CN1769642B - 地表浅层打井机 - Google Patents

Abstract

本地表浅层打井机属于在土壤、一般岩石地质条件下，进行钻制家用级水井的打井机。包括动力传递***、主钻杆、动力传递***驱动主钻杆、机座，其特征在于：还包括钻力驱动***、钻力控制***、卷扬控制***、提升总成、定位装置等；钻力驱动***的齿轮与提升总成和动力传递***连接；钻力控制***通过加压力绳将加压力滑轮施加向下压力；卷扬控制***通过卷扬绳将升降器向上提升。本打井机的优点是：换新钻杆时比现有打井机更方便、省力、速度快、不易发生伤人事故、打井速度快、作业效率高。

Description

地表浅层打井机

技术领域

本发明属于在土壤、一般岩石地质的地表浅层的打井机器。

背景技术

现有技术主要有大小两类打(钻)井机，一类是：大型钻井机，用于石油天燃气、深层地质勘察、大型建筑基础工程打桩，此类钻井机按不用途有各种专用机型，一般钻井机技术含量高、作业效率高、机械化程度高、适应各种复杂地质条件，但结构复杂、体积大、重量重、价格昂贵、操作复杂、须专业技术人员持证才能上岗操作，不适用地表浅层特别是城乡用户家庭打井作业。

另一类是：人工简易打井机，是用人力为源力施加打井向下的压力，只能用于地表浅层的家用水井、小型建筑基础工程打桩等施工作业；该机结构简单、重量轻、价格便宜，但技术含量低、作业效率低、操作劳动强度大、常不能适应较复杂地质条件、打井深度常不能满足要求。且该机添加新钻杆不方便、有可能发生伤人事故、钻杆易断损在井中造成钻杆损失、打井劳动损失、已打的井被报废等不良后果。

发明内容

本发明目的是提供一种比人工简易打井机减轻人力、在添加钻杆时更方便省力、不易发生伤人事故、作业效率高的地表浅层打井机。该机的打井深度和适应的地质条件介于人工简易打井机与大型钻井机之间，但成本只略高于人工简易打井机，而远低于大型钻井机。

本地表浅层打井机的构思是：现有技术的主钻杆有一定长度向下打入井中和连接钻杆两功能，本发明的主钻杆主要是连接钻杆功能，而一定长度向下打入井中的功能由主钻杆的动力传递套筒完成，所以主钻杆由现有技术的长形钻杆，变为本发明的短形主钻杆。短形主钻杆在换钻杆时不再将长形主钻杆全部从井中拉出，而是在停钻位置即人方便操作的位置就可将主钻杆与已钻入钻杆分离，并在此位置与新换钻杆连接。用捲扬机将主钻杆连同新换钻杆提升到新换钻杆下端与井中已打入钻杆可连接时，将已打入井中的动力传递套筒提升套在新换钻杆外，最后套在主钻杆外并用栓销固定，以便定位可传递动力。

本地表浅层打井机的结构，及其功能是：

地表浅层打井机，包括动力传递***、主钻杆、动力传递***驱动主钻杆、机座，其特征在于：地表浅层打井机还包括钻力驱动***、钻力控制***、捲扬控制***、提升总成、定位装置等；

A、钻力驱动***是：电机通过动力传递***与从动齿轮4连接，从动齿轮4与套筒3固定连接，套筒3与动力传递套筒2滑动套接，动力传递套筒2与主钻杆1的方头8套接并且栓接固定相对位置；

钻力驱动秩序是：电机---带动离合器---主动齿轮---从动齿轮4---套筒3---套筒2---方头8---钻杆7；

B、钻力控制***是：电机通过动力传递***与离合式钻力控制器31相连，离合式钻力控制器31上的加压力绳32从上绕过升降器40的加压力滑轮33与机座34连接；

钻力传递秩序是：电机---钻力控制器31主动盘----钻力控制器31从动盘---加压力绳32---加压力滑轮33---升降器40---提升总成----钻杆7；

C、捲扬控制***：电机通过动力传递***与捲扬机35相连，捲扬机上的捲扬绳36绕过直立的捲扬支撑杆37上的提升滑轮38与升降器40挂杆39相连；

捲扬提升或停放控制：电机---捲扬机35转动---捲扬绳36收或放---捲扬绳36带动升降器-40提升或放下---捲扬机35转动停止转动---捲扬绳36不动---升降器40被定在一定位置。

D、提升总成：是在升降器40下端的连轴器41上螺接空心轴6，通过空心轴6的挂接凸42挂住接头座5的上盖，将接头座5开口向下的方式挂接在空心轴6的外面，接头座5的下开口部位与主钻杆1上面部分的园头10连接，主钻杆1下面部分的方头8与动力传动套筒2套接，并在方头8和动力传动套筒2的对应栓接孔9用栓销栓接；在方头8最下端设有螺纹；

方便的换杆过程：取出方头8和动力传动套筒2的对应栓接孔9中的内栓销---放下动力传递套筒2在套筒3的顶面不更下滑---旋松方头8和已钻入的最上端钻杆7---捲扬机35提升----捲扬绳36提升---钻杆1提升---捲扬提升停止---捲扬提升停止定位---新钻杆45与主钻杆的方头8连接---人工提升动力传递套筒2---方头8和动力传动套筒2的对应栓接孔9用栓销栓接----捲扬机35放松捲扬绳36---新钻杆45和动力传递套筒2下降到新钻杆45接触已钻入的最上端钻杆7为止---启动钻力驱动---新钻杆45与钻杆7螺纹自然旋紧---换新钻杆完成---打井继续；

E、钻杆定位装置：是在机座34中心位置固定有调节轴承43，调节轴承43的内沿与套筒3固定连接，使之机座34与套筒3固定连接；机座34上还固定有直立向上的捲扬支撑杆37，并在捲扬支撑杆37上设有提升滑轮38；

调节轴承43用于固定套筒3与机座34的位置，调节轴承43可有多个，但中轴线应是相同的，使转动时不偏心；

F、升降器40：在升降器40的连轴器41顶盖上设有挂杆39，挂杆39中间部位设有加压力滑轮33，挂杆39与捲扬绳36相连。

升降器40直接接受两种力的作用：一种是加压力绳32在加压力滑轮33的上面，施加向下打井的压力；另一种是挂杆39接受捲扬机35的捲扬绳36向上提升力；

本发明中方头8、动力传递套筒2、套筒3之间的套接是可滑动的小间隙套接；各套接件套接的形状相同，套接的形状选用正方形、长方形、三角形、梯形、椭圆形的某一种。

主钻杆1的方头8最下端以螺纹与钻杆7的螺纹连接，便于换新钻杆后，新旧钻杆在钻井驱动时自动连接。

上述各***和配件构成本发明---地表浅层打井机的结构是：钻力驱动***的从动齿轮4与动力传递***的齿轮连接接受动力；钻力驱动***和提升总成共用动力传递套筒2和主钻杆1该***和总成自然成连接；钻力控制***通过加压力绳32固定在机座34上，将加压力绳32从升降器40的加压力滑轮33上面滑动连接，钻力控制***的捲扬机35收紧加压力绳32时，产生向下压力；捲扬控制***通过捲扬绳36与升降器40连接，实现提升或定位升降器40的功能；升降器40的连轴器41，与提升总成的空心轴6连接，将升降器40接受的向上提升或向下压力传递给提升总成各部件以及钻杆7。

本发明的打井用水通道是：在升降器40的连轴器41侧壁上设有与连轴器41内腔相通的外接管44，连轴器41的内腔、空心轴6的内腔、主钻杆1的内腔、钻杆7的内腔，各内腔相连并相通。外接管44通过连轴器41、空心轴6、主钻杆1、钻杆7的内腔与钻头的内腔相通，钻井用的水从这一通道到达钻头出水口。

所述的捲扬总成，包括主动盘21、从动盘22、主动盘和从动盘共以主轴23连接，从动盘22是一个“工”字形捲扬件，“工”字形捲扬件包括档板、捲扬筒、连接盘，其特征在于：从动盘22的连接盘是一个凹形盘24，凹形盘24内四周有内环齿25；

主动盘21与从动盘22的相临面设有行星齿轮组，行星齿轮组的主动齿轮26与主轴23固定连接，主动齿轮26至少与一个行星齿轮27以齿连接；

从动盘内环齿25与主动盘的行星齿轮27以齿连接；

行星齿轮27与行星齿轮轴28是滚动连接，行星齿轮轴28与主动盘21连接。

主动盘21和从动盘22上均设有刹车装置29。

离合式钻力控制器31是压力式接触离合器。

本发明的优点是：用本地表浅层打井机更换即添加新钻杆时(如图4-7)，比用现有技术的地表浅层打井机更换即添加新钻杆(如图8-12)的优点是减轻人力，方便、安全，并不会造成可钻井地理位置损失，具体表现在以下更换即添加新钻杆的过程：

1、撤卸不提杆：图4可见，本打井机的配件与已钻入井中的最后一根钻杆即本最上钻杆45的撤卸位置是，本发明在一根钻杆全钻入后，就在打井静止时的机座上撤卸；图8、9可见，现有打井机要将已钻入的全部钻杆上提一根钻杆的高度h，若已钻入100根钻杆，则这100根钻杆都要上提一根钻杆的高度h，才能辙卸已打入井的最后一根钻杆即现有最上钻杆48，从而添加新钻杆。已钻入的全部钻杆上提一根钻杆的高度h需要很大的提升力(包括全部钻杆的重量和被上提时与井壁的摩擦力)，所以提升时常出现钻杆与钻杆连接处断损，断在井中的钻杆难以取出造成无法添加新钻杆、无法取出断在井中的钻杆、钻杆损失、钻井劳力损失、可钻井的地理位置报废。

2、添新钻杆主钻杆不易损防人：图5-6，本发明的主钻杆1很短，重量轻，只要在机座高度撤卸已钻入钻杆后，就可连接本新钻杆46，而后只提升一根钻杆高度h，套上井中提出的动力传递套筒2既可打井；而图10-11，添加现有新钻杆49打井机时，现有主钻杆47不仅要提升高度h，还要提升现有主钻杆47长度的高度H，共要提升h+H的高度，且现有主钻杆47在操作人员头上面添加新钻杆很不方便，稍微疏忽新钻杆易倒下、掉下而伤人、还可能将现有主钻杆47上的上提配件损坏而掉下伤人。

本发明的另一优点是：将现有手工人力实行捲扬提升主钻杆变为人操作离合式捲扬机35，省力；将现有手工人力实行对钻杆施加向下压力，变为离合式钻力控制器31用机械动力对钻杆施加向下压力，不仅省力，而且可达到人力所不能达到的力量，加快打井速度，提高效率。

该机的打井深度和适应的地质条件介于人工简易打井机与大型钻井机之间，但成本只略高于人工简易打井机，而远低于大型钻井机；适应家用水井、中小型建筑基础工程打桩、一段地质勘察等施工作业，填补了此类打井机机型的空白。

附图说明

图1是本发明地表浅层打井机的结构原理示意图；

图2是本发明的提升总成结构示意图；

图3是本发明的捲扬总成结构示意图；

图4--7是本发明的添加新钻杆过程的示意图；

图8--12是现有技术的地表浅层打井机添加新钻杆过程的示意图；

图中标号：主钻杆1、动力传递套筒2、套筒3、从动齿轮4、接头座5、空心轴6、钻杆7、方头8、栓接孔9、园头10、主动盘21、从动盘22、主轴23、凹形盘24、内环齿25、主动齿轮26、行星齿轮27、行星齿轮轴28、刹车装置29、离合式钻力控制器31、加压力绳32、加压力滑轮33、机座34、捲扬机35、捲扬绳36、捲扬支撑杆37、提升滑轮38、挂杆39、升降器40、连轴器41、挂接凸42、调节轴承43、外接管44、本最上钻杆45、本新钻杆46、现有主钻杆47、现有最上钻杆48、现有新钻杆49。

具体实施例

地表浅层打井机，包括动力传递***、主钻杆、动力传递***驱动主钻杆、机座，其特征在于：地表浅层打井机还包括钻力驱动***、钻力控制***、捲扬控制***、提升总成、定位装置等；

A、钻力驱动***是：电机通过动力传递***的齿轮与钻力驱动***的从动齿轮4连接，从动齿轮4与套筒3固定连接，套筒3与动力传递套筒2滑动套接，动力传递套筒2与主钻杆1的方头8套接并且栓接固定相对位置；

钻力驱动秩序是：电机---带动离合器---主动齿轮---从动齿轮4---套筒3---套筒2---方头8---钻杆7；

B、钻力控制***是：电机通过动力传递***与离合式钻力控制器31的主动盘相连，离合式钻力控制器31从动盘相连的缆绳筒上的加压力绳32，从升降器40的加压力滑轮33的上面绕过，呈滑动连接，然后与机座34连接；

钻力传递秩序是：电机---钻力控制器31主动盘----钻力控制器31从动盘---加压力绳32---加压力滑轮33---升降器40---提升总成----钻杆7；

C、捲扬控制***：电机通过动力传递***与捲扬机35的主动盘相连，捲扬绳36与捲扬机35的从动盘相接的捲筒连接，捲扬绳36绕过直立的捲扬支撑杆37上的提升滑轮38，倒向后与挂杆39相连；实现捲扬机35向下拉而捲扬绳36连接的升降器40确向上升；

捲扬提升或停放控制：电机---捲扬机35转动---捲扬绳36收或放---捲扬绳36带动升降器-40提升或放下---捲扬机35转动停止转动---捲扬绳36不动---升降器40被定在一定位置。

D、提升总成：是在升降器40下端的连轴器41上螺接空心轴6，空心轴6穿过接头座5上盖的孔呈旋转连接，并通过空心轴6的挂接凸42挂住接头座5的上盖，将接头座5开口向下的方式挂接在空心轴6的外面，接头座5的下开口部位与主钻杆1上面部分的园头10螺接，主钻杆1下面部分的方头8与动力传动套筒2套接，并在方头8和动力传动套筒8的对应栓接孔9用栓销栓接；在方头8最下端设有螺纹，便于与钻杆连接；

方便的换杆过程：取出方头8和动力传动套筒2的对应栓接孔9中的栓销---放下动力传递套筒2在套筒3的顶面不更下滑---旋松方头8和已钻入的最上端钻杆7---捲扬提升----捲扬绳36提升---钻杆1提升---捲扬提升停止---捲扬提升停止定位---新钻杆45与主钻杆的方头8连接---人工提升动力传递套筒2---方头8和动力传动套筒2的对应栓接孔9用栓销栓接----捲扬机35放松捲扬绳36---新钻杆45和动力传递套筒2下降到新钻杆45接触已钻入的最上端钻杆7为止---启动钻力驱动---新钻杆45与钻杆7螺纹自然旋紧---换新钻杆完成---打井继续；

E、钻杆定位装置：是在机座34中心位置上下分固定有两个调节轴承43，两个调节轴承43的内沿与套筒3固定连接，使之机座34与套筒3固定连接，成为一体；机座34上还固定有直立向上的捲扬支撑杆37，并在捲扬支撑杆37上设有提升滑轮38；

调节轴承43用于固定套筒3与机座34的位置，调节轴承43可有多个，但中轴线应是相同的，使转动时不偏心；

F、升降器40：在升降器40的连轴器41顶盖上设有挂杆39，挂杆39中间部位设有加压力滑轮33，挂杆39与捲扬绳36相连。

升降器40直接接受两种力的作用：一种是加压力绳32在加压力滑轮33的上面，施加向下打井的压力；另一种是挂杆39接受捲扬机35的捲扬绳36向上提升力；

本发明中方头8、动力传递套筒2、套筒3之间的套接是可滑动的小间隙套接；各套接件套接的形状相同，套接的形状选用正方形、长方形、三角形、梯形、椭圆形的某一种。

主钻杆1的方头8最下端以螺纹与钻杆7的螺纹连接，便于换新钻杆后，新旧钻杆在钻井驱动时自动连接。

上述各***和配件构成本发明---地表浅层打井机的结构是：钻力驱动***的从动齿轮4与动力传递***的齿轮连接接受动力；钻力驱动***和提升总成共用动力传递套筒2和主钻杆1该***和总成自然成连接；钻力控制***通过加压力绳32固定在机座34上，将加压力绳32从升降器40的加压力滑轮33上面滑动连接传递向下压力；捲扬控制***通过捲扬绳36与升降器40连接，实现提升或定位升降器40的功能；升降器40的连轴器41，与提升总成的空心轴6连接，将升降器40接受的向上提升或向下压力传递给提升总成各部件以及钻杆。

本发明的打井用水通道是：在升降器40的连轴器41侧壁上设有与连轴器41内腔相通的外接管44，连轴器41的内腔、空心轴6的内腔、主钻杆1的内腔、钻杆7的内腔，各内腔相连并相通。外接管44通过连轴器41、空心轴6、主钻杆1、钻杆7的内腔与钻头的内腔相通，钻井用的水从这一通道到达钻头出水口。

所述的捲扬总成，包括主动盘21、从动盘22、主动盘和从动盘共以主轴23连接，从动盘22是一个“工”字形捲扬件，“工”字形捲扬件包括档板、捲扬筒、连接盘，其特征在于：从动盘22的连接盘是一个凹形盘24，凹形盘24内四周有内环齿25；

主动盘21与从动盘22的相临面设有行星齿轮组，行星齿轮组的主动齿轮26与主轴23固定连接，主动齿轮26至少与一个行星齿轮27以齿连接；

从动盘内环齿25与主动盘的行星齿轮27以齿连接；

行星齿轮27与行星齿轮轴28是滚动连接，行星齿轮轴28与主动盘21固定连接。

主动盘21和从动盘22上均设有刹车制动装置29。

离合式钻力控制器31是压力式接触离合器。

Claims (4)

1.地表浅层打井机，包括动力传递***、主钻杆、机座，其特征在于：地表浅层打井机还包括钻力驱动***、钻力控制***、捲扬控制***、提升总成、钻杆定位装置、升降器；

A、钻力驱动***：电机通过动力传递***与钻力驱动***的从动齿轮(4)连接，从动齿轮(4)与套筒(3)固定连接，套筒(3)与动力传递套筒(2)滑动套接，动力传递套筒(2)与主钻杆(1)的方头(8)套接并且栓接固定相对位置；

B、钻力控制***：电机通过动力传递***与离合式钻力控制器(31)相连，离合式钻力控制器(31)上的加压力绳(32)从上绕过升降器(40)的加压力滑轮(33)与机座(34)连接；

C、捲扬控制***：电机通过动力传递***与捲扬机(35)相连，捲扬机上的捲扬绳(36)绕过直立的捲扬支撑杆(37)上的提升滑轮(38)与升降器(40)的挂杆(39)相连；

D、提升总成：是在升降器(40)下端的连轴器(41)上螺纹连接空心轴(6)，通过空心轴(6)的挂接凸(42)挂住接头座(5)的上盖，将接头座(5)以开口向下的方式挂接在空心轴(6)的外面，接头座(5)的下开口部位与主钻杆(1)上面部分的圆头(10)连接，主钻杆(1)下面部分的方头(8)与动力传动套筒(2)套接，方头(8)和动力传动套筒(2)对应处的栓接孔(9)用栓销栓接；在方头(8)最下端设有螺纹；

E、钻杆定位装置：是在机座(34)中心位置固定有调节轴承(43)，调节轴承(43)的内沿与套筒(3)固定连接，使之机座(34)与套筒(3)固定连接；机座(34)上还固定有直立向上的捲扬支撑杆(37)，并在捲扬支撑杆(37)上设有提升滑轮(38)；

F、升降器(40)：在升降器(40)的连轴器(41)顶盖上设有挂杆(39)，挂杆(39)中间部位设有加压力滑轮(33)，挂杆(39)与捲扬绳(36)相连；

上述各***及其配件之间的结构关系是：钻力驱动***的从动齿轮(4)与动力传递***的齿轮连接接受动力；钻力驱动***和提升总成共用动力传递套筒(2)和主钻杆(1)，该***和提升总成连接；钻力控制***的压力绳(32)固定在机座(34)上，将加压力绳(32)从升降器(40)的加压力滑轮(33)上面滑动连接传递向下压力；捲扬控制***通过捲扬绳(36)与升降器(40)连接，实现提升或定位升降器(40)的功能；升降器(40)的连轴器(41)，与提升总成的空心轴(6)连接，将升降器(40)接受的向上提升或向下压力传递给提升总成各部件以及钻杆(7)。

2.根据权利要求1所述的地表浅层打井机，其特征在于：所述的套接是可滑动的小间隙套接；各套接件套接的形状相同，套接的形状选用正方形、长方形、三角形、梯形、椭圆形的一种。

3.根据权利要求1所述的地表浅层打井机，其特征在于：主钻杆(1)的方头(8)最下端以螺纹与钻杆(7)的螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的地表浅层打井机，其特征在于：在升降器(40)的连轴器(41)上设有与连轴器(41)内腔相通的外接管(44)，连轴器(41)的内腔、空心轴(6)的内腔、主钻杆(1)的内腔、钻杆(7)的内腔，各内腔相连并相通。

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