CN118242065B - 煤矿钻机钻杆深度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了煤矿钻机钻杆深度测量装置，涉及煤矿钻采技术领域，包括钻杆，钻杆头端套设有用于对钻杆深度进行测量的测量机构，测量机构包括套筒、磁吸定位座、固定筒、两个测量组件、用于驱动两个测量组件移动至磁吸定位座的移动组件，套筒套设在钻杆尾端，磁吸定位座设置在钻杆内部靠近钻头一侧的侧壁上。通过测量机构的设置，能够测量出钻机钻杆的进给深度，且测量机构伸入钻杆的设置，能够避免了复杂地质环境、不规则作业、水流和粉尘等因素干扰，提高了测量的可靠性和准确性，通过移动组件与测量组件的配合能够保证测量带在测量时始终保持为绷直状态，从而提高测量数据的准确度。

Description

煤矿钻机钻杆深度测量装置

技术领域

本发明涉及煤矿钻采技术领域，具体涉及煤矿钻机钻杆深度测量装置。

背景技术

随着煤矿企业对井下安全生产的重视程度越来越高，煤矿企业采用各种各样的手段来预防和避免矿难发生，加强安全生产。在引起矿难的各种原因中，瓦斯突出占了相当大的比重，井下空间有限，一旦爆发瓦斯突出，大量瓦斯不容易及时排放，极易引发矿难。煤矿企业预防瓦斯突出的普遍做法是采用预先在煤层打孔检测的方式来勘测地质环境，通过管道把煤层孔的瓦斯气体抽放到地面进行利用。

目前，多是采用钻机进行钻孔，钻孔时，由钻机上的动力头将一根接一根的标准钻杆向前钻进以进行钻孔操作，标准钻杆首尾对接，在将一根接一根的首尾对接的标准钻杆打入煤层或岩层中时，由工人人工计数实现对标准钻杆个数的计量，计数个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度，在钻孔深度达到预定要求后，再将标准钻杆一根接一根的退出钻孔，在退出过程中，也由人工进行计数复核得到钻孔深度。

但由于钻杆安装由人工完成并计数，人工计数一方面增加了工人的劳动强度，影响工人劳动效率，另一方面，也容易出现因工人疲劳而导致的人为计数误差。

现有授权公告号为CN210483711U的专利，公开了一种煤矿钻机钻杆深度测量装置，包括：主体，所述主体内壁之间设有隔板，且由所述隔板将所述主体的内部分为左腔和右腔，所述右腔的底部为中空结构，且内壁之间活动安装有滚轴，所述滚轴的一端贯穿并延伸至所述左腔内侧，且固定在所述左腔相对一侧的内壁上，所述滚轴位于所述左腔内部一端的外壁固定安装有柱形齿轮，所述左腔内固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定安装有斜纹齿轮。

但该现有技术还存在相应问题：该专利虽然能够通过驱动标记线在套环的重力作用下向下滑动落在钻头上，直至触碰到触碰开关后进行测量，但是套环是依靠重力滑落至钻头，无法保证标记线在套环触碰到触碰开关后为拉直的状态，从而无法保证测量数据的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供煤矿钻机钻杆深度测量装置，解决了现有的煤矿钻机钻杆深度测量装置在对钻杆深度进行测量时，无法保证标记线在套环触碰到触碰开关后为拉直的状态，从而无法保证测量数据的准确性的问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

煤矿钻机钻杆深度测量装置，包括钻杆，所述钻杆头端套设有用于对钻杆深度进行测量的测量机构，所述测量机构包括套筒、磁吸定位座、固定筒、两个测量组件、用于驱动两个测量组件移动至磁吸定位座的移动组件，所述套筒套设在钻杆尾端，所述磁吸定位座设置在钻杆内部靠近钻头一侧的侧壁上，所述移动组件设置在套筒内，所述固定筒固定设置在移动组件的输出端，两个所述测量组件分别设置在套筒两侧，且所述测量组件与固定筒传动连接；

其中，移动组件能够推动固定筒移动伸入钻杆内部与固定筒抵触并磁吸固定，并且，所述固定筒能够带动测量组件移动至磁吸定位座处。

作为本发明的一种优选方案，还包括安装架、机座和电机，所述机座滑动设置在安装架上，所述电机安装在机座上，所述钻杆水平设置在安装架上，且所述钻杆尾端与电机输出轴相适配，所述安装架上还设置有用于对钻杆进行限位的转动套，所述转动套与钻杆通过轴承转动连接。

作为本发明的一种优选方案，所述移动组件包括分隔板、连通管和伸缩管，所述分隔板固定设置在套筒内，所述分隔板将套筒内部分隔成密封腔和封堵腔，所述分隔板中部开设有通气孔，所述连通管固定在分隔板侧壁上，且与所述通气孔连通，所述连通管另一端贯穿套筒并延伸至套筒外部，所述连通管位于密封腔内，所述伸缩管固定在分隔板外壁位于封堵腔内的一侧，且所述通气孔与伸缩管连通。

作为本发明的一种优选方案，所述测量组件包括安装盒、收卷筒、两个导向轮、编码器和测量带，所述安装盒固定在套筒外壁，所述收卷筒转动设置在安装盒内，且所述收卷筒一侧固定连接有电机，所述密封腔内部设置有两个固定板，且两个所述固定板两端分别与分隔板和套筒固定连接，两个所述导向轮均转动设置在两个所述固定板之间，所述编码器安装在其中一个固定板上，且所述编码器输出端与其中一个导向轮固定连接，所述套筒和分隔板内壁分别开设有第一穿孔和第二穿孔，所述测量带一端固定缠绕在收卷筒内，所述测量带另一端依次穿过第一穿孔、两个导向轮之间的间隙和第二穿孔后延伸至钻杆内部与固定筒固定连接。

作为本发明的一种优选方案，所述测量带外壁与导向轮相抵触，且所述测量带表面设置有刻度线，所述套筒内部安装有摄像头，所述摄像头朝向测量带的刻度线上。

作为本发明的一种优选方案，所述磁吸定位座包括磁吸板和圆柱座，所述磁吸板固定设置在钻杆内壁靠近钻头的一侧，所述圆柱座固定在磁吸板上。

作为本发明的一种优选方案，所述固定筒固定在伸缩管外壁远离连通管的一端，所述固定筒包括圆形筒和套环，所述圆形筒与伸缩管固定连接，所述套环固定套设在圆形筒外壁上，所述圆形筒与圆柱座相适配，且所述套环与磁吸板磁吸固定。

作为本发明的一种优选方案，所述套环设置为圆形，且所述套环外壁与钻杆内壁相抵触。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本发明通过测量机构的设置，能够测量出钻机钻杆的进给深度，且测量机构伸入钻杆的设置，能够避免复杂地质环境、不规则作业、水流和粉尘等因素干扰，提高了测量的可靠性和准确性，并且测量机构便于现场安装拆卸，适用于大多数钻杆及多根钻杆连接后的深度测量，实用性和灵活性更高。

2、本发明通过移动组件与测量组件的配合能够保证测量带在测量时始终保持绷直状态，从而提高测量数据的准确度。并且伸缩管伸缩的驱动方式无需固定安装，不影响钻杆的使用，配合测量带的使用可以对钻孔的长度进行快速、准确测量，以核准钻孔的长度是否满足施工要求，且在测量过程中可避免钻孔坍塌。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明测量机构的结构示意图；

图3为本发明测量机构的俯剖结构示意图；

图4为图3的A处结构放大图；

图5为本发明测量机构的侧剖结构示意图。

图中的标号分别表示如下：1、钻杆；2、测量机构；3、套筒；4、磁吸定位座；5、固定筒；6、测量组件；7、移动组件；8、安装架；9、机座；10、电机；11、转动套；

磁吸板；42、圆柱座；51、圆形筒；52、套环；61、安装盒；62、收卷筒；63、导向轮；64、编码器；65、测量带；66、固定板；67、第一穿孔；68、第二穿孔；71、分隔板；72、连通管；73、伸缩管；74、密封腔；75、封堵腔；76、通气孔。

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。

如图1至图5所示，本发明提供了煤矿钻机钻杆深度测量装置，包括钻杆1，钻杆1头端套设有用于对钻杆1深度进行测量的测量机构2，测量机构2包括套筒3、磁吸定位座4、固定筒5、两个测量组件6、用于驱动两个测量组件6移动至磁吸定位座4的移动组件7，套筒3套设在钻杆1尾端，磁吸定位座4设置在钻杆1内部靠近钻头一侧的侧壁上，移动组件7设置在套筒3内，固定筒5固定设置在移动组件7的输出端，两个测量组件6分别设置在套筒3两侧，且测量组件6与固定筒5传动连接；

其中，移动组件7能够推动固定筒5移动伸入钻杆1内部与固定筒5抵触并磁吸固定，并且，固定筒5能够带动测量组件6移动至磁吸定位座4处。

还包括安装架8、机座9和电机10，机座9滑动设置在安装架8上，电机10安装在机座9上，钻杆1水平设置在安装架8上，且钻杆1尾端与电机10输出轴相适配，安装架8上还设置有用于对钻杆1进行限位的转动套11，转动套11与钻杆1通过轴承转动连接。

本发明在对钻杆1深度进行测量前，首先通过电机等驱动装置推动机座9移动，以将电机10的输出端与钻杆1脱离，随后将套筒3套设在钻杆1尾端，完成测量前的准备工作，随后通过移动组件7推动固定筒5移动伸入至钻杆1内部，并沿着钻杆1内部移动靠近磁吸定位座4，此时，移动组件7保持启动状态，从而将固定筒5紧紧抵在磁吸定位座4上，而当固定筒5移动时，测量带65的一端也同步随着固定筒5的移动而同步移动至钻杆1内部，直至固定筒5移动至抵触在磁吸定位座4上，并与所述磁吸定位座4相互贴合固定后，此时将测量带65进行收紧，从而保证测量带65始终处于拉紧绷直的状态，随后通过观察测量带65上的数据即可，通过测量机构2的设置，能够测量出钻机钻杆1的进给深度，且测量机构2伸入钻杆1的设置，能够避免复杂地质环境、不规则作业、水流和粉尘等因素干扰，提高了测量的可靠性和准确性，并且测量机构2便于现场安装拆卸，适用于大多数钻杆1及多根钻杆1连接后的深度测量，实用性和灵活性更高。

进一步的，移动组件7包括分隔板71、连通管72和伸缩管73，分隔板71固定设置在套筒3内，分隔板71将套筒3内部分隔成密封腔74和封堵腔75，分隔板71中部开设有通气孔76，连通管72固定在分隔板71侧壁上，且与通气孔76连通，连通管72另一端贯穿套筒3并延伸至套筒3外部，连通管72位于密封腔74内，伸缩管73固定在分隔板71外壁位于封堵腔75内的一侧，且通气孔76与伸缩管73连通。

通过将连通管72一端与气泵输出端连接，气泵能够将气体从连通管72输送至伸缩管73内部，当伸缩管73内部气体充盈时能够推动伸缩管73端部移动并伸入钻杆1内部，直至固定筒5移动至抵触在磁吸定位座4上，随后将测量带65进行收紧。

测量组件6包括安装盒61、收卷筒62、两个导向轮63、编码器64和测量带65，安装盒61固定在套筒3外壁，收卷筒62转动设置在安装盒61内，且收卷筒62一侧固定连接有电机10，密封腔74内部设置有两个固定板66，且两个固定板66两端分别与分隔板71和套筒3固定连接，两个导向轮63均转动设置在两个固定板66之间，编码器64安装在其中一个固定板66上，且编码器64输出端与其中一个导向轮63固定连接，套筒3和分隔板71内壁分别开设有第一穿孔67和第二穿孔68，测量带65一端固定缠绕在收卷筒62内，测量带65另一端依次穿过第一穿孔67、两个导向轮63之间的间隙和第二穿孔68后延伸至钻杆1内部与固定筒5固定连接。

本发明中的电机10在不通电的状态下，其输出轴能够在外力的驱动下转动，因而，初始状态下，测量带65缠绕在收卷筒62内，且收卷筒62与电机10固定连接，当伸缩管73移动时能够带动固定筒5移动，从而将测量带65拉伸进入钻杆1内部，此时测量带65较为松弛，若伸缩管73的移动速度较快时，在惯性作用下，当固定筒5停止时，测量带65仍会被拉伸出一段，此时的测量带65较为松弛，因而无法准确测量，因此，当固定筒5与磁吸定位座4固定时，固定筒5初步固定在磁吸定位座4上，此时气泵继续启动，从而使推动固定筒5紧紧的抵触在磁吸定位座4上，从而达到双重固定，此时启动电机10带动收卷筒62进行收卷，从而将测量带65远离固定筒5的一端进行收卷，当测量带65沿着导向轮63收卷至为绷直状态时，此时，气泵将伸缩管73内部气体抽出，收卷筒62将测量带65同步收卷，而编码器64在气泵抽气时开始计数，直至伸缩管73完全收回后，测量结束，从而完成钻杆1的深度测量工作，值得注意的是，初始状态下，磁吸定位座4始终固定设置在钻杆1内部，并且，最终的测量数据需要增加钻头的长度，并减去伸缩管73压缩后的长度作为有效测量值，从而最终确定钻杆1的深度测量数据，从而保证测量数据的准确性。通过移动组件7与测量组件6的配合能够保证测量带65在测量时始终保持绷直状态，从而提高测量数据的准确度。并且伸缩管73伸缩的驱动方式无需固定安装，不影响钻杆1的使用，配合测量带65的使用可以对钻孔的长度进行快速、准确测量，以核准钻孔的长度是否满足施工要求，且在测量过程中可避免钻孔坍塌。

测量带65外壁与导向轮63相抵触，且测量带65表面设置有刻度线，套筒3内部安装有摄像头，摄像头朝向测量带65的刻度线上。通过摄像头能够监控测量带65上的实时数据，并将最终数据与编码器64数据比对能够进一步核对所得到的测量数据的准确度。

磁吸定位座4包括磁吸板41和圆柱座42，磁吸板41固定设置在钻杆1内壁靠近钻头的一侧，圆柱座42固定在磁吸板41上。

固定筒5固定在伸缩管73外壁远离连通管72的一端，固定筒5包括圆形筒51和套环52，圆形筒51与伸缩管73固定连接，套环52固定套设在圆形筒51外壁上，圆形筒51与圆柱座42相适配，且套环52与磁吸板41磁吸固定。

套环52与圆形筒51的组合能够使固定筒5与磁吸板41和圆柱座42的组成的磁吸定位座4紧密配合，磁吸板41的磁吸面积仅为与套环52的接触面上，提高了固定筒5的固定效果，进一步的，套环52的外壁与钻杆1内壁紧密贴合或者尽量减少其两者之间的间隙，从而使伸缩管73的移动路径为直线运动，避免套环52的偏移导致测量带65为倾斜状态，从而保证测量数据的准确性。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (4)

1.煤矿钻机钻杆深度测量装置，包括钻杆（1），其特征在于：所述钻杆（1）头端套设有用于对钻杆（1）深度进行测量的测量机构（2），所述测量机构（2）包括套筒（3）、磁吸定位座（4）、固定筒（5）、两个测量组件（6）、用于驱动两个测量组件（6）移动至磁吸定位座（4）的移动组件（7），所述套筒（3）套设在钻杆（1）尾端，所述磁吸定位座（4）设置在钻杆（1）内部靠近钻头一侧的侧壁上，所述移动组件（7）设置在套筒（3）内，所述固定筒（5）固定设置在移动组件（7）的输出端，两个所述测量组件（6）分别设置在套筒（3）两侧，且所述测量组件（6）与固定筒（5）传动连接；

其中，移动组件（7）能够推动固定筒（5）移动伸入钻杆（1）内部与固定筒（5）抵触并磁吸固定，并且，所述固定筒（5）能够带动测量组件（6）移动至磁吸定位座（4）处；

所述移动组件（7）包括分隔板（71）、连通管（72）和伸缩管（73），所述分隔板（71）固定设置在套筒（3）内，所述分隔板（71）将套筒（3）内部分隔成密封腔（74）和封堵腔（75），所述分隔板（71）中部开设有通气孔（76），所述连通管（72）固定在分隔板（71）侧壁上，且与所述通气孔（76）连通，所述连通管（72）另一端贯穿套筒（3）并延伸至套筒（3）外部，所述连通管（72）位于密封腔（74）内，所述伸缩管（73）固定在分隔板（71）外壁位于封堵腔（75）内的一侧，且所述通气孔（76）与伸缩管（73）连通；

所述测量组件（6）包括安装盒（61）、收卷筒（62）、两个导向轮（63）、编码器（64）和测量带（65），所述安装盒（61）固定在套筒（3）外壁，所述收卷筒（62）转动设置在安装盒（61）内，且所述收卷筒（62）一侧固定连接有电机（10），所述密封腔（74）内部设置有两个固定板（66），且两个所述固定板（66）上下两端分别与分隔板（71）和套筒（3）固定连接，两个所述导向轮（63）均转动设置在两个所述固定板（66）之间，所述编码器（64）安装在其中一个固定板（66）上，且所述编码器（64）输出端与其中一个导向轮（63）固定连接，所述套筒（3）和分隔板（71）内壁分别开设有第一穿孔（67）和第二穿孔（68），所述测量带（65）一端固定缠绕在收卷筒（62）内，所述测量带（65）另一端依次穿过第一穿孔（67）、两个导向轮（63）之间的间隙和第二穿孔（68）后延伸至钻杆（1）内部与固定筒（5）固定连接；

所述磁吸定位座（4）包括磁吸板（41）和圆柱座（42），所述磁吸板（41）固定设置在钻杆（1）内壁靠近钻头的一侧，所述圆柱座（42）固定在磁吸板（41）上；

所述固定筒（5）固定在伸缩管（73）外壁远离连通管（72）的一端，所述固定筒（5）包括圆形筒（51）和套环（52），所述圆形筒（51）与伸缩管（73）固定连接，所述套环（52）固定套设在圆形筒（51）外壁上，所述圆形筒（51）与圆柱座（42）相适配，且所述套环（52）与磁吸板（41）磁吸固定。

2.根据权利要求1所述的煤矿钻机钻杆深度测量装置，其特征在于：还包括安装架（8）、机座（9）和电机（10），所述机座（9）滑动设置在安装架（8）上，所述电机（10）安装在机座（9）上，所述钻杆（1）水平设置在安装架（8）上，且所述钻杆（1）尾端与电机（10）输出轴相适配，所述安装架（8）上还设置有用于对钻杆（1）进行限位的转动套（11），所述转动套（11）与钻杆（1）通过轴承转动连接。

3.根据权利要求1所述的煤矿钻机钻杆深度测量装置，其特征在于：所述测量带（65）外壁与导向轮（63）相抵触，且所述测量带（65）表面设置有刻度线，所述套筒（3）内部安装有摄像头，所述摄像头朝向测量带（65）的刻度线上。

4.根据权利要求1所述的煤矿钻机钻杆深度测量装置，其特征在于：所述套环（52）设置为圆形，且所述套环（52）外壁与钻杆（1）内壁相抵触。