CN201214982Y - 近距增速式硬岩深孔钻进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种近距增速式硬岩深孔钻进器，属于钻孔机械领域。它是在接近钻头的位置处设置有增速器，增速器的一端为与钻机连接的输入轴，增速器的另一端有与钻头连接输出轴。增速器的外面设置有套筒；套筒靠近钻头的一端设置有支撑孔壁、固定套筒的活动卡爪，卡爪上设置有与输出轴接触配合的轴承，增速器上的滑键与套筒上的滑动键槽配合，输入轴、输出轴及增速器内部设置有互相连通的通水孔一直连通至钻头内部。本实用新型是在深孔内部靠近钻头的地方才为钻头提供加速，实现钻头在深孔内高速转动切削，而输入轴和钻杆是低速旋转，钻杆及钻头不会发生剧烈抖动，不但能保证孔的直线度和孔径的精确，而且还会延长钻头的寿命，提高钻孔效率。

Description

近距增速式硬岩深孔钻进器

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔工具，尤其是指一种应用于岩石中钻孔的近距增速式硬岩深孔钻进器。

背景技术

在岩石中钻孔是采矿、建筑、隧道等行业中非常重要的一项工作，诸如锚索孔、爆破孔、安装孔等都需要在岩石中钻孔。针对钻孔工作的设备和工具有很多，诸如液压钻机、气动钻机、冲击式钻机以及配套的各种硬质合金钻头、金刚石钻头等。这些钻孔设备都是在钻机的输出轴上直接安装钻头，或者为了钻深孔则在钻机的输出轴上安装加长钻杆，然后再将钻头连接在钻杆的前端。钻机是提供动力的设备，其体积较大，只能停留在所钻的孔外。在钻深孔时需要将钻杆加长。由于钻孔时钻头需要高速旋转才能钻进，当钻杆加长后，钻杆及钻头在高速旋转时就会剧烈抖动，这样不但会损坏钻头，而且在钻深孔时不能保证孔的直线度和孔径，并还有可能造成安全隐患。

这些设备普遍存在的缺点是钻深孔时只能采用低转速，因此钻进效率很差；高转速时，不能钻深孔。在坚硬的岩石内钻孔作业时，普遍存在速度慢，效率低；遇到不同硬度的层状岩石或者岩层、土层交替的地质构造时钻出的孔不能符合要求。钻孔是开展其它作业的先期工作，钻孔的效率低将影响其它作业的进度和速度。开发一种结构简单、轻便、通用性强，又能实现在硬岩中高速钻进的设备显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种为钻头近距离提供高转速的钻进的设备，能够实现在硬质岩石中高速钻进、在不同硬度的岩层中都能通用。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种近距增速式硬岩深孔钻进器，包括为钻进提供动力的钻机、钻头；在钻机和钻头之间接近钻头的位置处设置有增速器，增速器的一端连接输入轴，输入轴与钻机连接；增速器的另一端设置输出轴，输出轴与钻头连接。在钻深孔时，则在钻机与增速器之间连接与钻孔深度匹配的钻杆。

本实用新型的增速器的进一步具体结构为：增速器的外面设置有套筒；套筒靠近钻头的一端设置有三个轴向的卡槽，每个卡槽内都设置有与套筒连接的活动的卡爪，卡爪上设置有轴承；增速器的输出轴与钻头连接的一端加工有不同直径的轴段，两个不同直径的轴段之间为锥形过渡段；卡爪上的轴承与输出轴的锥形过渡段及大轴径段配合。

输出轴与钻头为活动连接，其连接处设置有压缩弹簧，当钻头被岩石顶住不能前进时，输出轴能继续前进一段距离，将压缩弹簧压缩，前进的过程中输出轴的圆锥面与卡爪上的轴承接触将卡爪撑开。

套筒上设置有轴向的滑动键槽，增速器上设置有滑键，滑键置于滑动键槽内。

如果钻孔时使用的是金刚石薄壁钻头，则滑动键槽的长度与钻头的钻进长度相应，增速器在套筒内的行程与钻头的钻进长度相等。

本实用新型的卡爪的进一步具体结构为：卡爪与套筒的卡槽配合连接，在卡爪的底部设置一销轴，销轴将卡爪活动连接在套筒的卡槽内；在卡爪底部设置上述销轴的位置，还开有弹簧槽，弹簧槽内设置有套在销轴上的扭簧，扭簧为卡爪提供扭向套筒轴心方向的力。在卡爪的前端设置一轴承，在上述扭簧的作用下，此轴承始终与增速器的输出轴保持接触。在卡爪的中部、面向套筒的外表面处设置有孔，此孔内的底部设置有碟簧，上部设置有一个置于孔口部位的支撑块，支撑块被限制在此孔内，并且支撑块能在空内沿孔的轴线方向活动。

本实用新型的进一步改进在于：所述输入轴、输出轴及增速器内部设置有互相连通的通水孔，此通水孔一直延伸到钻头内部。

由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的技术进步在于：

采用本实用新型的设备钻孔时的工作过程是，先用普通钻头在需开孔的岩石上开出一定深度的孔，将金刚石钻头与增速器的输出轴相连接，将钻杆与增速器的输入轴相连接，将钻杆与钻机相连接，用钻机将以上连接好的部件送入孔的底部，此时，钻头顶在孔底上，输出轴压缩钻头与输出轴连接处的弹簧并继续向前移动，套筒上的卡爪被输出轴上设置的圆锥段撑开，进入套筒的卡槽内，并撑紧在所钻出的孔壁上，从而将套筒固定，使其不能转动也不能沿孔发生轴向移动。开动钻机并向前推进，增速器对钻机输出的转速进行加速并传递给金刚石钻头，增速器通过沿套筒的滑动键槽向前移动，同时推动钻头向前钻进。当增速器上的滑键到达滑动键槽的端部时，将钻头、钻杆连同增速器撤出，当输出轴后撤过程中输出轴上的圆锥段到达轴承的限定位置时，扭簧推动卡爪复位，实现套筒与孔壁分离，此时增加相应长度的钻杆继续向前推动，重复打钻过程，直至完成需钻孔深度。

本实用新型将微型增速器应用到钻孔作业，是在深孔内部为钻头提供近距离的加速，可以实现钻头在深孔内高速转动切削；由于本实用新型只有输出轴是高速旋转，而输入轴及与输入轴连接的钻杆是低速旋转，即使钻杆加长，钻杆及钻头也不会发生剧烈抖动，这样在钻进深孔时不但能保证孔的直线度和孔径的精确，而且还会充分发挥金刚石钻头的性能延长钻头的寿命，提高钻孔效率。本实用新型设备简单，操作容易，能有效改善作业环境，降低钻孔成本，提高作业效率。

本实用新型能够将钻进器的套筒固定在深孔的孔壁上，当钻机施加顶力时，输出轴向前移动时，才推动三个卡爪沿径向撑开，支撑块才与孔壁接触，并推动碟簧压缩对卡紧装置施加预紧力，使套筒固定在孔壁上。卡爪与套筒通过扭簧连接，当卡爪张开时，扭簧处于压缩状态。当完成一次钻孔作业，向后撤出钻进器，当输出轴后撤过程中输出轴上的圆锥段到达轴承的限定位置时，扭簧推动卡爪复位，实现套筒与孔壁分离，使钻具顺利撤出。卡爪上的轴承可以转动，使钻孔过程中输出轴转动时不会产生太大的阻力。在输入轴、增速器、输出轴内设置的通水孔可以为钻头提供冷却用水，一是可以降低钻头的温度，二是为切削提供润滑，三是可以软化岩石。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的卡爪的结构示意图。

其中：1、钻头，2、卡爪，3、套筒，4、输出轴，5、增速器，6、输入轴，7、钻机，8、滑键，9、滑动键槽，10、扭簧，11、支撑块，12、轴承，13、碟簧，14、销轴，15、卡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

本实用新型的结构如图1所示，它包括金刚石钻头1及为钻进提供动力的钻机7；在钻机7和钻头1之间接近钻头1的位置处设置有增速器5，增速器5的一端连接输入轴6，输入轴6与钻机7连接，随着钻孔的深入，在钻机7和输入轴6之间再逐渐连接不同长度的钻杆。增速器5的另一端设置输出轴4，输出轴4与钻头1活动连接，在输出轴4与钻头1连接的部位设置有压缩弹簧。输入轴6、输出轴4及增速器5内部设置有互相连通的通水孔，此通水孔通到钻头的内部，通水孔的另一端通过钻杆与外部水源连接。

增速器5、输入轴6、输出轴4的外面设置有套筒3；套筒3靠近钻头1的一端设置有三个轴向的卡槽15，每个卡槽内都设置有活动的卡爪2，卡爪2上端设置有轴承12；输出轴4与钻头1连接的一端加工有不同直径的轴段，两个不同直径的轴段之间为圆锥形过渡段；卡爪2上的轴承12与输出轴4的锥形过渡段及大轴径段滚动配合。套筒3上设置有轴向的滑动键槽9，增速器5上设置有滑键8，滑键8置于滑动键槽9内。滑动键槽9的长度限制增速器5及滑键8在套筒3内的行程。当钻头伸到预先钻出的孔内被岩石顶住不能前进时，输出轴仍能继续前进一段距离，前进的过程中输出轴的圆锥面与卡爪上的轴承接触将卡爪撑开，使卡爪上的支撑块与孔壁接触，将套筒固定。

卡爪的结构如图2所示。卡爪2与套筒3的卡槽15配合连接，在卡爪2的底部设置一销轴14，销轴14将卡爪2活动连接在套筒3的卡槽内；在卡爪2底部、设置上述销轴14的位置处还开有弹簧槽，弹簧槽内设置有套在销轴14上的扭簧10，扭簧10为卡爪2提供扭向套筒3轴心方向的力。轴承12设置在卡爪2的前端，在上述扭簧的作用下，此轴承12始终与输出轴4保持接触。在卡爪2的中部、面向套筒3的外表面处设置有孔，此孔口部设置一支撑块11，此支撑块11与孔活动连接，可以沿孔的轴向移动，但也通过挡块限制其与孔脱离，支撑块11里面的孔内还设置有碟簧13。

Claims (7)

1、近距增速式硬岩深孔钻进器，包括钻机(7)、钻头(1)，其特征在于：在钻机和钻头之间接近钻头的位置处设置有微型的增速器(5)，增速器(5)的一端连接有与钻杆连接或者与钻机(7)的输出轴连接的输入轴(6)，增速器(5)的另一端设置有与钻头(1)连接的输出轴(4)。

2、根据权利要求1所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述钻头与输出轴的连接处设置有保证输出轴与钻头之间短距离轴向移动的弹簧。

3、根据权利要求1或者2所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述增速器(5)及输入轴(6)、输出轴(4)的外面设置有外部尺寸不大于钻头外径的套筒(3)；套筒(3)靠近钻头(1)的一端设置有卡槽(15)，卡槽(15)内设置有活动的卡爪(2)，卡爪(2)上设置有与输出轴(4)配合的轴承(12)，输出轴(4)与轴承(12)配合的部位加工有锥形过渡段，轴承(12)与此锥形过渡段及大轴径段接触配合；套筒(3)上设置有滑动键槽(9)，增速器(5)上设置有与滑动键槽(9)配合的滑键(8)。

4、根据权利要求3所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述钻头为空心薄壁钻头时，增速器上的滑键在滑动键槽(9)的行程长度与钻头(1)的钻进深度相应。

5、根据权利要求3所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述卡爪(2)与套筒(3)的卡槽(15)通过设置在卡爪(2)的底部的销轴(14)活动配合连接；在卡爪(2)的底部、设置上述销轴(14)的位置处开有弹簧槽，弹簧槽内设置有套在销轴(14)上的扭簧(10)；轴承(12)设置在卡爪(2)的前端；在卡爪(2)的中部、面向套筒(3)的外表面处设置有具有弹力的支撑块(11)。

6、根据权利要求5所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述支撑块(11)通过限位结构活动限制在卡爪(2)的中部的孔内，在孔底与支撑块(11)之间设置有碟簧(13)。

7、根据权利要求1所述的近距增速式硬岩深孔钻进器，其特征在于所述输入轴、输出轴及增速器内部设置有互相连通的通到钻头前端的通水孔。

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