CN115095273A - 煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿开采附属装置的技术领域，特别是涉及煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其结构简单，可快速对不同类型的钻杆进行更换，提高钻孔效率；包括两根固定轴，滑动安装在固定轴上的升降板，升降板上滑动有用于驱动钻杆旋转的动力机构；还包括固定在升降板上的门型板，门型板上转动安装有空心轴管一，空心轴管一一端固定有空心花键轴，空心花键轴上滑动有花键套，花键套上固定有圆形转台；圆形转台的一端通过延长板固定有用于对螺旋钻杆导向的导向套一，圆形转台的另一端通过延长板固定有用于对圆钻杆导向的导向套二，并在圆形转台两端上均开设一个贯穿孔，贯穿孔用于供螺旋钻杆或者圆钻杆端部穿过。

Description

煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备

技术领域

本发明涉及煤矿开采附属装置的技术领域，特别是涉及煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备。

背景技术

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤这几种分类。

煤矿在开采时，有可能遇到水害，这时需要用到探水钻机进行钻孔，而野外环境复杂，在钻孔时，应依据地质来选择合适的钻头，例如螺旋钻杆和圆钻杆，这就导致螺旋钻杆和圆钻杆需要不断切换，现有技术中，在更换钻杆过程中，由于螺旋钻杆和圆钻杆结构不同，所以还要更换配套的导向套，导致过程繁琐，更换效率较低，影响了钻孔效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其结构简单，可快速对不同类型的钻杆进行更换，提高钻孔效率。

本发明的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，包括两根固定轴，滑动安装在固定轴上的升降板，升降板上滑动有用于驱动钻杆旋转的动力机构；还包括固定在升降板上的门型板，门型板上转动安装有空心轴管一，空心轴管一一端固定有空心花键轴，空心花键轴上滑动有花键套，花键套上固定有圆形转台；

圆形转台的一端通过延长板固定有用于对螺旋钻杆导向的导向套一，圆形转台的另一端通过延长板固定有用于对圆钻杆导向的导向套二，并在圆形转台两端上均开设一个贯穿孔，贯穿孔用于供螺旋钻杆或者圆钻杆端部穿过；

还包括用于驱动圆形转台动作的驱动机构。

进一步地，所述驱动机构包括固定在门型板上的油缸，油缸输出端固定有驱动轴；

驱动机构还包括与空心轴管一同轴线的空心轴管二，空心轴管二的一端固定有棘轮，棘轮的另一端同轴固定有连接轴，连接轴另一端与圆形转台通过轴承一转动连接；

驱动机构还包括用于驱动棘轮单向旋转的单向机构；

空心轴管二上开设螺旋孔，驱动轴穿过螺旋孔；

驱动机构还包括固定在空心轴管二上的导向轴，空心轴管一上表面开设连通的通孔一和通孔二，通孔一沿轴线方向设置，通孔二沿周向方向设置；

导向轴穿过通孔一。

进一步地，还包括用于夹紧钻杆的夹紧机构；

所述夹紧机构包括转动安装在圆形转台上的转轴，呈圆周阵列状固定在圆形转台上的轨道一和轨道二，沿轨道一滑动的夹紧板一，沿轨道二滑动的夹紧板二，夹紧板一与螺旋钻杆接触，夹紧板二与圆钻杆接触；

转轴上固定有齿轮和蜗轮，轨道一和轨道二上均固定有与齿轮啮合的齿条；

夹紧机构还包括固定在圆形转台上两根支撑杆，支撑杆上转动安装有与蜗轮啮合的蜗杆。

进一步地，所述单向机构包括固定在空心轴管一内部的固定环，且固定环与空心轴管一同轴线，空心轴管二穿过固定环；

单向机构还包括呈圆周阵列状固定在固定环上的若干支撑轴和固定板，支撑轴上转动安装有与棘轮配合的棘爪，棘爪厚度大于棘轮厚度，固定板上固定有复位弹片，复位弹片抵住棘爪。

进一步地，所述门型板上固定有支撑环，支撑环上滑动有滑块，滑块上套装有阻尼弹簧，滑块上固定有连接环，阻尼弹簧两端分别与连接环和支撑环紧密接触；

滑块另一端固定有阻尼板，阻尼板与空心轴管一外壁接触。

进一步地，贯穿孔处设置有直线轴承。

进一步地，所述空心轴管一通过轴承二转动安装在门型板上。

进一步地，所述滑块的另一端上固定有拉环。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明在更换钻杆时，首先将待更换钻杆放置到对应的导向套上，松开在用钻杆的锁紧螺栓，然后操作驱动机构，螺旋钻杆和圆钻杆先远离动力机构，然后再旋转180°，然后再靠近动力机构，螺旋钻杆和圆钻杆调换位置，然后再旋紧用于固定钻杆的锁紧螺栓即可，本发明在更换钻杆时，无需更换导向套，方便快捷，提高了钻孔效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A部的局部放大图；

图3是图1右侧视角的结构示意图；

图4是图3中B部的局部放大图；

图5是图1隐藏油缸、调节板和固定轴后的右后视角结构示意图；

图6是图5中C部的局部放大图；

图7是图1隐藏油缸、调节板和固定轴后的右前视角结构示意图；

图8是图7中D部的局部放大图；

图9是图7的剖面图；

图10是图9中E部的局部放大图；

图11是空心轴管一、固定环、支撑轴、固定板、棘爪等的连接示意图；

图12是固定环、支撑轴、固定板、棘爪、棘轮、连接轴等的结构示意图；

附图中标记：1、固定轴；2、升降板；3、动力机构；4、门型板；5、空心轴管一；6、空心花键轴；7、花键套；8、圆形转台；9、导向套一；10、导向套二；11、油缸；12、驱动轴；13、空心轴管二；14、棘轮；15、连接轴；16、轴承一；17、螺旋孔；18、导向轴；19、通孔一；20、通孔二；21、转轴；22、夹紧板一；23、夹紧板二；24、齿轮；25、蜗轮；26、齿条；27、蜗杆；28、固定环；29、支撑轴；30、固定板；31、棘爪；32、复位弹片；33、支撑环；34、滑块；35、阻尼弹簧；36、连接环；37、阻尼板；38、轴承二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

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”、“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。

如图1至图12所示，本发明的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，包括两根固定轴1，滑动安装在固定轴1上的升降板2，升降板2上滑动有用于驱动钻杆旋转的动力机构3；还包括固定在升降板2上的门型板4，门型板4上转动安装有空心轴管一5，空心轴管一5一端固定有空心花键轴6，空心花键轴6上滑动有花键套7，花键套7上固定有圆形转台8；

圆形转台8的一端通过延长板固定有用于对螺旋钻杆导向的导向套一9，圆形转台8的另一端通过延长板固定有用于对圆钻杆导向的导向套二10，并在圆形转台8两端上均开设一个贯穿孔，贯穿孔用于供螺旋钻杆或者圆钻杆端部穿过；

还包括用于驱动圆形转台8动作的驱动机构；

在本实施例中，固定轴1固定在地面上，升降板2的高度可进行调节，从而来调节钻孔高度，螺旋钻杆处于在用状态，如图1中所示的状态上，圆钻杆处于待更换位置上，需要更换时，首先旋松动力机构3与螺旋钻杆的锁紧螺栓，将圆钻杆的端部穿过导向套二10并穿过对应位置上的贯穿孔，然后操作驱动机构，花键套7、圆形转台8、延长板、导向套一9、导向套二10、螺旋钻杆、圆钻杆等先远离动力机构3，使螺旋钻杆脱离动力机构3的主轴，然后花键套7、圆形转台8、延长板、导向套一9、导向套二10、螺旋钻杆、圆钻杆等旋转180°，圆钻杆的端部正对动力机构3的主轴，花键套7、圆形转台8、延长板、导向套一9、导向套二10、螺旋钻杆、圆钻杆等向动力机构3移动，圆钻杆套装在动力机构3的主轴上，然后旋紧用于固定圆钻杆和动力机构3的锁紧螺栓，拉出螺旋钻杆即可，整个过程无需拆装对应的导向套一9或者导向套二10，更换方便快捷。

进一步地，驱动机构包括固定在门型板4上的油缸11，油缸11输出端固定有驱动轴12；

驱动机构还包括与空心轴管一5同轴线的空心轴管二13，空心轴管二13的一端固定有棘轮14，棘轮14的另一端同轴固定有连接轴15，连接轴15另一端与圆形转台8通过轴承一16转动连接；

驱动机构还包括用于驱动棘轮14单向旋转的单向机构；

空心轴管二13上开设螺旋孔17，驱动轴12穿过螺旋孔17；

驱动机构还包括固定在空心轴管二13上的导向轴18，空心轴管一5上表面开设连通的通孔一19和通孔二20，通孔一19沿轴线方向设置，通孔二20沿周向方向设置；

导向轴18穿过通孔一19；

在本实施例中，当需要更换钻杆时，操作油缸11使驱动轴12进行移动，驱动轴12穿过螺旋孔17，且此时与空心轴管二13固定连接的导向轴18穿过通孔一19，从而在驱动轴12的推动下，空心轴管二13、导向轴18、棘轮14、连接轴15、圆形转台8、导向套一9、导向套二10、花键套7等均相对于通孔一19发生移动，在此过程中，螺旋钻杆脱离动力机构3的主轴，然后导向轴18会移动至通孔二20处，由于导向轴18无法继续平移，在螺旋孔17的配合下，继续移动的驱动轴12使空心轴管二13、导向轴18、棘轮14、连接轴15均发生旋转，由于连接轴15通过轴承一16与圆形转台8转动连接，转动的连接轴15不会对圆形转台8产生影响，并且在此过程中，在单向机构的配合下，棘轮14旋转带动空心轴管一5、空心花键轴6进行旋转，由于与圆形转台8固定连接的花键套7与空心花键轴6滑动配合，从而旋转的空心花键轴6使花键套7和圆形转台8等发生旋转，并在驱动轴12停止时，圆钻杆旋转至动力机构3的主轴处；

然后操作油缸11使驱动轴12反向移动，反向移动的驱动轴12先使空心轴管二13、导向轴18以及棘轮14等反向旋转，但是此时的单向机构不会使空心轴管一5发生旋转，也就是圆形转台8不会旋转，然后继续移动的驱动轴12使圆形转台8、圆钻杆向动力机构3的主轴靠近，圆钻杆套装在动力机构3的主轴上，然后旋紧用于固定圆钻杆和动力机构3的主轴的锁紧螺栓，然后手动卸下螺旋钻杆，完成更换。

进一步地，还包括用于夹紧钻杆的夹紧机构；

夹紧机构包括转动安装在圆形转台8上的转轴21，呈圆周阵列状固定在圆形转台8上的轨道一和轨道二，沿轨道一滑动的夹紧板一22，沿轨道二滑动的夹紧板二23，夹紧板一22与螺旋钻杆接触，夹紧板二23与圆钻杆接触；

转轴21上固定有齿轮24和蜗轮25，轨道一和轨道二上均固定有与齿轮24啮合的齿条26；

夹紧机构还包括固定在圆形转台8上两根支撑杆，支撑杆上转动安装有与蜗轮25啮合的蜗杆27；

在本实施例中，在圆形转台8远离动力机构3前，首先旋转蜗杆27使蜗轮25、转轴21以及齿轮24旋转，齿轮24旋转使夹紧板一22和夹紧板二23反向移动，从而使夹紧板一22和夹紧板二23分别夹紧螺旋钻杆和圆钻杆，然后再使圆形转台8动作，圆形转台8能够带动螺旋钻杆和圆钻杆同时移动，不会发生偏差。

进一步地，单向机构包括固定在空心轴管一5内部的固定环28，且固定环28与空心轴管一5同轴线，空心轴管二13穿过固定环28；

单向机构还包括呈圆周阵列状固定在固定环28上的若干支撑轴29和固定板30，支撑轴29上转动安装有与棘轮14配合的棘爪31，棘爪31厚度大于棘轮14厚度，固定板30上固定有复位弹片32，复位弹片32抵住棘爪31；

在本实施例中，在圆形转台8带着螺旋钻杆脱离动力机构3的主轴后，棘轮14进行旋转，此时，棘爪31恰好将棘轮14卡住，从而旋转的棘轮14带动棘爪31、固定板30、支撑轴29、复位弹片32、固定环28、空心轴管一5等发生旋转；

但是在驱动轴12反向移动过程中，棘轮14的旋转方向相反，此时棘爪31不会卡住棘轮14，在复位弹片32的作用下，棘爪31被棘轮14拨动以支撑轴29为轴发生往复摇摆，旋转的棘轮14不会带着空心轴管一5旋转，也就不会带着圆形转台8旋转。

进一步地，门型板4上固定有支撑环33，支撑环33上滑动有滑块34，滑块34上套装有阻尼弹簧35，滑块34上固定有连接环36，阻尼弹簧35两端分别与连接环36和支撑环33紧密接触；

滑块34另一端固定有阻尼板37，阻尼板37与空心轴管一5外壁接触；

在本实施例中，通过设置的阻尼弹簧35、支撑环33、滑块34、连接环36，使得阻尼板37与空心轴管一5始终紧密接触，在阻尼板37的作用下，使得空心轴管一5旋转所需克服的阻力较大，空心轴管一5只能在棘轮14的推动下才能旋转。

进一步地，贯穿孔处设置有直线轴承；

在本实施例中，在贯穿孔处设置直线轴承，提高了螺旋钻杆或者圆钻杆的旋转稳定性，并且在夹紧板一22或者夹紧板二23夹紧时，螺旋钻杆或者圆钻杆不会发生偏移，避免导向套一9或者导向套二10对两者产生损伤。

进一步地，空心轴管一5通过轴承二38转动安装在门型板4上；

在本实施例中，使空心轴管旋转更加顺畅稳定。

进一步地，滑块34的另一端上固定有拉环；

在本实施例中，通过在滑块34上固定拉环，拉动拉环可以拉动滑块34，更加方便对滑块34进行用力。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，包括两根固定轴（1），滑动安装在固定轴（1）上的升降板（2），升降板（2）上滑动有用于驱动钻杆旋转的动力机构（3）；其特征在于，还包括固定在升降板（2）上的门型板（4），门型板（4）上转动安装有空心轴管一（5），空心轴管一（5）一端固定有空心花键轴（6），空心花键轴（6）上滑动有花键套（7），花键套（7）上固定有圆形转台（8）；

圆形转台（8）的一端通过延长板固定有用于对螺旋钻杆导向的导向套一（9），圆形转台（8）的另一端通过延长板固定有用于对圆钻杆导向的导向套二（10），并在圆形转台（8）两端上均开设一个贯穿孔，贯穿孔用于供螺旋钻杆或者圆钻杆端部穿过；

还包括用于驱动圆形转台（8）动作的驱动机构。

2.如权利要求1所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，所述驱动机构包括固定在门型板（4）上的油缸（11），油缸（11）输出端固定有驱动轴（12）；

驱动机构还包括与空心轴管一（5）同轴线的空心轴管二（13），空心轴管二（13）的一端固定有棘轮（14），棘轮（14）的另一端同轴固定有连接轴（15），连接轴（15）另一端与圆形转台（8）通过轴承一（16）转动连接；

驱动机构还包括用于驱动棘轮（14）单向旋转的单向机构；

空心轴管二（13）上开设螺旋孔（17），驱动轴（12）穿过螺旋孔（17）；

驱动机构还包括固定在空心轴管二（13）上的导向轴（18），空心轴管一（5）上表面开设连通的通孔一（19）和通孔二（20），通孔一（19）沿轴线方向设置，通孔二（20）沿周向方向设置；

导向轴（18）穿过通孔一（19）。

3.如权利要求2所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，还包括用于夹紧钻杆的夹紧机构；

所述夹紧机构包括转动安装在圆形转台（8）上的转轴（21），呈圆周阵列状固定在圆形转台（8）上的轨道一和轨道二，沿轨道一滑动的夹紧板一（22），沿轨道二滑动的夹紧板二（23），夹紧板一（22）与螺旋钻杆接触，夹紧板二（23）与圆钻杆接触；

转轴（21）上固定有齿轮（24）和蜗轮（25），轨道一和轨道二上均固定有与齿轮（24）啮合的齿条（26）；

夹紧机构还包括固定在圆形转台（8）上两根支撑杆，支撑杆上转动安装有与蜗轮（25）啮合的蜗杆（27）。

4.如权利要求3所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，所述单向机构包括固定在空心轴管一（5）内部的固定环（28），且固定环（28）与空心轴管一（5）同轴线，空心轴管二（13）穿过固定环（28）；

单向机构还包括呈圆周阵列状固定在固定环（28）上的若干支撑轴（29）和固定板（30），支撑轴（29）上转动安装有与棘轮（14）配合的棘爪（31），固定板（30）上固定有复位弹片（32），复位弹片（32）抵住棘爪（31）。

5.如权利要求4所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，所述门型板（4）上固定有支撑环（33），支撑环（33）上滑动有滑块（34），滑块（34）上套装有阻尼弹簧（35），滑块（34）上固定有连接环（36），阻尼弹簧（35）两端分别与连接环（36）和支撑环（33）紧密接触；

滑块（34）另一端固定有阻尼板（37），阻尼板（37）与空心轴管一（5）外壁接触。

6.如权利要求5所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，贯穿孔处设置有直线轴承。

7.如权利要求6所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，所述空心轴管一（5）通过轴承二（38）转动安装在门型板（4）上。

8.如权利要求7所述的煤矿地区井下水害钻探用高效钻孔设备，其特征在于，所述滑块（34）的另一端上固定有拉环。

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