[發明專利]一種自行走自變向導向鉆進系統

在審

• 申請號: 202010988378.2
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112096325A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 高科;張聰;謝曉波
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B21/00
• 分類號: E21B21/00;E21B7/04;E21B7/06;E21B17/20;E21B17/02;E21B47/00;E21B44/00
• 代理公司: 安徽濰達知識產權代理事務所(普通合伙) 34166
• 代理人: 李英姿

1.一種自給進自變向導向鉆進系統，其特征在于：由泥漿循環組件(1)、第一支撐組件(2)、第一從動變向組件(3)、第一行走組件(4)、第二支撐組件(5)、第二從動變向組件(6)、第二行走組件(7)、第三支撐組件(8)、參數測控腔體(9)、主動變向和定向組件(10)及自平衡鉆進組件(11)組成；

其中泥漿循環組件(1)包括PVC纜管襯套(101)、纜管過渡接頭(102)、提引環(103)、密封接頭(104)、石墨密封環彈簧(105)、石墨密封環(106)、螺旋葉片導正軸承(107)、上螺旋葉片(108)、上螺旋葉片活動支撐(109)、螺旋葉片驅動電機(110)、螺旋葉片驅動電機傳扭軸(111)、下螺旋葉片(112)和下螺旋葉片活動支撐(113)，所述PVC纜管襯套(101)嵌套在纜管和纜管過渡接頭(102)之間，纜管、纜管襯套(101)和纜管過渡接頭(102)之間過盈配合；所述提引環(103)套在纜管過渡接頭(102)的環形槽內，固定配合；所述密封接頭(104)上部與纜管過渡接頭(102)固定配合；所述石墨密封環彈簧(105)和石墨密封環(106)安裝在密封接頭(104)下部的環形槽內，石墨密封環彈簧(105)在上，石墨密封環(106)在下，石墨密封環彈簧(105)始終處于壓縮狀態；所述上螺旋葉片活動支撐(109)上部與密封接頭(104)固定配合；所述螺旋葉片導正軸承(107)外圈與上螺旋葉片活動支撐(109)過盈配合，內圈與上螺旋葉片(108)過盈配合；所述上螺旋葉片(108)頂部與石墨密封環(106)滑動配合；所述螺旋葉片驅動電機(110)為中空電機，上部與上螺旋葉片活動支撐(109)固定配合；所述螺旋葉片驅動電機傳扭軸(111)上部與上螺旋葉片(108)固定配合；所述下螺旋葉片(112)上部與螺旋葉片驅動電機傳扭軸(111)固定配合；所述下螺旋葉片活動支撐(113)上部與螺旋葉片驅動電機(110)固定配合；

其中第一支撐組件(2)包括第一支撐組件外殼(201)、第一支撐組件高壓細管(202)、第一支撐組件高壓微型泵(203)、第一支撐組件彈性液力支撐塊(204)和第一支撐組件儲能氣囊(205)，所述第一支撐組件外殼(201)與下螺旋葉片活動支撐(113)固定配合，內部有空腔用于安裝第一支撐組件高壓細管(202)、第一支撐組件高壓微型泵(203)、第一支撐組件彈性液力支撐塊(204)和第一支撐組件儲能氣囊(205)；所述第一支撐組件儲能氣囊(205)、第一支撐組件高壓微型泵(203)、第一支撐組件高壓細管(202)和第一支撐組件彈性液力支撐塊(204)依次連接；

其中第二支撐組件(5)和第三支撐組件(8)與第一支撐組件(2)結構相同，第二支撐組件外殼(501)分別與第一行走組件第二行走內襯(415)和第二從動變向組件過渡接頭(601)固定配合，第三支撐組件外殼(501)分別與第二行走組件第二行走內襯(715)和參數測控腔體(9)固定配合；

其中第一從動變向組件(3)包括第一從動變向組件過渡接頭(301)、N個第一變向組和一個第一底部變向組構成，第一從動變向組件過渡接頭(301)固定連接在第一支撐組件外殼(201)下端與第一變向組上端之間，第一底部變向組固定連接在第一變向組下端與第一行走組件第一行走內襯(401)上端之間；

第一變向組包括第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)、第一從動變向組件變向球頭限位(303)、第一從動變向組件變向球頭(304)和第一從動變向組件變向中間接頭(305)，所述最上部的第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)上部與第一從動變向組件過渡接頭(301)固定配合；所述第一從動變向組件變向球頭限位(303)上部與第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)固定配合；所述第一從動變向組件變向球頭(304)兩端分為柱面端和球面端，其柱面端與第一從動變相組件過渡接頭(301)固定配合，其球面端與第一從動變向組件變向球頭限位(303)的球面端和第一從動變向組件變向中間接頭(305)的球面端處于類球鉸式的滑動配合，球面端還有一對環形鍵，與第一從動變向組件變向中間接頭(305)球面端的一對鍵槽滑動配合，對其運動方向進行限定；所述第一從動變向組件中間接頭(305)外壁上部與第一從動變向組件變向球頭限位(303)固定配合；

第一底部變向組包括第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)、第一從動變向組件變向球頭限位(303)、第一從動變向組件變向球頭(304)和第一從動變向組件下接頭(306)，第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)上部與第一變向組的第一從動變向組件變向中間接頭(305)固定連接，所述第一從動變向組件變向球頭限位(303)上部與第一從動變向組件同徑彈簧膠管(302)固定配合；所述第一從動變向組件變向球頭(304)兩端分為柱面端和球面端，其柱面端與第一從動變相組件過渡接頭(301)固定配合，其球面端與第一從動變向組件變向球頭限位(303)的球面端和第一從動變向組件下接頭(306)的球面端處于類球鉸式的滑動配合，球面端還有一對環形鍵，與第一從動變向組件下接頭(306)球面端的一對鍵槽滑動配合，對其運動方向進行限定；所述第一從動變向組件下接頭(306)外壁上部與第一從動變向組件變向球頭限位(303)固定配合；

第一從動變向組件變向中間接頭(305)和第一從動變向組件下接頭(306)球面端的鍵槽在安裝時在水平面上呈360°/(N+1)的角度；

第二從動變向組件(6)與第一從動變向組件(3)結構相同，第二從動變向組件過渡接頭(601)與第二支撐組件外殼(501)之間固定配合，第二從動變向組件下接頭(606)與第二行走組件第一行走內襯(701)之間固定配合；

其中第一行走組件(4)包括第一行走組件第一行走內襯(401)、第一行走組件第一行走外殼(402)、第一行走組件反向傳壓桿(403)、第一行走組件反向傳扭軸第一固定螺母(404)、第一行走組件反向傳扭軸(405)、第一行走組件第一行走驅動電機(406)、第一行走組件反向傳扭軸第二固定螺母(407)、第一行走組件電機雙接頭(408)、第一行走組件傳扭軸第一固定螺母(409)、第一行走組件第二行走驅動電機(410)、第一行走組件傳扭軸(411)、第一行走組件傳壓桿(412)、第一行走組件傳扭軸第二固定螺母(413)、第一行走組件第二行走外殼(414)和第一行走組件第二行走內襯(415)；所述第一行走組件第一行走內襯(401)上部與第一從動變向組件下接頭(306)固定連接；所述第一行走組件第一行走外殼(402)上部與第一行走組件第一行走內襯(401)徑向滑動配合，下部固定在第一行走組件第一行走驅動電機(406)上；所述第一行走組件反向傳壓桿(403)上部與第一行走組件第一行走內襯(401)固定配合；所述第一行走組件反向傳扭軸(405)內壁與第一行走組件反向傳壓桿(403)外壁進行公母螺紋配合；所述第一行走組件第一行走驅動電機(406)上部與第一行走組件第一行走外殼(402)固定連接，轉子與第一行走組件反向傳扭軸(405)進行鍵配合；所述第一行走組件反向傳扭軸第一固定螺母(404)和第一行走組件反向傳扭軸第二固定螺母(407)分別固定第一行走組件反向傳扭軸(405)的上端和下端；所述第一行走組件電機雙接頭(408)將第一行走組件第一行走驅動電機(406)和第一行走組件第二行走驅動電機(410)固定連接在一起；所述第一行走組件第二行走驅動電機(410)上部與第一行走組件電機雙接頭(408)固定配合，轉子與第一行走組件傳扭軸(411)進行鍵配合；所述第一行走組件傳壓桿(412)下部與第一行走組件第二行走內襯(415)固定配合，外壁與第一行走組件傳扭軸(411)的內壁母螺紋進行公母螺紋配合；所述第一行走組件傳扭軸第一固定螺母(409)和第一行走組件傳扭軸第二固定螺母(413)分別固定第一行走組件傳扭軸(411)的上端和下端；所述第一行走組件第二行走外殼(414)上部與第一行走組件第二行走驅動電機(410)固定連接，下部與第一行走組件第二行走內襯(415)徑向滑動配合；所述第一行走組件第二行走內襯(415)上部與第一行走組件傳壓桿(4120固定連接；

其中第二行走組件(7)與第一行走組件(4)結構相同，第二行走組件第一行走內襯(701)與第二從動變向組件下接頭(606)之間固定配合，第二行走組件第二行走內襯(715)與第三支撐組件外殼(801)之間固定配合；

其中參數測控腔體(9)上部與第三支撐組件外殼(801)固定配合；

其中主動變向和定向組件(10)包括變角電機雙接頭(1001)、伺服變向調角電機(1002)、變角電機下接頭(1003)、變角電機軸保護推力軸承內限位(1004)、變角電機軸保護推力軸承(1005)、變角電機軸保護推力軸承外限位(1006)、變角電機上接頭(1007)、伺服變向電機(1008)、變向電機接頭(1009)、變向接頭(1010)、變向筋調節頭(1011)、變向筋(1012)、變向過渡接頭(1013)、主動變向和定向組件同徑彈簧膠管(1014)、主動變向球頭限位(1015)、主動變向球頭(1016)、主動變向球頭下接頭(1017)和調壓電機上接頭(1018)；所述變角電機雙接頭(1001)上部與參數測控腔體(9)固定配合；所述伺服變向調角電機(1002)上部與變角電機雙接頭(1001)固定配合；所述變角電機下接頭(1003)為一空心管件，上部與伺服變向調角電機(1002)固定配合；所述變角電機上接頭(1007)上部與伺服變向調角電機(1002)的轉子固定連接；所述變角電機軸保護推力軸承內限位(1004)內壁與變角電機上接頭(1007)固定配合；所述變角電機軸保護推力軸承(1005)外圈坐在變角電機下接頭的環形階梯上，其內圈坐在變角電機上接頭(1007)的環形階梯上；所述變角電機軸保護推力軸承外限位(1006)固定在變角電機下接頭(1003)上；所述變向電機接頭(1009)上部與伺服變向電機(1008)定子固定連接，變向電機接頭(1009)內壁與變向接頭(1010)外壁滑動配合；所述變向接頭(1010)上部與伺服變向電機(1008)轉子固定配合，在其外壁上設有環形階梯，變向筋調節頭(1011)側壁有一凸起鉤掛在變向接頭(1010)的環形階梯上，變向筋調節頭(1011)始終和變向接頭(1010)在環形階梯處滑動配合；所述變向筋調節頭(1011)為一在側壁有一個凸起的中空管件，安裝在變向電機接頭(1009)中間通道兩邊的通孔里，側壁的凸起始終和變向接頭(1010)的環形階梯滑動配合；所述變向筋(1012)上部與變向筋調節頭(1011)固定連接，下部與變向球頭限位(1015)固定連接；所述變向過渡接頭(1013)上部與變向電機接頭(1009)固定配合，上表面與變向接頭(1010)下表面滑動配合；所述主動變向和定向組件同徑彈簧膠管(1014)上部與變向過渡接頭(1013)固定配合；所述主動變向球頭限位(1015)上部與主動變向和定向組件同徑彈簧膠管(1014)固定配合；所述主動變向球頭(1010)兩端分為柱面端和球面端，其柱面端與變向過渡接頭(1013)固定配合，其球面端與主動變向球頭限位(1015)的球面端和主動變向球頭下接頭(1017)的球面端處于類球鉸式的滑動配合，此外，球面端還有一對環形鍵，與主動變向球頭下接頭(1017)球面端的一對鍵槽滑動配合；所述主動變向球頭下接頭(1017)外壁上部與主動變向球頭限位(1015)固定配合；所述調壓電機上接頭(1018)上部與主動變向球頭下接頭(1017)固定配合，內壁與滑動管(1107)滑鍵配合；

其中自平衡鉆進組件(11)的調壓電機(1108)定子與主動變向和定向組件(10)的調壓電機上接頭(1018)固定配合；滑動管(1107)外壁有鍵槽，與調壓電機上接頭(1018)內壁的鍵進行滑鍵配合；第一泥漿通道(1101)上表面與泥漿循環組件(1)下表面滑動接觸配合。