CN103132907B - 一种牙轮潜孔混合钻进钻具及包含该钻具的牙轮潜孔钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牙轮潜孔混合钻进钻具，用于钻机，尤其适用于大直径露天钻机，包括用于将钻具与钻杆相连接的接头，所述接头中空，内腔中依次安装有逆止阀组件和预压弹簧，接头、连接套、牙轮掌和牙轮依次相连，所述连接套内设置有冲击器，所述连接套内侧与所述冲击器之间具有气槽，所述冲击器一端与所述预压弹簧抵靠，另一端连接有冲击钻头，所述冲击器靠近预压弹簧一端设有进气孔；所述连接套内侧设置有配气机构，用于对牙轮掌和冲击器的高压气进行分配。本发明所公开的牙轮潜孔混合钻进钻具，将牙轮钻进和潜孔钻进相结合，具有钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的优点。本发明还公开了一种包括上述钻具的牙轮潜孔钻机。

Description

一种牙轮潜孔混合钻进钻具及包含该钻具的牙轮潜孔钻机

技术领域

本发明涉及矿山机械领域，尤其涉及一种牙轮潜孔混合钻进钻具，本发明还涉及一种牙轮潜孔钻机。

背景技术

钻机作为矿山机械中一种重要的施工机械，在露天矿山炮孔施工中得到广泛应用。现有的钻机主要为潜孔钻机和牙轮钻机，其中，潜孔钻机为利用冲击器内的锤体打击钎尾使得钻头的冲击力对岩层冲凿钻孔，具有适应的地质条件广泛、机重轻的优点，但是钻孔孔径小、穿孔效率低；牙轮式钻机为牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用，从而连续地挤压、切削冲击破碎岩石而形成钻孔，具有钻孔孔径大、穿孔效率高的优点，但是机重大。

对于露天矿山而言，常用炮孔直径的钻孔需要采用一系列的潜孔钻机和牙轮钻机产品来覆盖；同时，大直径钻孔时采用的重型牙轮钻机，为了保证钻头的轴推力，整机重量大；这些都会增加矿山的设备投入量和使用管理难度，并给制造厂家增加了制造成本。

因此，提供一种钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的钻机是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的牙轮潜孔混合钻进钻具，本发明的另一个目的是提供一种牙轮潜孔钻机。

为了实现上述第一个目的，本发明提供一种牙轮潜孔混合钻进钻具，用于钻机，其特征在于，包括用于将钻具与钻杆相连接的接头，所述接头中空，内腔中依次安装有逆止阀组件和预压弹簧，所述接头另一端连接有连接套，所述连接套另一端连接有牙轮掌，所述牙轮掌另一端通过轴承连接有牙轮；所述连接套内设置有冲击器，所述连接套内侧与所述冲击器之间具有气槽，所述冲击器一端与所述预压弹簧抵靠，另一端连接有冲击钻头，所述冲击器靠近预压弹簧一端设有进气孔；所述连接套内侧设置有配气机构，所述配气机构包括随冲击器移动的第一配气部和固定于连接套内侧的第二配气部，所述第一配气部和/或第二配气部上设置有连通所述接头内腔与所述气槽的孔道，所述冲击器前移过程中，所述第一配气部相对于所述第二配气部移动并逐渐打开所述第一配气部和/或第二配气部上的孔道，使得所述接头内腔经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

优选地，所述冲击器上的进气孔设置于所述冲击器与所述预压弹簧相抵靠端面，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环上设置有孔道，所述冲击器前移过程中带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

优选地，所述冲击器上的进气孔为设置于所述冲击器靠近所述接头一端上的孔道，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环靠近接头一端和所述配气套上设置有孔道，所述冲击器前移过程中，带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上设置的孔道并逐渐关闭所述冲击器上设置的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大且所述接头内腔内的经过所述冲击器上孔道进入冲击器前端的气流量减少。

优选地，所述冲击器连接有冲击钻头一端外圆上对应所述牙轮掌设置有相对应的凸台和凹槽。

优选地，所述凹槽出口为为圆弧状。

优选地，所述连接套安装牙轮掌一端内侧设置有冷却槽，所述冷却槽连通所述连接套内侧气槽和所述牙轮掌上孔道。

优选地，所述连接套内侧设置有凸台。

优选地，所述牙轮为三牙轮或四牙轮。

为了实现上述第二个目的，本发明还提供一种反井钻机，包括上述牙轮潜孔混合钻进钻具。

与现有技术相比，本发明所提供的牙轮潜孔混合钻进钻具，包括用于将钻具与钻杆相连接的接头，所述接头中空，内腔中依次安装有逆止阀组件和预压弹簧，所述接头另一端连接有连接套，所述连接套另一端连接有牙轮掌，所述牙轮掌另一端通过轴承连接有牙轮；所述连接套内设置有冲击器，所述连接套内侧与所述冲击器之间具有气槽，所述冲击器一端与所述预压弹簧抵靠，另一端连接有冲击钻头，所述冲击器靠近预压弹簧一端设有进气孔；所述连接套内侧设置有配气机构，所述配气机构包括随冲击器移动的第一配气部和固定于连接套内侧的第二配气部，所述第一配气部和/或第二配气部上设置有连通所述接头内腔与所述气槽的孔道，所述冲击器前移过程中，所述第一配气部相对于所述第二配气部移动并逐渐打开所述第一配气部和/或第二配气部上的孔道，使得所述接头内腔经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

通过将牙轮和潜孔进行混合钻进，即在炮孔中心部分采用高气压使冲击器带动冲击钻头进行潜孔钻进，周边采用高气压使牙轮掌带动牙轮钻头同时进行扩孔，并通过配气机构对高气压进行分配，使得潜孔钻进和扩孔同步进行破岩；从而，使得本发明提供的牙轮潜孔混合钻进钻具在钻进过程中综合了潜孔钻进和牙轮钻进的特点，具有钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的优点。

在进一步优选地实施方式中，所述冲击器上的进气孔设置于所述冲击器与所述预压弹簧相抵靠端面，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环上设置有孔道，所述冲击器前移过程中带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

在潜孔钻进速度高于牙轮钻进速度时，冲击器处于超前位置，配气环上的孔道扩大，使得进入牙轮掌的高气压的气流量增大且进入冲击器的高气压的气流量减少，从而使得潜孔钻进速度降低，牙轮钻进速度加快；当牙轮钻进速度高于潜孔钻进速度时，冲击器处于滞后位置，配气环上的孔道逐渐关闭，使得进入牙轮掌的高气压的气流量减小且进入冲击器的高气压的气流量增大，从而使得潜孔钻进速度增大，牙轮钻进速度降低；因此，预设好冲击器的位置，就可以通过潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控实现潜孔钻进和牙轮钻进的同步。

在进一步优选地实施方式中，所述冲击器上的进气孔为设置于所述冲击器靠近所述接头一端上的孔道，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环靠近接头一端和所述配气套上设置有孔道，所述冲击器前移过程中，带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上设置的孔道并逐渐关闭所述冲击器上设置的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大且所述接头内腔内的经过所述冲击器上孔道进入冲击器前端的气流量减少。

在潜孔钻进速度高于牙轮钻进速度时，冲击器处于超前位置，配气环上的孔道扩大且冲击器上的孔道减小，使得进入牙轮掌的高气压的气流量增大且进入冲击器的高气压的气流量减少，从而使得潜孔钻进速度降低，牙轮钻进速度加快；当牙轮钻进速度高于潜孔钻进速度时，冲击器处于滞后位置，配气环上的孔道逐渐关闭且冲击器上的孔道增大，使得进入牙轮掌的高气压的气流量减小且进入冲击器的高气压的气流量增大，从而使得潜孔钻进速度增大，牙轮钻进速度降低；因此，预设好冲击器的位置，就可以通过潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控实现潜孔钻进和牙轮钻进的同步，并且潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控更加灵敏。

在进一步优选地实施方式中，所述冲击器连接有冲击钻头一端外圆上对应所述牙轮掌设置有相对应的凸台和凹槽。

上述凸台和凹槽可以引导冲击器排渣气流更多的流向牙轮钻进的破岩面。

在进一步优选地实施方式中，所述凹槽出口为为圆弧状。

将上述凹槽出口设计为圆弧状，可随冲击器的超前量增大而增加牙轮处的气体供应量。

在进一步优选地实施方式中，所述连接套安装牙轮掌一端内侧设置有冷却槽，所述冷却槽连通所述连接套内侧气槽和所述牙轮掌上孔道。

上述冷却槽可以引导一部分气流通过牙轮掌孔道流向牙轮轴承处起到轴承冷却作用。

在进一步优选地实施方式中，所述连接套内侧设置有凸台。

通过在连接套内侧设置凸台，可以通过该凸台带动冲击器同步旋转，并对冲击器在连接套内的轴向浮动起到限制作用。

在进一步优选地实施方式中，所述牙轮为三牙轮或四牙轮。

牙轮选用三牙轮或四牙轮，使得牙轮的选配方便，经济效益好。

与现有技术相比，本发明所提供的牙轮潜孔钻机包括上述牙轮潜孔混合钻进钻具，其技术效果与上述牙轮潜孔混合钻进钻具的技术效果基本相同，此处不再赘述。

附图说明

图1是本发明提出的一种牙轮潜孔混合钻进钻具的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明提出的一种牙轮潜孔混合钻进钻具的另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一个目的是提供一种钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的牙轮潜孔混合钻进钻具，本发明的另一个目的是提供一种牙轮潜孔钻机。

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

请参考图1，在一种实施例中，本发明所提供的一种牙轮潜孔混合钻进钻具，用于钻机，尤其适用于大直径露天钻机，包括用于将钻具与钻杆相连接的接头1，所述接头1中空，内腔中依次安装有逆止阀组件2和预压弹簧3，所述接头1另一端连接有连接套7，所述连接套7另一端连接有牙轮掌8，所述牙轮掌8另一端通过轴承连接有三牙轮9，所述连接套7内侧设置有凸台；所述连接套7内设置有冲击器6，所述连接套7内侧与所述冲击器6之间具有气槽，所述冲击器6一端与所述预压弹簧3抵靠，另一端连接有冲击钻头10，所述冲击器6与所述预压弹簧3相抵靠端面上设置有进气孔；所述连接套7内侧设置有配气机构，所述配气机构包括随冲击器6移动的配气环5和固定于连接套7内侧的配气套4，所述配气环5上设置有孔道，所述冲击器6前移过程中带动所述配气环5与所述配气套4相对移动并逐渐打开所述配气环5上的孔道，使得所述接头1内腔内的经过所述连接套7内侧气槽通往所述牙轮掌8的气流量增大；所述冲击器6连接有冲击钻头10一端外圆上对应所述牙轮掌8设置有相对应的凸台12和凹槽11，其中，所述凹槽11出口为为圆弧状；所述连接套7安装牙轮9掌8一端内侧设置有冷却槽13，所述冷却槽13连通所述连接套7内侧气槽和所述牙轮掌8上孔道。

通过将牙轮和潜孔进行混合钻进，即在炮孔中心部分采用高气压使冲击器带动冲击钻头进行潜孔钻进，周边采用高气压使牙轮掌带动牙轮钻头同时进行扩孔，并通过配气机构对高气压进行分配，使得潜孔钻进和扩孔同步进行破岩；从而，使得本发明提供的牙轮潜孔混合钻进钻具在钻进过程中综合了潜孔钻进和牙轮钻进的特点，具有钻孔直径范围广、机重小、钻孔效率高的优点；在潜孔钻进速度高于牙轮钻进速度时，冲击器处于超前位置，配气环上的孔道扩大，使得进入牙轮掌的高气压的气流量增大且进入冲击器的高气压的气流量减少，从而使得潜孔钻进速度降低，牙轮钻进速度加快；当牙轮钻进速度高于潜孔钻进速度时，冲击器处于滞后位置，配气环上的孔道逐渐关闭，使得进入牙轮掌的高气压的气流量减小且进入冲击器的高气压的气流量增大，从而使得潜孔钻进速度增大，牙轮钻进速度降低；因此，预设好冲击器的位置，就可以通过潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控实现潜孔钻进和牙轮钻进的同步；所述冲击器连接有冲击钻头一端外圆上对应所述牙轮掌设置有相对应的凸台和凹槽可以引导冲击器排渣气流更多的流向牙轮钻进的破岩面，将上述凹槽出口设计为圆弧状，可随冲击器的超前量增大而增加牙轮处的气体供应量；所述连接套安装牙轮掌一端内侧设置的冷却槽可以引导一部分气流通过牙轮掌孔道流向牙轮轴承处起到轴承冷却作用；通过在连接套内侧设置凸台，可以通过该凸台带动冲击器同步旋转，并对冲击器在连接套内的轴向浮动起到限制作用。

请参考图2，在另一种实施例中，与上述实施例不同在于，所述冲击器6的上的进气孔为设置于所述冲击器6靠近所述接头1一端上的孔道，所述配气环5靠近接头1一端和所述配气套4上设置有孔道，所述冲击器6前移过程中，带动所述配气环5与所述配气套4相对移动并逐渐打开所述配气环5上设置的孔道并逐渐关闭所述冲击器6上设置的孔道，使得所述接头1内腔内的经过所述连接套7内侧气槽通往所述牙轮掌8的气流量增大且所述接头1内腔内的经过所述冲击器6上孔道进入冲击器6前端的气流量减少。

在潜孔钻进速度高于牙轮钻进速度时，冲击器处于超前位置，配气环上的孔道扩大且冲击器上的孔道减小，使得进入牙轮掌的高气压的气流量增大且进入冲击器的高气压的气流量减少，从而使得潜孔钻进速度降低，牙轮钻进速度加快；当牙轮钻进速度高于潜孔钻进速度时，冲击器处于滞后位置，配气环上的孔道逐渐关闭且冲击器上的孔道增大，使得进入牙轮掌的高气压的气流量减小且进入冲击器的高气压的气流量增大，从而使得潜孔钻进速度增大，牙轮钻进速度降低；因此，预设好冲击器的位置，就可以通过潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控实现潜孔钻进和牙轮钻进的同步，本实施例的技术方案中，配气机构采用双控的方式进行配气相比于第一个实施例中采用单控方式配气，潜孔钻进和牙轮钻进速度的自调控更加灵敏。

需要说明的是，本发明并不对牙轮选配的具体型号进行限制，可以是三牙轮，也可以是四牙轮或其他系列的牙轮，因此，根据不同的施工要求配置不同的牙轮，均应在本发明保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括哪些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种牙轮潜孔混合钻进钻具，用于钻机，其特征在于，包括用于将钻具与钻杆相连接的接头，所述接头中空，内腔中依次安装有逆止阀组件和预压弹簧，所述接头另一端连接有连接套，所述连接套另一端连接有牙轮掌，所述牙轮掌另一端通过轴承连接有牙轮；所述连接套内设置有冲击器，所述连接套内侧与所述冲击器之间具有气槽，所述冲击器一端与所述预压弹簧抵靠，另一端连接有冲击钻头，所述冲击器靠近预压弹簧一端设有进气孔；所述连接套内侧设置有配气机构，所述配气机构包括随冲击器移动的第一配气部和固定于连接套内侧的第二配气部，所述第一配气部和/或第二配气部上设置有连通所述接头内腔与所述气槽的孔道，所述冲击器前移过程中，所述第一配气部相对于所述第二配气部移动并逐渐打开所述第一配气部和/或第二配气部上的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

2.根据权利要求1所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述冲击器上的进气孔设置于所述冲击器与所述预压弹簧相抵靠端面，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环上设置有孔道，所述冲击器前移过程中带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大。

3. 根据权利要求1所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述冲击器上的进气孔为设置于所述冲击器靠近所述接头一端上的孔道，所述第一配气部为配气环，所述第二配气部为配气套，所述配气环靠近接头一端和所述配气环上设置有孔道，所述冲击器前移过程中，带动所述配气环与所述配气套相对移动并逐渐打开所述配气环上设置的孔道并逐渐关闭所述冲击器上设置的孔道，使得所述接头内腔内的经过所述连接套内侧气槽通往所述牙轮掌的气流量增大且所述接头内腔内的经过所述冲击器上孔道进入冲击器前端的气流量减少。

4.根据权利要求1-3任一项所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述冲击器连接有冲击钻头一端外圆上对应所述牙轮掌设置有相对应的凸台和凹槽。

5.根据权利要求4所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述凹槽出口为为圆弧状。

6.根据权利要求1-3任一项所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述连接套安装牙轮掌一端内侧设置有冷却槽，所述冷却槽连通所述连接套内侧气槽和所述牙轮掌上孔道。

7.根据权利要求1-3任一项所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述连接套内侧设置有凸台。

8.根据权利要求1-3任一项所述的牙轮潜孔混合钻进钻具，其特征在于，所述牙轮为三牙轮或四牙轮。

9.一种牙轮潜孔钻机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的牙轮潜孔混合钻进钻具。