CN103061687B - 牙轮钻机稳杆器 - Google Patents

Abstract

一种牙轮钻机稳杆器，包括与钻杆螺纹连接的上接头1、与钻头螺纹连接的下接头2、和位于上接头1和下接头2之间的杆体3，上接头1、下接头2、杆体3三个部分铸成一体，其中央开有供压缩空气通过的同心通孔4，杆体3外圆周面有四个对称均布的排碴风槽5，在相邻排碴风槽5之间夹有辐条6；每个排碴风槽5通往位于杆体3的通孔4内壁上开有一个喷射孔7，喷射孔7中心线与压缩空气流向的夹角为90°，喷射孔7位于上接头1和杆体2连接处。本发明增加了排碴的速率，减少了钻头和稳杆器与矿碴的摩擦，提高了钻头和稳杆器的使用寿命和穿孔效率，同时还加快了钻头和稳杆器的散热，降低了牙轮钻机的动力负荷，起到节能降耗的作用。

Description

牙轮钻机稳杆器

技术领域

本发明涉及一种采矿用的牙轮钻机，特别是一种辐条式的牙轮钻机稳杆器。

背景技术

现有辐条式牙轮钻机稳杆器呈杆状，其中心线上开有同心通孔，包括分别与钻杆和钻头螺纹连接的上接头和下接头，以及位于上接头和下接头之间的杆体。杆体通过刨铣的方式对称均布挖出4个排碴风槽，没有挖掉的地方就形成辐条。辐条的作用是稳定钻杆，并将钻头还没有来得及破碎的岩石进一步压碎，使孔壁进一步压实和扩充，保证其孔径与钻头一样大，使得钻杆外圆与钻孔的孔径之间形成间隙以便于排碴。由于辐条经常与矿体接触，一般会在辐条外圆柱面上及附近的排碴风槽向碴表面镶嵌合金齿柱或堆焊耐磨材料。因牙轮钻机采用压气外排碴方式，即在稳杆器的通孔内，从钻杆往钻头方向通有压缩空气，从而将钻头在钻孔过程中产生的矿碴通过钻杆外圆与钻孔的孔径之间形成的间隙排放出去，避免钻杆被矿碴淤积排碴不畅。这些矿碴如果不能及时地排放出去，就会增加钻杆、稳杆器、及钻头与矿碴的摩擦，降低它们的使用寿命。排碴风槽横截面与钻机排碴量有关，钻机的排碴速率由压缩空气的流速和压力来决定。特别是在难破碎复杂地质条件下高硬度、难破碎、难排碴矿岩穿孔时，使得矿碴不能及时排放出去，加剧了钻杆、钻头和稳杆器的磨损和损坏。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，而提供一种结构简单、排碴效率高的辐条式的牙轮钻机稳杆器。

本发明的技术方案是：一种牙轮钻机稳杆器，包括与钻杆螺纹连接的上接头、与钻头螺纹连接的下接头、和位于上接头和下接头之间的杆体；所述上接头、下接头、杆体铸成一体，其中央开有供压缩空气通过的同心通孔；所述杆体外圆周面设有若干对排碴风槽和幅条；每个排碴风槽均开有若干个通往通孔内壁的喷射孔，所述喷射孔中心线与压缩空气流向的夹角θ为20°-90°。

采用该技术方案，由于每个排碴风槽均开有若干个中心线与压缩空气流向的夹角θ为20°-90°的通往通孔内壁的喷射孔，使得一小部分稳杆器通孔内高速流动的压缩空气通过这些小喷射孔向稳杆器排碴风槽喷射。因喷射孔的直径相对于稳杆器的通孔直径来说很小（牙轮钻机钻杆的直径一般为250-380mm，而喷射孔的直径为2-5mm），喷射孔内流出的高压空气流速增大形成射流，在排碴风槽内的喷射区域的周围形成低压区，加速钻头端的矿碴从钻头向地面不断流动排出，从而增加了排碴的速率，减少了钻头和稳杆器与矿碴的摩擦，提高了钻头和稳杆器的使用寿命和穿孔效率。同时还加快了钻头和稳杆器的散热，降低了牙轮钻机的动力负荷，起到节能降耗的作用。

本发明进一步的技术方案是：喷射孔位于通孔内壁的开口下接头侧固定有反射环，所述反射环迎风面与压缩空气流向的夹角δ为锐角。

该技术方案特别适应喷射孔的中心线与压缩空气流向的夹角为锐角的情形，因为这种情况下压缩空气不仅不能直接流入喷射孔，反而会导致矿碴经过喷射孔由排碴风槽吸入稳杆器的通孔内。设置迎风面与通孔中心线的夹角为锐角的反射环后，则不仅稳杆器通孔内的压缩空气可以经过反射环的反射流往排碴风槽，形成低压区，对钻头处的矿碴产生轴向抽吸力，而且喷射孔内喷射处的气流还会对矿碴向地面的排放起到一定的推动作用，进一步加速钻头端的矿碴向稳杆器端由下朝地面方向快速不断排出，增加矿碴的排出速率。

本发明再进一步的技术方案是：所述喷射孔中心线与反射环迎风环形锥面垂直。

采用该技术方案，由反射环反射回喷射孔内的压缩空气量最多，相应的喷射出的射流的流速更快，形成的低压区压力更低，对矿碴的抽吸力更大，喷射孔喷出的气流对矿碴推力更大，相应的矿碴排出速率更高。

本发明更进一步的技术方案是：喷射孔在稳杆器通孔内壁的开口位于杆体与上接头的连接处。

采用该技术方案，由于喷射孔喷出的射流形成的低压区离钻头较远，与低压区位于最接近下接头端的情形相比，可使得矿碴能尽快离开钻头和稳杆器部分向钻杆方向排出，达到进一步增强排碴的效果，改善的钻头和稳杆器的散热条件和与矿碴的摩擦。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为图3所示的圆圈处放大图。

以下结合附图和实施例对本发明的详细内容作进一步描述。

具体实施方式

实施例一：

如图1-2所示，一种牙轮钻机稳杆器，包括与钻杆螺纹连接的上接头1、与钻头螺纹连接的下接头2、和位于上接头1和下接头2之间的杆体3，上接头1、下接头2、杆体3三个部分铸成一体，其中央开有供压缩空气通过的同心通孔4，压缩空气的流向与通孔4的中心线平行，杆体3外圆周面通过刨铣的方式加工出四个对称均布的排碴风槽5，没有铣掉的凸起部即为夹在相邻排碴风槽5之间的辐条6（也可以在杆体3外圆柱周面上直接对称焊接4根辐条6，相邻辐条6之间的凹槽区域则形成排碴风槽5）；每个排碴风槽5通往位于杆体3的通孔4内壁上开有一个喷射孔7，喷射孔7的直径为2-5mm，喷射孔7中心线与压缩空气流向的夹角为90°，喷射孔7位于上接头1和杆体2连接处。

工作时，小部分稳杆器通孔4内的压缩空气经喷射孔7喷出，在喷射区周围形成低压区，从而在钻头和稳杆器排碴风槽5之间形成一定的压力差，对矿碴产生一定的轴向抽吸力，加速钻头端的矿碴经过稳杆器由下朝上往地面方向不断流动排出。

本发明结构与喷射孔7在稳杆器的通孔4的内壁开口靠近下接头2的结构相比，由于本发明喷射孔7的高速射流形成的低压区离钻头较远，增大了上接头1和杆体2连接处与钻头之间的压差，使得矿碴能尽快离开钻头和稳杆器部分向钻杆方向排出。

实施例二：

如图3-4所示，一种牙轮钻机稳杆器，包括与钻杆螺纹连接的上接头1、与钻头螺纹连接的下接头2、和位于上接头1和下接头2之间的杆体3，喷射孔7中心线与压缩空气流向的夹角为20°的锐角，喷射孔7在通孔4内壁开口附近用点焊或整体加工方式固定有反射环8，反射环8位于下接头2一侧，反射环8的迎风面与通孔4的中心线夹角δ为锐角，且与喷射孔7中心线垂直。

工作时，压缩空气在不能直接进入喷射孔7的情况下，经过反射环8的反射进入喷射孔7内，在喷射孔7中心线与反射环8的迎风面垂直的情况下，进入喷射孔7内的压缩空气最多，相应的喷射孔7喷出的气流流速越快，对矿碴向地面流动的推力越大，同时形成的低压区压力越低，对矿碴的抽吸力也越大。

Claims (4)

1.一种牙轮钻机稳杆器，包括与钻杆螺纹连接的上接头(1)、与钻头螺纹连接的下接头(2)，和位于上接头(1)和下接头(2)之间的杆体(3)；所述上接头(1)、下接头(2)、杆体(3)铸成一体，其中央开有供压缩空气通过的同心通孔(4)；所述杆体(3)外圆周面设有若干对排碴风槽(5)和辐条(6)；其特征在于：

每个排碴风槽(5)均开有若干个通往通孔(4)内壁的喷射孔(7)，所述喷射孔(7)中心线与压缩空气流向的夹角θ为20°至90°。

2.根据权利要求1所述的牙轮钻机稳杆器，喷射孔(7)位于通孔(4)内壁开口的下接头(2)侧固定有反射环(8)，所述反射环(8)迎风面与压缩空气流向的夹角δ为锐角。

3.根据权利要求2所述的牙轮钻机稳杆器，所述喷射孔(7)中心线与反射环(8)迎风面垂直。

4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述牙轮钻机稳杆器，所述喷射孔(7)在通孔(4)内的开口位于杆体(3)与上接头(1)的连接处。