CN114059929B - 一种可转换式钻头定向钻进装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可转换式钻头定向钻进装置，属于煤矿钻机技术领域，包括扶正支撑壳体，扶正支撑壳体的内部一端转动设置有检测定位钻杆，扶正支撑壳体的内部另一端沿轴向滑动设置有推拉钻杆，扶正支撑壳体内设置有转换式离合机构，用于控制检测定位钻杆与推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及推拉钻杆与扶正支撑壳体之间的锁止。本发明利用转换式离合机构就能够控制检测定位钻杆与推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及推拉钻杆与扶正支撑壳体之间的锁止，以实现控制钻进转角的目的，只需与普通钻杆连接，并对普通钻机进行改造就能实现定向钻进，无需采用成本昂贵的孔底螺杆马达及通缆钻杆，有效提高了普通钻机的利用率且节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿钻机技术领域，具体涉及一种可转换式钻头定向钻进装置。
背景技术
煤矿用深孔钻车是新一代履带行走的探水、探瓦斯、探断层、放顶、注水等的钻孔设备，主要用于掘进工作面有防突措施要求的在软岩或煤层中实施密集形钻孔，也适用于其他场合。在煤矿井下钻孔施工过程中，由于钻杆自重、遇到岩石等情况，会造成钻杆产生弧度，成孔线性效果与设计产生偏差。尤其在定向钻孔，深孔钻孔时，偏差更为明显，造成实际施工与设计严重不符。而现今市场上的定向钻机的核心定向技术均采用孔底马达控制角度进行定向钻进，缺陷是整套专用设备不仅成本昂贵，而且普通钻机利用率低，造成资源的浪费。
因此，需要一种新的定向钻机用的转向结构。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种可转换式钻头定向钻进装置，利用转换式离合机构就能够控制检测定位钻杆与推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及推拉钻杆与扶正支撑壳体之间的锁止，以实现控制钻进转角的目的，只需与普通钻杆连接，并对普通钻机进行改造就能实现定向钻进，无需采用成本昂贵的孔底螺杆马达及通缆钻杆，有效提高了普通钻机的利用率且节约资源。
为解决上述技术问题，本发明提供一种可转换式钻头定向钻进装置，包括扶正支撑壳体，所述扶正支撑壳体的内部一端转动设置有检测定位钻杆，所述扶正支撑壳体的内部另一端沿轴向滑动设置有推拉钻杆，所述扶正支撑壳体内设置有转换式离合机构，用于控制所述检测定位钻杆与所述推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及所述推拉钻杆与所述扶正支撑壳体之间的锁止。
进一步地，所述转换式离合机构包括挠性联轴器，所述挠性联轴器的一端与所述检测定位钻杆的内端相连接，所述挠性联轴器的另一端通过轴杆转动设置在所述扶正支撑壳体内部的支撑座上，所述轴杆的端部带有第一花键体/第一花键套，所述推拉钻杆的内端设置有与所述第一花键体/第一花键套相配合的第一花键套/第一花键体，所述扶正支撑壳体内设置有第二花键套，所述推拉钻杆上设置有与所述第二花键套相配合的第二花键体，所述推拉钻杆的内端设置有轴肩。
进一步地，所述扶正支撑壳体内设置有空心的滑套轴，所述轴肩滑动设置在所述滑套轴内，所述第二花键套设置在所述滑套轴的内部。
进一步地，所述第一花键体/第一花键套与所述第一花键套/第一花键体均带有导向角。
进一步地，所述第一花键体/第一花键套的端部沿轴向设置有滑动轴/滑动孔，所述第一花键套/第一花键体上设置有与所述滑动轴/滑动孔相配合的滑动孔/滑动轴。
进一步地，所述支撑座上设置有与所述轴杆相配合的第一轴承。
进一步地，所述扶正支撑壳体内设置有与所述推拉钻杆相配合的第二轴承。
进一步地，所述扶正支撑壳体包括内支撑壳体和设置在所述内支撑壳体外部的外支撑壳体，位于所述检测定位钻杆一端的所述内支撑壳体内设置有与所述检测定位钻杆的外端相配合的导向套，位于所述推拉钻杆一端的所述内支撑壳体的端部设置有端盖，所述端盖上带有与所述推拉钻杆相配合的轴孔。
进一步地，所述外支撑壳体为两端细中间粗的结构。
进一步地，所述导向套上设置有与所述检测定位钻杆相配合的第三轴承。
进一步地，所述挠性联轴器采用十字轴式万向联轴器，或者膜片联轴器，或者波纹管式联轴器，或者柔性绳索。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明是利用钻杆的推进与后拉之间的相互切换，实现控制定位装置的转角；
2、本发明无需采用孔底螺杆马达及通缆钻杆成本大幅度降低；
3、本发明只需与普通钻杆连接，并对普通钻机进行改造就能实现定向钻进。
4、维护方便，且与钻机动力头连接，大大提高了钻进效率。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中钻进状态下的结构示意图；
图2为本发明一种实施方式中转向状态下的结构示意图；
图3为本发明另一种实施方式中钻进状态下的结构示意图；
图4为本发明另一种实施方式中转向状态下的结构示意图；
附图标记：
扶正支撑壳体100；内支撑壳体110；支撑座111；第一轴承112；第二轴承113；第三轴承114；外支撑壳体120；导向套130；端盖140；滑套轴150；检测定位钻杆200；推拉钻杆300；转换式离合机构400；挠性联轴器410；第一花键体420；第一花键套430；第二花键套440；第二花键体450；轴肩460；滑动轴470；滑动孔480。
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的附图1-4，对本发明实施例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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示：一种可转换式钻头定向钻进装置，包括扶正支撑壳体，所述扶正支撑壳体的内部一端转动设置有检测定位钻杆，所述扶正支撑壳体的内部另一端沿轴向滑动设置有推拉钻杆，所述扶正支撑壳体内设置有转换式离合机构，用于控制所述检测定位钻杆与所述推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及所述推拉钻杆与所述扶正支撑壳体之间的锁止。
具体而言，如图1和图2所示，一种可转换式钻头定向钻进装置，包括扶正支撑壳体100，所述扶正支撑壳体100的内部一端转动设置有检测定位钻杆200，所述扶正支撑壳体100的内部另一端沿轴向滑动设置有推拉钻杆300，所述扶正支撑壳体100内设置有转换式离合机构400，用于控制所述检测定位钻杆200与所述推拉钻杆300之间实现结合与脱离，以及所述推拉钻杆300与所述扶正支撑壳体100之间的锁止。
根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，所述转换式离合机构400包括挠性联轴器410，所述挠性联轴器410的一端与所述检测定位钻杆200的内端相连接，所述挠性联轴器410的另一端通过轴杆转动设置在所述扶正支撑壳体100内部的支撑座111上，所述挠性联轴器410的轴杆的端部带有第一花键体420，所述推拉钻杆300的内端设置有与所述第一花键体420相配合的第一花键套430，所述扶正支撑壳体100内设置有第二花键套440，所述推拉钻杆300上设置有与所述第二花键套440相配合的第二花键体450，所述推拉钻杆300的内端设置有轴肩460。
上述实施例中，挠性联轴器410的轴杆与推拉钻杆300的内端之间的结合与脱离，采用以下结构实现：在所述挠性联轴器410的轴杆的端部带有第一花键体420，所述推拉钻杆300的内端设置有与所述第一花键体420相配合的第一花键套430；很显然，也可以采用在所述挠性联轴器410的轴杆的端部带有第一花键套，所述推拉钻杆300的内端设置有与所述第一花键套相配合的第一花键体。另外，上述实施例中，推拉钻杆300与扶正支撑壳体100之间的锁止，通过以下结构实现：在扶正支撑壳体100内设置有第二花键套440，并在推拉钻杆300上设置有与第二花键套440相配合的第二花键体450，且在推拉钻杆300的内端设置有轴肩460。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，为了提高推拉钻杆300的内端的轴肩460与扶正支撑壳体100之间的滑动性能，在所述扶正支撑壳体100内设置有空心的滑套轴150，所述轴肩460滑动设置在所述滑套轴150内，所述第二花键套440设置在所述滑套轴150的内部。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述第一花键体420与所述第一花键套430均带有导向角。该实施例中，在第一花键体420与第一花键套430上均设置有导向角，能够更加准确的实现第一花键体420与第一花键套430的结合与脱离，能够起到导向的效果。
根据本发明的一个实施例，如图3和图4所示，所述第一花键体420的端部沿轴向设置有滑动轴470，所述第一花键套430上设置有与所述滑动轴470相配合的滑动孔480，当第一花键体420与第一花键套430完全脱离后，滑动轴470依然位于滑动孔480内。
该实施例中，为了在实现转换式离合机构400控制检测定位钻杆200与推拉钻杆300之间实现结合与脱离，以及推拉钻杆300与扶正支撑壳体100之间的锁止功能的同时，避免由于第一花键体420与第一花键套430完全脱离后导致随钻检测信号中断的问题，在第一花键体420的端部沿轴向设置有滑动轴470，并在第一花键套430上设置有与滑动轴470相配合的滑动孔480，当第一花键体420与第一花键套430完全脱离后，滑动轴470依然位于滑动孔480内，从而保证第一花键体420与第一花键套430完全脱离后随钻检测信号不会中断。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述支撑座111上设置有与所述挠性联轴器410的轴杆相配合的第一轴承112。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述扶正支撑壳体100内设置有与所述推拉钻杆300相配合的第二轴承113。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述扶正支撑壳体100包括内支撑壳体110和设置在所述内支撑壳体110外部的外支撑壳体120，位于所述检测定位钻杆200一端的所述内支撑壳体110内设置有与所述检测定位钻杆200的外端相配合的导向套130，位于所述推拉钻杆300一端的所述内支撑壳体110的端部设置有端盖140，所述端盖140上带有与所述推拉钻杆300相配合的轴孔。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述外支撑壳体120为两端细中间粗的结构。
根据本发明的一个实施例，如图1-4所示，所述导向套130上设置有与所述检测定位钻杆200相配合的第三轴承114。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，所述挠性联轴器410采用十字轴式万向联轴器，很显然，所述挠性联轴器并不限于此，也可以采用其他的能够实现两端轴的偏角位移的联轴器，比如膜片联轴器，或者波纹管式联轴器，或者柔性绳索等。
本发明的工作方法（或工作原理）：
当推拉钻杆300正常前推钻进时，第一花键体420与第一花键套430相扣合，推拉钻杆300上的第二花键体450与第二花键套440脱离，此时钻机带动钻杆组向前推进，正常打钻；当需要转向时，钻杆暂停，推拉钻杆300向后拉，此时推拉钻杆300上的第二花键体450与第二花键套440扣合，第一花键体420与第一花键套430脱离，当按需求定向旋转推拉钻杆300时，通过第二花键套440带动整个钻头定向钻进装置整体旋转设定角度值，从而实现定向功能。另外，在检测定位钻杆200内安装随钻测量装置，能够实现实时监测角度的变化并实时定位钻孔轨迹。
本发明能够在普通钻机基础上，加以改进，使其成为可调可控的定向钻机，通过监测获得钻头实时轨迹显示，提高了钻机的精度，在煤矿瓦斯治理方面，既有效利用普通钻机节约资源大大降低成本，又实现监控钻孔方向钻头定向的目的，普及性高，整体提高了瓦斯治理效率。
本发明利用转换式离合机构就能够控制检测定位钻杆与推拉钻杆之间实现结合与脱离，以及推拉钻杆与扶正支撑壳体之间的锁止，以实现控制钻进转角的目的，只需与普通钻杆连接，并对普通钻机进行改造就能实现定向钻进，无需采用成本昂贵的孔底螺杆马达及通缆钻杆，有效提高了普通钻机的利用率且节约资源。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，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在本发明中的具体含义。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：包括扶正支撑壳体(100)，所述扶正支撑壳体(100)的内部一端转动设置有检测定位钻杆(200)，所述扶正支撑壳体(100)的内部另一端沿轴向滑动设置有推拉钻杆(300)，所述扶正支撑壳体(100)内设置有转换式离合机构(400)，用于控制所述检测定位钻杆(200)与所述推拉钻杆(300)之间实现结合与脱离，以及所述推拉钻杆(300)与所述扶正支撑壳体(100)之间的锁止；
所述转换式离合机构(400)包括挠性联轴器(410)，所述挠性联轴器(410)的一端与所述检测定位钻杆(200)的内端相连接，所述挠性联轴器(410)的另一端通过轴杆转动设置在所述扶正支撑壳体(100)内部的支撑座(111)上，所述轴杆的端部带有第一花键体(420)，所述推拉钻杆(300)的内端设置有与所述第一花键体(420)相配合的第一花键套(430)，所述扶正支撑壳体(100)内设置有第二花键套(440)，所述推拉钻杆(300)上设置有与所述第二花键套(440)相配合的第二花键体(450)，所述推拉钻杆(300)的内端设置有轴肩(460)；
所述扶正支撑壳体(100)内设置有空心的滑套轴(150)，所述轴肩(460)滑动设置在所述滑套轴(150)内，所述第二花键套(440)设置在所述滑套轴(150)的内部；
所述第一花键体(420)的端部沿轴向设置有滑动轴(470)，所述第一花键套(430)上设置有与所述滑动轴(470)相配合的滑动孔(480)。
2.如权利要求1所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述第一花键体(420)与所述第一花键套(430)均带有导向角。
3.如权利要求1所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述支撑座(111)上设置有与所述轴杆相配合的第一轴承(112)。
4.如权利要求1所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述扶正支撑壳体(100)内设置有与所述推拉钻杆(300)相配合的第二轴承(113)。
5.如权利要求1至4任一项所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述扶正支撑壳体(100)包括内支撑壳体(110)和设置在所述内支撑壳体(110)外部的外支撑壳体(120)，位于所述检测定位钻杆(200)一端的所述内支撑壳体(110)内设置有与所述检测定位钻杆(200)的外端相配合的导向套(130)，位于所述推拉钻杆(300)一端的所述内支撑壳体(110)的端部设置有端盖(140)，所述端盖(140)上带有与所述推拉钻杆(300)相配合的轴孔。
6.如权利要求5所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述外支撑壳体(120)为两端细中间粗的结构。
7.如权利要求5所述的可转换式钻头定向钻进装置，其特征在于：所述导向套(130)上设置有与所述检测定位钻杆(200)相配合的第三轴承(114)。
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- 2021-11-10 CN CN202111327850.9A patent/CN114059929B/zh active Active
Patent Citations (4)
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