冲振钻具及多功能钻机的制作方法

本技术涉及钻机，尤其是涉及一种冲振钻具及多功能钻机。

背景技术：

1、现有技术中，大孔径钻孔作业，主要采用切削钻进和冲击钻进两种方式。

2、切削钻进常使用的钻机是泥浆反循环钻机、旋挖钻机和螺旋钻机，这几种钻机针对条件较好的沙土层的钻进效率高，但针对硬质岩层的钻进非常困难，尤其反循环钻机针对含有超径石块的回填土层等复杂地层的钻进特别困难。而旋挖钻机和螺旋钻机因本身设计原因钻孔深度受到限制。

3、对于复杂地层和硬质岩层钻孔，比较有效的方式是冲击钻孔，常用的冲击钻可以称得上是“万能钻机”，在任何地层中都能钻进，但是钻进效率过低。气动潜孔钻机是一种高效的小孔径入岩钻机，但受配风、返渣等因素的影响，在大孔径入岩作业时，成孔困难、成本高。而在旋挖钻机和反循环钻机安装集束式潜孔锤的方式，受送风方式的影响，也是困难重重。

4、顶驱激振的方式简便易行，但因钻杆本身的能量损耗，又不能满足较深钻孔的要求。

5、由此可见，现有技术中的钻机存在各自优势的钻进场合，以及相关的劣势，而面对复杂的钻进环境，有时单独一种钻机难以实现高效钻进，这就需要根据实际情况更换钻机种类，因此费时费力。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种冲振钻具及多功能钻机，目的在于，通过双钻杆互动向钻头输送能量，在钻头上实现能量转化，使高频冲击钻进和切削钻进相结合并灵活切换，并通过灵活的返渣和护壁方式，在不更换钻机和钻具的条件下，实现大孔径复杂地层钻进和大孔径入岩钻进作业，实现高适应性、高安全性、高钻进效率和低成本施工。本技术利用如下方案达成以上目的。

2、第一方面，本技术提供一种冲振钻具，所述冲振钻具包括：

3、传动装置，用于传输第一形式能量；

4、第一运动装置，由所述传动装置驱动并用于将所述第一形式能量转化为第二形式能量；

5、第二运动装置，与所述第一运动装置连接并能够被所述第一形式能量和所述第二形式能量驱动；

6、在所述冲振钻具的工作状态下，所述第一运动装置和所述第二运动装置被所述第一形式能量驱动时进行第一钻进动作，所述第二运动装置被所述第二形式能量驱动时进行第二钻进动作。

7、优选地，所述第一形式能量为机械能，所述传动装置包括：

8、第一传动机构，用于传输所述机械能，以驱动所述第一运动装置；

9、第二传动机构，用于传输所述机械能以驱动所述第一运动装置和所述第二运动装置。

10、优选地，所述第一传动机构形成有用于输送流体的第一中空部，所述第二传动机构形成有用于输送流体的第二中空部，所述第一传动机构被容纳于所述第二中空部内，由所述第一传动机构的外侧部和所述第二传动机构的内侧部共同限定有第一输送间隙；

11、所述第一传动机构和所述第二传动机构二者均能够绕着第一旋转轴线进行旋转，所述第一钻进动作为绕着所述第一旋转轴线的旋转运动。

12、优选地，所述第一运动装置包括：

13、第一容纳构件，与所述第二传动机构连接并与所述第一传动机构可转动且密封连接，所述第二运动装置设置于所述第一容纳构件的远离所述传动装置的侧部并能够与所述第一容纳构件同步旋转；

14、第一回转组件和第二回转组件，被容纳在所述第一容纳构件内，所述第一回转组件和所述第二回转组件被安装为使得：所述第一回转组件和所述第二回转组件彼此配合，并均能够绕着所述第一旋转轴线进行旋转；

15、所述第一回转组件和所述第二回转组件能够发生相对旋转以将所述机械能转化为所述第二形式能量，并使得所述第二运动装置被所述第二形式能量驱动，以进行所述第二钻进动作。

16、优选地，所述第二回转组件由所述第二传动机构经由所述第一容纳构件所驱动，所述第一回转组件和所述第二回转组件发生相对旋转的轴线形成为所述第一旋转轴线。

17、优选地，所述第一回转组件和所述第二回转组件发生相对旋转的轴线形成为第二旋转轴线，所述第一运动装置还包括：

18、中心回转构件，所述中心回转构件与所述第一传动机构连接以驱动所述第一回转组件，所述第二传动机构经由所述第一容纳构件驱动所述第二回转组件和/或所述中心回转构件设置于所述第一容纳构件的内部，所述第二传动机构经由所述中心回转构件驱动所述第一回转组件，所述第一传动机构与所述第二回转组件连接并驱动所述第二回转组件。

19、优选地，所述第一回转组件与所述第二回转组件数量相同，所述第一回转组件的数量形成为一个或者多个，所述第二回转组件的数量形成为一个或者多个；

20、所述第一回转组件包括：

21、行星回转构件，与所述中心回转构件配合；

22、回转轴，与所述行星回转构件连接并与所述第二回转组件可转动连接，所述回转轴与所述行星回转构件同轴，所述第二旋转轴线形成为所述回转轴的轴线；

23、刹车装置，设置于所述回转轴，所述刹车装置被由所述第一回转组件和所述第二回转组件发生相对旋转所转化出的所述第二形式能量驱动。

24、优选地，所述第二运动装置包括；

25、转化装置，与所述第二回转组件经由第二形式能量传输通道连接，所述转化装置用于将所述第二形式能量转化为机械能；

26、第二容纳构件，所述转化装置被容纳在所述第二容纳构件内，并与所述第二容纳构件连接；

27、所述第一容纳构件与所述第二容纳构件被构造为使得所述第二运动装置与所述第一运动装置间能够发生沿着所述第一旋转轴线的延伸方向的有限的相对运动并使得所述第二运动装置与所述第一运动装置间的绕着所述第一旋转轴线的相对旋转被阻止；

28、钻进组件，形成有钻进容纳部，所述钻进组件设置在所述第二容纳构件的背对所述第一容纳构件的一侧，并被所述第二容纳构件驱动以切割待钻进孔的孔壁和孔底；

29、由所述钻进容纳部、所述待钻进孔的孔壁和孔底围成钻进腔，所述第一中空部与所述钻进腔连通以用于输送流体；

30、所述冲振钻具还包括导流构件，所述导流构件的第一端与所述第二传动机构连接，所述导流构件的第二端与所述钻进组件连接；

31、所述导流构件内形成有第二输送间隙，所述第二输送间隙与所述第一输送间隙、所述钻进腔连通。

32、优选地，所述第二钻进动作为冲振运动；

33、所述第一回转组件与所述第二回转组件共同形成为液压泵，所述第二形式能量为液压能；所述第一运动装置还包括液压介质存储构件，所述液压介质存储构件安装在所述第一容纳构件内；所述转化装置为液压振动装置。

34、优选地，所述第二运动装置包括：

35、转化装置，所述转化装置与所述第二回转组件经由第二形式能量传输通道连接，所述转化装置被所述第二形式能量驱动以切割待钻进孔的孔壁和孔底；

36、第二容纳构件，所述转化装置被容纳在所述第二容纳构件内，并与所述第二容纳构件连接；

37、所述第一回转组件与所述第二回转组件共同形成为发电机，所述第二形式能量为电能；所述第一运动装置还包括电能调节和控制装置，所述电能调节和控制装置安装在所述第一容纳构件内；

38、所述第二钻进动作为冲振运动，所述转化装置为电动振动装置；或者所述第二钻进动作为超声波切割运动，所述转化装置为超声波发生与切割装置；或者所述第二钻进动作为激光切割运动，所述转化装置为激光发生与切割装置。

39、优选地，所述传动装置仅包括用于传输机械能的第一传动机构，所述冲振钻具的工作状态包括第一工作状态和第二工作状态；

40、在所述第一工作状态下，所述第一运动装置和所述第二运动装置被所述机械能驱动以进行第一钻进动作，所述第二运动装置被所述第二形式能量驱动进行第二钻进动作；

41、在所述第二工作状态下，仅所述第二运动装置被所述第二形式能量驱动以进行第二钻进动作。

42、第二方面，本技术提供一种多功能钻机，包括如上所述的冲振钻具。

43、优选地，所述多功能钻机还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述传动装置，所述驱动装置包括：

44、第一驱动接头，与所述第一传动机构的远离所述第一运动装置的一端连接，所述第一驱动接头形成有用于输送流体的第三中空部，所述第三中空部与所述第一中空部连通；

45、第二驱动接头，与所述第二传动机构的远离所述第一运动装置的一端连接，所述第二驱动接头形成有用于输送流体的第四中空部，所述第二驱动接头套设于所述第一驱动接头的外侧部，由所述第一驱动接头的外侧部和所述第二驱动接头的内侧部共同限定有第三输送间隙，所述第三输送间隙与所述第一输送间隙连通；

46、第一驱动机构，用于驱动所述第一驱动接头旋转；

47、第二驱动机构，用于驱动所述第二驱动接头旋转；

48、第一安装构件，所述第一驱动机构设置于所述第一安装构件；

49、第一回转支承，包括能够彼此相对旋转的甲圈和乙圈，所述甲圈设置于所述第一安装构件，所述乙圈与所述第一驱动接头连接；

50、第二安装构件，所述第二驱动机构设置于所述第二安装构件；

51、第二回转支承，包括能够彼此相对旋转的丙圈和丁圈，所述丙圈设置于所述第二安装构件，所述丁圈与所述第二驱动接头连接；

52、所述第一驱动机构与所述乙圈配合以驱动所述乙圈和所述第一驱动接头旋转，所述第二驱动机构与所述丁圈配合以驱动所述丁圈和所述第二驱动接头旋转；

53、第一气水龙头，设置于所述第一安装构件，所述第一驱动接头与所述第一气水龙头可转动密封连接，所述第一气水龙头与所述第一中空部连通；

54、第二气水龙头，设置于所述第二安装构件，所述第二气水龙头与所述第一驱动接头及所述第二驱动接头可转动密封连接，且所述第二气水龙头与所述第三输送间隙连通。

55、优选地，所述多功能钻机还包括：

56、动力系统；

57、控制系统；

58、钻具升降系统，用于将提升以及下放所述冲振钻具；

59、泥浆循环系统，用于配合所述冲振钻具进行泥浆循环钻进；

60、泥浆处理系统；

61、空气循环系统，用于配合所述冲振钻具进行空气循环钻进。

62、根据本技术提供的冲振钻具，利用第一运动装置转化能量的形式，从而使得冲振钻具根据不同形式的能量执行不同的冲振动作，进而避免单一的冲振动作面对相对复杂工况时需要更换钻具的情况，有利于提高冲振钻具的适应性，从而提高冲振钻具的使用效率。

63、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。