CN108661578B - 复合式液压动力头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合式液压动力头，属于机械设计领域，包括变速箱、主动钻杆、液压卡盘和内置式液压水辫，所述变速箱上设置用于与所述主动钻杆滑动配合的主轴和用于驱动所述主动钻杆在所述主轴内做轴向往复移动的所述内置式液压水辫，所述主轴背离所述内置式液压水辫的背离端设置所述的液压卡盘。本发明采用液压卡盘和主动钻杆相结合，加接钻杆用主动钻杆，拆卸钻杆用液压卡盘，并利用内置式水辫实现钻杆加接与拆卸的转换，钻杆加接效率高，拆卸效率高，清洗液密封效果好，同普通钻机结构兼容，液压卡盘寿命高，同时可拓展冲击钻进技术。
Description
技术领域
本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种复合式液压动力头，应用于煤矿液压钻机。
背景技术
目前钻机用的液压动力头，钻杆连接方式普遍采用液压卡盘夹持钻杆和主动钻杆连接钻杆两种方式，液压卡盘类动力头主要就是在主轴前端连接液压卡盘，液压卡盘同主轴一同旋转，靠液压卡盘对钻杆的夹持力进行载荷传递；主动钻杆类动力头是在主轴前端段直接连接主动钻杆，利用主动钻杆的螺纹连接钻杆。
液压卡盘类动力头主要特点就是拆卸钻杆方便，主要是利用液压卡盘和钻机夹持器夹紧钻杆，液压卡盘反转，旋松钻杆，然后松开液压卡盘就拆下钻杆，缺点传递扭矩小，工作时液压卡盘需高压旋转供油，液压卡盘寿命低，水辫经常泄露，无法实现钻杆的自动加接。
主动钻杆类动力头主要特点是钻杆加接方便，利用螺纹直接旋入即可，清洁水系统密封效果好，便于实现钻杆的自动加接。缺点拆卸钻杆困难，必须采用双夹持器实现钻杆间旋松，然后利用主动钻杆摩擦力旋离钻杆，再用夹持器夹紧钻杆，反转主轴，主动钻杆同钻杆脱离，松开夹持器，完成钻杆的拆卸。因此效率低，同时双夹持间轴向是接近刚性连接，因此在旋松钻杆时，会对钻杆造成伤害。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种复合式液压动力头，主要解决现有液压动力头存在的以下问题：1)液压卡盘类动力头存在旋转供油压力要求高、液压卡盘寿命低、传递载荷低、钻杆自动化加接难度大；2)主动钻杆动力头存在拆卸钻杆效率低，双夹持器结构复杂，拆卸钻杆损伤大，同普通钻机兼容性差(普通钻机是单夹持器)。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种复合式液压动力头，包括变速箱、主动钻杆、液压卡盘和内置式液压水辫，所述变速箱上设置用于与所述主动钻杆滑动配合的主轴和用于驱动所述主动钻杆在所述主轴内做轴向往复移动的所述内置式液压水辫，所述主轴背离所述内置式液压水辫的背离端设置所述的液压卡盘。
进一步，所述液压卡盘与所述主轴刚性连接。
进一步，所述内置式液压水辫由油缸筒、活塞、水辫套组成，所述活塞与所述主动钻杆转动连接，且活塞在油缸筒与水辫套之间形成的空间内往复移动。
进一步，所述主动钻杆外壁具有与所述主轴上轴孔形状相同的非圆形横截面。
进一步，所述非圆形横截面呈D形、方形或多边形。
本发明的有益效果是：本发明采用液压卡盘和主动钻杆相结合，加接钻杆用主动钻杆，拆卸钻杆用液压卡盘，钻杆加接效率高，拆卸效率高，清洗液密封效果好，同普通钻机结构兼容，液压卡盘寿命提高20倍以上，同时可拓展冲击钻进技术。
主要创新点
(1)内置伸缩式水辫，在保证清洁水密封的情况下，还能使主动钻杆轴向往复移动；
(2)主动钻杆同液压卡盘复合加接钻杆结构；
(3)留置冲击钻进接口技术。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明复合式液压动力头的结构示意图；
附图标记：变速箱1、主动钻杆2、液压卡盘3、内置式液压水辫4、主轴5、钻杆I6、钻杆II7。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1，实施例基本如附图所示：本发明提供一种复合液压动力头，整个动力头由变速箱1、主动钻杆2、液压卡盘3和内置式液压水辫4组成；变速箱1提供旋转动力，主动钻杆2安装于主轴5内，其间采用六方或非圆端面配合，可轴向移动，将主轴5扭矩和运动直接传递到主动钻杆2，实现钻进工作；内置式液压水辫4位于变速箱1尾端，同变速箱1相连，由最外层的油缸筒、中间的活塞、水辫套组成，活塞在油缸筒与水辫套形成的空间往复移动，实现主动钻杆的往复移动。加接钻杆时，主动钻杆2在内置式液压水辫4的活塞的推动下，移出液压卡盘3端面，利用主动钻杆2完成钻杆加接，然后退回主轴5底端，实现推进钻进工作；液压卡盘3同主轴5前端刚性连接，拆卸钻杆时，主动钻杆2处于尾端，液压卡盘3和夹持器(未画出)同时夹紧钻杆，主轴5反转，实现钻杆同夹持器分离，松开液压卡盘，实现钻杆的拆卸。
工作原理如下：
加钻杆时，内置式液压水辫4的油缸筒C端进油，活塞在液压油的作用下向前推进，主动钻杆2螺纹连接部分伸出液压卡盘3，当要加接的钻杆到位后，动力头正转并向前推进，钻杆I6同主动钻杆2连接，继续旋转同钻杆II7连接，完成钻杆的加接。
钻进时，钻杆加接完成后，动力头向前推进，内置式液压水辫4的油缸筒B端进油，主动钻杆2相对变速箱1向后移动，当主动钻杆2端部接触主轴5端部时，实现推力的传递，旋转主轴5，带动主动钻杆2旋转并向前推进，完成钻进工作。
拆卸钻杆时，夹持器夹紧钻杆II7，主动钻杆2处于主轴5尾端，动力头推进，当钻杆I6进入液压卡盘3一定长度后，液压卡盘3夹紧钻杆，动力头反转，钻杆I6同钻杆II7分离，松开液压卡盘，完成钻杆的拆卸。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种复合式液压动力头，包括变速箱（1）、主动钻杆（2）、液压卡盘（3）和内置式液压水辫（4），其特征在于，所述变速箱上设置用于与所述主动钻杆滑动配合的主轴（5）和用于驱动所述主动钻杆在所述主轴内做轴向往复移动的所述内置式液压水辫，所述主轴的扭矩传递至主动钻杆，所述主轴背离所述内置式液压水辫的背离端设置所述的液压卡盘；所述内置式液压水辫由油缸筒、活塞、水辫套组成，所述活塞与所述主动钻杆转动连接，且活塞在油缸筒与水辫套之间形成的空间内往复移动。
2.根据权利要求1所述的复合式液压动力头，其特征在于，所述液压卡盘与所述主轴刚性连接。
3.根据权利要求1所述的复合式液压动力头，其特征在于，所述主动钻杆外壁具有与所述主轴上轴孔形状相同的非圆形横截面。
4.根据权利要求3所述的复合式液压动力头，其特征在于，所述非圆形横截面呈D形、方形或多边形。
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