模块化动力头

技术领域

本发明涉及钻机设备技术领域，尤其是一种模块化动力头。

背景技术

钻机广泛应用于勘探或矿产资源开发、岩土工程施工、岩土地基基础施工等领域，在钻机施工过程中，会根据不同的地层情况采用不同的施工工艺，而不同的施工工艺需要通过不同类型的钻机、或者采用同一种钻机更换不同种类的动力头来实现，动力头的更换通常也是需要更换整套的动力传动装置及钻具钻杆组件；不管是选用不同类型的钻机，还是不同种类的整套动力头，另外，需要针对每种类型的钻机或动力头套件均要分别进行采购或备料，独立生产，这样会占用较大的库存空间与生产资源，设备成本、零部件成本、生产成本较高，而且每台钻机或动力头套件的保养维护难度也较大、维护成本较高。

现有的土壤治理机构通常需要在主机上额外加装一套动力头来实现治理土壤的功能，安装过程需要借助起吊装置，费时费力，增加了施工成本。

发明内容

本申请人针对上述现有钻机施工过程中，不同施工工艺需要采用不同的钻机或整套动力头，设备成本、零部件成本、生产成本、维护成本较高等缺点，提供一种结构合理的模块化动力头，根据不同的施工工艺，更换相应的基础模块，设备成本、零部件成本、生产成本、维护成本较小。

本发明所采用的技术方案如下：

一种模块化动力头，包括冲击钻进组件、螺旋钻进组件、土壤治理组件与动力输出组件，将冲击钻进组件、螺旋钻进组件、土壤治理组件其中一种与动力输出组件组合使用；冲击钻进组件与动力输出组件组合成冲击钻进模块；螺旋钻进组件与动力输出组件组合成螺旋钻进模块；土壤治理组件与动力输出组件组合成土壤治理模块；

动力输出组件的主轴上开设有六方孔；

冲击钻进组件包括导向套，与动力输出组件组合时，导向套套设在主轴上，导向套与主轴通过第一销轴固定；

螺旋钻进组件包括依次连接的连接筒、万向轴、插装件，与动力输出组件组合时，插装件插装到主轴的六方孔内，插装件与主轴通过第二销轴固定；

土壤治理组件包括芯轴、外套，外套套设在芯轴外周，与动力输出组件组合时，芯轴插装到动力输出组件的主轴的六方孔内，芯轴与主轴通过第三销轴固定。

作为上述技术方案的进一步改进：

土壤治理组件的芯轴上开设有中央通道，芯轴的圆周壁面上开设有若干道第一输入通道与第二输入通道，第一输入通道与第二输入通道分别连通中央通道；外套的圆周壁面上开设有第一注入孔与第二注入孔，第一注入孔连通第一输入通道，第二注入孔连通第二输入通道。

第一注入孔内侧开设有一圈环形第一导流槽，第一导流槽的宽度大于第一注入孔的孔径；第二注入孔内侧开设有一圈环形第二导流槽，第二导流槽的宽度大于第二注入孔的孔径。

土壤治理组件的外套的圆周壁面上开设有润滑油通道，润滑油通道上插装有油嘴。

外套内周面与芯轴外周面之间设置有若干道密封件，第一注入孔、润滑油通道、第二注入孔相互之间分别设置有密封件。

导向套外周对应位于第一销轴的外侧部套装第一限位件；主轴外周对应位于第二销轴的外侧部套装第二限位件；主轴外周对应位于第三销轴的外侧部套装第五限位件。

螺旋钻进组件的插装件为六方形；土壤治理组件的芯轴的连接部为六方形。

动力输出组件的主轴上开设有第二销轴孔、第三销轴孔；与冲击钻进组件的导向套连接时，销轴插装在第二销轴孔上；与螺旋钻进组件的插装件或土壤治理组件的芯轴连接时，销轴插装在第三销轴孔上。

冲击钻进组件的导向套从前至后依次为第一直筒部、锥筒部、第二直筒部，第一直筒部的外径小于第二直筒部的外径、二者通过前小后大的锥筒部相连；第二直筒部内周面朝内凸起有一圈凸环；主轴的外周面上开设有一圈环形凹槽，与动力输出组件时，导向套的凸环卡入主轴的凹槽。

螺旋钻进组件的连接筒上相对的两侧分别插装有键。

本发明的有益效果如下：

本发明通过模块化设计，通过同一台钻机上可以实现多用途钻机的功能，即在同一台钻机上，其动力装置不需要变化，只需要根据实际的施工工艺要求，装卸相应的组件，即可实现相应的施工，大大降低了设备成本、零部件成本；而且，各组件分别通过销轴与动力输出组件的主轴连接，在拆装各组件时，只需要拆装销轴，即可方便、快速地将各组件取下、更换另一个组件，拆装过程简单，更换便捷，在工作现场可以实现便捷、快速更换组件，可以节省拆装时间，缩短施工工期，节约人工成本，从而降低施工成本。本发明的冲击钻进模块、螺旋钻进模块、土壤治理模块均为标准化设计，只需要对每个模块进行合理的生产及备料，大大节约了库存空间及生产资源，降低了生产成本；而且各个模块的结构较简单，保养维护难度低，降低了维护成本。

本发明的土壤治理组件通过芯轴与动力输出组件连接，安装过程无需借助起吊装置，安装简单，结构紧凑，实现土壤治理功能的同时，减小了人力及施工时间的损耗，降低了人工成本，缩短了施工时间。

附图说明

图1为本发明的冲击钻进模块的剖视图。

图2为图1中A部的放大图。

图3为本发明的螺旋钻进模块的剖视图。

图4为图3中B部的放大图。

图5为本发明的土壤治理模块的剖视图。

图6为图5中C部的放大图。

图7为土壤治理组件的前视图。

图8为图7的D-D截面剖视图。

图中：100、冲击钻进模块；200、螺旋钻进模块；300、土壤治理模块；

1、冲击钻进组件；11、导向套；12、第一销轴；13、第一限位件；14、第一直筒部；15、锥筒部；16、第二直筒部；17、凸环；

2、螺旋钻进组件；21、连接筒；22、万向轴；23、键；24、插装件；25、第二销轴；26、第二限位件；

3、土壤治理组件；31、芯轴；311、中央通道；312、第一输入通道；313、第二输入通道；314、连接部；315、轴肩；316、第一销轴孔；32、外套；321、第一注入孔；322、第二注入孔；323、第一导流槽；324、第二导流槽；325、润滑油通道；33、密封件；34、第三限位件；341、限位孔；35、第三销轴；36、第五限位件；37、油嘴；

4、动力输出组件；41、主轴；42、六方孔；43、第二销轴孔；44、第三销轴孔；45、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图3、图5所示，本发明所述的模块化动力头包括模块化设计的冲击钻进模块100、螺旋钻进模块200、土壤治理模块300，分别由冲击钻进组件1、螺旋钻进组件2、土壤治理组件3与动力输出组件4组合，实现多种不同的施工工艺。动力输出组件4的主轴41上开设有轴向六方孔42、第二销轴孔43、第三销轴孔44，主轴41的前端部外周面上还开设有一圈环形凹槽45。

如图1、图2所示，冲击钻进模块100由冲击钻进组件1与动力输出组件4组合。冲击钻进组件1包括导向套11，导向套11从前至后依次为第一直筒部14、锥筒部15、第二直筒部16，第一直筒部14的外径小于第二直筒部16的外径、二者通过前小后大的锥筒部15相连；第二直筒部16内周面朝内凸起有一圈凸环17。导向套11的第二直筒部16套设在动力输出组件4的主轴41前端部，凸环17卡入主轴41的凹槽45内进行定位。导向套11与主轴41通过第一销轴12固定，第一销轴12沿径向穿过导向套11的第二直筒部16、穿入主轴41的第二销轴孔43内，第二直筒部16外周、对应位于第一销轴12的外侧部套装有第一限位件13，对第一销轴12进行限位，防止第一销轴12掉出；动力输出组件4通过主轴41带动导向套11运动实现冲击钻进功能。

如图3、图4所示，螺旋钻进模块200由螺旋钻进组件2与动力输出组件4组合。螺旋钻进组件2从前至后为依次连接的连接筒21、万向轴22、插装件24，连接筒21通过紧固件与万向轴22一端固定连接，万向轴22另一端通过紧固件与插装件24固定连接。连接筒21的前部、相对的两侧分别插装有键23，用于与相应的元件通过键23连接。插装件24的插装轴部为六方形，插装件24插装到动力输出组件4的主轴41的六方孔42内，插装件24与主轴41通过第二销轴25固定，第二销轴25从主轴41的第三销轴孔44一侧穿入、穿过插装件24、从第三销轴孔44另一侧穿出，主轴41外周、对应位于第二销轴25的外侧部套装有第二限位件26，对第二销轴25进行限位，防止第二销轴25掉出；动力输出组件4通过主轴41带动插装件24、进而带动整个螺旋钻进组件2运动实现螺旋钻进功能。

如图5至图8所示，土壤治理模块300由土壤治理组件3与动力输出组件4组合。土壤治理组件3包括芯轴31、外套32。芯轴31的前部中央开设有中央通道311，中央通道311为前端开放、后端封闭的盲孔；芯轴31的圆周壁面上、沿径向开设有若干道第一输入通道312、第二输入通道313，第一输入通道312、第二输入通道313分别连通中央通道311；若干道第一输入通道312沿同一圆周分布，若干道第二输入通道313位于第一输入通道312后方、沿同一圆周分布，第二输入通道313连通中央通道311的底部。芯轴31后部为六方形的连接部314，连接部314的前侧具有轴肩315，连接部314的后端部沿径向开设有第一销轴孔316。外套32套设在芯轴31前部外周，外套32内周面与芯轴31外周面之间设置有若干道密封件33进行密封。外套32的圆周壁面上沿径向开设有第一注入孔321与第二注入孔322；第一注入孔321内侧开设有一圈环形第一导流槽323，第一导流槽323的宽度大于第一注入孔321的孔径；第二注入孔322内侧开设有一圈环形第二导流槽324，第二导流槽324的宽度大于第二注入孔322的孔径；第一注入孔321、第二注入孔322分别通过第一导流槽323、第二导流槽324导通芯轴31的第一输入通道312、第二输入通道313；第一注入孔321、第二注入孔322上用于插装输入接头（图中未示出），输入接头通过第一注入孔321、第二注入孔322往芯轴31内注入土壤治理药液，芯轴31通过中央通道311将土壤治理药液注入土壤中。外套32位于第一注入孔321与第二注入孔322之间的圆周壁面上还沿径向开设有润滑油通道325，润滑油通道325上插装有油嘴37，油嘴37通过润滑油通道325注入润滑油，给芯轴31注入润滑油；第一注入孔321、润滑油通道325、第二注入孔322相互之间分别均设置有密封件33，防止各孔道之间的液体相互渗漏。外套32的后端部、相对的两侧对称固定设置有第三限位件34，第三限位件34上开设有限位孔341，限位孔341与相应的部件配合可以对外套32进行限位，防止外套32产生位移。芯轴31的连接部314插装到动力输出组件4的主轴41的六方孔42内，轴肩315抵在主轴41的前端面进行限位，连接部314与主轴41通过第三销轴35固定，第三销轴35从主轴41的第三销轴孔44一侧穿入、穿过连接部314、从第三销轴孔44另一侧穿出，主轴41外周、对应位于第三销轴35的外侧部套装有第五限位件36，对第三销轴35进行限位，防止第三销轴35掉出；动力输出组件4通过主轴41带动芯轴31实现土壤治理功能。土壤治理组件3通过芯轴31与动力输出组件4连接，安装过程无需借助起吊装置，安装简单，结构紧凑，实现土壤治理功能的同时，减小了人力及施工时间的损耗，降低了人工成本，缩短了施工时间。

实际工作时，根据实际的施工工艺要求，将所需种类的组件组装至动力输出组件4上，即可实施相应的施工，比如，将冲击钻进组件1与动力输出组件4组装，可实施冲击钻进施工，将螺旋钻进组件2与动力输出组件4组装，可实施螺旋钻进施工，将土壤治理组件3与动力输出组件4组装，可实施土壤治理施工。本发明通过模块化设计，通过同一台钻机上可以实现多用途钻机的功能，即在同一台钻机上，其动力装置不需要变化，只需要根据实际的施工工艺要求，装卸相应的组件，即可实现相应的施工，大大降低了设备成本、零部件成本；而且，各组件分别通过销轴与动力输出组件4的主轴41连接，在拆装各组件时，只需要拆装销轴，即可方便、快速地将各组件取下、更换另一个组件，拆装过程简单，更换便捷，在工作现场可以实现便捷、快速更换组件，可以节省拆装时间，缩短施工工期，节约人工成本，从而降低施工成本。本发明的冲击钻进模块100、螺旋钻进模块200、土壤治理模块300均为标准化设计，只需要对每个模块进行合理的生产及备料，大大节约了库存空间及生产资源，降低了生产成本；而且各个模块的结构较简单，保养维护难度低，降低了维护成本。

以上描述是对本发明的解释，不是对本发明的限定，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。