CN111456625A - 后排渣式水平环缝钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种后排渣式水平环缝钻具，包括钻架，所述钻架上设置有钻筒、驱动钻筒转动的回转驱动机构以及驱动钻筒前后移动的水平驱动机构，所述钻筒具有沿其轴向贯穿的排芯孔，所述回转驱动机构包括与钻筒同轴设置的主轴,该主轴中心具有与排芯孔贯通的过料孔。本发明的有益效果是：钻筒、主轴是空心结构，并且钻筒的排芯孔有一定锥度，前端小后端大，岩芯可以顺利从后端排出。同时即便是钻具停工后，岩芯保留在钻筒内也不会影响下次钻孔施工，下一次钻孔时岩芯会被自动顶出，从而避免了需要从钻筒内部取出岩芯的施工困扰。
Description
技术领域
本发明属于井巷工程机械技术领域，具体涉及一种后排渣式水平环缝钻具。
背景技术
在现有技术中，隧道掘进是岩石非爆破开挖的常见手段，即利用水平环缝钻机在岩石的掌子面钻出环缝，破坏岩石边界，以利于剥离岩石。
在钻机掘进施工中，由于环缝钻机的钻筒头部是钻齿，尾部是驱动轴，所以当岩芯断在钻筒内时，岩芯只能从钻筒的头部取出，但是取出时钻筒头部的钻齿又会卡着岩芯，从而导致取出困难，存在一定的施工困扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种后排渣式水平环缝钻具，以解决现有技术中钻筒内岩芯取出困难的技术缺陷。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种后排渣式水平环缝钻具，其关键在于：包括钻架，所述钻架上设置有钻筒、驱动钻筒转动的回转驱动机构以及驱动钻筒前后移动的水平驱动机构，所述钻筒具有沿其轴向贯穿的排芯孔，所述回转驱动机构包括与钻筒同轴设置的主轴,该主轴中心具有与排芯孔贯通的过料孔。
采用上述结构，回转驱动机构、水平驱动机构分别驱动钻筒转动和移动，能够使钻具在岩石的掌子面上钻出环缝，以利于剥离岩石。钻筒内部排芯孔的设置，能够使岩芯顺利的从钻筒后端排出，即便是岩芯保留在钻筒内也不会影响下次钻孔，下一次钻孔时岩芯会被自动顶出，从而避免了需要从钻筒内部取出岩芯的施工困扰。
作为优选：所述排芯孔具有锥度，其前端孔径小于后端孔径。采用上述结构，有利于岩芯、岩渣从钻筒的后端顺利排出。
作为优选：所述排芯孔的前端内壁上设置有沿径向向内凸出的的凸粒，所述凸粒以螺旋排列形式分布在排芯孔的内壁上。采用上述结构，可以将断在钻筒前端内部的岩芯旋出。
作为优选：所述回转驱动机构包括依次动力连接的液压马达和变速箱，所述主轴的前端设有螺纹盘，所述钻筒的后端设有与螺纹盘固定连接的法兰盘。采用上述结构，液压马达工作即可驱动主轴带动钻筒旋转。
作为优选：所述钻筒上套设有进水套，钻筒前端端面分布有与进水套连通的出水孔。采用上述结构，可实现向钻筒前端喷水排渣，有利于钻筒旋转切削。
作为优选：所述变速箱上端设有支撑套，所述主轴通过轴承转动套装在支撑套内部，所述进水套环套在螺纹盘和法兰盘的周向外侧，所述轴承的外圈上设有连接孔，并通过该连接孔固定安装在进水套与支撑套之间，所述外圈与进水套之间设有密封圈，所述轴承的内圈固定套装在主轴上。采用上述结构，便于装配，且能够缩小支撑套与主轴之间的安装间距，尽可能的缩减变速箱外部尺寸，从而保证钻筒旋切工作时尽量贴近隧道壁。
作为优选：所述水平驱动机构包括设置在所述支撑套两侧的滑履、设置在所述钻架内部两侧的大导向柱，以及驱动滑履在大导向柱上滑动的进给油缸。采用上述结构，进给油缸工作即可驱动变速箱、钻筒等部件相对钻架前后移动，从而实现钻筒的进给。
作为优选：所述进给油缸包括主油缸和次级油缸，所述钻架的内部两侧设有小导向柱，所述次级油缸滑动安装在小导向柱上，所述主油缸的活塞杆连接在次级油缸的缸头上，次级油缸的活塞杆通过卡板连接在滑履上。采用上述结构，不仅能够缩小装配空间，而且可以使进给油缸的推进行程最大化。
作为优选：所述钻架的后端安装有回转支承，所述钻筒的轴心线相对于回转支承的轴心线向外倾斜。采用上述结构，能够使钻孔方向朝向洞壁外，保证下一轮掘进有足够的施工空间。
作为优选：所述钻架包括分别位于前后两端的前端板和后端板，前端板与后端板之间的两侧分别设有外侧板，外侧板的内侧均设有内侧板，且外侧板与对应的内侧板之间具有间隙。采用上述结构，两块内侧板之间的空间可方便岩芯、岩渣跌落至地面，外侧板与相邻内侧板之间的空间可用于隐藏进水管和液压油管，并起到保护作用，防止进水管和液压油管被岩芯、岩渣砸坏。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、钻筒、主轴是空心结构，并且钻筒的排芯孔有一定锥度，前端小后端大，岩芯可以顺利从后端排出。同时即便是钻具停工后，岩芯保留在钻筒内也不会影响下次钻孔施工，下一次钻孔时岩芯会被自动顶出，从而避免了需要从钻筒内部取出岩芯的施工困扰。
2、结构布局合理，装配方便，钻具施工运行的稳定性、可靠性高。
附图说明
图1为钻具的结构示意图；
图2为钻筒、主轴、支撑套、变速箱以及水平驱动机构装配在一起的结构示意图；
图3为钻架的结构示意图；
图4为进给油缸的安装示意图；
图5为钻具的主视图；
图6为图5中Ⅰ处的局部剖视放大图；
图7为法兰盘、螺纹盘、进水套、轴承、支撑套、密封圈各部件之间的装配示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
本实施例中所提及的前端是指钻筒2设有钻齿2e的一端，后端是指钻筒2设有法兰盘2c的一端。
如图1至5所示，一种后排渣式水平环缝钻具，其结构包括钻架1，钻架1的前端设有具有圆孔1b的支架1a，钻筒2的前端活动安装在圆孔1b内，钻筒2既能在圆孔1b内转动又能在圆孔1b内前后滑动，钻架1上设置有驱动钻筒2转动的回转驱动机构3，以及驱动钻筒2前后滑动的水平驱动机构4。
本实施例中，回转驱动机构3的具体结构如下所述：
如图5和6所示，回转驱动机构3包括依次动力连接的液压马达3a、变速箱3b和主轴3c，其中主轴3c的前端设有螺纹盘3c2，钻筒2的后端设有与螺纹盘3c2固定连接的法兰盘2c，液压马达3a工作即可驱动主轴3c转动，从而带动钻筒2旋转。为了向钻筒2前端喷水，以增加钻筒2对岩石的旋转切削效率，钻筒2在对应法兰盘2c周向外侧的位置安装有进水套5，法兰盘2c和钻筒2上均分布有一一连通的出水孔2d。
如图6和7所示，为便于转动装配主轴3c，变速箱3b上端设有环状结构的支撑套3d，主轴3c通过轴承3e转动套装在支撑套3d内部，进水套5环套在螺纹盘3c2和法兰盘2c的周向外侧，轴承3e的外圈3e1上设有连接孔3e3，并通过该连接孔3e3固定安装在进水套5与支撑套3d之间，外圈3e1与进水套5之间还设有密封圈7，轴承3e的内圈3e2固定套装在主轴3c上，通过轴承3e的特殊安装方式，还能够缩小支撑套3d与主轴3c之间的安装间距，尽可能的缩减变速箱3b的外部尺寸，从而保证钻筒2旋切工作时尽量贴近隧道壁。
再如图1、2和6所示，钻筒2的前端安装有钻齿2e，钻筒2具有沿其轴向贯穿的排芯孔2a，排芯孔2a具有锥度，其前端孔径小于后端孔径，主轴3c具有与排芯孔2a连通的过料孔3c1，这样的结构布置能够保证岩芯、岩渣顺利的从后端排出，同时即便是钻具停工后，岩芯保留在钻筒2内也不会影响下次钻孔，下一次钻孔时岩芯会被自动顶出，从而避免了需要从钻筒2内部取出岩芯的施工困扰。
如图5所示，为将断在钻筒2前端内部的岩芯顺利旋出，排芯孔2a的前端内壁上设置有呈凸起状的凸粒2b，凸粒2b以螺旋排列形式分布在排芯孔2a的内壁上。
本实施例中，水平驱动机构4的具体结构如下所述：
如图2、3和4所示，水平驱动机构4包括进给油缸4a、设置在支撑套3d两侧的滑履4b以及设置在钻架1内部两侧的大导向柱4c，其中滑履4b滑动安装在对应的大导向柱4c上，钻架1的内部两侧还设有小导向柱4d，进给油缸4a由主油缸4a1和次级油缸4a2组成，其中次级油缸4a2滑动安装在小导向柱4d上，主油缸4a1的活塞杆连接在次级油缸4a2的缸头上，次级油缸4a2的活塞杆通过卡板4e连接在滑履4b上，基于上述结构布置，进给油缸4a工作即可驱动支撑套3d、变速箱3b、钻筒2等部件相对钻架1前后移动，从而实现钻筒2的进给。主油缸4a1和次级油缸4a2的结构布置不仅能够缩小装配空间，而且可以使进给油缸4a的推进行程最大化。
再如图5所示，钻架1的后端安装有回转支承6，钻筒2的轴心线相对于回转支承6的轴心线向外倾斜，在钻筒2切削工作时，其旋转中心倾斜设置可以使钻孔方向朝向洞壁外，保证下一轮掘进有足够的施工空间。
再如图3所示，钻架1由前端板11、两块外侧板12、两块内侧板13和后端板14等组成，两块内侧板13分别位于两块外侧板12的内侧，两块内侧板13之间的空间可方便岩芯、岩渣跌落至地面，外侧板12与相邻内侧板13之间的空间可用于隐藏进水管和液压油管，并起到保护作用，防止进水管和液压油管被岩芯、岩渣砸坏。支架1a设置在前端板11上。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：包括钻架(1)，所述钻架(1)上设置有钻筒(2)、驱动钻筒(2)转动的回转驱动机构(3)以及驱动钻筒(2)前后移动的水平驱动机构(4)，所述钻筒(2)具有沿其轴向贯穿的排芯孔(2a)，所述回转驱动机构(3)包括与钻筒(2)同轴设置的主轴(3c),该主轴(3c)中心具有与排芯孔(2a)贯通的过料孔(3c1)。
2.根据权利要求1所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述排芯孔(2a)具有锥度，其前端孔径小于后端孔径。
3.根据权利要求2所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述排芯孔(2a)的前端内壁上设置有沿径向向内凸出的的凸粒(2b)，所述凸粒(2b)以螺旋排列形式分布在排芯孔(2a)的内壁上。
4.根据权利要求1或2或3所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述回转驱动机构(3)包括依次动力连接的液压马达(3a)和变速箱(3b)，所述主轴(3c)的前端设有螺纹盘(3c2)，所述钻筒(2)的后端设有与螺纹盘(3c2)固定连接的法兰盘(2c)。
5.根据权利要求4所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述钻筒(2)上套设有进水套(5)，钻筒(2)前端端面分布有与进水套(5)连通的出水孔(2d)。
6.根据权利要求4的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述变速箱(3b)上端设有支撑套(3d)，所述主轴(3c)通过轴承(3e)转动套装在支撑套(3d)内部，所述进水套(5)环套在螺纹盘(3c2)和法兰盘(2c)的周向外侧，所述轴承(3e)的外圈(3e1)上设有连接孔(3e3)，并通过该连接孔(3e3)固定安装在进水套(5)与支撑套(3d)之间，所述外圈(3e1)与进水套(5)之间设有密封圈(7)，所述轴承(3e)的内圈(3e2)固定套装在主轴(3c)上。
7.根据权利要求6所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述水平驱动机构(4)包括设置在所述支撑套(3d)两侧的滑履(4b)、设置在所述钻架(1)内部两侧的大导向柱(4c)，以及驱动滑履(4b)在大导向柱(4c)上滑动的进给油缸(4a)。
8.根据权利要求7所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述进给油缸(4a)包括主油缸(4a1)和次级油缸(4a2)，所述钻架(1)的内部两侧设有小导向柱(4d)，所述次级油缸(4a2)滑动安装在小导向柱(4d)上，所述主油缸(4a1)的活塞杆连接在次级油缸(4a2)的缸头上，次级油缸(4a2)的活塞杆通过卡板(4e)连接在滑履(4b)上。
9.根据权利要求1或2或3所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述钻架(1)的后端安装有回转支承(6)，所述钻筒(2)的轴心线相对于回转支承(6)的轴心线向外倾斜。
10.根据权利要求1或2或3所述的后排渣式水平环缝钻具，其特征在于：所述钻架(1)包括分别位于前后两端的前端板(11)和后端板(14)，前端板(11)与后端板(14)之间的两侧分别设有外侧板(12)，外侧板(12)的内侧均设有内侧板(13)，且外侧板(12)与对应的内侧板(13)之间具有间隙。
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