CN103061669B - 具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头。近水平定向钻进施工技术要求钻机动力头同时满足回转钻进和孔底马达定向钻进两种工艺方法。本发明包括马达、变速箱、主轴、Ⅰ轴、卡盘，马达通过变速箱与主轴连接，卡盘设置在主轴的前端，主轴后端安装有支撑环，保证钻杆处于主轴孔中心；主轴上套装有配油套，用于给卡盘提供高压油；Ⅰ轴通过变速箱连接有制动器，实现对动力头的制动。本发明结构紧凑、能力适中，可以同时满足回转钻进和孔底马达定向钻进两种工艺方法，并可与之配套多种规格的普通钻杆、通缆钻杆、螺旋钻杆和打捞钻具，具有较强的工艺适应性。
Description
技术领域
本发明属于钻探装备技术领域，具体涉及一种具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头。
背景技术
目前，煤矿井下钻孔施工主要采用常规回转钻进方式，钻机是钻孔施工的主要设备，动力头作为钻机的核心部件，通过与钻机给进装置连接，主要用于卡紧钻具、提供驱动孔内钻具所需的转矩，实现钻具的回转。随着近水平定向钻进施工技术的成熟，各煤矿逐渐采用定向钻进方法进行瓦斯抽采、探放水以及顶底板注浆等施工，因此，急需可以同时满足回转钻进和孔底马达定向钻进两种工艺方法、能力适中、结构紧凑的钻机动力头。该动力头应具有主轴制动功能，同时能带动钻具回转实现回转钻进施工，另外还兼作拧管机构。主轴通孔直径主要由配套钻杆的外径决定，考虑到处理钻进过程中不可避免发生的埋钻、卡钻和掉钻等孔内事故，需要通过回转大口径打捞钻杆来处理事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有大通孔直径、具备主轴制动功能、能同时满足回转钻进和孔底马达定向钻进两种工艺方法需要的具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头。
本发明所采用的技术方案是：
具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，包括马达、变速箱、主轴、Ⅰ轴、卡盘，马达通过变速箱与主轴连接，Ⅰ轴通过变速箱中的齿轮与主轴实现啮合传动，卡盘设置在主轴的前端，其特征在于：
所述的主轴后端安装有支撑环；
所述的主轴上套装有配油套；
所述的Ⅰ轴通过变速箱连接有制动器。
所述的主轴采用大通孔结构，通孔直径φ110mm。
所述的卡盘8采用常开式结构。
所述的制动器采用湿式摩擦盘结构；
制动器的拨盘通过花键与动力头的Ⅰ轴连接，主动摩擦片与拨盘的叉爪连接，被动摩擦片通过花键和固定在制动器端盖上的端盖轴连接；
制动器设置有活塞杆，活塞杆上呈圆周均布的套装有6个活塞杆弹簧，活塞杆前端设置有压盘，压盘前端为相互层叠布置的6片主动摩擦片和5片被动摩擦片，活塞杆尾端顶住端盖轴；
端盖轴前端的槽孔内设置有压帽，压帽底部设置有轴端弹簧；
端盖轴前端设置有锁紧螺母。
所述的马达的泄油口a连接制动器的壳体的下部油口b，经过制动器的壳体的上部油口c流回油箱。
本发明具有以下优点：
本发明的一种具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，结构紧凑、能力适中，可以同时满足回转钻进和孔底马达定向钻进两种工艺方法，并可与之配套多种规格的普通钻杆、通缆钻杆、螺旋钻杆和打捞钻具，具有较强的工艺适应性。
附图说明
图1是本发明的动力头结构示意图；
图2是本发明的制动器6的结构示意图；
图3是本发明的卡盘8的结构图。
图中，1-马达，2-支撑环，3-变速箱，4-Ⅰ轴，5-主轴，6-制动器，7-配油套，8-卡盘，9-壳体，10-拨盘，11-主动摩擦片，12-被动摩擦片，13-端盖，14-活塞杆，15-端盖轴，16-活塞杆弹簧，17-压盘，18-轴端弹簧，19-锁紧螺母，20-压帽；
a-泄油口，b-下部油口，c-上部油口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所涉及的一种具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，包括马达1、变速箱3、主轴5、Ⅰ轴4、卡盘8，马达1通过变速箱3与主轴5连接，Ⅰ轴4通过变速箱3中的齿轮与主轴5实现啮合传动，卡盘8设置在主轴5的前端。主轴5后端安装有支撑环2，保证钻杆处于主轴孔中心，不偏斜。主轴5上套装有配油套7，用于给卡盘提供高压油。Ⅰ轴4通过变速箱3连接有制动器6，实现对动力头的制动。主轴5采用大通孔结构，通孔直径φ110mm，可以通过直径在φ73mm～φ108mm之间的常规钻杆、中心通缆钻杆、螺旋钻杆和打捞钻具。卡盘8采用油压夹紧、弹簧松开的常开式结构，高压油经过配油套7，由主轴5上的油孔进入连接于主轴5前端的卡盘8夹紧钻杆，回转钻进时，高压油驱动马达1回转，马达1的动力输出经变速箱3中的齿轮传递至主轴5，实现主轴5和卡盘7同时回转；定向钻进时，制动器6在高压油的作用下制动锁紧Ⅰ轴4，主轴5承受来自孔底马达的反扭矩，实现定向钻进过程，调整孔底马达的工具面向角时，制动器6解除对Ⅰ轴4的制动，卡盘7正常进行回转动作。
制动器6采用液压湿式多摩擦盘结构，制动器6的拨盘10通过花键与动力头的Ⅰ轴4连接，主动摩擦片11与拨盘10的叉爪连接，被动摩擦片12通过花键和固定在制动器端盖13上的端盖轴15连接。制动器6设置有活塞杆14，活塞杆14上呈圆周均布的套装有6个活塞杆弹簧16，活塞杆14前端设置有压盘17，压盘17前端为相互层叠布置的6片主动摩擦片11和5片被动摩擦片12，活塞杆14尾端顶住端盖轴15。端盖轴15前端的槽孔内设置有压帽20，压帽20底部设置有轴端弹簧18。端盖轴15前端设置有锁紧螺母19。属于与定向钻进工艺匹配的常开式制动器；活塞杆14受高压油压力作用左移，推动压盘17使主动摩擦片11、被动摩擦片12压紧，实现对Ⅰ轴4的制动锁紧；活塞杆弹簧16推动活塞杆14右移，使主动摩擦片11、被动摩擦片12脱离，取消对Ⅰ轴4的制动锁紧；压帽20在轴端弹簧18弹力作用下，防止与Ⅰ轴4通过花键连接的拨盘10不发生轴向串动现象；锁紧螺母19承受主动摩擦片11、被动摩擦片12夹紧时的反作用力，并可调节主动摩擦片11、被动摩擦片12的接触间隙。
所述的马达1的泄油口a连接制动器6的壳体9的下部油口b，经过制动器6的壳体9的上部油口c流回油箱，保证制动器6具有很好的润滑与冷却效果。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，包括马达（1）、变速箱（3）、主轴（5）、Ⅰ轴（4）、卡盘（8），马达（1）通过变速箱（3）与主轴（5）连接，Ⅰ轴（4）通过变速箱（3）中的齿轮与主轴（5）实现啮合传动，卡盘（8）设置在主轴（5）的前端，其特征在于：
所述的主轴（5）后端安装有支撑环（2）；
所述的主轴（5）上套装有配油套（7）；
所述的Ⅰ轴（4）通过变速箱（3）连接有制动器（6）；
所述的制动器（6）采用湿式摩擦盘结构；
制动器（6）的拨盘（10）通过花键与动力头的Ⅰ轴（4）连接，主动摩擦片（11）与拨盘（10）的叉爪连接，被动摩擦片（12）通过花键和固定在制动器端盖（13）上的端盖轴（15）连接；
制动器（6）设置有活塞杆（14），活塞杆（14）上呈圆周均布的套装有6个活塞杆弹簧（16），活塞杆（14）前端设置有压盘（17），压盘（17）前端为相互层叠布置的6片主动摩擦片（11）和5片被动摩擦片（12），活塞杆（14）尾端顶住端盖轴（15）；
端盖轴（15）前端的槽孔内设置有压帽（20），压帽（20）底部设置有轴端弹簧（18）；
端盖轴（15）前端设置有锁紧螺母（19）；
所述的马达（1）的泄油口（a）连接制动器（6）的壳体（9）的下部油口（b），经过制动器（6）的壳体（9）的上部油口（c）流回油箱；
所述活塞杆弹簧（16）与活塞杆（14）紧密配合设置。
2.根据权利要求1所述的具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，其特征在于：
所述的主轴（5）采用大通孔结构，通孔直径φ110mm。
3.根据权利要求1或2所述的具有制动功能的煤矿井下定向钻机大通孔动力头，其特征在于：
所述的卡盘（8）采用常开式结构。
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