[0002] 水平定向钻机作为非开挖钻机广泛应用于油气输运、供水、排污、电力、通信等领域的管道铺设，它可以极大程度缓解传统开挖作业施工带来的交通阻塞、地面破坏、施工噪音等诸多问题。随着经济的发展，非开挖钻机将在基础设施建设中发挥越来越重要的作用。[0003] 传统水平定向钻机以柴油发动机作为动力源，连接液压泵将机械能转化为液压能，再通过阀、管路传递给液压马达、油缸等液压执行元件，从而实现水平定向钻机的动力输出、行走、泥浆泵等功能。能量传递路径为：柴油燃烧热能→机械能→液压能→机械能，能源能量转化率低于25%，能耗高，使用成本高，且施工过程发动机尾气排放大、噪音污染大。同时由于是液压驱动，驱动钻机进行钻进需要多个功能性动作才能完成，使得由发动机驱动液压泵的驱动方式的钻机，液压部件数量多，体积大，特别是液压泵和液压阀组。

[0004] 随着国家电网的建设完善，用电成本逐渐降低，电驱水平定向钻机城镇施工，以网电接入便捷性提高，施工经济性提高等特点，以开始逐步取代发动机驱动液压泵的驱动方式的钻机来进行生产。但纯电力驱动的钻机会因网点未覆盖原因导致使用受限的情况。在实际生产中，钻机在行走、钻架变幅、钻杆移送和夹持等操作时，需要大驱动力，才能驱动整车行走、钻架调节角度等操作。因此此类钻机配置的行走电机，变幅电机等电机需要设置为大功率，大驱动力才能适用。这样就导致生产成本的上升，同时也因体积增大，导致钻机底盘体积变大。另外安装在底盘上的驱动电机由于工作环境潮湿，泥浆污染等环境原因，会造成电机使用周期短，日常维护成本高，亦增加了生产成本的上升。因此亟需一种多驱动方式的电动水平定向钻机，在满足生产的同时，降低生产成本。实用新型内容

[0005] 针对现有技术中存在的问题与不足，本申请提供的一种混合动力驱动的水平定向钻机，通过设置电源驱动装置，以发电机给电控箱供电，为钻杆动力装置和泥浆泵装置提供电能。同时设置发动机驱动装置，通过发动机带动液压泵，为钻机行走、变幅等钻机功能动作提供液压驱动，满足钻机生产的同时，也降低了生产成本。[0006] 为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种混合动力驱动的水平定向钻机，包括：[0007] 底盘，底盘上设有钻架，钻架上设有钻杆动力装置；底盘的一端安装有泥浆泵装置；[0008] 钻杆夹持装置，安装于钻架的一端，用于配合钻杆动力装置进行钻杆拆卸或安装；[0009] 发动机驱动装置，设有发动机和液压泵，液压泵的输出端通过液压阀组与钻杆夹持装置和底盘连接，输入端连接有发动机；[0010] 电源驱动装置，设有发电机和电控箱；发电机与电控箱电性连接；电控箱分别与钻杆动力装置和泥浆泵装置连接。[0011] 具体的，电控箱上设有网电接口；底盘上设有电池组；电池组和电控箱电性连接。[0012] 具体的，发动机与发电机之间连接有离合器。[0013] 具体的，钻杆夹持装置的下端的钻架上安装有地锚座；钻杆动力装置包括进给装置和回转装置；进给装备包括推拉座和进给电机，推拉座通过进给电机的动力驱动滑动安装于钻架；进给电机和回转装置安装于推拉座；回转装置包括回转电机、变速箱和钻杆；回转电机和变速箱连接为一体，其输出端用于连接钻杆；进给电机和回转电机分别与电控箱电性连接。[0014] 具体的，进给电机的动力端连接有输出齿轮；钻架的一侧设有齿条，进给电机的输出齿轮与齿条构成齿轮传动连接。[0015] 具体的，泥浆泵装置包括泥浆泵电机和泥浆泵，泥浆泵电机一端与电控箱电性连接，另一端作为动力端与泥浆泵连接。[0016] 具体的，钻架的一端与底盘铰接，另一端的下端通过变幅油缸与底盘连接，通过改变油缸长度进行钻架相对底盘的角度调节；变幅油缸与液压阀组连接。[0017] 具体的，底盘采用液压马达驱动四轮一带形式；液压马达与液压阀组连接。[0018] 具体的，钻杆夹持装置为虎钳；虎钳安装于钻架上侧的一端，且其一端与液压阀组连接。[0019] 具体的，底盘设有支腿单元，支腿单元包括支腿油缸和支腿；支腿铰接于底盘，支腿油缸一端与底盘铰接，另一端与支腿铰接，支腿油缸与液压阀组连接。[0020] 与现有技术相比，本申请的有益效果在于：[0021] 1.本申请通过设置发动机驱动装置，以发动机驱动液压泵，为钻机行走，变幅动作提供液压驱动，液压驱动的输出转速相对较小，输出功率大，可用于低速度，高功率的场合，满足钻机行走和变幅动作。同时本申请通过设置电源驱动装置，利用电力驱动的输出转速高，输出功率低的特点，满足驱动钻杆旋转和进给动作。本申请通过设置发动机驱动和电力驱动的混合动力驱动钻机，满足钻机生产的同时，也降低了生产成本。[0022] 2.本申请通过设置发电机和电池组为电控箱进行供电，可实现在野外或电网未覆盖区域，通过发电机和电池组为电控箱供电，保证钻机继续施工生产，使用不受外界环境变化影响。附图说明[0023] 图1为本实施例的混合动力驱动的水平定向钻机的结构示意图；[0024] 图2为本实施例的混合动力驱动的水平定向钻机的驱动方式示意图；[0025] 图3为本实施例的混合动力驱动的水平定向钻机进给装置和回转装置的结构示意图；[0026] 图4为本实施例的混合动力驱动的水平定向钻机的泥浆泵装置的结构示意图。[0027] 图中：1、发动机；2、发电机；3、底盘；4、离合器；5、钻架；6、钻杆动力装置；7、电控箱；8、泥浆泵装置；9、电池组；10、虎钳；11、变幅油缸；12、液压泵；60、回转电机、61、进给电机；62、回转输出轴；63、输出齿轮；80、泥浆泵电机；81、泥浆泵。具体实施方式[0028] 下面将结合本申请实施例中的附图，进一步阐述本申请。[0029] 请参阅图1?图4本实施例公开了一种混合动力驱动的水平定向钻机，包括：[0030] 底盘3，底盘3上设有钻架5，钻架5上设有钻杆动力装置6；底盘3的一端安装有泥浆泵装置8；[0031] 钻杆夹持装置，安装于钻架5的一端，用于配合钻杆动力装置6进行钻杆拆卸或安装；[0032] 发动机驱动装置，设有发动机1和液压泵12，液压泵12的输出端通过液压阀组组与钻杆夹持装置和底盘连接，输入端连接有发动机1；[0033] 电源驱动装置，设有发电机2和电控箱7；发电机2与电控箱7电性连接；电控箱7分别与钻杆动力装置6和泥浆泵装置8连接。[0034] 进一步的，电控箱7上设有网电接口；底盘3上设有电池组9；电池组9和电控箱7电性连接。[0035] 进一步的，发动机1与发电机2之间连接有离合器4。[0036] 进一步的，钻杆夹持装置的下端的钻架上安装有地锚座；钻杆动力装置包括进给装置和回转装置；进给装备包括推拉座和进给电机61，推拉座通过进给电机61的动力驱动滑动安装于钻架；进给电机61和回转装置安装于推拉座；回转装置包括回转电机60、变速箱和钻杆；回转电机60和变速箱连接为一体，回转输出轴62用于连接钻杆；进给电机61和回转电机60分别与电控箱7电性连接。[0037] 进一步的，进给电机61的动力端连接有输出齿轮63；钻架5的一侧设有齿条，进给电机61的输出齿轮63与齿条构成齿轮传动连接。[0038] 进一步的，泥浆泵装置包括泥浆泵电机80和泥浆泵81，泥浆泵电机80一端与电控箱2电性连接，另一端作为动力端与泥浆泵81连接，泥浆泵81的泥浆出口与变速箱的泥浆入口连接。[0039] 进一步的，钻架5的一端与底盘3铰接，另一端的下端通过变幅油缸4与底盘3连接，通过改变油缸长度进行钻架相对底盘的角度调节；变幅油缸11与液压阀组组连接。[0040] 进一步的，底盘3采用液压马达驱动四轮一带形式；液压马达与液压阀组连接。[0041] 进一步的，钻杆夹持装置为虎钳10；虎钳10安装于钻架上侧的一端，且其一端与液压阀组连接。[0042] 进一步的，底盘3设有支腿单元，支腿单元包括支腿油缸和支腿；支腿交接于底盘，支腿油缸一端与底盘铰接，另一端与支腿铰接，且其油缸的两个液压接口与液压阀组连接。[0043] 工作原理：1.本实施例的混合动力驱动的水平定向钻机在工作前，操作员首先启动发动机后，操作员操作机器行走单元，将钻机移动至施工区域。再将电网接口与钻机电控箱的上接口进行连接，完成电力动力连接。操作液压阀组给变幅油缸供油，控制变幅油缸伸出，将钻架的地锚座锚定于地面，以控制钻杆相对地面的钻入角度，完成钻进前的准备工作。[0044] 2.进行钻进时，操作员将第一根钻杆安装好，钻杆一端通过回转装置的输出轴进行旋转完成钻杆的螺纹连接，钻杆另一端在进给电机的推动下朝虎钳方向移动并从前虎钳端伸出，伸出端连接钻头，钻杆杆体由前虎钳进行夹持，再拧紧钻头，即完成第一根钻杆的安装。接着操作员操作回转电机和进给电机，以驱动钻杆进行旋转，在进给电机的推动下，钻杆朝地面进行进给，带动钻头朝地下掘进。[0045] 3.当进给电机将第一根钻杆推至行程末端时，回转电机停止旋转，前虎钳夹紧钻杆，回转电机输出轴进行旋转，使钻杆与回转电机输出轴分离。接着进给电机带动推拉座复位。复位后，操作员将第二根钻杆按照上述步骤放入，并将钻杆的两端分别通过虎钳和回转电机的配合，完成与第一根钻杆的螺纹连接。第二根钻杆在回转电机的启动下进行旋转，进给电机推动两根钻杆朝地下继续掘进。[0046] 4.重复上述步骤，即完成钻入孔的钻进工序，直至钻孔从施工地面对面的地面钻出，完成钻出孔的施工。后续再进行钻出孔的扩孔工序，施工过程与上述步骤相反操作，在此不再赘述。[0047] 上面结合实施例对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本申请中记载内容后，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本申请的保护范围。