CN113153160A - 一种牙轮钻机用牙轮钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油采掘技术领域，且公开了一种牙轮钻机用牙轮钻杆，包括杆体，所述杆体的下端固定连接有钻头，所述杆体的中部开设有吹气槽，所述钻头的下端活动连接有保护套，所述杆体上半段的下端固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端固定连接有杆体的下半段。本发明通过设置钻头自调节机构，使得在钻机进行钻孔工作时，在泥土较为松软时，能通过开口较大的钻头对地底进行快速穿孔，并在遭遇较为坚硬的岩层时，在钻杆向下进给量不变的作用下，使得第一弹簧低幅度向内压缩，从而使活塞杆在压液腔内向下移动，并向下推动压液腔内的填充液，从而使得弧形杆在液压作用下向下移动，从而使钻头尖端向中部靠拢，从而增强钻头对坚硬岩层的穿孔能力。
Description
技术领域
本发明涉及石油采掘技术领域，具体为一种牙轮钻机用牙轮钻杆。
背景技术
牙轮钻机即一种钻孔设备，多用于大型露天矿山。半个世纪以来，露天穿孔设备经历了“磕头钻”、喷火钻、冲击钻的发展，最终牙轮钻机以钻孔孔径大、穿孔效率高等优点成为大、中型露天矿目前普遍使用的穿孔设备。
传统牙轮钻杆由杆体、钻头、通气槽以及连接机构组成，在使用牙轮钻机对进行穿孔时，由于地底泥土以及岩层等坚固程度不同，使得钻头对地底的钻穿效率不同，而现有钻头在进行穿孔工作时，由于钻头为由中部向四周进行穿孔的钻头，且钻杆下压的进给量较小，使得牙轮钻机在正常工作时，效率较低，且在对地底进行穿孔时，由于孔洞侧面会存在大量碎石等，使得在碎石向下坠落后，由于气压无法将其快速向上吹出，从而导致在在钻杆转动的同时与石块摩擦，导致无保护套进行保护的钻杆外表面磨损严重，从而影响钻杆的工作寿命。
发明内容
针对背景技术中提出的现有牙轮钻杆在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种牙轮钻机用牙轮钻杆，具备钻头自调节、孔洞加固的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提供如下技术方案：一种牙轮钻机用牙轮钻杆，包括杆体，所述杆体的下端固定连接有保护套，所述杆体的中部开设有吹气槽，所述保护套的下端活动连接有钻头，所述杆体上半段的下端固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端固定连接有杆体的下半段，所述杆体上半段的下端固定连接有活塞杆，且活塞杆的下端位于杆体下半段的中部，所述杆体下半段的中部开设有供活塞杆活动的压液腔，且压液腔的内腔填充有填充液，所述钻头的上端固定连接有弧形杆，且弧形杆的另一端贯穿钻头的中部与压液腔的侧面相连。
优选的，所述吹气槽的中部活动安装有驱动轮，且驱动轮中部叶片呈三十度至一百二十度扭曲，所述驱动轮的外端固定连接有位于杆体下半段内侧中部的主动盘，所述杆体下半段外侧的中部开设有位于驱动轮同一水平面的调速腔，所述调速腔的中部活动安装有从动盘，所述主动盘和从动盘的凸出段均为磁性材料制成，且主动盘外侧磁极与从动盘凸出段内侧磁极相异，所述调速腔的外侧活动套接有压实块，所述压实块为磁性材料制成，且压实块内端磁极与从动盘凸出段外侧磁极相同，所述压实块下端的上表面与调速腔的外侧通过第二弹簧活动连接。
优选的，所述调速腔和压液腔通过导液槽连通，且调速腔位于压液腔的上方。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明通过设置钻头自调节机构，使得在钻机进行钻孔工作时，在泥土较为松软时，能通过开口较大的钻头对地底进行快速穿孔，并在遭遇较为坚硬的岩层时，在钻杆向下进给量不变的作用下，使得第一弹簧低幅度向内压缩，从而使活塞杆在压液腔内向下移动，并向下推动压液腔内的填充液，从而使得弧形杆在液压作用下向下移动，从而使钻头尖端向中部靠拢，从而增强钻头对坚硬岩层的穿孔能力。
2、本发明通过设置孔洞加固机构，使得在钻机正常工作时，能通过向下流通的压缩气体冲击处于吹气槽中部的驱动轮，使得驱动轮带动主动盘转动，并在磁力耦合作用下使得从动盘转动，并在从动盘间断式带有磁性的作用下，使得压实块在磁斥力以及第二弹簧弹力作用下被不断向外推出和缩回，从而在杆体不断转动的同时，对孔洞进行压实加固，避免石块脱离增加杆体转动时的阻力以及磨损杆体的情况发生。
3、本发明通过设置导液槽将压液腔与调速腔连通，使得在钻杆正常工作时，在钻头对地底压力作用下，使得部分填充液流入调速腔中，并通过粘滞阻力降低从动盘的转速，从而使压实块的伸出与缩回速率降低，并配合钻杆缓慢横向转动以及向下移动，使孔洞被充分压实，同时在钻杆完成钻孔工作后，在将其提起，并仅向吹气槽内通气时，在从动盘所受阻力较小的作用下，使得从动盘以较快速度转动，并在压实块不断伸出与缩回的作用下，使得钻杆下端不断振动，从而使粘附或卡在钻头表面以及缝隙中的泥土能被抖落，从而提高钻头的清洁效率。
附图说明
图1为本发明结构剖视示意图；
图2为本发明结构攻坚状态示意图；
图3为本发明结构俯视剖视示意图；
图4为本发明结构图2中A处放大示意图。
图中：1、杆体；2、保护套；3、吹气槽；4、钻头；5、第一弹簧；6、活塞杆；7、压液腔；8、弧形杆；9、导液槽；10、调速腔；11、驱动轮；12、主动盘；13、从动盘；14、压实块；15、第二弹簧。
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。
请参阅图1-4，一种牙轮钻机用牙轮钻杆，包括杆体1，杆体1的下端固定连接有保护套2，杆体1的中部开设有吹气槽3，保护套2的下端活动连接有钻头4，杆体1上半段的下端固定连接有第一弹簧5，第一弹簧5的另一端固定连接有杆体1的下半段，杆体1上半段的下端固定连接有活塞杆6，且活塞杆6的下端位于杆体1下半段的中部，杆体1下半段的中部开设有供活塞杆6活动的压液腔7，且压液腔7的内腔填充有填充液，钻头4的上端固定连接有弧形杆8，且弧形杆8的另一端贯穿钻头2的中部与压液腔7的侧面相连，钻杆在正常工作时，通过所进行钻孔的岩层或泥土松软程度不同，使得在对松软泥土进行穿孔时，钻头4之间开口较大，从而提高钻孔效率，且在对坚硬岩层或泥土进行穿孔时，通过在进给量不变的作用下，使得杆体1下半段向上移动一定距离，从而使活塞杆6在压液腔7内向下移动，进而使压液腔7内的填充液被挤入弧形杆8的一侧，从而使弧形杆8被向外挤出，进而使钻头4向的尖端向中部聚集，从而对待穿孔岩层进行单点攻坚穿孔，通过钻头4对坚硬程度不同的岩层进行穿孔时处于不同状态，从而增加钻头4的穿孔效率。
其中，通过设置吹气槽3的下端有处于钻头4内侧的辅助槽，使得在钻头4由攻坚状态恢复为张开状态时，卡在钻头4与保护套2之间的泥土能被压缩气体吹出，从而保障了钻头4在不同状态之间的转换自如。
其中，吹气槽3的中部活动安装有驱动轮11，且驱动轮11中部叶片呈三十度至一百二十度扭曲，驱动轮11的外端固定连接有位于杆体1下半段内侧中部的主动盘12，杆体1下半段外侧的中部开设有位于驱动轮11同一水平面的调速腔10，调速腔10的中部活动安装有从动盘13，主动盘12和从动盘13的凸出段均为磁性材料制成，且主动盘12外侧磁极与从动盘13凸出段内侧磁极相异，调速腔10的外侧活动套接有压实块14，压实块14为磁性材料制成，且压实块14内端磁极与从动盘13凸出段外侧磁极相同，压实块14下端的上表面与调速腔10的外侧通过第二弹簧15活动连接，通过在向已经完成穿孔的孔洞底端注入压缩气体，将内部钻出的泥土或碎石块进行吹出时，高速流通的气体不断冲击驱动轮11，使驱动轮11带动主动盘12横向转动，并在主动盘12与从动盘13磁力耦合的作用下，使得从动盘13同步转动，同时在从动盘13凸出段外端与压实块14内侧磁极相同以及第二弹簧15使压实块14自动复位的作用下，使得压实块14不断向外伸出与缩回，进而使以及钻好的孔洞内壁被压实，从而避免了较大的碎石块掉落，并卡在杆体1与孔洞之间，使杆体1不断磨损，影响其工作寿命的情况发生。
其中，调速腔10和压液腔7通过导液槽9连通，且调速腔10位于压液腔7的上方，在使用钻杆进行正常钻孔时，通过钻头4出始终能受到一定压力，从而使得压液腔7内的填充液能通过导液槽9挤入调速腔10中，从而使得在孔洞加固机构正常工作时，从动盘13的转动能在填充液的粘滞阻力作用下，使从动盘13最大转速较低，从而在配合杆体1自转的作用下，能将孔洞内壁压实，避免了压实块14未完全伸出便被拉回的情况发生，同时使得在完成钻孔作用后，将带钻头4的钻杆悬于空中，在重力作用下，使得调速腔10内填充液自动流回压液腔7中，并在向吹气槽3内通入气体后，在孔洞加固机构的作用下，使得从动盘13在没有填充液粘滞阻力的作用下，使得从动盘13以较快转速转动，进而使压实块14以较快速度伸出与缩回，从而使得杆体1的下端不断发生抖动，进而使粘附和卡在钻头4表面与缝隙中的石块与泥土能被抖落，从而增加了钻头4的清洗效率。
本发明的使用方法如下：将牙轮钻杆安装在牙轮钻机内，选中需要穿孔的地点，将牙轮钻杆下端的钻头4对准穿孔点，启动设备，使钻机带动杆体1横向转动，并控制一定向下进给量，在保护套4的作用下，向下钻孔；
土质松软：在钻孔过程中，土质较为松软时，钻头4呈张开状态，并在杆体1转动时，在钻头4周围凸齿的作用下，使钻头4发生自转，并在钻头4周围面积较大的作用下，使得钻头4快速进行钻孔；
土质坚硬：在钻孔过程中，土质较为坚硬时，由于所输出进给量不变，使得杆体1下半段不断向上移动，使得第一弹簧5被压缩，从而使得活塞杆6的下端在压液腔7内向下移动，使得压液腔7内的填充液受到向下推力，从而使填充液将弧形杆8向外推出，并使钻头4的尖端向中心处靠拢，从而使钻头4的尖端集中在杆体1中心线的最下方，对较为坚硬的岩层进行定点攻坚；
孔洞加固：在牙轮钻杆进行正常钻孔时，在钻头4下端受到一定压力的作用下，使压液腔7内一定填充液通过导液槽9挤入调速腔10中，通过吹气槽3不断吹入压缩气体，使被钻出的泥土被沿着孔洞向外吹出，同时使具备一定冲击力的压缩气体冲击驱动轮11，在驱动轮11呈一定角度扭曲的作用下，使得驱动轮11带动主动盘12横向转动，并在磁力耦合的作用下使得从动盘13跟随主动盘12克服调速腔10内填充液的粘滞阻力横向转动，并在从动盘13凸出段外侧磁极与压实块14内侧磁极相异以及第二弹簧15使压实块14自动复位的作用下，使得压实块14不断伸出与缩回，从而对钻好的孔洞的内壁进行挤压加固；
抖动清泥：在完成钻孔作业后，将牙轮钻杆逐一驱逐，并在取出带有钻头4的杆体1后，向其吹气槽3内通入压缩气体，在重力作用下，使得调速腔10内的填充液自动流回压液腔7中，从而使得在孔洞加固机构使从动盘13转动时，从动盘13在没有填充液粘滞阻力阻挡的作用下，以较快速度转动，从而使得压实块14以较快速度伸出与缩回，进而使杆体1的下端发生快速抖动，从而使泥土脱落。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种牙轮钻机用牙轮钻杆，包括杆体(1)，其特征在于：所述杆体(1)的下端固定连接有保护套(2)，所述杆体(1)的中部开设有吹气槽(3)，所述保护套(2)的下端活动连接有钻头(4)，所述杆体(1)上半段的下端固定连接有第一弹簧(5)，所述第一弹簧(5)的另一端固定连接有杆体(1)的下半段，所述杆体(1)上半段的下端固定连接有活塞杆(6)，且活塞杆(6)的下端位于杆体(1)下半段的中部，所述杆体(1)下半段的中部开设有供活塞杆(6)活动的压液腔(7)，且压液腔(7)的内腔填充有填充液，所述钻头(4)的上端固定连接有弧形杆(8)，且弧形杆(8)的另一端贯穿钻头(2)的中部与压液腔(7)的侧面相连。
2.根据权利要求1所述的一种牙轮钻机用牙轮钻杆，其特征在于：所述吹气槽(3)的中部活动安装有驱动轮(11)，且驱动轮(11)中部叶片呈三十度至一百二十度扭曲，所述驱动轮(11)的外端固定连接有位于杆体(1)下半段内侧中部的主动盘(12)，所述杆体(1)下半段外侧的中部开设有位于驱动轮(11)同一水平面的调速腔(10)，所述调速腔(10)的中部活动安装有从动盘(13)，所述主动盘(12)和从动盘(13)的凸出段均为磁性材料制成，且主动盘(12)外侧磁极与从动盘(13)凸出段内侧磁极相异，所述调速腔(10)的外侧活动套接有压实块(14)，所述压实块(14)为磁性材料制成，且压实块(14)内端磁极与从动盘(13)凸出段外侧磁极相同，所述压实块(14)下端的上表面与调速腔(10)的外侧通过第二弹簧(15)活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种牙轮钻机用牙轮钻杆，其特征在于：所述调速腔(10)和压液腔(7)通过导液槽(9)连通，且调速腔(10)位于压液腔(7)的上方。
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| CN113153160B (zh) | 2022-07-01 |
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