CN107420036B - 一种煤矿井下坑道定向钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矿井下坑道定向钻机，包括钻车和泵车，所述钻车主要包括车体、夹持机构、油箱、配油套，所述夹持机构包括前夹持部和后夹持部，所述前夹持部和后夹持部依次设置于钻车的进给架上，所述配油套包括缸筒和活塞，所述活塞与缸筒之间为双油路旋转密封式结构。本发明具有结构简便、空间紧凑、安全可靠等特点。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿设备领域，特别是涉及一种用于煤矿的井下坑道定向钻机。
背景技术
井下坑道钻机主要用于煤矿井下瓦斯抽（排）放、注浆防灭火、煤层注水、煤层厚度勘测、防突卸压、地质勘探等各类工程定向钻孔的施工，及其他特殊要求的井下钻孔需求。
受制于坑道的空间尺寸及各种恶劣工况的影响，同时由于井下巷道倾角较大，要求对整机的结构体积和可靠性有合理的设计规划。因此，合理的钻机整体布局及各个部件的结构设计也是井下坑道钻机设计的一个重要技术环节，对钻机机械性能及液压系统的稳定具有非常重要的作用。
长期以来，将井下坑道钻机的油箱放在设备底盘的平台上成为了一种惯性的设计思维，这样的设计结构势必导致整机结构庞大、空间交叉较多、维修困难等问题。
传统的设计中，井下坑道钻机的夹持机构普遍采用“胶筒”式、内置轴承式或内置碟簧式夹持机构。“胶筒”式夹持机构因为胶套容易磨损或破损，所以夹持不可靠；内置轴承式夹持机构遇到问题时不易判断事故原因，且轴承磨损或损坏后更换比较麻烦；内置碟簧式夹持机构在使用时容易受碟簧本身材料、热处理及长时间产生的脆化等因素影响，无法保证更好的稳定性、可靠性。
传统设计中配油套结构普遍采用胶囊密封旋转型结构，通过密封油液压力控制驱动卡盘、卡瓦进行夹紧、释放动作。但是对于旋转密封结构而言，油液压力较大，内部油液温度的快速升高，会对结构内部的轴承、密封件产生损伤，大大降低产品的可靠性。
煤炭开采经过多年快速的发展，目前煤炭每年的开采量极其巨大，仅仅依靠浅煤层的采掘已经不能充分满足国内对煤炭的需求，但是深煤层的地质开采难度更大，因此目前应用的定向钻机在结构设计、稳定性、可靠性以及使用功率各方面都无法适应对定向钻机的要求。为此，如何改善整机布局、优化结构空间设计，优化液压系统的工作状况，提高液压系统的传递效率、保证钻机整体工况运行的可靠性，开发更大转矩、功率的定向钻机，已成为整个行业当前急需解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种适用于煤矿井下坑道的定向钻机。
本发明的技术方案为：
一种煤矿井下坑道定向钻机，包括钻车和泵车，所述钻车包括车体、夹持机构、油箱、配油套，其特征在于：所述夹持机构包括前夹持部和后夹持部，所述前夹持部和后夹持部依次设置于钻车的进给架上，所述的前夹持部和后夹持部结构原理相似，所述配油套包括缸筒和活塞，所述活塞与缸筒之间为双油路旋转密封式结构。
可选的，所述活塞套装于进给架上减速箱的主轴上随主轴转动，且活塞的壁中径向设置有双油路，所述缸筒套装于活塞外侧，且缸筒与活塞的相接圆面上设置有若干环槽，所述环槽中至少有两条环槽分别与所述的双油路相通，其余环槽中部分或全部设置有密封圈。
可选的，所述缸筒外壁上设置有防转支撑。
可选的，所述配油套还包括一阀块，所述阀块用以控制向配油套供油，所述缸筒的外壁上设置有一平台，所述阀块固定设置于该平台上。
可选的，所述配油套为后置式结构，配油套和主轴通过螺纹连接，位于定向钻机的减速箱的后端。
可选的，所述油箱为与底盘结构固定连接的内置式油箱。
可选的，所述油箱结构为下沉平置于底盘上的油箱结构或嵌置于底盘结构内的油箱结构，所述油箱与底盘结构之间为焊接连接或是螺栓连接，所述油箱为一体油箱结构或是分体油箱结构。
可选的，所述后夹持部采用斜楔式自锁油缸型夹持结构，所述斜楔式自锁油缸型夹持结构包括夹持缸筒、卡盘活塞、卡瓦和液压阀块，卡盘活塞设置于缸筒内孔中，而卡瓦则通过斜面与卡盘活塞内孔中的斜面配合，两路液压油的进出决定了活塞的左右运动方向，从而控制卡瓦的夹紧和松开，液压阀块则具有自锁功能，保证钻杆夹持与松开的可靠性。所述的液压阀块可内置、可外置，本发明为外置式。
本发明的技术效果如下：
（1）本发明的一种煤矿井下坑道定向钻机，配油套采用双油路旋转密封结构，利用缸筒和活塞旋转面之间设置环形弹性密封圈和双油路循环，一方面可以高效可靠的提供旋转密封效果，另一方面，利用双油路循环在提供润滑效果的同时可以将配油套内部产生的热量带走，抑制配油套内的温升现象，提高配油套的工作可靠性和使用寿命。
（2）本发明的一种煤矿井下坑道定向钻机，将配油套后置于减速箱的后端，便于配油套的拆卸和维护保养，提高整个钻机的工作效率。
（3）本发明的一种煤矿井下坑道定向钻机，采用内置式油箱结构，通过将油箱下沉内置于钻车底盘中，或是嵌置于底盘内部，并采用焊接或是螺纹连接的方式将内置式油箱与车体底盘固定为一体结构，一方面可以增加油箱的稳定性，还可以利用车体的结构给油箱提供防护，增强油箱的安全性能；另一方面这种内置式油箱可以避免油箱占用车体的空间，使得钻车其结构更加紧凑，给整机布置带来良好的空间利用效能，优化钻车设备的结构布局，尽可能的减小钻车的设备尺寸，提高设备的机械性能，使井下煤矿深层的地质开采能力得到更进一步的提高，并能够更好的适用于各个受限的工况环境、提高钻机工作的可靠性和稳定性。
（4）本发明的一种煤矿井下坑道定向钻机，后夹持部的卡盘活塞和卡瓦之间采用斜楔式自锁油缸结构，并利用配油套提供的高压液压油供给驱动，使得钻杆夹紧和松开更加简便、可靠。
附图说明
图1是本发明的煤矿井下坑道定向钻机的结构示意图。
图2是本发明的后夹持部的结构示意图。
图3是本发明的配油套的结构示意图。
附图标记说明：
1-钻车，2-油箱，3-后夹持部，4-配油套,5-泵车。
1’-卡盘活塞，2’-卡瓦，3’-夹持缸筒，4’-液压阀块。
1”-端盖，2”-缸筒，3”-活塞，4”-防转支撑，5”-轴承, 6”-密封圈，7”-阀块，8”-轴承, 9”-挡圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图 1所示为本发明的煤矿井下坑道定向钻机的结构示意图，它包括钻车1和泵车5。钻车1包括油箱2、后夹持部3和配油套4。
做为一种实施例，泵车5也可根据实际情况与钻车1合并为一个整体。
在定向钻机结构中，由于液压油箱体积较大，需要占用较多空间，但是井下坑道的空间一般较为狭窄，对设备尺寸要求较为严格，因此油箱的结构大大影响了其他部件的设置以及各种管路、线路的走向，故本发明采用将油箱2沉陷放置在车架底盘中，可以把更多的工作台面空间留给其他结构组件。
油箱2沉陷设置在底盘内或是嵌置于底盘中，可以采用焊接或是通过螺栓与车体底盘连接成一体。这样的结构能有效的避免与其他部件的干涉，也为整机提供了更大的布局空间。
油箱的结构可以为一体式油箱结构，也可以为分体式油箱结构；油箱的形状可以采用规则的矩形油箱，也可以采用其它的规则形状，如圆筒形、梯形等，还可以根据车体的空间形状采用异形结构。
油箱和车体底盘的一体结构可以更好的增强整车的强度和稳定性，并利用车体底盘增加油箱的稳定性，可以提高油箱防冲击的能力，安全可靠。
如图2所示为钻机后夹持部的结构示意图，后夹持部3为液压卡盘夹持机构，采用斜楔式自锁油缸型夹持结构。
后夹持部3即液压卡盘为钻机的钻杆提供夹持动作，使钻杆在工作中能够高效稳定的作业。通过安装在夹持缸筒3’上的液压阀块4’受命工作，液压油进入夹持缸筒3’的内部油路，实现对卡盘活塞1’向左或者向右的动作推进，与卡盘活塞1’形成楔形组合的卡瓦2’，随着卡盘活塞1’的向左或向右动作，进行径向收、放动作，以实现夹持功能。所述的液压阀块4’具备液压锁的功能，在平时保持常闭夹紧状态。
如图3所示为配油套4的结构示意图，配油套4主要是为液压卡盘结构提供油路保障，是液压卡盘收放动作的动力源。
防转支撑4”将缸筒2”固定,防止缸筒2”旋转,活塞3”通过轴承5”、轴承8”安装在缸筒2”内，密封圈6”安装在缸筒2”和活塞3”之间，保障其密封性，端盖1”固定在活塞3”左端面，端盖1”具有扶正钻杆的作用，挡圈9”卡置在轴承8”的一端，限制轴承8”轴向窜动，阀块7”安装在缸筒2”外圆面的一个平面上，通过油路控制对配油套供油，供油为触发式控制，当配油套活塞3”随主轴转动后，油路自动触发对配油套内部供油，产生的油路为循环油路，由配油套供给到液压卡盘，为液压卡盘夹持提供动力源，这种循环供油方式，既能够很好的将配油套内部的高热量带走，控制配油套的温升现象，也能起到很好的润滑作用，使配油套的稳定性和可靠性得到极大的提高。
阀块7"还可以选择分离式的设置方式，通过油管实现远程供油控制。
阀块7"还可以选择内置式的设置方式，通过内部结构设计实现供油控制。
密封圈6"可以采用常规的环形弹性密封圈，密封圈的截面可以为圆形、椭圆形、矩形或是梯形，也可以选用其它结构或功能的密封圈，如采用基于温升膨胀的材料制备的密封圈，可以达到更佳的密封效果。
以上所述仅为本发明的优选的实施方式。需要指出的是，本领域的技术人员基于本发明的精神和实质，所作出的变型和改进均应涵盖于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种煤矿井下坑道定向钻机，包括钻车和泵车，所述钻车主要包括车体、夹持机构、油箱、配油套，其特征在于：所述夹持机构包括前夹持部和后夹持部，所述前夹持部和后夹持部依次设置于钻车的进给架上，并且其结构原理相似，所述配油套包括缸筒和活塞，所述
活塞与缸筒之间为双油路旋转密封式结构;
所述活塞套装于进给架上减速箱的主轴上随主轴转动，且活塞的壁中径向设置有双油路，所述缸筒套装于活塞外侧，且缸筒与活塞的相接圆面上设置有若干环槽，所述环槽中至少有两条环槽分别与所述的双油路相通，其余环槽中部分或全部设置有密封圈。
2.如权利要求1所述的煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述缸筒外壁上设置有防转支撑。
3.如权利要求2所述的煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述配油套还包括一阀块，所述阀块用以控制向配油套供油，所述缸筒的外壁上设置有一平台，所述阀块固定设置于该平台上。
4.如权利要求3所述的煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述配油套为后置式结构，配油套和进给架上的减速箱主轴通过螺纹连接，位于定向钻机的减速箱的后端。
5.如权利要求1~4所述的任一煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述油箱为与底盘结构固定连接的内置式油箱。
6.如权利要求5所述的煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述油箱结构为下沉平置于底盘上的油箱结构或嵌置于底盘结构内的油箱结构，所述油箱与底盘结构之间为焊接连接或是螺栓连接，所述油箱为一体油箱结构或是分体油箱结构。
7.如权利要求6所述的煤矿井下坑道定向钻机，其特征在于：所述前夹持部和后夹持部均采用斜楔式自锁油缸型夹持结构，所述斜楔式自锁油缸型夹持结构包括夹持缸筒、卡盘活塞、卡瓦和液压阀块，卡盘活塞设置于缸筒内孔中，而卡瓦则通过斜面与卡盘活塞内孔中的斜面配合，两路液压油的进出决定了活塞的左右运动方向，从而控制卡瓦的夹紧和松开，既能外置又能内置的液压阀块则具有自锁功能，保证钻杆夹持与松开的可靠性。
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Address after: 710000 No. 1, Fengquan Road, Fengdong new town, Xixian New District, Xi'an City, Shaanxi Province Applicant after: SHAANXI TAIHE INTELLIGENT DRILLING Co.,Ltd. Applicant after: SHANXI JINDING GAOBAO DRILLING CO.,LTD. Address before: 710086 No.5 Huanyuan South Road, Xiaoli Village Industrial Park, Fengdong New City, Xixian New District, Xi'an City, Shaanxi Province Applicant before: SHAANXI TAIHE TECHNOLOGY CO.,LTD. Applicant before: SHANXI JINDING GAOBAO DRILLING CO.,LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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