回转式钻机
依靠钻具的回转运动破碎岩层而成孔。主要有大、小锅锥钻机,正、反循环转盘式钻机,液压动力头式钻
机,潜孔振动回转式钻机等。简单的回转式钻机只有钻进装置,结构完善的回转式钻机则有钻进装置和循环洗井装置两部分组成。转盘式水井钻机的钻具包括钻杆和钻头。常用钻杆的名义直径有60、73、89和114毫米4种。钻头分钻进用钻头和环状钻进用钻头两大类。大、小锅锥 利用其锅锥形钻具旋转切削土层。根据钻具的大小分别称为大锅锥和小锅锥,可由人力或动力驱动。切下的土屑落到锅内,提升到地面卸出,其结构简单,工效低,只能用于一般土层或砂卵石直径不大于10厘米、含量不超过50%的地层。小锅锥开孔直径0.55米,钻井深度80~100米;大锅锥开孔直径1.1米,钻井深度30~40米。正、反循环泥浆洗井转盘式钻机 常用的回转式钻机(图1),即正循环泥浆洗井转盘式钻机由塔架、卷扬机、转盘、钻具、泥浆泵、水龙头和电动机等组成。作业时,动力机通过传动装置驱动转盘,由主动钻杆带动钻头以30~90转/分的转速旋转破碎岩层。泥浆由泥浆泵抽吸加压后通过钻杆上方的水龙头压入空心钻杆,向下流入钻头,由水口射出,以冷却、润滑钻头;井底岩屑通过钻杆外的环形通道被带出井口,在沉淀池沉淀后,泥浆流回泥浆池供循环使用。反循环泥浆洗井转盘式钻机的钻进方式和结构与上述基本相同,但泥浆的循环方式相反:泥浆在沉淀池沉淀后从井口自行流入井底,携带岩屑的泥浆则由砂石泵经钻头水口通过钻杆内腔向上抽吸出井,回到沉淀池。这种方式称泵吸反循环。也可用水泵将加压水流从井底通过喷嘴射入钻杆内腔,形成携带岩屑的上升水流,称射流反循环。钻机在钻杆内可形成很高的上升流速,排出岩屑和卵石的能力较强,因而钻进速度较快。适用于土层、一般砂层和卵石直径小于钻杆内径的松散地层,所用钻杆的内径较大,一般为150~200毫米,可达300毫米。但因受泵的抽吸或压送能力的限制,钻井深度一般在150米以内,井深在50米以内时排屑效率较高。压气洗井转盘式钻机 是在转盘回转式钻机上用空气压缩机代替泥浆泵,用压缩空气代替泥浆洗井。通常采用反循环方式,又称气举反循环(图2)。即将压缩空气通过供气管路送至井内气水混合室,使其与钻杆内的水流掺混,形成比重小于 1的掺气水流。在钻杆外围环形水柱的重力作用下,钻杆内的掺气水流挟带岩屑不断上升并排出井外,流入沉淀池,沉淀后的水流以自流方式流回井内。采用这种钻机在井深较大时(50米以上),排屑能力大于采用泵吸或射流反循环的钻机,因而适用于井深较大的情况和缺水的干旱地区,以及寒带冻土地层。
冲击式钻
靠钻具的垂直往复运动,使钻头冲击井底以破碎岩层。其结构简单,但没有循环洗井系统,岩屑的清除与钻机不能同时进行,因而工效较低。钻井深度一般在250米以内,有的可达500~600米。主要类型如下述。冲抓锥 一种简单的冲击式钻机,利用钻具本身的重量冲击地层。钻具的下端是几个可以张合的尖角形抓瓣,当钻具在自身重量作用下向下运动时,抓瓣张开,各抓瓣在直径约1米的圆周上切入岩层,然后由卷扬机通过钢丝绳提升钻具,抓瓣在闭合过程中将岩屑抓入尖锥体内,提出井口后再张开抓瓣卸出岩屑。冲抓锥的钻井深度通常为40~50米,深可达100~150米。钢丝绳冲击式钻机 由桅杆和其顶端的提升滑轮、钢丝绳、冲击机构、钻具(包括钻杆和钻头)、电动机等组成(图4)。作业时,电动机通过传动装置驱动冲击机构,带动钢丝绳使钻具作上下往复运动。向下运动时靠钻具本身重量使钻头切入并破碎岩层,向上运动则靠钢丝绳的牵引。钻具下落的高度即冲程大小,根据岩层情况确定,一般为0.5~1米,硬岩层用大值;冲击频率常用为30~60次/分。切下的岩屑用抽砂筒清出地面,也可用将钻头与抽砂筒合成一体的抽筒钻具,钻进与清除岩屑同时进行,使切下的岩屑直接进入抽筒,积满后提升钻具,将岩屑倒出。为提高钻头的耐磨性和钻进速度,常在钻头端部堆焊钨钢粉,成为合金补焊钻头。复合式钻机
1、液压油泵:为双联式,大排量泵为动力头提供动力,小排量 泵为四个支腿油缸、起落桅杆油缸、加力/提升滑车油缸提供动力。2、四个支腿:小型打井设备由液压油缸和固定架组成。可在工作现场调整机体的水平度,起到支撑和稳定机体的作用。
3、桅杆:为巨型钢管、槽钢和角钢 组合焊接的框架结构,以两侧槽钢的内槽为动力头上下运行的轨道,保证钻孔的垂直度。打井桅杆的起落由液 压油缸完成。
4、动力头:采用齿轮减速箱的机构,其低速轴中间有一个大孔的芯轴,芯轴的上口可与混 凝土灌注设备的胶管接口连接,进行灌注混凝土;芯轴的下口通过法兰盘连接钻杆、钻头。高速轴由大扭 矩液压马达驱动。
一、钻床设备
常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种,手电钻也是常用的钻孔工具。
⒈台式钻床
简称台钻,是一种在工作台上作用的小型钻床,普遍做法就是在原有的摇臂式钻床上进行改装,利用液压阻尼器来控制钻头的进给速度。
普通台钻改自动
普通台钻改自动
由于加工的孔径较小,故台钻的主轴转速一般较高,转速可高达近万转/分,亦在400转/分左右。主轴的转速可用改变三角胶带在带轮上的位置来调节。台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。在进行钻孔前,需根据工件高低调整好工作台与主轴架间的距离,并锁紧固定(结合挂图与实物讲解示范)。台钻小巧灵活,使用方便,结构简单,主要用于加工小型工件上的各种小孔。它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。
⒉立式台钻
简称立钻。这类钻床的规格用钻孔直径表示。与台钻相比,立钻刚性好、功率大,因而允许钻削较大的孔,生产率较高,加工精度也较高。立钻适用于单件、小批量生产中加工中、小型零件。
⒊摇臂钻床
它有一个能绕立柱旋转的摇臂、摇臂带着主轴箱可沿立柱垂直移动,同时主轴箱还能摇臂上作横向移动。因此操作时能很方便地调整刀具的位置,以对准被加工孔的中心,而不需移动工件来进行加工。摇臂钻床适用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。