CN103628826A - 用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置 - Google Patents

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钟鸣远
王秀金
常平刚
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Abstract

本发明公开了一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其由第一、第二外花键和内花键套及弹簧圆柱销组成，第一、第二外花键(1、2)的外壁上均设有渐开线外花键(11、21)，内花键套(3)的内腔轴向通长加工有渐开线内花键(31)，第一、第二外花键的渐开线外花键，套装在内花键套的内腔轴向通长加工有渐开线内花键内，第一外花键(1)的一端连接钻杆，另一端设有圆锥阳螺纹(12)，与第二外花键(2)一端内腔开设的圆锥阴螺纹(22)匹配连接；第一外花键的渐开线外花键(11)上径向设有花键轴向定位孔(13)，与内花键套上径向开设的花键轴向定位孔(32)相对应，由弹簧圆柱销(4)连接固定；第二外花键的另一端与钻杆连接。

Description

用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置
技术领域
本发明涉及一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，属钻机附件技术领域。
背景技术
目前，煤矿井下小型地质钻机所用的钻杆，普遍采用阴、阳圆锥螺纹连接的方式，用螺纹的紧固力量来传递钻进扭矩并连接各节钻杆。在煤层中钻孔的钻杆杆体外壁还通常设有正向螺旋导叶，正向旋进向孔外排渣。由于螺纹的连接性质所致，各节钻杆连接只能单向旋紧，钻机只能单向钻进。当在夹矸煤层和较软煤层中钻孔时，会经常出现碎矸石卡钻头或软煤层塌孔抱卡钻杆现象。一旦这种现象发生，便会将钻头或钻杆卡死，不仅钻孔无法继续钻进，钻杆也很难以钻孔中抽出。若想让钻机反转，使钻杆和钻头能得到缓冲进行处理，便会在钻孔的内部产生钻杆阴、阳圆锥螺纹退扣而脱离连接的现象，致使上百米的钻杆和钻头丢弃在煤层中，不仅使已钻进的钻孔报废，还损失了大量的钻杆和钻头，少则几万元，多则数十万元，从而既造成了工程损失和材料损失，又影响了工程的进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够使钻杆和钻头在钻孔中既能正向钻进，又能反方向缓冲并具有足够抗扭转能力的用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置。
其技术方案是：一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：由第一、第二外花键和内花键套及弹簧圆柱销组成。第一、第二外花键的外壁上均设有渐开线外花键，内花键套的内腔轴向通长加工有渐开线内花键。第一、第二外花键的渐开线外花键部分，套装在内花键套的内腔轴向通长加工有渐开线内花键内。第一外花键的一端连接钻杆，另一端设有圆锥阳螺纹，与第二外花键一端内腔开设的圆锥阴螺纹匹配连接；第一外花键的渐开线外花键上径向设有花键轴向定位孔，与内花键套上径向开设的花键轴向定位孔相对应，由弹簧圆柱销连接固定；第二外花键的另一端与钻头杆连接。
其技术效果是：本发明在原有钻杆采用圆锥阴、阳螺纹连接的的基础上，又在钻杆接头部位的外壁增设了一套由第一、第二外花键和内花键套构成的渐开线花键联接副。内花键套内的第二与第一外花键之间采取圆锥阴、阳螺纹连接，主要用来承担钻杆和钻头杆的轴向连接，内花键套与第一外花键之间采取销连接。正向钻进和反向缓冲的周向扭转力矩主要由渐开线花键来承担，从而实现了钻杆接头的周向和轴向双重连接，使钻杆具备了钻孔时正向钻进，反向退杆缓冲或抽撤钻杆的双重功能，并使得钻机钻杆具有双向传递扭矩的能力：当在夹矸煤层或软煤层中钻孔施工，出现碎矸石卡钻或软煤层塌孔抱卡钻杆现象时，可以通过反转的方式在钻杆螺旋导叶所产生的向孔外轴向推力和钻机的外部拉力作用下，让钻头脱离卡钻碎矸或让钻杆在钻孔中倒退一段距离，继而再恢复正转，运用冲击能量往复运行，便会克服卡钻和抱卡钻杆现象，继续进行钻孔施工；若要放弃原有钻孔，重新选取孔位开钻时，也可以通过反转方式，在钻杆外壁螺旋导叶反转时所产生的向孔外轴向推力和钻机的外部拉力作用下，安全地撤出钻杆和钻头。这样就可以在卡钻不太严重时，安全方便地处理钻孔故障，保证安全施工和工程进度。当卡钻现象较严重或地质条件较差时也可以方便合理地撤出钻杆和钻头，避免大量工程的损失和材料的损失。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是第一外花键结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是第二外花键结构示意图
图5是图4的B-B剖视图；
图6是内花键套结构示意图
图7是图6的C-C剖视图；
图8是带正向螺旋导叶的内花键套结构示意图。
具体实施方式
如图1～8所示，一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，由第一、第二外花键和内花键套及弹簧圆柱销组成。第一、第二外花键1、2的外壁上均设有渐开线外花键11、21，内花键套3的内腔轴向通长加工有渐开线内花键31。第一、第二外花键的渐开线外花键11、21部分，套装在内花键套3的内腔轴向通长加工有渐开线内花键31内，第一外花键的一端连接钻5杆，另一端设有圆锥阳螺纹12，与第二外花键2一端内腔开设的圆锥阴螺纹22匹配连接。第一外花键的渐开线外花键11上径向设有花键轴向定位孔13，与内花键套3上径向开设的花键轴向定位孔32相对应，由弹簧圆柱销4连接固定；第二外花键的另一端与钻头杆6连接。使钻杆具备钻孔时正向钻进，反向退杆缓冲或抽撤钻杆的双重功能，圆锥内螺纹则主要用来承担钻杆的轴向连接。
为了便于安装，第一外花键1外壁上渐开线外花键11靠近阳螺纹圆锥的一侧端部，周向设有60°～90°的花键装配引导角14。第二外花键2外壁上渐开线外花键21的端部，同样周向设有60°～90°的花键装配引导角23。内花键套3的内腔轴向通长渐开线内花键31的两端分别设有60°～90°花键装配引导角33。
内花键套3的外壁上设有与钻杆上螺旋导叶同向的螺旋导叶34，便于正向钻进时向孔外排渣，反向转动时向钻孔外产生轴向推力，与钻机的外部拉力一道向钻孔外拉退钻杆。
第一和第二两个外花键1和2的一端，分别采用摩擦焊接的方式与钻杆连接，并在内腔开有通孔，用以导水或导风。
组装联接时，先将内花键套3推装到第一外花键1设有圆锥阳螺纹12的一侧，再将第一外花键圆锥阳螺纹旋进第二外花键2内腔的圆锥阴螺纹22内腔中，并旋进到位，使第一和第二两个外花键的渐开线外花键齿槽也随之基本对正；继而利用内花键套3渐开线内花键31两端的花键装配引导角33的顺引，套装到第一和第二两个外花键的渐开线花键上，并让内花键套3上的定位孔32与第一外花键1上的定位孔13对正，装入弹簧圆柱销4，便完成了钻杆和钻头杆的接头联接。拆除联接时，先退出弹簧推销4，再将内花键套3推第一外花键1一侧，再反向扭退阴、阳圆锥螺纹连接，便可使两个钻杆的接头分离。

Claims (5)

1.一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：由第一、第二外花键和内花键套及弹簧圆柱销组成，第一、第二外花键(1、2)的外壁上均设有渐开线外花键(11、21)，内花键套(3)的内腔轴向通长加工有渐开线内花键(31)，第一、第二外花键的渐开线外花键部分，套装在内花键套的内腔轴向通长加工有渐开线内花键内，第一外花键(1)的一端连接钻杆，另一端设有圆锥阳螺纹(12)，与第二外花键(2)一端内腔开设的圆锥阴螺纹(22)匹配连接；第一外花键的渐开线外花键(11)上径向设有花键轴向定位孔(13)，与内花键套上径向开设的花键轴向定位孔(32)相对应，由弹簧圆柱销(4)连接固定；第二外花键的另一端与钻头杆连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：所述第一外花键(1)外壁上渐开线外花键(11)靠近圆锥阳螺纹(12)一侧端部，周向设有60°～90°的花键装配引导角(14)。
3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：所述第二外花键(2)外壁上渐开线外花键(21)的端部，周向设有60°～90°的花键装配引导角(23)和一端内腔开设的圆锥阴螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：所述内花键套(3)的内腔轴向通长的渐开线内花键(31)的两端，分别设有60°～90°花键装配引导角(33)。
5.根据权利要求1所述的一种用于煤矿井下钻机的钻杆正反转连接装置，其特征在于：所述内花键套(3)的外壁上设有与钻杆上螺旋导叶同向的螺旋导叶(34)。
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