CN102322221A - 硬岩气动钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硬岩气动钻机，包括支架、钻孔工作台和操作控制台，所述钻孔工作台设置在所述支架上，所述控制操作台通过胶管与所述钻孔操作台连接，所述钻孔工作台可沿所述支架上下移动，并可固定在所述支架的某一位置后可绕所述支架的法线作360度转动，所述支架的底端固定在底座上，顶部设置有可伸缩的顶柱，当进行钻孔作业时，所述顶柱伸出顶紧巷道的顶部，当停止钻孔作业时，所述顶柱收回。通过本发明提供的技术方案，能很好地解决超硬岩情况下的钻进效率问题，提高超硬岩情况下的钻进效率，满足钻孔深度的要求，降低成本和工人的劳动强度。

Description

硬岩气动钻机

技术领域

本发明涉及一种矿用钻机，更具体而言，涉及一种超硬岩条件下的气动钻机。

背景技术

在矿产资源的开采过程中，需要在岩石巷道中任意角度打锚索孔、注浆孔或开挖巷道，现有气动锚杆钻机只适应岩石硬度f10以下的钻孔作业；当岩石硬度f≥12时，普遍采用冲击凿岩的方式。

在超硬岩情况下采用传统方式钻孔，钻进效率极低且钻孔深度不能满足使用要求，导致生产成本上升，增加工人的劳动强度。

因此，需要一种钻机，可以适应超硬岩情况下的钻孔，提高钻孔效率，降低工人劳动强度。

发明内容

为了解决上述现有技术问题中传统钻机在超硬岩情况下钻进效率低、钻孔深度不能满足使用要求、成本高、工人劳动强度大等技术问题或者至少之一，本发明提供了一种超硬岩气动锚索钻机，可有效克服现有技术的上述缺陷。

本发明提供了一种解决方案：一种硬岩气动钻机，包括支架1、钻孔工作台2和操作控制台3，所述钻孔工作台2设置在所述支架1上，所述控制操作台3通过胶管与所述钻孔工作台2连接，其特征在于：所述钻孔工作台2可沿所述支架1上下移动，并可固定在所述支架1的某一位置后可绕所述支架1的法线作360度转动，所述支架1的底端固定在底座11上，顶部设置有可伸缩的顶柱12，当进行钻孔作业时，所述顶柱12伸出顶紧巷道的顶部，当停止钻孔作业时，所述顶柱12收回。

在上述技术方案中，优选地，在所述支架1的竖直方向设置有第一齿条13，所述支架1和所述第一齿条13外套有竖直方向导向套4，所述钻孔工作台2设置在所述竖直方向导向套4上，所述竖直方向导向套4内部设置有齿轮轴41，所述齿轮轴41和所述第一齿条13相啮合，所述齿轮轴41的外端安装有升降手柄411，转动所述升降手柄411，所述齿轮轴41带动所述竖直方向导向套4沿所述第一齿条13上下移动，实现所述钻孔工作台2沿所述支架1上下移动，当所述竖直方向导向套4移动到一高度后，拧紧锁紧把手42则所述竖直方向导向套4固定在所述支架1的所述高度的位置上。

优选地，所述钻孔工作台2包括，回转器21、进给马达22、夹持器23、进给方向导向套24和进给支腿25，所述进给支腿25外套有所述进给方向导向套24，所述回转器21和所述进给马达22安装在所述进给方向导向套24上，所述进给马达22驱动所述进给方向导向套24沿所述进给支腿25移动，所述夹持器23位于所述进给支腿25的一端，用于夹持和导向钻杆，所述进给支腿25固定在所述转动支撑架5上，所述转动支撑架5与固定在所述竖直方向导向套4上的接盘6连接，并可绕所述接盘6作360度转动，带动所述进给支腿25绕所述支架1的法线作0～360度的角度调整。

进一步，所述钻孔工作台2还包括有第二齿条26、减速箱27、进给手轮28，所述第二齿条26固定在所述进给支腿25上，所述减速箱27的输入轴与所述进给马达22相连，输出轴与所述第二齿条26及所述进给手轮28相连接，所述进给马达22通过所述减速箱27与所述第二齿条26啮合驱动所述进给方向导向套24，也可通过人工转动所述手轮28驱动所述进给方向导向套24。

优选地，所述转动支撑架5通过固定在所述接盘6上的支撑轴62与所述接盘6连接，且所述转动支撑架5可绕所述支撑轴62转动，所述接盘6上还固定有第一圆盘61，所述转动支撑架5上对应设置有与所述第一圆盘61相配合的第二圆盘51，所述第一圆盘61和所述第二圆盘51间设置有摩擦片7，在所述第一圆盘61和所述第二圆盘51外周卡有上盖瓦81和下盖瓦82，所述上盖瓦81和下盖瓦82通过销轴83和螺栓螺母84连接，拧紧所述螺栓螺母84，则紧固所述上盖瓦81和下盖瓦82，固定住所述第一圆盘61和所述第二圆盘51，从而固定住所述转动支撑架5和所述进给支腿25，松开所述螺栓螺母84，则松开所述上盖瓦81和下盖瓦82，所述第二圆盘51可相对所述第一圆盘61转动，带动所述转动支撑架5转动调整所述进给支腿25的工作角度。

优选地，所述支架1、进给支腿25、竖直方向导向套4和进给方向导向套24的截面均为中空的正方形，所述第一齿条13固定在所述支架1所述正方形的棱角上，所述第二齿条26固定在所述进给支腿25所述正方形的棱角上。

优选地，所述支架1的底座11上设置有调节螺栓111、顶端设置有固定所述顶柱12的锁紧装置121，所述进给支腿25上还设置有导向轮架251，用于穿过和引导各种所述胶管，所述支架1设置有限位块14，所述进给支腿25上设置有限位块252，用于限制所述竖直方向导向套4和进给方向导向套24的移动位置。

优选地，所述操作控制台3的台面30与水平面的夹角为10度，所述台面30上安装有气源压力表301、回转器控制阀302、进给马达换向阀303、进给马达气压表304、进给马达截止阀305、水阀306、夹持器液压油表307、增压缸换向阀308、油路截止阀309。

进一步，所述操作控制台3上还设置有气液增压机构31，所述气液增压机构31包括油箱311、单向阀312、316、小油缸313、气缸314和高压油输出口315，所述小油313的一端与所述气缸314连接，另一端通过所述单向阀312、316分别与所述油箱311及所述高压油输出口315连接。

优选地，所述夹持器23包括卡爪231、活塞232、碟簧233和进油口234，所述进油234与所述气液增压机构31的所述高压油输出口315连接，并通向所述活塞232的一端，所述碟簧233位于所述活塞232的另一端并套在所述卡爪231上。

优选地，所述回转器21的额定转速≥1600转/分钟，额定扭矩≥18牛·米。

通过本发明提供的技术方案，能很好地解决超硬岩情况下的钻进效率问题，提高超硬岩情况下的钻进效率，满足钻孔深度的要求，降低成本和工人的劳动强度。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的的硬岩气动锚索钻机的主视示意图；

图2示出了图1所示结构的左视示意图；

图3示出了本发明实施例的接盘与所述转动支撑架连接的结构示意图；

图4示出了图3所示结构的左视示意图；

图5示出了本发明实施例的硬岩气动钻机的操作控制台的主视示意图；

图6示出了图5所示结构的后视示意图；

图7示出了本发明实施例的硬岩气动钻机的气液增压机构的主视示意图；

图8示出了图7所示机构的左视示意图；

图9示出了本发明实施例的夹持器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明根据本发明的具体实施方式。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。

图1、图2、图3、图4示出了根据本发明所述的硬岩气动钻机的结构示意图。其中，图1示出了根据本发明所述的硬岩气动钻机的主视示意图，图2示出了图1所示结构的左视示意图，图3示出了本发明实施例的接盘与所述转动支撑架连接的结构示意图；图4示出了图3所示结构的左视示意图。

如图1、图2所示，本发明提供了一种硬岩气动钻机，包括：支架1、钻孔工作台2和操作控制台3，所述钻孔工作台2设置在所述支架1上，所述控制操作台3通过胶管与所述钻孔工作台2连接，其特征在于：所述钻孔工作台2可沿所述支架1上下移动，并可固定在所述支架1的某一位置后可绕所述支架1的法线作360度转动，所述支架1的底端固定在底座11上，顶部设置有可伸缩的顶柱12，当进行钻孔作业时，所述顶柱12伸出顶紧巷道的顶部，当停止钻孔作业时，所述顶柱12收回。操作台3的结构见图3和图4。

在所述支架1的竖直方向设置有第一齿条13，所述支架1和所述第一齿条13外套有竖直方向导向套4，所述钻孔工作台2设置在所述竖直方向导向套4上，所述竖直方向导向套4内部设置有齿轮轴41，所述齿轮轴41和所述第一齿条13相啮合，所述齿轮轴41的外端安装有升降手柄411，转动所述升降手柄411，所述齿轮轴41带动所述竖直方向导向套4沿所述第一齿条13上下移动，实现所述钻孔工作台2沿所述支架1上下移动，当所述竖直方向导向套4移动到合适的高度后，拧紧锁紧把手42则所述竖直方向导向套4固定在所述支架1的该高度的位置上。

所述钻孔工作台2包括，回转器21、进给马达22、夹持器23、进给方向导向套24和进给支腿25，所述进给支腿25外套有所述进给方向导向套24，所述回转器21和所述进给马达22安装在所述进给方向导向套24上，所述进给马达22驱动所述进给方向导向套24沿所述进给支腿25移动，所述夹持器23位于所述进给支腿25的一端，用于夹持和导向钻杆，所述进给支腿25固定在所述转动支撑架5上，所述转动支撑架5与固定在所述竖直方向导向套4上的接盘6连接，并可绕所述接盘6作360度转动，带动所述进给支腿25绕所述支架1的法线作0～360度的角度调整。

所述钻孔工作台2还包括有第二齿条26、减速箱27、进给手轮28，所述第二齿条26固定在所述进给支腿25上，所述减速箱27的输入轴与所述进给马达22相连，输出轴与所述第二齿条26及所述进给手轮28相连接，所述进给马达22通过所述减速箱27与所述第二齿条26啮合驱动所述进给方向导向套24，也可通过人工转动所述手轮28驱动所述进给方向导向套24。

如图3、图4所示，所述转动支撑架5通过固定在所述接盘6上的支撑轴62与所述接盘6连接，且所述转动支撑架5可绕所述支撑轴62转动，所述接盘6上还固定有第一圆盘61，所述转动支撑架5上对应设置有与所述第一圆盘61相配合的第二圆盘51，所述第一圆盘61和所述第二圆盘51间设置有摩擦片7，在所述第一圆盘61和所述第二圆盘51外周卡有上盖瓦81和下盖瓦82，所述上盖瓦81和下盖瓦82通过销轴83和螺栓螺母84连接，拧紧所述螺栓螺母84则紧固所述上盖瓦81和下盖瓦82，固定住所述第一圆盘61和所述第二圆盘51，从而固定住所述转动支撑架5和所述进给支腿25，松开所述螺栓螺母84，则松开所述上盖瓦81和下盖瓦82，所述第二圆盘51可相对所述第一圆盘61转动，带动所述转动支撑架5转动调整所述进给支腿25的工作角度。

所述支架1、进给支腿25、竖直方向导向套4和进给方向导向套24的截面均为中空的正方形，所述第一齿条13固定在所述支架1所述正方形的棱角边上，所述第二齿条26固定在所述进给支腿25所述正方形的棱角边上。

所述支架1的底座11上设置有调节螺栓111、顶端设置有固定所述顶柱12的锁紧装置121，所述进给支腿25上还设置有导向轮架251，用于穿过和引导各种所述胶管，所述支架1设置有限位块14，所述进给支腿25上设置有限位块252，用于限制所述竖直方向导向套4和进给方向导向套24的移动位置。

图5示出了根据本发明的实施例的操作控制台的结构示意图。

如图5，所述操作控制台3的台面30与水平面的夹角为10度，所述台面30上安装有气源压力表301、回转器控制阀302、进给马达换向阀303、进给马达气压表304、进给马达截止阀305、水阀306、夹持器液压油表307、增压缸换向阀308、油路截止阀309。

图6示出了图5所示结构的后视示意图。

如图6所示，所述操作控制台3上设置有进气接口320、液位计321、出油接口322、进水接口323、出水接口324、马达A出气口325、马达B出气口326、回转器出气口327。

图7、图8示出了本发明的气液增压机构的结构示意图，其中，图7示出了本发明实施例的硬岩气动钻机的气液增压机构的主视示意图；图8示出了图7所示机构的左视示意图。

如图7、图8所示，所述操作控制台3上还设置有气液增压机构31，所述气液增压机构31包括油箱311、单向阀312、316、小油313、气缸314和高压油输出口315，所述小油缸313的一端与所述气缸314连接，另一端通过所述单向阀312、316和所述油箱311及所述高压油输出口315连接。

图9示出了本发明的夹持器23的结构示意图。

如图9所示，所述夹持器23包括卡爪231、活塞232、碟簧233和进油口234，所述进油口234与所述气液增压机构31的所述高压油输出口315连接，并通向所述活塞232的一端，所述碟簧233位于所述活塞232的另一端并套在所述卡爪231上。

本实施例的具体工作原理为：

本发明主要包括能够顶天立地的支架1、在支架1上能够上下移动并能摆动角度的进给支腿25和操作控制台3三大部分。支架1与进给支腿25通过竖直导向套4、接盘6、转动支撑架5连接。进给支腿25与回转器21通过进给方向导向套24连接。

支架1主要包括底座11和顶柱12。支架1为方形的中空管，在支架1的底部有底座11，底座11的四角设置有调节螺栓111，支架1的棱边上固定有第一齿条13，竖直方向导向套4套装在支架1上，竖直方向导向套4内安装有与第一齿条13啮合的齿轮轴41，齿轮轴41上设置有升降手柄411；竖直方向导向套4上还设置有锁紧导向套的锁紧把手42。

支架1内设置有顶柱12，顶柱12的顶部设置有锁紧装置121，所述锁紧装置121包括设置在顶柱12表面的卡槽1211，顶柱12内置螺杆1213的螺母1214与支架1固定，螺杆1213的前端设置有与卡槽1211配合的卡爪1212。

在竖直方向导向套4上固定连接有接盘6、转动支撑架5，并被上盖瓦81、下盖瓦82通过螺栓螺母84和销轴83紧固，转动支撑架5通过螺栓52连接进给支腿25并紧固，进给支腿25上设置有进给方向导向套24，进给支腿25和它上面的进给方向导向套24的内孔也为方柱形，进给支腿25的棱边上设置有第二齿条26，进给方向导向套24上设置有进给马达22和回转器21，在进给马达22上连接减速箱27，在减速箱27内设置有蜗轮、蜗杆减速，减速箱27内的蜗杆与手轮28连接。

在进给马达22上设置进给马达第一进气口220和进给马达第二进气口221。

回转器21的输出轴与进给支腿25轴线平行。进给支腿25左端设置导向轮架251，导向轮架251上设置绕自身轴转动的导向轮2511。进给支腿25右端设置夹持器23，夹持器23两端设置可以调整内部卡爪231的圆螺母235，夹持器下端设置进油口234。

操作控制台3上设置气源压力表301、进给马达压力表304，夹持器油压表307，其中气源压力表301监测从进气接口320进来的气体压力，进给马达压力表304监测设置与进给马达截止阀305连接并通过进给马达换向阀303进入进给马达22的气体压力，夹持器油压表307监测通过增压缸换向阀308的换向动作使增压缸31输出高压油并进入夹持器23的油压。从进气接口320进入回转器控制阀302一端的气体，进入另一端并从回转器出气口327出去通过高压胶管进入回转器进气口211。从进气接口320进入给进马达截止阀305一端的气体，进入另一端后通过进给马达换向阀303的换向，分别从马达A出气口325或马达B出气口326出来，并通过高压胶管进入进给马达A进气口220或进给马达B进气口221。从进气接口320进入增压缸换向阀308的气体通过换向进入增压缸的A口317或B口318，从而驱使增压缸31从油箱311输出高压油通过出油接口322和高压胶管进入夹持器23的进油口234。打开油路截止阀309可实现高压油从夹持器23返回到油箱311。水阀306从进水接口323进水，从出水接口324出水经过高压胶管进入回转器21的进水口212。

液位计321显示增压缸31中油箱311内容量，操作控制台3上各操作阀和各压力表均设置在操作台面30上。各操作阀、各压力表、各出气、水、油孔均配置指示牌。

调整所述回转器的减速比，来控制所述回转器21的额定转速≥1600转/分钟，额定扭矩≥18牛.米，提高了所述回转器21的额定转速、降低了其扭矩，从而可以实现高速切割。本发明采用该孔外增速技术，使回转器21高转速、低扭矩，更加利于切削超硬岩，提高钻进效率。

通过本发明提供的技术方案，能很好地解决超硬岩情况下的钻进效率问题，提高超硬岩情况下的钻进效率，满足钻孔深度的要求，降低成本和工人的劳动强度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种硬岩气动钻机，包括支架(1)、钻孔工作台(2)和操作控制台(3)，所述钻孔工作台(2)设置在所述支架(1)上，所述控制操作台(3)通过胶管与所述钻孔工作台(2)连接，其特征在于：所述钻孔工作台(2)可沿所述支架(1)上下移动，并可固定在所述支架(1)的某一位置后可绕所述支架(1)的法线作360度转动，所述支架(1)的底端固定在底座(11)上，顶部设置有可伸缩的顶柱(12)，当进行钻孔作业时，所述顶柱(12)伸出顶紧巷道的顶部，当停止钻孔作业时，所述顶柱(12)收回。

2.根据权利要求1所述的硬岩气动钻机，其特征在于：在所述支架(1)的竖直方向设置有第一齿条(13)，所述支架(1)和所述第一齿条(13)外套有竖直方向导向套(4)，所述钻孔工作台(2)设置在所述竖直方向导向套(4)上，所述竖直方向导向套(4)内部设置有齿轮轴(41)，所述齿轮轴(41)和所述第一齿条(13)相啮合，所述齿轮轴(41)的外端安装有升降手柄(411)，转动所述升降手柄(411)，所述齿轮轴(41)带动所述竖直方向导向套(4)沿所述第一齿条(13)上下移动，实现所述钻孔工作台(2)沿所述支架(1)上下移动，当所述竖直方向导向套(4)移动到一高度后，拧紧锁紧把手(42)则所述竖直方向导向套(4)固定在所述支架(1)的所述高度的位置上。

3.根据权利要求2所述的硬岩气动钻机，其特征在于：所述钻孔工作台(2)包括，回转器(21)、进给马达(22)、夹持器(23)、进给方向导向套(24)和进给支腿(25)，所述进给支腿(25)外套有所述进给方向导向套(24)，所述回转器(21)和所述进给马达(22)安装在所述进给方向导向套(24)上，所述进给马达(22)驱动所述进给方向导向套(24)沿所述进给支腿(25)移动，所述夹持器(23)位于所述进给支腿(25)的一端，用于夹持和导向钻杆，所述进给支腿(25)固定在转动支撑架(5)上，所述转动支撑架(5)与固定在所述竖直方向导向套(4)上的接盘(6)连接，并可绕所述接盘(6)作360度转动，带动所述进给支腿(25)绕所述支架(1)的法线作0～360度的角度调整。

4.根据权利要求3所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述钻孔工作台(2)还包括有第二齿条(26)、减速箱(27)、进给手轮(28)，所述第二齿条(26)固定在所述进给支腿(25)上，所述减速箱(27)的输入轴与所述进给马达(22)相连，输出轴与所述第二齿条(26)及所述进给手轮(28)相连接，所述进给马达(22)通过所述减速箱(27)与所述第二齿条(26)啮合驱动所述进给方向导向套(24)，也可通过人工转动所述手轮(28)驱动所述进给方向导向套(24)。

5.根据权利要求4所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述转动支撑架(5)通过固定在所述接盘(6)上的支撑轴(62)与所述接盘(6)连接，且所述转动支撑架(5)可绕所述支撑轴(62)转动，所述接盘(6)上还固定有第一圆盘(61)，所述转动支撑架(5)上对应设置有与所述第一圆盘(61)相配合的第二圆盘(51)，所述第一圆盘(61)和所述第二圆盘(51)间设置有摩擦片(7)，在所述第一圆盘(61)和所述第二圆盘(51)的外周卡有上盖瓦(81)和下盖瓦(82)，所述上盖瓦(81)和下盖瓦(82)通过销轴(83)和螺栓螺母(84)连接，拧紧所述螺栓螺母(84)则紧固所述上盖瓦(81)和下盖瓦(82)，固定住所述第一圆盘(61)和所述第二圆盘(51)，从而固定住所述转动支撑架(5)和所述进给支腿(25)，松开所述螺栓螺母(84)，则松开所述上盖瓦(81)和下盖瓦(82)，所述第二圆盘(51)可相对所述第一圆盘(61)转动，带动所述转动支撑架(5)转动调整所述进给支腿(25)的角度。

6.根据权利要求5所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述支架(1)、进给支腿(25)、竖直方向导向套(4)和进给方向导向套(24)的截面均为中空的正方形，所述第一齿条(13)固定在所述支架(1)所述正方形的棱角上，所述第二齿条(26)固定在所述进给支腿(25)所述正方形的棱角上.

7.根据权利要求6所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述支架(1)的底座(11)上设置有调节螺栓(111)、顶端设置有固定所述顶柱(12)的锁紧装置(121)，所述进给支腿(25)上还设置有导向轮架(251)，用于穿过和引导各种所述胶管，所述支架(1)上设置有限位块(14)，所述进给支腿(25)上设置有限位块(252)，用于限制所述竖直方向导向套(4)和进给方向导向套(24)的移动位置。

8.根据权利要求1至7任一所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述操作控制台(3)的台面(30)与水平面的夹角为10度，所述台面(30)上安装有气源压力表(301)、回转器控制阀(302)、进给马达换向阀(303)、进给马达气压表(304)、进给马达截止阀(305)、水阀(306)、夹持器液压油表(307)、增压缸换向阀(308)、油路截止阀(309)。

9.根据权利要求8所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述操作控制台(3)上还设置有气液增压机构(31)，所述气液增压机构(31)包括油箱(311)、单向阀(312、316)、小油缸(313)、气缸(314)和高压油输出口(315)，所述小油缸(313)的一端与所述气缸(314)连接，另一端通过所述单向阀(312、316)分别与所述油箱(311)及所述高压油输出口(315)连接。

10.根据权利要求9所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述夹持器(23)包括卡爪(231)、活塞(232)、碟簧(233)和进油口(234)，所述进油口(234)与所述气液增压机构(31)的所述高压油输出口(315)连接，并通向所述活塞(232)的一端，所述碟簧(233)位于所述活塞(232)的另一端并套在所述卡爪(231)上。

11.根据权利要求3所述的硬岩气动钻机，其特征在于，所述回转器(21)的额定转速≥1600转/分钟，额定扭矩≥18牛·米。

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