水平定向鉆機工作原理

　　1.1水平定向鉆機結構配套的新型泥漿攪拌裝置的結構

　　該新型攪拌裝置結構簡單，分為以下幾大系統;汽油機泵與攪拌罐間通過軟管連接系統，該系 統由汽油機泵、軟管、Y型過濾器、彎頭等組成，其特點為：汽油機泵不斷地將泥漿液通過Y型過濾器 不停地攪拌;罐頂部噴管系統，該系統由內外絲接頭、噴管、圓柱連接體、彎頭、過濾罩、三通、管 道內文丘里噴嘴、彎頭、墊圈、鎖緊螺母、塑料管、內襯噴嘴組成，內外絲接頭固定在噴管上，噴管固 定在三通上，彎頭、過濾罩固定在圓柱連接體上，圓柱連接體固定在三通上，內襯噴嘴固定在管道內文 丘里噴嘴上，管道內文丘里噴嘴、彎頭固定在塑料管上，墊圈、鎖緊螺母固定在攪拌罐上等組成，固 定在攪拌罐的上面，其特點為：一方面對攪拌罐內的混合液不斷攪拌，另一方面在系統循環的同時通過罐頂部噴管系統內的文丘里噴嘴而形成的負壓，經進料塑料軟管將膨潤土自動吸入攪拌罐內，可迅 速完成攪拌罐內泥漿的配比要求;下部噴管系統，該系統由罐內文丘里噴嘴、加強筋、罐內噴嘴、內 鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、彎頭、水管、外墊圈組成，其特點為：罐內文丘里噴嘴焊在加強筋 上，由大小頭、直圓管、管徑擴大管組成，罐內噴嘴一端焊在加強筋上，另一端固定在內鎖緊螺母 上，其頭端為大小頭，內鎖緊螺母、軟墊圈、外鎖緊螺母、外墊圈固定在攪拌罐上，水管固定在彎頭 上，彎頭固定在外鎖緊螺母上。

　　1.2水平定向鉆機配套的新型泥漿攪拌裝置的結構的工作原理

　　先將水通過加水口10注入罐內，汽油機泵將水從底部膠管1吸入并打入進水膠管3，經Y型過 濾器5過濾，分為兩路：一路經罐頂部噴管系統9

　　從罐體11頂部噴下;另一路經四通閥14和膠管15從底部噴管系統2噴出，以此可大大地增加攪拌效 率;同時罐頂部噴管系統9利用系統內的文丘里噴嘴產生的負壓將膨潤土從塑料管7內吸入并與水液 混合攪拌，混合液在罐體11內得到不斷循環攪拌，從而達到配制泥漿液的目的。另外，水與膨潤土的 配比可通過膨潤土的吸入量來控制。一般十分鐘左右即可完成1700L液體的配制。

　　水平定向鉆機結構：

　　2.1水平定向鉆機結構——底盤的結構

　　水平定向鉆機的底盤是指機體與行走機構相連接的部件，它把機體的重量傳給行走機構，并緩和 地面傳給機體的沖擊，保證水平定向鉆機行駛的平順性和工作的穩定性，底盤是水平定向鉆機的骨 架，用來安裝所有的總成和部件，使整機成為一個整體。水平定向鉆機底盤目前的結構一般為液壓驅 動，剛性連接式車架，底盤主要包括車架及行走裝置，車架為框架焊接結構，上面有發動機、油水散 熱器、燃油及液壓油箱、操縱裝置等的安裝支架;底盤的行走裝置主要包括驅動輪、導向輪、支重輪、 托鏈輪、履帶總成、履帶漲緊裝置及行走減速機、縱梁等組成、行走裝置中左、右縱梁分別整體焊接 后，與中間整體框架式車架用高強度螺栓連接成為一個整體車架。底盤的車架后端可兩個蛙式支腿或 兩個垂直的支腿，可有效降低支腿部分重量及簡化結構，水平定向鉆機工作時支腿支起，增強整車的 穩定性。底盤的行走減速機目前一般用進口的內藏式行星減速機(包括馬達)或兩點式變量馬達減速機， 可進口帝人或其它廠家的產品，行走時能夠實現行走快慢雙速，輸出扭矩大、結構緊湊。底盤的行走 裝置主要包括履帶張緊裝置、 橡膠履帶總成、驅動輪、導向輪、支重輪及行走減速機等組成。底盤的 橡膠履帶有兩種結構方式可選擇，一可采用BRIGESTONE公司的整體式橡膠履帶;二可采用 BERCO公司的組合式橡膠履帶的結構，二者相比前者結構簡單，節距較小，車架高度較低，但后者 強度高，可承受更大的載重量，損壞后可以更換，驅動輪、導向輪、支重輪、履帶張緊裝置都可直接 配套。底盤的履帶張緊裝置由張緊油缸、張緊彈簧、導向輪、油杯等組成。 

　2.2水平定向鉆機結構——發動機系統的結構

　　水平定向鉆機的發動機系統一般包括發動機、散熱器，空濾器，消音器，燃油箱等。一般水平定 向鉆機設計時發動機選用國外的John Deere增壓水冷發動機或選用美國康明斯公司的增壓中冷發動 機，為了適應不同用戶的需求，也可選裝國內的二汽東風的康明斯發動機及玉柴等廠的發動機。其水 散熱器、空濾器等附件選用國產配套件，燃油箱自制。

　　2.3水平定向鉆機結構——動力頭的結構

　　水平定向鉆的動力頭的結構一般由一個高速馬達驅動減速機，由減速機驅動動力頭，由減速箱輸 出軸驅動鉆桿轉動，輸出軸中空。動力頭有以下功能：驅動鉆桿鉆頭回轉;承受鉆進、回拖過程中產 生的反力;泥漿進入鉆桿的通道。目前國內水平定向鉆的動力頭結構基本一樣，不同點在于：減速機 的選型不一樣：同噸位的水平定向鉆選不到完全相同的減速機，所以各廠家的該減速比和性能參數有 所變動。動力頭的減速比不一樣：由于減速機傳動比的改變，所以動力頭的減速比也有變動。目前， 動力頭的傳動方式主要有鏈傳動和齒輪傳動;如CASE鉆機的動力頭的傳動方式為鏈傳動：鏈傳動 的優點是結構簡單，制造容易，缺點是傳動平衡性差、壽命短、輸出扭矩小。DITCH WITCH公司鉆機的動力頭的傳動方式為齒輪傳動;齒輪傳動的優 點是傳動平衡、使用壽命長、輸出扭矩大;缺點是制造要求精度高。另外動力頭推拉裝置是動力頭回 拉或進給運動的執行機構，一般由一對低速大扭矩馬達驅動一對減速機，由減速機驅動鏈輪鏈條機 構，由鏈輪鏈條機構向動力頭提供進給力或回拉力。動力頭推拉裝置目前各廠家不同，如DITCH WITCH公司的鏈輪條機構;該機構的優點是工作速度快，工作平穩，結構緊湊，成本適中。缺點是 鏈輪鏈條受力較大;CASE公司的鏈輪鏈條倍力機構;該機構的優點是鏈條受力是推拉的一半，工作 平穩;缺點是工作速度慢，結構尺寸大，成本高;國內廊坊雙油缸機構。該機構的優點是回拖力大于 鉆進力，成本較低;缺點是結構尺寸太大，工作的平穩性差，使用壽命低，不能用于自動化要求高和 自行走的機型上等。

　　2.4水平定向鉆機結構——鉆桿裝卸的結構

　　目前水平定向鉆機鉆桿裝卸機構 ：該機構一般由鉆桿、鉆桿箱、鉆桿起落、能伸出縮回的梭臂、 鉆桿列數自動選擇裝置等組成。國內外各廠家的結構不盡相同，主要在鉆桿的存取、輸送上有差別， 有的采用人工存取鉆桿，人工裝卸鉆桿方式作業不僅效率低而且增加了操作人員的勞動強度;有的采 用四連桿機構存取鉆桿，但它們普遍利用彈簧的回縮力作為夾緊力，經常出現鉆桿脫落等事故，工作 不可靠，不但影響作業效率，而且可能引起已鉆孔的坍塌、埋鉆等重大事故;有的采用旋轉結構輸送 鉆桿，該機構可較方便地裝卸鉆桿，減輕操作者的勞動強度，提高工作效率。該機構采用柔性進給裝 置，協調性較高。需對鉆桿的升降、梭臂的伸縮、動力頭的位置、裝卸完成的檢測等功能進行邏輯控制，實現多動作間的自動切換，控制系統采用先進 的PLC控制;總之，上述的動作過程及邏輯控制基本相似，以DITCH WITCH公司的最為先進，溝神的液壓抓手、梭臂液壓止動、絲扣油自動涂抹、列 數自動選擇裝置等功能，已被作為鉆桿存取的速度、可靠性、效率方面的行業標準。

　　2.5水平定向鉆機結構——虎鉗的結構

　　水平定向鉆的虎鉗位于鉆機的前部，由前、后虎鉗組成。前、后虎鉗都可由液壓油缸徑向推動卡 瓦來夾持鉆桿，且后虎鉗可在液壓油缸的作用下與前虎鉗產生相對旋轉，前后配合以便鉆桿拆卸。國 內除溝神公司外各廠家的結構相似，溝神公司的整個虎鉗是裝在浮動支撐座上，以保護虎鉗在鉆桿裝 卸時免受沖擊。

　　2.6水平定向鉆機結構——錨固裝置的結構

　　水平定向鉆的錨固裝置的作用是在作業時對整機起穩定、錨固作用，提高整機作業穩定性，該部 件位于整機的前端。目前各廠家普遍采用的是螺旋鉆進機構;用低速大扭矩馬達驅動螺旋桿，用液壓 油缸施加推、拉力進行鉆進或鉆出，各廠家在具體結構上略有差別。另外，水平定向鉆機錨固裝置配 合整機外形的設計上，一般采用了兩種方案：地錨閥放在錨固裝置，結構布置方便，布管容易;后者 地錨閥另行放置如放在發動機罩內等，但徹底改變了主機的造型和外觀。

　　2.7水平定向鉆機結構|——導向系統

　　水平定向鉆的目前導向系統有手持式跟蹤系統和有纜式導向系統。前者經濟，使用方便，但要操 作人員直接到達鉆頭上方的地面，易受地形、電磁干擾及探測深度的限制，多在中小型鉆機上使用; 后者可跨越任意地形，不受電磁干擾，但復雜，使用麻煩，效率低，價格高。目前國內市場上主要有 DCI公司的Digitrak導向裝置、雷迪公司的RD386型導向儀等，以DCI的應用最為廣泛，精度和數據 處理速度更快，技術較為先進，用戶反應較好。

　　2.8水平定向鉆機結構——泥漿系統的結構

　　水平定向鉆的泥漿系統由隨車泥漿系統與泥漿攪拌系統組成 ;泥漿攪拌系統用于泥漿混配、攪拌、向隨車泥漿系統提供泥漿，隨車泥漿系統將泥 漿加壓，通過動力頭、鉆桿、鉆頭打入孔內，以穩定孔壁，降低回轉扭矩、拉管阻力，冷卻鉆頭。發 射探頭，清除鉆進產生的土屑等。隨車泥漿泵采用液壓馬達驅動方式，選用FMC公司的活塞泥漿泵 或國產的衡陽的活塞泥漿泵，最大流量450L/min，泥漿流量大，可確保泥漿要求：泥漿攪拌系統的要求：攪拌系統應具有攪拌快速均勻、提供大流量泥 漿、可調節泥漿配比、攪拌與輸送同時進行等功能，攪拌系統裝置包括料斗、汽油機泵、攪拌罐、車載 泥漿泵、相關管路等，泥漿攪拌泵可選用日本等公司的產品。泥漿罐容量為500加侖和1000加侖兩種 泥漿系統，用戶還可選用兩個泥漿罐并聯，一個攪拌一個供應泥漿。

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