CN203022628U

CN203022628U - 一种矿用水力连续成孔作业装置

Info

Publication number: CN203022628U
Application number: CN 201220634970
Authority: CN
Inventors: 裴刚; 马宝安; 刘晓; 王金凯
Original assignee: HENAN YUJIAN MINING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Henan Yujian Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2022-11-27

Abstract

一种矿用水力连续成孔作业装置，包括橇形底座和橇形底座两侧倒置的升降油缸，升降油缸侧壁上安装有套移径转滚筒主轴；套移径转滚筒主轴两侧设有支撑臂，支撑臂前端设有输管器；支撑臂前端还安装有收管液压马达、液压离合器和减速器，减速器输出端设有主动链轮，套移径转滚筒主轴上设有与主动链轮相对应的从动链轮，主动链轮和从动链轮上设有链条；套移径转滚筒主轴上设有滚筒，滚筒上缠绕有挠性钢管，挠性钢管上安装有水射流喷头；输管器输管方向与滚筒外圆周相切。本实用新型结构紧凑，大大简化了作业机的结构，可调节煤矿井下成孔位置与方向，可适应矿井下向全方位作业施工的需求，工作稳定，安全可靠，占用空间小，非常适合于煤矿井下等空间狭小的场合使用。

Description

一种矿用水力连续成孔作业装置

技术领域

本实用新型属于煤矿井下成孔设备技术领域，特别涉及一种矿用水力连续成孔作业装置。

背景技术

我国存在的高瓦斯矿井较多，且具有煤层瓦斯含量高、压力大、透气性差和抽采难度大的特点。目前，我国国有重点煤矿矿井平均开采深度约420米。随着矿井开采深度的进一步加大，地应力和瓦斯压力也随之增加，瓦斯抽采难度也进一步增大。通过多年的试验研究，我国也逐渐形成了一套适合我国煤矿特点的井下瓦斯钻孔抽采方法和工艺。井下钻孔抽采瓦斯的效果受到钻孔直径大小、钻孔长度及钻孔周围煤体卸压范围的影响，采用常规机械钻机施工大直径钻孔存在着垮孔严重、排渣困难、成孔长度短以及钻机负荷呈几何倍数增大等技术问题，从技术和经济上都存在相当大的难度。因此，寻求一条扩大钻孔直径、增加钻孔长度和提高钻孔卸压影响范围的技术途径是非常有必要的。

现有煤矿井下钻孔设备为各种型号的钻机，其原理是通过钻杆旋转，驱动钻头旋转钻进。钻进时，当前段钻杆钻进后，需要及时逐级接上后段钻杆，接杆时钻机必须停止钻进，退出时仍然需要逐节卸下，因此现有钻机的钻进效率均较低。虽然近年来在石油行业出现了连续油管技术，将连续油管送入注入头，由注入头将连续油管送入几千米的石油钻井中，高压水通过连续油管进行井下作业。但由于具有以下的特点而无法用在煤矿井下：（1）方向不可调节，一律是向下的，不能适应矿井下向多方向打孔的需要；（2）设备分布分散，基座、滚筒、注入头等呈分散布置，占地面积庞大，难以适应井下狭小空间的使用场合。

实用新型内容

本实用新型提供了一种结构紧凑、可调节煤矿井下成孔位置与方向、工作稳定和安全可靠的矿用水力连续成孔作业装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种矿用水力连续成孔作业装置，包括橇形底座和橇形底座两侧倒置的升降油缸，升降油缸通过其侧壁上的左支座与右支座安装有套移径转滚筒主轴；套移径转滚筒主轴一端设有高压水通道，高压水通道的进出口分别设有高压水连接管和高压水接头；套移径转滚筒主轴两侧设有左支撑臂和右支撑臂，左支撑臂和右支撑臂前端设有输管器；左支撑臂和右支撑臂前端还安装有收管液压马达、液压离合器和减速器，减速器输出端设有主动链轮，套移径转滚筒主轴上设有与主动链轮相对应的从动链轮，主动链轮和从动链轮上设有链条；套移径转滚筒主轴上设有滚筒，滚筒上缠绕有挠性钢管，挠性钢管上安装有水射流喷头，挠性钢管一端伸入输管器内、另一端通过高压软管与高压水接头相连；输管器输管方向与滚筒外圆周相切。

所述套移径转滚筒主轴包括带有滑动槽的花键轴、往复轴、滑移套、花键套和轴头，花键套套设于花键轴外部，花键套通过滚筒箍与滚筒固连，轴头固定在花键轴右端面上；滑移套与花键轴内孔间隙配合，滑移套套装在往复轴上，往复轴上设有端部相通的左螺旋槽和右螺旋槽，滑移套上开设有滑块孔，滑块孔内设有滑块，滑块顶部设有滑动键，滑动键与左螺旋槽和右螺旋槽滑动配合，花键套上开设有方孔，方孔内设有套设于滑块外部的滑块套，滑块套通过顶丝固定于花键套上，且滑块套与花键轴的滑动槽滑动配合；往复轴的右端穿过轴头，轴头位于右支座内，轴头端面上固设有第一齿轮，往复轴外端设有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮一侧设有双联齿轮，双联齿轮分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合。

所述滑块内设有压簧和钢球，顶丝通过钢球顶压在压簧上。

所述输管器包括传动箱体、上盖板、下盖板和下盖板上设置的放管液压马达与液压离合器；传动箱体内并列设有两对链轮和每对链轮上的链条，其中一对链轮中的一个链轮上设有主动链轮轴、另一对链轮中的一个链轮上设有从动链轮轴，主动链轮轴上设有主动齿轮，从动链轮轴上设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，主动链轮轴外端与液压离合器驱动连接；链条外侧通过小弯板固定有卡块，卡块外侧设有凹槽，在外侧面相对的卡块之间形成包容挠性钢管的输管腔体。

所述传动箱体底部通过固定块设有轨道，固定块上设有顶在轨道侧面上的调整螺钉，轨道另一侧面顶压在链条内侧。

所述支撑臂与套移径转滚筒主轴之间设有调向机构，支撑臂的调向中心与套移径转滚筒主轴的旋转中心重合；调向机构包括轴头外部的铜套和铜套外部的内齿圈，内齿圈的外圆周面与右支撑臂固连，右支座内设有与内齿圈啮合的小齿轮轴，小齿轮轴的端部设有涡轮，涡轮与伸向右支座外部的蜗杆相啮合，蜗杆外部连接调向液压马达。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点：

1、本实用新型结构紧凑，大大简化了作业机的结构，可调节煤矿井下成孔位置与方向，可适应矿井下向全方位进行成孔、疏孔、扩孔、割缝、压裂等作业施工的需求，工作稳定，安全可靠，占用空间小，非常适合于煤矿井下等空间狭小的场合使用，自动化程度高，为煤矿井下安全生产提供了可靠的装备保证，同时可实现在危险区域进行高压水力施工作业的突破，大大提高了施工作业的安全系数。

2、作业机支架采用橇形底座和升降油缸，将支架与升降机构合为一体，使得作业机结构更加紧凑，工作时稳定可靠；升降油缸同步升降可实现主机在不同高度位置进行作业；调向机构可使右支撑臂转动，从而带动输管器绕滚筒的轴线调整方向，始终保持输管器的输管方向与滚筒的切线方向一致，以实现主机在不同角度位置进行作业。

3、在花键轴内设置往复轴，可使滚筒在同向转动的同时实现轴向往复运动，始终保持挠性钢管沿滚筒的外圆周切线方向运动时在左右方向上与输管器的输管中心线一致，从而对不同直径挠性钢管实现多层有序缠绕，实现挠性钢管的有序收放动作。

4、液压同步回路向放管液压马达供油，液压离合器合上，卡块夹持挠性钢管向外输送，与此同时，收管液压马达不供油，液压离合器分离，滚筒在挠性钢管的拉动下被动转动，完成放管动作；反之，向收管液压马达供油，液压离合器合上，在链条带动下滚筒主动反向转动，向滚筒上缠绕挠性钢管，与此同时，放管液压马达不供油，液压离合器分离，挠性钢管带动卡块及链条反向运动，完成收管动作，推进或收回操作简便，挠性钢管可实现在滚筒内主被动运动和在输管器内正反向的同步运动，使得放管和收管运动灵活，便于控制，动作精准可靠。

5、滚筒转动时，可使花键轴与往复轴产生转角差，通过改变齿轮传动的齿轮参数，可以实现需要的转角差；花键轴与往复轴之间存在的转角差使得滑动键在左螺旋槽或者右螺旋槽内相对滑动，从而使滚筒轴向移动，由于往复轴上的左螺旋槽与右螺旋槽为左右旋向的螺旋槽，并且在左右两端相通，当滑块在左螺旋槽内运动到头时，滑动键自动转入右螺旋槽，可实现自动换向，反之亦然；可有效保证滚筒旋转的同时轴向移动，挠性钢管沿滚筒切线方向运动时在左右方向上与输管器的输管中心线始终保持一致，可保证挠性钢管在滚筒上的缠绕或释放动作规律、稳定，可实现连续作业，使得钻孔方式由钻杆逐节间断钻进、逐节间断退出变成连续钻进和连续退出，大大提高了作业效率。另外，可通过选择往复轴上螺旋槽不同的螺距及传动机构，使滚筒旋转一圈时，轴向移动挠性钢管直径大小的距离，实现挠性钢管单层缠绕或多层缠绕。

6、在传动箱体底部设有轨道，轨道的一个侧面顶压在链条的内侧，可撑紧链条，防止链条松弛造成挠性钢管打滑，确保放管动作精确无误。

7、在滑块内设有压簧，顶丝通过钢球顶压在压簧上，在压簧作用下，滑动键始终保持与左螺旋槽或右螺旋槽滑动配合，并实现在左、右螺旋槽的两端灵活地转换方向。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的右视图；

图4为图1中套移径转滚筒主轴的结构示意图；

图5为图1中输管器的结构示意图；

图6为图5的剖面示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示的矿用水力连续成孔作业装置，其包括橇形底座38和橇形底座38两侧倒置的升降油缸24，升降油缸24的活塞杆固定在橇形底座38上，升降油缸24通过油管与液压泵站相连通，通过升降油缸24的伸缩实现升降，两升降油缸24同步升降实现在不同高度位置进行作业。升降油缸24通过其侧壁上的左支座35与右支座31安装有套移径转滚筒主轴30，套移径转滚筒主轴30一端设有高压水通道65，高压水通道65的进出口分别设有高压水连接管42和高压水接头44，高压水连接管42通过水管与清水泵站相连通。在套移径转滚筒主轴30两侧设有左支撑臂37和右支撑臂28，左支撑臂37和右支撑臂28的前端通过连接板安装有输管器25。套移径转滚筒主轴30上设有滚筒23，滚筒23上缠绕有挠性钢管21，挠性钢管21上安装有水射流喷头22，挠性钢管21一端伸入输管器25内、另一端通过高压软管109与高压水接头44相连，利用清水泵站向挠性钢管21提供高压水。输管器25的输管方向与滚筒23的外圆周相切。在左支撑臂37和右支撑臂28前端的连接板上还安装有收管液压马达41、液压离合器40和减速器39，收管液压马达41通过油管与液压泵站相连通，减速器39的输出端设有主动链轮26，套移径转滚筒主轴30上设有与主动链轮26相对应的从动链轮29，主动链轮26和从动链轮29通过链条27传动连接，收管液压马达41驱动主动链轮26转动，带动从动链轮29转动，从而带动套移径转滚筒主轴30及滚筒23反转，以实现对挠性钢管21的收管动作。

如图4所示，套移径转滚筒主轴30包括带有滑动槽46的花键轴34、往复轴47、滑移套48、花键套50和轴头53，花键套50套设于花键轴34的外部，花键套50通过滚筒箍51与滚筒23固连，花键套50与滚筒箍51通过螺钉固连。滑移套48与花键轴34内孔间隙配合，滑移套48套设在往复轴47上，在往复轴47上设有左右两端端部相通的左螺旋槽66和右螺旋槽67。在滑移套48上开设有滑块孔45，在滑块孔45内设有滑块49，滑块49顶部设有滑动键70，滑动键70与左螺旋槽66和右螺旋槽67滑动配合。在花键套50上开设有方孔68，方孔68内设有套设于滑块49外部的滑块套69，滑块套69通过螺钉固定于滑移套48上，且滑块套69与滑动槽46滑动配合。在滑块49内设有压簧72和钢球73，顶丝71通过钢球73顶压在压簧72上，在压簧72作用下，滑动键70始终保持与左螺旋槽66或右螺旋槽67滑动配合。轴头53固定在花键轴34右端面上，轴头53和往复轴47的右端位于右支座31内，在轴头53端面上固设有第一齿轮59，往复轴47外端设有第二齿轮60，第二齿轮60通过键61与往复轴47连接，第一齿轮59和第二齿轮60一侧设有双联齿轮63，双联齿轮63分别与第一齿轮59和第二齿轮60相啮合。

在花键轴34内设置往复轴47，可使滚筒23在同向转动的同时实现轴向往复运动，始终保持挠性钢管21沿滚筒23的外圆周切线方向运动时在左右方向上与输管器25的输管中心线一致，从而对不同直径挠性钢管21实现多层有序缠绕，实现挠性钢管21的有序收放动作。

在右支撑臂28与套移径转滚筒主轴30之间设有调向机构，右支撑臂28的调向中心与套移径转滚筒主轴30的旋转中心重合。调向机构包括轴头53外部的铜套54和铜套54外部的内齿圈52，内齿圈52的外圆周面与右支撑臂28固连，右支座31内设有与内齿圈52啮合的小齿轮轴56，小齿轮轴56的端部设有涡轮57，涡轮57与伸向右支座31外部的蜗杆58相啮合，蜗杆58的外部连接调向液压马达36，调向液压马达36通过油管与液压泵站相连通。通过调向机构使右支撑臂28转动，从而使输管器25绕滚筒23轴线调整方向，始终保持输管器25的输管方向与滚筒23的切线方向一致，以实现在不同角度位置进行作业。

如图5和图6所示，所述输管器25包括传动箱体74、上盖板75、下盖板111和下盖板111上设置的放管液压马达32与液压离合器33，放管液压马达32通过油管与液压泵站相连通。在传动箱体74内并列设有两对链轮和每对链轮上的链条78，其中左侧一对链轮中的一个链轮76上设有主动链轮轴87、右侧一对链轮中的一个链轮77上设有从动链轮轴88，在主动链轮轴87上设有主动齿轮85，从动链轮轴88上设有与主动齿轮85相啮合的从动齿轮86，主动齿轮85与从动齿轮86位于下盖板111内，主动链轮轴87下端与液压离合器33驱动连接。在链条78的外侧设有小弯板110，小弯板110通过螺钉79固定有卡块80，卡块80外侧设有凹槽，在外侧面相对的卡块80之间形成包容挠性钢管21的输管腔体，输管腔体与挠性钢管21外形相适应。为了撑紧链条78，防止其松弛造成挠性钢管21打滑，在传动箱体74底部通过固定块83设有轨道82，固定块83上设有顶在轨道82侧面的调整螺钉84，轨道82的另一侧面顶压在链条78的内侧。

挠性钢管21被夹持在两卡块80之间，挠性钢管21依靠与卡块80之间的摩擦力向前运动放管。通过设置液压同步回路，向放管液压马达32供油，液压离合器33合上，卡块80夹持挠性钢管21向外输送，与此同时，收管液压马达41不供油，液压离合器40分离，滚筒23在挠性钢管21的拉动下被动转动，完成放管动作；反之，向收管液压马达41供油，液压离合器40合上，在链条27带动下滚筒23主动反向转动，向滚筒23上缠绕挠性钢管21，与此同时，放管液压马达32不供油，液压离合器33分离，挠性钢管21带动卡块80及链条78反向运动，完成收管动作。

滚筒23的动作原理为：收管液压马达41转动，带动主动链轮26转动，通过链条27带动从动链轮29转动，花键轴34与从动链轮29联动，从而带动滚筒23转动；花键轴34与轴头53相连，花键轴34带动轴头53转动，轴头53带动第一齿轮59转动，第一齿轮59与双联齿轮63啮合，双联齿轮63同时与第二齿轮60啮合，从而带动往复轴47转动，并使花键轴34与往复轴47产生转角差，通过改变齿轮传动的齿轮参数，可以实现需要的转角差；花键轴34与往复轴47之间存在的转角差使得滑动键70在左螺旋槽66或者右螺旋槽67内相对滑动，从而使滑块49及滑块套69在滑动槽46内移动，并带动花键套50及滚筒23移动。由于往复轴47上的左螺旋槽66与右螺旋槽67为左右旋向的螺旋槽，并且在左右两端相通，当滑块49在左螺旋槽66内运动到头时，滑动键70自动转入右螺旋槽67，实现自动换向，反之亦然。通过选择往复轴47上螺旋槽不同的螺距及通过传动机构选择合适的转角差，使滚筒23旋转一圈时，轴向移动挠性钢管21直径大小的距离，实现挠性钢管21单层缠绕或多层缠绕。

Claims

1.一种矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，包括橇形底座和橇形底座两侧倒置的升降油缸，升降油缸通过其侧壁上的左支座与右支座安装有套移径转滚筒主轴；套移径转滚筒主轴一端设有高压水通道，高压水通道的进出口分别设有高压水连接管和高压水接头；套移径转滚筒主轴两侧设有左支撑臂和右支撑臂，左支撑臂和右支撑臂前端设有输管器；左支撑臂和右支撑臂前端还安装有收管液压马达、液压离合器和减速器，减速器输出端设有主动链轮，套移径转滚筒主轴上设有与主动链轮相对应的从动链轮，主动链轮和从动链轮上设有链条；套移径转滚筒主轴上设有滚筒，滚筒上缠绕有挠性钢管，挠性钢管上安装有水射流喷头，挠性钢管一端伸入输管器内、另一端通过高压软管与高压水接头相连；输管器输管方向与滚筒外圆周相切。

2.如权利要求1所述的矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，所述套移径转滚筒主轴包括带有滑动槽的花键轴、往复轴、滑移套、花键套和轴头，花键套套设于花键轴外部，花键套通过滚筒箍与滚筒固连，轴头固定在花键轴右端面上；滑移套与花键轴内孔间隙配合，滑移套套装在往复轴上，往复轴上设有端部相通的左螺旋槽和右螺旋槽，滑移套上开设有滑块孔，滑块孔内设有滑块，滑块顶部设有滑动键，滑动键与左螺旋槽和右螺旋槽滑动配合，花键套上开设有方孔，方孔内设有套设于滑块外部的滑块套，滑块套通过顶丝固定于花键套上，且滑块套与花键轴的滑动槽滑动配合；往复轴的右端穿过轴头，轴头位于右支座内，轴头端面上固设有第一齿轮，往复轴外端设有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮一侧设有双联齿轮，双联齿轮分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合。

3.如权利要求2所述的矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，所述滑块内设有压簧和钢球，顶丝通过钢球顶压在压簧上。

4.如权利要求1所述的矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，所述输管器包括传动箱体、上盖板、下盖板和下盖板上设置的放管液压马达与液压离合器；传动箱体内并列设有两对链轮和每对链轮上的链条，其中一对链轮中的一个链轮上设有主动链轮轴、另一对链轮中的一个链轮上设有从动链轮轴，主动链轮轴上设有主动齿轮，从动链轮轴上设有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，主动链轮轴外端与液压离合器驱动连接；链条外侧通过小弯板固定有卡块，卡块外侧设有凹槽，在外侧面相对的卡块之间形成包容挠性钢管的输管腔体。

5.如权利要求4所述的矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，所述传动箱体底部通过固定块设有轨道，固定块上设有顶在轨道侧面上的调整螺钉，轨道另一侧面顶压在链条内侧。

6.如权利要求1所述的矿用水力连续成孔作业装置，其特征在于，所述右支撑臂与套移径转滚筒主轴之间设有调向机构，右支撑臂的调向中心与套移径转滚筒主轴的旋转中心重合；调向机构包括轴头外部的铜套和铜套外部的内齿圈，内齿圈的外圆周面与右支撑臂固连，右支座内设有与内齿圈啮合的小齿轮轴，小齿轮轴的端部设有涡轮，涡轮与伸向右支座外部的蜗杆相啮合，蜗杆外部连接调向液压马达。