CN112360342B - 一种快速钻孔封孔一体化钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿巷道掘进与支护技术领域，提供一种快速钻孔封孔钻杆，其包括吸盘架、密封吸附结构、柔性密封套、球轴承、轴套和钻杆，密封吸附结构设置于吸盘架一侧，球轴承固定于吸盘架上，钻杆穿过吸盘架，且通过球轴承与吸盘架转动连接，轴套转动连接在钻杆上，轴套位于吸盘架背离密封吸附结构一侧，密封吸附结构设置于吸盘架背离密封吸附结构一侧，柔性密封套套设在钻杆外部，柔性密封套一端与吸盘架固定连接，另一端与轴套的侧壁固定连接，柔性密封套形成吸盘架与钻杆连接位置的密封结构。本发明提供的快速钻孔封孔一体化钻杆，能够一次性快速完成钻孔、封孔、负压抽气三道工序，操作简单，设备可靠。

Description

一种快速钻孔封孔一体化钻杆

技术领域

本发明涉及煤矿巷道掘进与支护技术领域，特别是涉及一种快速钻孔封孔一体化钻杆。

背景技术

我国煤矿现有临时支护方案包括窜管前探梁、支柱加横梁、机载临时支护、自移支架等临时支护方法，现有临时支护方法均有施工复杂，无法支护两帮，支护力不足等缺点，无法适应快速掘进要求。对围岩抽气形成负压，利用大气压力进行临时支护的方案通过抽取围岩内气体，使得巷道内空气对顶板和两帮有支护力作用，是一种全新且具有应用前景的临时支护方式。而围岩内部抽气需要通过钻孔、封孔工艺实现，现有的钻孔封孔方式均不能快速实现该工艺过程，急需新的方式解决此问题。

发明内容

本发明实施例提供一种快速钻孔封孔一体化钻杆，用于解决现有工艺不能快速实现钻孔和封孔进而无法快速实现抽气形成负压的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种快速钻孔封孔一体化钻杆，包括吸盘架、密封吸附结构、柔性密封套、球轴承、轴套和钻杆，所述密封吸附结构设置于所述吸盘架一侧，所述球轴承固定于所述吸盘架上，所述钻杆穿过所述吸盘架，且通过所述球轴承与所述吸盘架转动连接，所述轴套转动连接在所述钻杆上，所述轴套位于所述吸盘架背离密封吸附结构一侧，所述柔性密封套设置于所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧，所述柔性密封套套设在所述钻杆外部，所述柔性密封套一端与所述吸盘架固定连接，另一端与所述轴套的侧壁固定连接，所述柔性密封套形成所述吸盘架与所述钻杆连接位置的密封结构。

进一步地，所述柔性密封套为漏斗状结构，所述柔性密封套开口较大一端与所述吸盘架背离密封吸附结构一侧固定连接，所述柔性密封套开口较小一端与所述轴套的侧壁固定连接。

进一步地，所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧通过螺栓连接有法兰盘，所述法兰盘与所述柔性密封套共轴线，所述法兰盘与所述吸盘架的侧壁夹紧所述柔性密封套靠近吸盘架一端的边缘，使所述柔性密封套靠近所述吸盘架一端形成密封。

进一步地，所述柔性密封套背离所述吸盘架一端通过粘接和/或密封卡箍与所述轴套密封连接。

进一步地，所述密封吸附结构包括两个共轴线的环状弹性件，所述环状弹性件与所述吸盘架固定连接，两个环状弹性件之间形成负压吸附腔，所述吸盘架上开设有连通所述负压吸附腔的抽气口。

进一步地，所述密封吸附结构包括多个共轴线的环状弹性件，所述环状弹性件与所述吸盘架固定连接，每相邻两个环状弹性件之间形成一个负压吸附腔，所述吸盘架上开设有至少两个抽气口，每个所述抽气口连通一个所述负压吸附腔。

进一步地，所述环状弹性件采用密封海绵材质制成。

进一步地，所述钻杆位于所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧的端部设置有快速接头套，所述快速接头套用于连接负压抽气设备。

进一步地，所述轴套内壁上设置有密封圈，所述密封圈套接于所述钻杆，且与所述钻杆贴合。

进一步地，所述吸盘架为圆形盘结构，所述吸盘架中心设置有通孔，所述球轴承设置于所述通孔内，所述钻杆穿过所述球轴承的中心，所述钻杆与所述球轴承的内球固定连接。

本发明实施例提供的快速钻孔封孔一体化钻杆，通过设置密封吸附结构便于保证吸盘架能够可靠吸附于煤体表面并对钻孔进行可靠封孔，柔性连接套能够保证钻杆与吸盘架连接位置的密封效果，而钻杆通过球轴承与吸盘架连接，使钻杆可自由转动，并实现钻进方向与吸盘架夹角可调整；

本发明实施例提供的快速钻孔封孔一体化钻杆，能够一次性快速完成钻孔、封孔、负压抽气三道工序，操作简单，设备可靠，使用该设备可以在巷道围岩内快速形成负压，利用大气压力对围岩进行支护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明快速钻孔封孔一体化钻杆一个实施例的剖视图；

图2为本发明快速钻孔封孔一体化钻杆一个实施例的俯视图；

图中，1、吸盘架；2、环状弹性件；3、抽气口；4、球轴承；5、柔性密封套；6、轴套；7、法兰盘；8、密封圈；9、快速接头套；10、钻杆；11、负压吸附腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

参见图1和图2，其中图1示出了本发明一个实施例的剖视图；图2示出了本发明一个实施例的俯视图。该实施例提供的快速钻孔封孔一体化钻杆，包括吸盘架1、密封吸附结构、柔性密封套5、球轴承4、轴套6和钻杆10。

密封吸附结构设置于吸盘架1一侧，密封吸附结构能够用于吸附固定在煤体表面，以便于进行钻孔、封堵和负压抽气操作。

球轴承4设置在吸盘架1上，钻杆10穿过吸盘架1，且钻杆10通过球轴承4转动连接于吸盘架1，通过设置球轴承4使钻杆10既可产生轴向旋转，又可相对于吸盘架1摆动，调整钻进方向与吸盘架1的夹角。

轴套6内径与钻杆10外径相同，轴套6套接在钻杆10外部，钻杆10可与吸盘架1产生相对转动。

柔性密封套5套设在钻杆10外部，柔性密封套5一端与吸盘架1固定连接，另一端与轴套6的侧壁固定连接，柔性密封套5能够对钻杆10与吸盘架1连接位置起到密封作用，柔性密封套5能够跟随钻杆10摆动，便于调节钻进方向。

使用过程中，完成钻孔后，可通过密封吸附结构使吸盘架1固定在煤体外壁上，对钻孔进行密封，将钻杆10位于钻孔外部一端与负压抽气设备连接，进行负压抽气操作。

本发明实施例提供的快速钻孔封孔一体化钻杆，能够一次性实现钻孔、抽气的操作，使用便捷，施工效率高。

在一个实施例中，柔性密封套5为漏斗状结构，柔性密封套5的较大开口一端靠近吸盘架1，并与吸盘架1背离密封吸附结构一侧固定连接，柔性密封套5开口较小一端与轴套6的侧壁固定连接。将柔性密封套5设置为漏斗形状能够方便柔性密封套5与吸盘架1、轴套6进行连接固定，并且有益于增加连接位置的密封效果，同时也可方便调整钻进方向。

在一个实施例中，吸盘架1背离密封吸附结构一侧通过螺栓连接有法兰盘7，法兰盘7与柔性密封套5共轴线，法兰盘7与吸盘架1的侧壁夹紧柔性密封套5靠近吸盘架1一端的边缘，使柔性密封套5靠近吸盘架1一端形成密封。通过法兰盘7进行连接具有密封效果好、更牢固、安装方便的效果。

在一个实施例中，柔性密封套5背离吸盘架1一端通过粘接和/或密封卡箍与轴套6密封连接，其中，粘接的密封连接形式为，在柔性密封套5背离吸盘架1一端的内壁或轴套6外壁上涂覆胶水，使柔性密封套5背离吸盘架1一端与轴套6贴合，待胶水凝固后可实现柔性密封套5与轴套6的密封连接。密封卡箍的设置方式为，将密封卡箍套设在柔性密封套5背离吸盘架1一端的外侧，收紧密封卡箍即可实现柔性密封套5与轴套6的密封连接。粘接与密封卡箍两种密封连接方式均可单独使用，也可同时使用，同时使用时密封效果和牢固性更好，当然，并不局限于所列举的两种密封连接方式，还可以根据需要，采用其他适宜的密封连接方式。

在一个实施例中，密封吸附结构包括两个共轴线的环状弹性件2，环状弹性件2可以为环状海绵，该环状海绵采用密封海绵制作，具有良好的密封性，且可产生弹性变形，以适应煤体侧壁的形状。环状弹性件2也可以为其他弹性材质的环形结构，并且，该环形结构优选为圆环形，但并不仅仅限于圆环形，例如正方形环、椭圆形环等闭环结构也应当在本发明的保护范围内，为便于描述，以下均以圆环形结构为例。

环状弹性件2的内径不小于球轴承4的外圈的外径，环状弹性件2设置在吸盘架1背离柔性密封套5一侧，环状弹性件2与吸盘架1固定连接，其固定方式可以为粘接固定。两个环状弹性件2之间形成负压吸附腔11，吸盘架1上开设有连通负压吸附腔11的抽气口3。将环状弹性件2与煤体侧壁贴合后，通过负压抽气设备由抽气口3向外抽出负压吸附腔11内的空气可使吸盘架1吸附固定在煤体侧壁上，使负压吸附腔11内产生负压后可通过封堵塞封堵抽气口3，也可通过负压抽气设备为负压吸附腔11提供持续的负压，从而避免吸盘架1脱离煤体侧壁。需要说明的是，在钻孔抽气过程中钻孔内产生的负压能够使吸盘架1更加贴近煤体侧壁，吸附效果更好。

在另一个实施例中，密封吸附结构包括多个共轴线的环状弹性件2，每个环状弹性件2分别与吸盘架1固定连接，每相邻两个环状弹性件2之间形成一个负压吸附腔11，吸盘架1上开设有至少两个抽气口3，每个抽气口3连通一个负压吸附腔11，各抽气口3可分别用于不同负压吸附腔11的抽气作业，通过设置至少两个独立的负压吸附腔11可增加吸盘架1的吸附牢固性，并且便于进行封孔操作。

在一个实施例中，钻杆10位于吸盘架1背离密封吸附结构一侧的端部设置有快速接头套9，快速接头套9可通过卡接、螺纹连接等方式与钻杆固定连接，通过该快速接头套9可快速连接负压抽气设备，进一步提高施工效率。

在一个实施例中，轴套6内壁上设置有密封圈8，该密封圈8与轴套6共轴线并通过设置在轴套6内壁上的环形凹槽固定，轴套6套设在钻杆10上时，密封圈8内壁与钻杆10侧壁贴合，从而增加轴套6与钻杆10连接位置的密封性。

在一个实施例中，吸盘架1为圆形盘结构，吸盘架1中心设置有通孔，球轴承4设置于通孔内，钻杆10穿过球轴承4的中心，钻杆10与球轴承4的内球固定连接，其固定方式可以为螺纹连接，也可以采用过盈配合的方式进行连接，当然，上述两种连接方式仅仅为钻杆10与球轴承4的内球连接方式中的两种可选方案，其他可实现钻杆10与球轴承4的内球固定连接的任意连接方式均在本发明实施例的保护范围内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，包括吸盘架、密封吸附结构、柔性密封套、球轴承、轴套和钻杆，所述密封吸附结构设置于所述吸盘架一侧，所述球轴承固定于所述吸盘架上，所述钻杆穿过所述球轴承与所述吸盘架转动连接，所述轴套转动连接在所述钻杆上，所述轴套位于所述吸盘架背离密封吸附结构一侧，所述柔性密封套设置于所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧，所述柔性密封套套设在所述钻杆外部，所述柔性密封套一端与所述吸盘架固定连接，另一端与所述轴套的侧壁固定连接，所述柔性密封套形成所述吸盘架与所述钻杆连接位置的密封结构；

所述密封吸附结构包括两个共轴线的环状弹性件，所述环状弹性件与所述吸盘架固定连接，两个环状弹性件之间形成负压吸附腔，所述吸盘架上开设有连通所述负压吸附腔的抽气口；或，所述密封吸附结构包括多个共轴线的环状弹性件，所述环状弹性件与所述吸盘架固定连接，每相邻两个环状弹性件之间形成一个负压吸附腔，所述吸盘架上开设有至少两个抽气口，每个所述抽气口连通一个所述负压吸附腔。

2.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述柔性密封套为漏斗状结构，所述柔性密封套开口较大一端与所述吸盘架背离密封吸附结构一侧固定连接，所述柔性密封套开口较小一端与所述轴套的侧壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧通过螺栓连接有法兰盘，所述法兰盘与所述柔性密封套共轴线，所述法兰盘与所述吸盘架的侧壁夹紧所述柔性密封套靠近吸盘架一端的边缘，使所述柔性密封套靠近所述吸盘架一端形成密封。

4.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述柔性密封套背离所述吸盘架一端通过粘接和/或密封卡箍与所述轴套密封连接。

5.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述环状弹性件采用密封海绵材质制成。

6.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述钻杆位于所述吸盘架背离所述密封吸附结构一侧的端部设置有快速接头套，所述快速接头套用于连接负压抽气设备。

7.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述轴套内壁上设置有密封圈，所述密封圈套接于所述钻杆，且与所述钻杆贴合。

8.根据权利要求1所述的快速钻孔封孔一体化钻杆，其特征在于，所述吸盘架为圆形盘结构，所述吸盘架中心设置有通孔，所述球轴承设置于所述通孔内，所述钻杆穿过所述球轴承的中心，所述钻杆与所述球轴承的内球固定连接。

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