CN115680487A - 一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，它包括主机机体、工作机构、履带行走装置、钻杆支撑架、前导向组件、可调后支撑和前调角油缸，所述主机机架上的前部设置前导向组件，中部设置前调角油缸，后部设置可调后支撑，所述工作机构设置在前调角油缸的上方，所述前导向组件连接工作机构的前端，可调后支撑连接工作机构的后端，前调角油缸连接工作机构的底部；所述工作机构包括滑架总成、滑动导杆、推进油缸和动力头，所述滑架总成上平行设置推进油缸，所述推进油缸连接滑动导杆，所述滑动导杆上设置滚珠滑座，所述滚珠滑座上设有动力头。本发明工作机构连接可调支撑，可精确定向，且双钻杆夹持，多重稳固长钻杆。

Description

一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机

技术领域

本发明涉及煤矿钻机技术领域，尤其涉及一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机。

背景技术

目前，煤矿瓦斯地质钻探需要钻削的孔深一般在8～20米深，甚至更深，尤其在巷道横向截面上的钻探施工，受有限空间的限制，必须采用多段拼接式钻具；这种满足极深孔的钻具是由多段钻杆和钻头组成，且钻杆需要正反方向的转动，承载传递大扭矩及顺利排渣等。由于所需要钻孔的纵深较大，需要的钻杆数量也多，这就使得需要对每一节钻杆都有组装和拆卸的工作环节。

由于在地下施工的场所有限，使得目前钻机的钻杆在拼接和拆卸时还需要人工完成，由于人工能力有限，所使用的钻杆尺寸和重量都不大，这导致钻孔较小且深度不大，还要求操作人员必须在钻机附近工作。因此需要改进使得钻机配合使用大孔径长钻杆，减少拆装工作量，便于深孔钻探。

一般钻机使用普通架体机架进行支撑，导致作业时钻孔的位置、高度以及钻孔角度无法调节，需要在机架底部进行垫高才能完成偏角度钻孔作业，给操作人员在使用中带来了极大困难。因此需要改进钻机使其可精准定向，提高工作效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，适用于深孔钻探，稳定性强，可精确调节机架高度。

本发明的目的是这样实现的：

一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，它包括主机机体、工作机构、履带行走装置、钻杆支撑架、前导向组件、可调后支撑和前调角油缸，所述主机机体的两侧固定有履带行走装置，履带行走装置与地面接触，用于移动主机机体；所述主机机体上方设有工作机构，所述工作机构用于推进钻杆，所述主机机体包括主机机架，所述主机机架上设有一块安装板，安装板上的前部设置前导向组件，中部设置前调角油缸，后部设置可调后支撑，所述工作机构设置在前调角油缸的上方，所述前导向组件连接工作机构的前端，可调后支撑连接工作机构的后端，前调角油缸连接工作机构的底部；

所述工作机构包括滑架总成、滑动导杆、推进油缸和动力头，所述滑架总成上平行设置推进油缸，所述推进油缸连接滑动导杆，所述滑动导杆上设置滚珠滑座，所述滚珠滑座上设有动力头，所述动力头的前端设有前卡盘，后端设有后卡盘，前卡盘内夹持粗钻杆，后卡盘内夹持细钻杆，组成双卡盘双夹持动力组件。

进一步地，所述前卡盘的前方设有第一夹持器和第二夹持器，用于夹持稳固粗钻杆，所述第一夹持器和第二夹持器设置在滑架总成的前端，所述第一夹持器和第二夹持器与动力头在同一水平线。

进一步地，后卡盘的后方设有钻杆支撑架，用于夹持稳固细钻杆，所述钻杆支撑架设置在滑架总成的后端；所述钻杆支撑架与动力头的中心线在同一水平线。

进一步地，所述滚珠滑座包括滑座本体、滚珠滑套、滚珠和压盖，所述滑座本体内设有滚珠滑套，所述滚珠滑套套设在滑动导杆上，所述滚珠滑套和滑动导杆之间设有多个滚珠，所述滑座本体的底部设有油嘴。

进一步地，所述滚珠滑套的两端均设有压盖，所述压盖上设有防尘圈。

进一步地，所述钻杆支撑架包括固定座、支撑架、侧转杆、支承滚轮和调节油缸，所述固定座固定在滑架总成上，所述固定座上滑动连接支撑架，所述支撑架包括横杆和对称设置在横杆两端的V型杆，两个V型杆之间设有中间杆连接，所述中间杆的两端分别与V型杆的一端铰接；所述V型杆的另一端分别连接一个侧转杆，所述侧转杆呈L型，侧转杆的上端套设一个支承滚轮，并在顶端设置限位螺母固定支承滚轮，侧转杆的下端设有一个滑槽，通过限位销与支撑架的V型杆滑动连接，侧转杆的中部与固定座铰接；所述中间杆上套设一个支承滚轮，三个支承滚轮之间穿过钻杆。

进一步地，所述支撑架的下方连接调节油缸，通过调节油缸驱动支撑架上下滑动，从而带动V型杆和中间杆上的支承滚轮上下移动，从而调节三个支承滚轮之间的距离，即穿过的钻杆的直径。

进一步地，所述可调后支撑包括底座，所述底座固定在安装板上，所述底座上设有第一销轴，第一销轴的两侧分别连接第一顶杆和第二顶杆的一端，第一顶杆和第二顶杆的另一端与第二销轴连接；所述第二销轴上还连接有第三顶杆和第四顶杆，第三顶杆和第四顶杆分别设置在第一顶杆和第二顶杆的两侧，所述第二销轴与工作机构连接；所述第三顶杆和第四顶杆的另一端与第三销轴连接，所述第三销轴的两端分别连接第一滑杆和第二滑杆，所述第一销轴和第三销轴的中部通过油缸连接，所述油缸的输出端连接第三销轴。

进一步地，所述第二销轴的中部与连接件连接，通过连接件与工作机构的滑动总成连接。

进一步地，所述主机机体的前端两侧分别设有上下支撑油缸，后端两侧分别也设有上下支撑油缸。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的动力头采用滚珠滑座设置在滑杆上，用滚珠套加滚珠的结构使摩擦方式变为滚动摩擦，在压盖上安装防尘圈，并定期从油嘴添加润滑油，从而增加滑动导杆的使用寿命。

（2）本发明在工作机构下方设置后支撑机构，小角度精确调节机架高度，避免了人员弯腰支护作业，保护员工身体健康；通过可调节的后支撑机构使机架能够以底座销轴为支点进行角度调节与高度调节，方便锚杆钻孔装置的使用。；

（3）本发明采用双卡盘分别一前一后夹持粗钻杆和细钻杆，并且设置双夹持器稳固粗钻杆，设置钻杆支撑架稳固细钻杆，粗细钻杆同时钻进；当通过复杂地形，细钻杆辅助粗钻杆钻进，同时粗钻杆保护细钻杆钻进，双夹持和钻杆支撑架提高钻杆稳定性，解决长钻杆的不稳定性，适用于深孔钻探的环境。

（4）本发明的钻杆支撑架采用油缸、支承架、侧转杆及中间杆组成收紧装置，通过调节油缸从而实现对不同规格钻杆的支撑，比螺栓调节更加方便快捷，且通用性强，便于实施推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的工作机构的结构示意图。

图5为本发明的滚珠滑座的结构示意图。

图6为图5的A处局部放大图。

图7为本发明的可调后支撑的结构示意图。

图8为本发明的可调后支撑的俯视图。

图9为本发明的履带行走机构的结构示意图。

图10为本发明的履带行走机构的主视图。

图11为图10的B处局部放大图。

图12为本发明的钻杆支撑架的结构示意图。

图13为本发明的钻杆支撑架支撑大直径钻杆的状态示意图。

图14为本发明的钻杆支撑架支撑小直径钻杆的状态示意图。

其中：

主机机体1、安装板1.1、销1.2、锥销1.3、螺栓1.4、工作机构2、滑架总成2.1、滑动导杆2.2、推进油缸2.3、动力头2.4、前卡盘2.5、后卡盘2.6、第一夹持器2.7、第二夹持器2.8、滚珠滑座2.9、滚珠滑套2.91、滚珠2.92、压盖2.93、油嘴2.94、履带行走装置3、钻杆支撑架4、固定座4.1、支撑架4.2、侧转杆4.3、限位销4.4、中间杆4.5、隔套4.6、支承滚轮4.7、限位螺母4.8、调节油缸4.9、前导向组件5、可调后支撑6、底座6.1、第一顶杆6.2、第二顶杆6.3、第三顶杆6.4、第四顶杆6.5、第一销轴6.6、第二销轴6.7、第三销轴6.8、第一滑杆6.9、第二滑杆6.10、油缸6.11、连接件6.12、前调角油缸7、粗钻杆8.1、细钻杆8.2、上下支撑油缸9。

具体实施方式

为更好地理解本发明的技术方案，以下将结合相关图示作详细说明。应理解，以下具体实施例并非用以限制本发明的技术方案的具体实施态样，其仅为本发明技术方案可采用的实施态样。需先说明，本文关于各组件位置关系的表述，如A部件位于B部件上方，其系基于图示中各组件相对位置的表述，并非用以限制各组件的实际位置关系。

实施例1：

参见图1-图14，图1绘制了一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机的结构示意图。如图所示，本发明的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，它包括主机机体1、工作机构2、履带行走装置3、钻杆支撑架4、前导向组件5、可调后支撑6和前调角油缸7，所述主机机体1的两侧固定有履带行走装置3，履带行走装置3与地面接触，用于移动主机机体1；所述主机机体1上方设有工作机构2，所述工作机构2用于推进钻杆，所述主机机体1上方还设置有液压装置、电机油泵总成和电控箱，所述主机机体1的后方设有副油箱和主油箱。

所述主机机体1包括主机机架，所述主机机架上设有一块安装板1.1，安装板1.1上的前部设置前导向组件5，中部设置前调角油缸7，后部设置可调后支撑6，所述工作机构2设置在前调角油缸7的上方，所述前导向组件5连接工作机构2的前端，可调后支撑6连接工作机构2的后端，前调角油缸7连接工作机构2的底部。

所述工作机构2包括滑架总成2.1、滑动导杆2.2、推进油缸2.3和动力头2.4，所述滑架总成2.1上平行设置推进油缸2.3，所述推进油缸2.3连接滑动导杆2.2，所述滑动导杆2.2上设置滚珠滑座2.9，所述滚珠滑座2.9上设有动力头2.4，所述动力头2.4的前端设有前卡盘2.5，后端设有后卡盘2.6，前卡盘2.5内夹持粗钻杆8.1，后卡盘2.6内夹持细钻杆8.2，组成双卡盘双夹持动力组件。

所述前卡盘2.5的前方设有第一夹持器2.7和第二夹持器2.8，第一夹持器2.7用于夹持稳固细钻杆8.2，第二夹持器2.8用于夹持稳固粗钻杆8.1，后卡盘2.6的后方设有钻杆支撑架4，用于夹持稳固细钻杆8.2，所述第一夹持器2.7和第二夹持器2.8设置在滑架总成2.1的前端，所述钻杆支撑架4设置在滑架总成2.1的后端；所述第一夹持器2.7、第二夹持器2.8和钻杆支撑架4与动力头2.4在同一水平线。

所述滚珠滑座2.9包括滑座本体、滚珠滑套2.91、滚珠2.92和压盖2.93，所述滑座本体内设有滚珠滑套2.91，所述滚珠滑套2.91套设在滑动导杆2.2上，所述滚珠滑套2.91和滑动导杆2.2之间设有多个滚珠2.92，所述滚珠滑套2.91的两端均设有压盖2.93，所述压盖2.93上设有防尘圈，所述滑座本体的底部设有油嘴2.94，用滚珠套加滚珠的结构使摩擦方式变为滚动摩擦，在压盖上安装防尘圈，并定期从油嘴添加润滑油，从而增加滑动导杆的使用寿命。

所述钻杆支撑架4包括固定座4.1、支撑架4.2、侧转杆4.3、支承滚轮4.7和调节油缸4.9，所述固定座4.1固定在滑架总成2.1上，所述固定座4.1上滑动连接支撑架4.2，所述支撑架4.2包括横杆和对称设置在横杆两端的V型杆，两个V型杆之间设有中间杆4.5连接，所述中间杆4.5的两端分别与V型杆的一端铰接；所述V型杆的另一端分别连接一个侧转杆4.3，所述侧转杆4.3呈L型，侧转杆4.3的上端套设一个支承滚轮4.7，并在顶端设置限位螺母4.8固定支承滚轮4.7，侧转杆4.3的下端设有一个滑槽，通过限位销4.4与支撑架4.2的V型杆滑动连接，侧转杆4.3的中部与固定座4.1铰接；所述中间杆4.5上套设一个支承滚轮4.7，所述支承滚轮4.7的两端设置隔套4.6固定，三个支承滚轮4.7之间穿过钻杆。

所述支撑架4.2的下方连接调节油缸4.9，通过调节油缸4.9驱动支撑架4.2上下滑动，从而带动V型杆和中间杆4.5上的支承滚轮4.7上下移动，从而调节三个支承滚轮4.7之间的距离，即穿过的钻杆的直径；用油缸、支承架，侧转杆及中间杆组成收紧装置，通过调节油缸从而实现对不同规格钻杆的支撑，比螺栓调节更加方便快捷。

所述支承滚轮4.7表面采用尼龙材质，避免钻杆通过时磨损钻杆。

所述可调后支撑6包括底座6.1，所述底座6.1固定在安装板1.1上，所述底座6.1上设有第一销轴6.6，第一销轴6.6的两侧分别连接第一顶杆6.2和第二顶杆6.3的一端，第一顶杆6.2和第二顶杆6.3的另一端与第二销轴6.7连接；所述第二销轴6.7上还连接有第三顶杆6.4和第四顶杆6.5，第三顶杆6.4和第四顶杆6.5分别设置在第一顶杆6.2和第二顶杆6.3的两侧，所述第二销轴6.7的中部与连接件6.12连接，通过连接件6.12与工作机构2的滑动总成2.1连接；所述第三顶杆6.4和第四顶杆6.5的另一端与第三销轴6.8连接，所述第三销轴6.8的两端分别连接第一滑杆6.9和第二滑杆6.10，所述第一销轴6.6和第三销轴6.8的中部通过油缸6.11连接，所述油缸6.11的输出端连接第三销轴6.8，通过油缸6.11驱动第三销轴6.8在第一滑杆6.9和第二滑杆6.10上滑动，从而带动各个顶杆的连动使得第二销轴6.7上下移动，实现工作机构2的高度精确调节。用油缸、顶杆及滑杆组合组成连杆机构，通过控制油缸来调节工作机构高度，可实现小角度精确定向，从而使工作机构的工作范围增大。

所述前卡盘2.5采用127型号卡盘，后卡盘2.6采用73型号卡盘，第一夹持器2.7采用73型号夹持器，第二夹持器2.8采用127型号夹持器。

所述主机机体1的前端两侧分别设有上下支撑油缸9，后端两侧分别也设有上下支撑油缸9，用于钻机工作时稳定整机机体。

所述主机机体1的后方设置主油箱，主油箱的上方设置副油箱，所述主油箱通过销1.2固定在两侧的履带行走装置3上，主油箱的底部设置锥销1.3加固，所述主油箱通过螺栓1.4与主机机体1连接，用销连接代替螺栓连接，在不降低结构强度的情况下使结构安装更加便捷。

所述履带行走装置3包括对称设置在主机机架1.1两侧的左履带行走部和右履带行走部，所述主机机架1.1的左侧通过左履带连接架连接左履带行走部，右侧通过右履带连接架连接右履带行走部；所述左履带行走部包括密封履带总成、一个引导轮、一个链轮、履带架、张紧缓冲装置和五个支重轮，密封履带总成包括由高强度合金钢制造的组合式密封履带链，履带链套设在前后设置的链轮和引导轮上，引导轮连接履带架，履带架上设有张紧缓冲装置，履带架的下方连接五个支重轮，所述链轮连接行走马达，通过行走马达驱动链轮，从而实现履带链的行走。

工作原理：

本发明的整机采用双夹持器、双卡盘结构，粗细钻杆同时钻进；动力头安装座与滑杆通过滚珠座固定使滑动摩擦转为滚动摩擦；

本发明的后支撑座采用连杆机构，可进行上下调节；履带采用销轴加螺栓结合的连接方式，方便安装拆卸；钻杆支承架采用液动调节方式方便调节。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：它包括主机机体、工作机构、履带行走装置、钻杆支撑架、前导向组件、可调后支撑和前调角油缸，所述主机机体的两侧固定有履带行走装置，履带行走装置与地面接触，用于移动主机机体；所述主机机体上方设有工作机构，所述工作机构用于推进钻杆，所述主机机体包括主机机架，所述主机机架上设有一块安装板，安装板上的前部设置前导向组件，中部设置前调角油缸，后部设置可调后支撑，所述工作机构设置在前调角油缸的上方，所述前导向组件连接工作机构的前端，可调后支撑连接工作机构的后端，前调角油缸连接工作机构的底部；

所述工作机构包括滑架总成、滑动导杆、推进油缸和动力头，所述滑架总成上平行设置推进油缸，所述推进油缸连接滑动导杆，所述滑动导杆上设置滚珠滑座，所述滚珠滑座上设有动力头，所述动力头的前端设有前卡盘，后端设有后卡盘，前卡盘内夹持粗钻杆，后卡盘内夹持细钻杆，组成双卡盘双夹持动力组件。

2.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述前卡盘的前方设有第一夹持器和第二夹持器，用于夹持稳固粗钻杆，所述第一夹持器和第二夹持器设置在滑架总成的前端，所述第一夹持器和第二夹持器与动力头在同一水平线。

3.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：后卡盘的后方设有钻杆支撑架，用于夹持稳固细钻杆，所述钻杆支撑架设置在滑架总成的后端；所述钻杆支撑架与动力头的中心线在同一水平线。

4.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述滚珠滑座包括滑座本体、滚珠滑套、滚珠和压盖，所述滑座本体内设有滚珠滑套，所述滚珠滑套套设在滑动导杆上，所述滚珠滑套和滑动导杆之间设有多个滚珠，所述滑座本体的底部设有油嘴。

5.根据权利要求4所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述滚珠滑套的两端均设有压盖，所述压盖上设有防尘圈。

6.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述钻杆支撑架包括固定座、支撑架、侧转杆、支承滚轮和调节油缸，所述固定座固定在滑架总成上，所述固定座上滑动连接支撑架，所述支撑架包括横杆和对称设置在横杆两端的V型杆，两个V型杆之间设有中间杆连接，所述中间杆的两端分别与V型杆的一端铰接；所述V型杆的另一端分别连接一个侧转杆，所述侧转杆呈L型，侧转杆的上端套设一个支承滚轮，并在顶端设置限位螺母固定支承滚轮，侧转杆的下端设有一个滑槽，通过限位销与支撑架的V型杆滑动连接，侧转杆的中部与固定座铰接；所述中间杆上套设一个支承滚轮，三个支承滚轮之间穿过钻杆。

7.根据权利要求6所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述支撑架的下方连接调节油缸，通过调节油缸驱动支撑架上下滑动，从而带动V型杆和中间杆上的支承滚轮上下移动，从而调节三个支承滚轮之间的距离，即穿过的钻杆的直径。

8.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述可调后支撑包括底座，所述底座固定在安装板上，所述底座上设有第一销轴，第一销轴的两侧分别连接第一顶杆和第二顶杆的一端，第一顶杆和第二顶杆的另一端与第二销轴连接；所述第二销轴上还连接有第三顶杆和第四顶杆，第三顶杆和第四顶杆分别设置在第一顶杆和第二顶杆的两侧，所述第二销轴与工作机构连接；所述第三顶杆和第四顶杆的另一端与第三销轴连接，所述第三销轴的两端分别连接第一滑杆和第二滑杆，所述第一销轴和第三销轴的中部通过油缸连接，所述油缸的输出端连接第三销轴。

9.根据权利要求8所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述第二销轴的中部与连接件连接，通过连接件与工作机构的滑动总成连接。

10.根据权利要求1所述的一种大孔径长钻杆的小角度精准定向钻机，其特征在于：所述主机机体的前端两侧分别设有上下支撑油缸，后端两侧分别也设有上下支撑油缸。

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