CN112145093A - 一种串联控制自动装卸正反转钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钻具领域，涉及一种串联控制自动装卸正反转钻杆，包括顺次连接的2个以上的钻杆单元，钻杆单元包括依次连接的母接头、管体与公接头，每个钻杆单元内部还设置有阀芯卡锁机构；相邻两个钻杆单元的公接头与母接头连接，并通过挤压阀芯卡锁机构使相邻两个钻杆单元轴向卡接固定。本发明是普通单向螺纹连接钻杆内部增设简易机构，钻杆间先通过螺纹连接到位后，再通过简易机构利用钻杆间连接时的挤压力实现钻杆间锁定或解锁，实现钻杆正反转进行缓冲松动处理抱钻事故同时，钻机也可自动装卸钻杆，为真正实现现场全程无人化钻孔施工提供技术支撑；脱离了人工辅助操作，减低了工人的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于钻具领域，涉及一种串联控制自动装卸正反转钻杆。
背景技术
目前，在煤矿井下煤层钻孔作业中所使用的钻杆普遍为圆锥螺纹连接，只能单向转动。钻孔施工工程中出现塌孔抱钻现象时，需要频繁正反转进行缓冲松动解抱，而普通单向转动的钻杆反转会出现钻杆脱扣，发生掉钻事故。近年来，相继开发了一些可正反转运行的钻杆解决钻孔施工问题，主要为以下几种类型：一类是采用三棱、六方等多面体形式的柱与孔进行插接对接，以传递正反转扭矩，用键销或螺钉进行轴向定位连接，以传递轴向载荷；另一类采用花键套联接；还有一些其它形式的正反扣螺纹组合联接及内部用花键承插联接。上述正反转钻杆，要么联接接头强度差，要么不稳定，且都需要人工现场辅助装卸钻杆，还不能实现机器自动装卸，使远控钻机及智能钻机不具有采用正反转处理卡埋钻事故及其他问题的功能。
鉴于远控钻机及智能钻机处理卡抱钻事故时，同样需要频繁正反转进行缓冲松动解抱，因此，其配套钻杆应具有正反转功能，且钻机可以对钻杆进行自动装卸。本发明通过对现有普通单向螺纹钻杆接头内部增设简易机构，利用阀芯卡锁机构实现钻杆间锁定和解锁，实现钻杆正反转进行缓冲松动处理抱钻事故同时，钻机也可自动装卸钻杆，为真正实现现场全程无人化钻孔施工提供技术支撑。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种串联控制自动装卸正反转钻杆，实现钻杆钻进时卡锁和装卸时解锁，实现全钻机装卸可正反转钻杆，脱离了人工辅助作业，为远控钻进及智能钻机钻孔时事故处理提供装备支撑。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种串联控制自动装卸正反转钻杆，包括顺次连接的2个以上的钻杆单元，钻杆单元包括依次连接的母接头、管体与公接头，每个钻杆单元内部还设置有阀芯卡锁机构；
相邻两个钻杆单元的公接头与母接头连接，并通过挤压阀芯卡锁机构使相邻两个钻杆单元轴向卡接固定。
可选的，阀芯卡锁机构包括顺次连接的阀芯加长杆、阀芯以及卡销，阀芯加长杆设置在母接头端并贯穿管体与设置在公接头端的阀芯螺纹连接。
可选的，阀芯按外径设置为阀芯大径段、阀芯小径段及弹簧段，弹簧段与阀芯加长杆连接，阀芯小径段与卡销配合连接，该弹簧段上设置有弹簧。
可选的，公接头内部在弹簧段的中间部位加工有用于弹簧压缩距离控制的限位台肩以及用于与该限位台肩匹配的限位螺母；
阀芯的弹簧段两侧设置有限位块，限位块设置在限位台肩与限位螺母之间，弹簧设置位置在限位块与限位台肩之间。
可选的，公接头上开设有多个卡销孔，卡销孔上通过紧固件设置有卡销挡环，卡销设置有卡销大径段与卡销小径段，卡销挡环的尺寸大于卡销小径段的尺寸并小于卡销大径段的尺寸。
可选的，卡销大径段设置在卡销孔内，底部设置在阀芯小径段的外表面上，阀芯大径段与阀芯小径段之间还设置有用于推动卡销的斜坡。
可选的，母接头内设置有用于卡接卡销的环形沟槽，环形沟槽在远离阀芯加长杆的一端在还设置有密封圈。
可选的，母接头内设置有用于与公接头螺接的螺纹孔，公接头的长度长于母接头的螺纹孔深度，确保公接头上的卡销能进入环形沟槽内。
可选的，阀芯的弹簧段上开设有1个以上用于弹簧腔与阀芯的内腔环境连通的通孔。
本发明的有益效果在于：本发明一种串联控制自动装卸正反转钻杆，是普通单向螺纹连接钻杆内部增设简易机构，钻杆间先通过螺纹连接到位后，再通过简易机构利用钻杆间连接时公接头的挤压力实现钻杆间锁定或解锁，实现钻杆正反转进行缓冲松动处理抱钻事故同时，钻机也可自动装卸钻杆，为真正实现现场全程无人化钻孔施工提供技术支撑；脱离了人工辅助操作，减低了工人的劳动强度。
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为本发明单个钻杆单元结构示意图；
图2为本发明安装示意图；
图3为图2中A-A的剖视图。
附图标记：母接头1、密封圈2、管体3、阀芯加长杆4、公接头5、限位螺母6、阀芯7、弹簧8、卡销9、卡销挡环10、第一钻杆11、第二钻杆22、第三钻杆33。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
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，不能理解为对本发明的限制；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，不能理解为对本发明的限制，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。
请参阅图1～图3，为一种串联控制自动装卸正反转钻杆，包括顺次连接的2个以上的钻杆单元，钻杆单元包括母接头1、管体3与公接头5，母接头1、管体3与公接头5相互间通过摩擦焊形成整体传载钻杆单元，每个钻杆单元内部还设置有阀芯卡锁机构；相邻两个钻杆单元的公接头5与母接头1连接，并通过挤压阀芯卡锁机构使相邻两个钻杆单元轴向卡接固定，阀芯卡锁机构包括顺次连接的阀芯加长杆4、阀芯7以及卡销9，阀芯加长杆4设置在母接头1端并贯穿管体3与设置在公接头5端的阀芯7螺纹连接，阀芯7按外径设置为阀芯大径段、阀芯小径段及弹簧段，弹簧段同过螺纹与阀芯加长杆4连接，阀芯小径段与卡销9配合连接，该弹簧段上设置有弹簧8，公接头5内部在弹簧段的中间部位加工有用于弹簧压缩距离控制的限位台肩以及用于与该限位台肩匹配的限位螺母6；阀芯的弹簧段两侧设置有限位块，限位块设置在限位台肩与限位螺母6之间，弹簧8设置位置在限位块与限位台肩之间，公接头5上开设有多个卡销孔，卡销孔上通过紧固件设置有卡销挡环10，卡销9设置有卡销大径段与卡销小径段，卡销挡环10的尺寸大于卡销小径段的尺寸并小于卡销大径段的尺寸，卡销大径段设置在卡销孔内，底部设置在阀芯小径段的外表面上，阀芯大径段与阀芯小径段之间还设置有用于推动卡销9的斜坡，母接头1内设置有用于卡接卡销9的环形沟槽，环形沟槽在远离阀芯加长杆4的一端在还设置有密封圈2，母接头1内设置有用于与公接头5螺接的螺纹孔，公接头5的长度长于母接头1的螺纹孔深度，确保公接头5上的卡销9能进入环形沟槽内。
本发明在使用时，第二钻杆22接入第三钻杆33后，再接入第一钻杆11时，第一钻杆11的公接头5旋入第二钻杆22的母接头1时，第一钻杆11的公接头5的端部不断顶压第二钻杆22的阀芯卡锁机构的阀芯加长杆4，使第二钻杆22的阀芯7伸出顶起卡销9，卡销小径段伸出卡销挡环10并置于第三钻杆33的环形沟槽内，实现第二钻杆22与第三钻杆33的卡锁，此时，阀芯大径段位于卡销9下方，钻杆处于可正反转施工状态；不断串联接入钻杆N根时，即可实现所连N-1根钻杆的卡锁串连；卸钻杆时，卸掉第一钻杆11，第一钻杆11的阀芯卡锁机构的阀芯7在弹簧8的作用下复位，实现第二钻杆22和第三钻杆33间的解卡，此时，第二钻杆22处于可旋转拆卸状态，即可旋转卸掉第二钻杆22，重复操作，卸掉后续N根钻杆。
在本实施例中，卡销9用于公母接头1旋入到位后卡入母接头1端部环形沟槽内，阻挡钻杆反转时松扣(螺纹钻杆对接是转动和平动同步过程，钻杆轴向平动被阻，螺纹转动也就被阻止)。
在本实施例中，阀芯7的弹簧段上开设有2个用于弹簧腔与阀芯7的内腔环境连通的通孔，弹簧腔和阀芯7的内腔连通后，打钻的时候，钻杆内是水道，通过通孔进入弹簧腔的水在阀芯7压缩弹簧8或复位时能够迅速排出和吸入，从而阀芯7能够迅速压缩或复位。
本发明是普通单向螺纹连接钻杆内部增设简易机构，钻杆间先通过螺纹连接到位后，再通过简易机构利用钻杆间连接时公接头5的挤压力实现钻杆间锁定或解锁，实现钻杆正反转进行缓冲松动处理抱钻事故同时，钻机也可自动装卸钻杆，为真正实现现场全程无人化钻孔施工提供技术支撑；脱离了人工辅助操作，减低了工人的劳动强度。
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 (9)
1.一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：包括顺次连接的2个以上的钻杆单元，所述钻杆单元包括依次连接的母接头、管体与公接头，每个钻杆单元内部还设置有阀芯卡锁机构；
相邻两个钻杆单元的公接头与母接头连接，并通过挤压阀芯卡锁机构使相邻两个钻杆单元轴向卡接固定。
2.根据权利要求1所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：阀芯卡锁机构包括顺次连接的阀芯加长杆、阀芯以及卡销，阀芯加长杆设置在母接头端并贯穿管体与设置在公接头端的阀芯螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：阀芯按外径设置为阀芯大径段、阀芯小径段及弹簧段，弹簧段与阀芯加长杆连接，阀芯小径段与卡销配合连接，该弹簧段上设置有弹簧。
4.根据权利要求3所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：公接头内部在弹簧段的中间部位加工有用于弹簧压缩距离控制的限位台肩以及用于与该限位台肩匹配的限位螺母；
阀芯的弹簧段两侧设置有限位块，限位块设置在限位台肩与限位螺母之间，弹簧设置在限位块与限位台肩之间的弹簧腔内。
5.根据权利要求3所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：公接头上开设有多个卡销孔，卡销孔上通过紧固件设置有卡销挡环，卡销设置有卡销大径段与卡销小径段，卡销挡环的尺寸大于卡销小径段的尺寸并小于卡销大径段的尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：卡销大径段设置在卡销孔内，底部设置在阀芯小径段的外表面上，阀芯大径段与阀芯小径段之间还设置有用于推动卡销的斜坡。
7.根据权利要求6所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：母接头内设置有用于卡接卡销的环形沟槽，环形沟槽在远离阀芯加长杆的一端在还设置有密封圈。
8.根据权利要求7所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：母接头内设置有用于与公接头螺接的螺纹孔，公接头的长度长于母接头的螺纹孔深度，确保公接头上的卡销能进入环形沟槽内。
9.根据权利要求4所述的一种串联控制自动装卸正反转钻杆，其特征在于：阀芯的弹簧段上开设有1个以上用于弹簧腔与阀芯的内腔环境连通的通孔。
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