CN111827880A - 一种钻冲扩一体液压钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻冲扩一体液压钻机，包括履带底盘、底座、液压泵站、第一回转减速器、第二回转减速器、导轨、回转装置、高压密封钻杆、高压水辫、高低压转换阀、夹持器、扩孔装置、钻头，扩孔装置中设置有转换阀芯组件、矩形通孔、刀片、冲洗结构、增透结构以及遮挡结构；本发明结构紧凑，使用可靠性高，可以节省大量的人力、物力和财力。

Description

一种钻冲扩一体液压钻机

技术领域

本发明属于瓦斯抽采装置技术领域，涉及一种钻冲扩一体液压钻机。

背景技术

瓦斯抽采作为防治煤矿瓦斯灾害的根本措施，瓦斯抽采的质和量直接关系到煤矿的安全生产。钻机在煤层中钻孔是瓦斯抽采的有效途径。

目前市面上出现了全液压履带钻机和可拆卸的架柱式钻机，全液压履带钻机具有结构紧凑、操作简单、传动平稳等优点，在煤层瓦斯抽采孔施工中得到了广泛的应用，但是全液压履带钻机底盘较高，只能钻巷道中的上位孔而不能钻下位孔，造成了煤层中中瓦斯抽采的盲区，适用性低；可拆卸的架柱式钻机需拼盘拆装机架，搬运不方便，劳动强度大且工作效率低。并且，全液压履带钻机和可拆卸的架柱式钻机在钻完瓦斯抽采孔之后，需要把钻杆和钻头退出瓦斯抽采孔，然后采用瓦斯抽采孔水力作业装置进行水力增透和冲孔，耗费了大量的人力、物力和财力，如果在钻机钻孔退钻时，可能会发生塌孔现象，瓦斯抽采孔水力作业装置无法进行增透和冲孔作业，需要重复钻孔，使用可靠性低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种钻冲扩一体液压钻机，很好的解决了现有钻机适用性低、使用不便以及可靠性低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种钻冲扩一体液压钻机，包括履带底盘、设置于履带底盘一端的底座、设置于底座上的液压泵站，所述履带底盘上与底座相对的一端设置有轴线垂直于履带底盘的第一回转减速器，所述第一回转减速器顶面上连接有转盘，所述转盘上关于第一回转减速器轴线对称设置有两个升降立柱，两个所述升降立柱之间连接有轴线与履带底盘长度方向平行的第二回转减速器，所述第二回转减速器背离液压泵站的一侧连接有导轨，所述导轨上设置有沿其长度方向往复滑动的回转装置，所述回转装置连接有能够转动的高压密封钻杆，高压密封钻杆与回转装置连接的一端连接有高压水辫，所述高压水辫连接有高低压转换阀，所述高压密封钻杆远离回转装置的一端套设有固定于导轨上的夹持器，高压密封钻杆穿出夹持器的端部连接有扩孔装置，所述扩孔装置远离高压密封钻杆的一端连接有钻头，所述履带底盘、第一回转减速器、第二回转减速器、升降立柱、夹持器以及回转装置均通过油路与液压泵站连接；

所述扩孔装置包括两端分别与高压密封钻杆和钻头连接的本体，所述本体内设置有转换阀芯组件，本体侧面开设有矩形通孔，所述转换阀芯组件远离高压密封钻杆的一端连接有通过矩形通孔能够向本体外部伸展的一对刀片，所述本体内设置有冲洗结构和增透结构，所述矩形通孔内设置有遮挡结构。

进一步的，所述履带底盘中部关于第一回转减速器轴线对称设置有两个升降立柱。

进一步的，所有所述升降立柱顶端均连接有可伸缩的支撑立柱。

进一步的，所述导轨上设置有伸缩方向的延长线与轨道长度方向的延长线平行的液压伸缩杆，液压伸缩杆的两端分别连接于导轨和回转装置上。

进一步的，所述转换阀芯组件包括穿设于本体内的筒体，筒体内设置有具有大径端和小径端的阶梯孔，所述筒体内穿设有能够轴向窜动的滑动轴，滑动轴中部设置有于阶梯孔大径端滑动的挡环，筒体朝向刀片的一端设置有调节套，所述调节套和挡环之间设置有套设于滑动轴上的第一弹簧，所述调节套和滑动轴之间设置有密封圈，滑动轴穿出筒体的一端与刀片铰接。

进一步的，所述刀片中部开设有长条形通孔，所述矩形通孔内设置有插入到长条形通孔内的导向销。

进一步的，所述冲洗结构包括开设于本体内的低压出口，所述低压出口位于矩形通孔长度方向的两端，筒体和本体上开设有相连通的低压进口，所述低压进口位于筒体的阶梯孔的小径端，所述低压进口和低压出口之间连通有设置于本体内的低压通道，所述滑动轴远离刀片的端面开设有盲孔，所述盲孔底部设置有开设于滑动轴圆周面上的环形槽。

进一步的，增透结构包括设置于本体外侧面上的第一高压出口，所述本体和筒体上开设有相连通的高压进口，所述高压进口位于筒体的阶梯孔的小径端且靠近挡环，所述高压进口和第一高压出口之间连通有设置于本体内的高压通道。

进一步的，滑动轴穿出筒体的一端的本体内侧面上开设有与高压通道连通的第二高压出口，矩形通孔的内侧面开设有与本体轴线垂直的长条形的第一凹槽。

进一步的，所述遮挡结构包括设置于矩形通孔的两端的遮挡块，所述遮挡块朝向刀片的端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内插设有能够滑动的挡止块，所述挡止块背离刀片的一端连接有第二弹簧，第二弹簧与第二凹槽底面相接触，所述挡止块朝向刀片的端部与刀片相抵触，所述挡止块和遮挡块的宽度与矩形通孔的宽度相同。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明结构紧凑，第二回转减速器和转盘上设置有的两个升降立柱组合使用，导轨上连接的高压密封钻杆、回转装置、高压水辫以及钻头可以进行升降和旋转，可以对巷道的内侧面上高位和地位进行打孔，不会产生瓦斯抽采的盲区。

2、本发明中，高压密封钻杆、高压水辫以及扩孔装置组合进行钻孔，在扩孔装置连接的钻头进行钻孔工作后，不用退钻，高压水辫通入高压力水，通过扩孔装置上的增透结构进行水力增透，同时扩孔装置中的刀片在回转装置带动下进行扩孔作业，实现机械扩孔和高压水射流冲孔双重功能，钻孔、冲孔和扩孔作业均由本发明一体完成，节省了物力、人力，降低成本；同时避免了退钻发生塌孔现象的发生，使用可靠性高。

3、本发明中，扩孔装置中的冲洗结构利于钻头的冷却和排渣。

4、本发明中，遮挡结构可以防止钻孔、冲孔以及扩孔作业过程中产生的煤层和岩石小碎块进行到矩形通孔中，防止刀片卡滞导致转换阀芯不能正常工作，提高了扩孔装置使用的可靠性。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的左视图；

图3为本发明中扩孔装置结构示意图；

图4为图3的A向局部视图；

图5为本发明中本体结构示意图；

图6为本发明中本体另一方向结构示意图；

图7为图4中的I部放大图；

图中：履带底盘(1)、底座(2)、液压泵站(3)、第一回转减速器(4)、转盘(5)、升降立柱(6)、第二回转减速器(7)、导轨(8)、回转装置(9)、高压密封钻杆(10)、高压水辫(11)、高低压转换阀(12)、夹持器(13)、扩孔装置(14)、钻头(15)、本体(16)、矩形通孔(17)、刀片(18)、支撑立柱(19)、筒体(20)、滑动轴(21)、挡环(22)、调节套(23)、第一弹簧(24)、密封圈(25)、长条形通孔(26)、导向销(27)、低压出口(28)、低压进口(29)、低压通道(30)、盲孔(31)、环形槽(32)、第一高压出口(33)、高压进口(34)、高压通道(35)、第二高压出口(36)、第一凹槽(37)、遮挡块(38)、第二凹槽(39)、挡止块(40)、第二弹簧(41)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明所述的一种钻冲扩一体液压钻机，包括履带底盘1、设置于履带底盘1一端的底座2、设置于底座2上的液压泵站3，所述履带底盘1上与底座2相对的一端设置有轴线垂直于履带底盘1的第一回转减速器4，所述第一回转减速器4顶面上连接有转盘5，所述转盘5上关于第一回转减速器4轴线对称设置有两个升降立柱6，两个所述升降立柱6之间连接有轴线与履带底盘1长度方向平行的第二回转减速器7，所述第二回转减速器7背离液压泵站3的一侧连接有导轨8，所述导轨8上设置有沿其长度方向往复滑动的回转装置9，所述回转装置9连接有能够转动的高压密封钻杆10，高压密封钻杆10与回转装置9连接的一端连接有高压水辫11，所述高压水辫11连接有高低压转换阀12，所述高压密封钻杆10远离回转装置9的一端套设有固定于导轨8上的夹持器13，高压密封钻杆10穿出夹持器13的端部连接有扩孔装置14，所述扩孔装置14远离高压密封钻杆10的一端连接有钻头15，所述履带底盘1、第一回转减速器4、第二回转减速器7、升降立柱6、夹持器13以及回转装置9均通过油路与液压泵站3连接；

本发明中，所述第一回转减速和第二回转减速器7上自带有液压马达，液压马达与液压泵站3通过油管进行连接；所述升降立柱6采用液压油缸原理实现升降；具体的，所述导轨8上设置有伸缩方向的延长线与轨道长度方向的延长线平行的液压伸缩杆，液压伸缩杆的两端分别连接于导轨8和回转装置9上，液压伸缩杆也与液压泵站3连接。

本发明进行钻孔作业时，通过液压泵站3控制履带底盘1、第一回转减速器4、第二回转减速器7、两个升降立柱6、夹持器13以及回转装置9；在将高低压转换阀12与水泵进行连接，水泵连接于巷道中的自来水管上，依靠履带底盘1将本发明移动到巷道需要钻孔的位置，第一回转减速器4和第二回转减速器7转动，带动导轨8、高压密封钻杆10、钻头15在第一回转减速器4和第二回转减速器7所在的平面上进行旋转，调节其角度，对巷道中不同角度位置进行钻孔，再者，升降立柱6可以将第二回转减速器7、导轨8、高压密封钻杆10、钻头15的高度进行调节，对巷道中高位或低位的位置进行钻孔，使巷道中不会产生瓦斯抽采的盲区，钻孔时，液压泵站3控制回转装置9带动高压密封钻杆10和钻头15转动，同时高低压转换阀12进入低压水，通过对钻头15进行冷却并利于钻头15排渣。

本发明中，如图3所示，所述扩孔装置14包括两端分别与高压密封钻杆10和钻头15连接的本体16，所述本体16内设置有转换阀芯组件，本体16侧面开设有矩形通孔17，所述转换阀芯组件远离高压密封钻杆10的一端连接有通过矩形通孔17能够向本体16外部伸展的一对刀片18，所述本体16内设置有冲洗结构和增透结构，所述矩形通孔17内设置有遮挡结构；在钻头15钻孔过后，高压转换阀转换进行高压水，转换阀阀芯组件动作并推动刀片18伸出矩形通孔17，刀片18进行机械扩孔作业，同时高压水通过增透结构射出，形成的高压射流冲击孔壁，实现机械扩孔和高压水射流冲孔双重功能，提高扩孔效果。

具体的，如图3所示，所述转换阀芯组件包括穿设于本体16内的筒体20，筒体20内设置有具有大径端和小径端的阶梯孔，所述筒体20内穿设有能够轴向窜动的滑动轴21，滑动轴21中部设置有于阶梯孔大径端滑动的挡环22，筒体20朝向刀片18的一端设置有调节套23，所述调节套23和挡环22之间设置有套设于滑动轴21上的第一弹簧24，所述调节套23和滑动轴21之间设置有密封圈25，滑动轴21穿出筒体20的一端与刀片18铰接；调节套23通过螺纹与筒体20进行连接，可以调节第一弹簧24的压缩量，从而调节滑动轴21滑动所需要的水压。

具体的，如图3所示，所述刀片18中部开设有长条形通孔26，所述矩形通孔17内设置有插入到长条形通孔26内的导向销27，当高压水进行到筒体20中，滑动轴21克服第一弹簧24弹力向刀片18的方向滑动，在导向销27的作用下，刀片18向矩形通孔17外进行伸展。

具体的，如图3和图5所示，所述冲洗结构包括开设于本体16内的低压出口28，所述低压出口28位于矩形通孔17长度方向的两端，筒体20和本体16上开设有相连通的低压进口29，所述低压进口29位于筒体20的阶梯孔的小径端，所述低压进口29和低压出口28之间连通有设置于本体16内的低压通道30，所述滑动轴21远离刀片18的端面开设有盲孔31，所述盲孔31底部设置有开设于滑动轴21圆周面上的环形槽32；低压水通过高低压转换阀12、高压水辫11、高压密封钻杆10进入到扩孔装置14中，低压水从低压进口29、低压通道30流入，从低压出口28流出，对本体16前端的钻头15进行冷却和排渣，同时低压水还可以对矩形通孔17和刀片18进行清洗。

具体的，如图3和图6所示，增透结构包括设置于本体16外侧面上的第一高压出口33，所述本体16和筒体20上开设有相连通的高压进口34，所述高压进口34位于筒体20的阶梯孔的小径端且靠近挡环22，所述高压进口34和第一高压出口33之间连通有设置于本体16内的高压通道35；使用高低压转换阀12，通入高压水，高压水同样从高压水辫11、压密封钻杆进入到扩孔装置14中，滑动轴21克服第一弹簧24弹力向刀片18的方向滑动，滑动轴21上的环形槽32与高压进口34连通，高压水此次流经高压进口34、高压通道35和第一高压出口33，从第一高压出口33射出并对孔壁进行冲击，切割孔壁达到扩孔效果。

进一步，如图6所示，滑动轴21穿出筒体20的一端的本体16内侧面上开设有与高压通道35连通的第二高压出口36，矩形通孔17的内侧面开设有与本体16轴线垂直的长条形的第一凹槽37，高压水同时从第二高压出口36射出，进入到矩形通孔17中，可以将矩形通孔17中的小碎块冲出。

具体的，如图3、图4和图5所示，所述遮挡结构包括设置于矩形通孔17的两端的遮挡块38，所述遮挡块38朝向刀片18的端面上开设有第二凹槽39，所述第二凹槽39内插设有能够滑动的挡止块40，所述挡止块40背离刀片18的一端连接有第二弹簧41，第二弹簧41与第二凹槽39底面相接触，所述挡止块40朝向刀片18的端部与刀片18相抵触，所述挡止块40和遮挡块38的宽度与矩形通孔17的宽度相同。在钻孔、扩孔作业中，煤层和岩石小碎块均被遮挡块38、挡止块40挡到矩形通孔17外边，不能进入到矩形通孔17中；即使上述冲洗结构可以对矩形通孔17进行冲洗，但是也不能防止小碎块进行到矩形通孔17中，当小碎块夹设到刀片18之间时，刀片18不能在弹簧24弹力下回缩到矩形通孔17内，影响刀片18使用的可靠性，而遮挡结构可以防止小碎块进行到矩形通孔17中，进一步提高了扩孔装置14的使用可靠性。

本发明中，所述履带底盘1中部关于第一回转减速器4轴线对称设置有两个升降立柱6，所述升降立柱6顶端均连接有可伸缩的支撑立柱19；支撑立柱19也采用液压油缸的原理，与液压泵站3连接，支撑立柱19可以对巷道进行支撑，避免巷道出现塌方，同时也可以稳定本发明整体结构，利于钻孔。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻冲扩一体液压钻机，包括履带底盘、设置于履带底盘一端的底座、设置于底座上的液压泵站，其特征在于：所述履带底盘上与底座相对的一端设置有轴线垂直于履带底盘的第一回转减速器，所述第一回转减速器顶面上连接有转盘，所述转盘上关于第一回转减速器轴线对称设置有两个升降立柱，两个所述升降立柱之间连接有轴线与履带底盘长度方向平行的第二回转减速器，所述第二回转减速器背离液压泵站的一侧连接有导轨，所述导轨上设置有沿其长度方向往复滑动的回转装置，所述回转装置连接有能够转动的高压密封钻杆，高压密封钻杆与回转装置连接的一端连接有高压水辫，所述高压水辫连接有高低压转换阀，所述高压密封钻杆远离回转装置的一端套设有固定于导轨上的夹持器，高压密封钻杆穿出夹持器的端部连接有扩孔装置，所述扩孔装置远离高压密封钻杆的一端连接有钻头，所述履带底盘、第一回转减速器、第二回转减速器、升降立柱、夹持器以及回转装置均通过油路与液压泵站连接；

所述扩孔装置包括两端分别与高压密封钻杆和钻头连接的本体，所述本体内设置有转换阀芯组件，本体侧面开设有矩形通孔，所述转换阀芯组件远离高压密封钻杆的一端连接有通过矩形通孔能够向本体外部伸展的一对刀片，所述本体内设置有冲洗结构和增透结构，所述矩形通孔内设置有遮挡结构。

2.根据权利要求1所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述履带底盘中部关于第一回转减速器轴线对称设置有两个升降立柱。

3.根据权利要求2所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所有所述升降立柱顶端均连接有可伸缩的支撑立柱。

4.根据权利要求1所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述导轨上设置有伸缩方向的延长线与轨道长度方向的延长线平行的液压伸缩杆，液压伸缩杆的两端分别连接于导轨和回转装置上。

5.根据权利要求1所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述转换阀芯组件包括穿设于本体内的筒体，筒体内设置有具有大径端和小径端的阶梯孔，所述筒体内穿设有能够轴向窜动的滑动轴，滑动轴中部设置有于阶梯孔大径端滑动的挡环，筒体朝向刀片的一端设置有调节套，所述调节套和挡环之间设置有套设于滑动轴上的第一弹簧，所述调节套和滑动轴之间设置有密封圈，滑动轴穿出筒体的一端与刀片铰接。

6.根据权利要求5所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述刀片中部开设有长条形通孔，所述矩形通孔内设置有插入到长条形通孔内的导向销。

7.根据权利要求5所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述冲洗结构包括开设于本体内的低压出口，所述低压出口位于矩形通孔长度方向的两端，筒体和本体上开设有相连通的低压进口，所述低压进口位于筒体的阶梯孔的小径端，所述低压进口和低压出口之间连通有设置于本体内的低压通道，所述滑动轴远离刀片的端面开设有盲孔，所述盲孔底部设置有开设于滑动轴圆周面上的环形槽。

8.根据权利要求7所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：增透结构包括设置于本体外侧面上的第一高压出口，所述本体和筒体上开设有相连通的高压进口，所述高压进口位于筒体的阶梯孔的小径端且靠近挡环，所述高压进口和第一高压出口之间连通有设置于本体内的高压通道。

9.根据权利要求8所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：滑动轴穿出筒体的一端的本体内侧面上开设有与高压通道连通的第二高压出口，矩形通孔的内侧面开设有与本体轴线垂直的长条形的第一凹槽。

10.根据权利要求1所述的钻冲扩一体液压钻机，其特征在于：所述遮挡结构包括设置于矩形通孔的两端的遮挡块，所述遮挡块朝向刀片的端面上开设有第二凹槽，所述第二凹槽内插设有能够滑动的挡止块，所述挡止块背离刀片的一端连接有第二弹簧，第二弹簧与第二凹槽底面相接触，所述挡止块朝向刀片的端部与刀片相抵触，所述挡止块和遮挡块的宽度与矩形通孔的宽度相同。

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