CN212803099U - 矿用正反转机器装卸钻杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用正反转机器装卸钻杆，包括不少于一个可顺次连接的钻杆单元，所述钻杆单元的内部中空可供水流通过对钻杆单元内部进行加压或卸压，所述钻杆单元包括依次连接的母接头、管体和公接头，所述相邻连接的两钻杆单元通过公接头和母接头的配合可拆卸连接，所述公接头为沿靠近管体方向半径逐渐增大的中空锥体，且所述公接头上设置有用于连接母接头的卡销，所述公接头内设置有由水压控制卡销工作状态的顶卡机构，所述顶卡机构用于可被控制地顶出或缩回卡销以实现保持或断开公接头与母接头的连接状态。本实用新型提供了一种矿用正反转机器装卸钻杆，利用水压的变化实现钻杆钻进时卡锁和装卸时解锁，实现全钻机装卸可正反转钻杆。

Description

矿用正反转机器装卸钻杆

技术领域

本实用新型涉及钻机附件技术领域，具体涉及一种矿用正反转机器装卸钻杆。

背景技术

目前，煤矿井下钻孔施工所使用的钻杆多数为圆锥螺纹连接，只能满足单向旋扭，但在实际钻孔过程中，受复杂地层影响极易出现塌孔现象，进而引发卡钻和抱钻事故。因现用螺纹连接式钻杆无法实现反转，造成其解卡能力较弱。针对该问题，近年来相继开发了几种可满足正反转操作的钻杆结构，以提高钻杆的解卡能力，主要结构类型有：一类是采用三棱、六方等多面体形式的柱与孔进行插接对接，以传递正反转扭矩，用键销或螺钉进行轴向定位连接，以传递轴向载荷；通过实际应用情况看，上述几种结构的正反转钻杆，多数情况下联接接头强度差，性能不稳定，而且都需要人工现场辅助拆卸，不能利用钻机进行机械自动拆卸，降低了作业效率。

未来煤矿井下的钻孔施工将逐步实现自动化、智能化，因此当出现孔内卡钻或抱钻事故时，需要钻机自动判断并进行正反转操作以实现岩屑松动并解卡。目前所用方接头或花键套结构的钻杆虽然能实现正反转功能，但是无法实现钻机自动拆卸，因此无法满足自动钻机的作业要求。

因此，针对现有煤矿井下可正反转钻杆在拆卸时均需要人工配合、不能实现钻机自动拆卸的问题，本实用新型提供了一种矿用正反转机器装卸钻杆，由钻杆使用工况可知，煤矿井下钻孔施工时，都需要从钻杆内孔送入切削液，用于钻进切削时钻头刀片的冷却和排渣，起步压力多数在0.5MPa以上，而卸钻杆时都需要卸掉水辫进行泄压，此时将卸钻杆内部水压为零，因此，在单向转动螺纹钻杆的公母接头连接处增设简易卡锁机构，利用水压的变化实现钻杆钻进时卡锁和装卸时解锁，实现全钻机装卸可正反转钻杆，脱离了人工辅助作业，为远控钻进及智能钻机钻孔时事故处理提供装备支撑。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供矿用正反转机器装卸钻杆，由钻杆使用工况可知，煤矿井下钻孔施工时，都需要从钻杆内孔送入切削液，用于钻进切削时钻头刀片的冷却和排渣，起步压力多数在0.5MPa以上，而卸钻杆时都需要卸掉水辫进行泄压，此时将卸钻杆内部水压为零，因此，在单向转动螺纹钻杆的公母接头连接处增设简易卡锁机构，利用水压的变化实现钻杆钻进时卡锁和装卸时解锁，实现全钻机装卸可正反转钻杆，脱离了人工辅助作业，为远控钻进及智能钻机钻孔时事故处理提供装备支撑。

本实用新型的矿用正反转机器装卸钻杆，包括不少于一个可顺次连接的钻杆单元，所述钻杆单元的内部中空可供水流通过对钻杆单元内部进行加压或卸压，所述钻杆单元包括依次连接的母接头、管体和公接头，所述相邻连接的两钻杆单元通过公接头和母接头的配合可拆卸连接，所述公接头为沿靠近管体方向半径逐渐增大的中空锥体，且所述公接头上设置有用于连接母接头的卡销，所述公接头内设置有由水压控制卡销工作状态的顶卡机构，所述顶卡机构用于可被控制地顶出或缩回卡销以实现保持或断开公接头与母接头的连接状态。

进一步，所述公接头的中空轴孔为台阶孔，所述顶卡机构可轴向滑动地设置于台阶孔内，所述公接头末端周向开设有多个销孔，所述卡销设置于销孔内，由顶卡机构沿台阶孔轴向滑动控制卡销的顶出或缩回，将顶卡机构的轴向运动转化为卡销的径向移动。

进一步，所述顶卡机构包括同心设置于所述台阶孔内可轴向滑动且具有多个轴肩的空心活塞轴及套设于空心活塞轴上的弹簧，所述空心活塞轴上依次设置有用于限位弹簧的限位轴肩及用于滑顶卡销的滑顶轴肩，所述台阶孔具有用于限位弹簧的第一台阶及限位所述空心活塞轴最大行程的第二台阶，所述空心活塞轴的两端分别由卡销和挡圈可轴向滑动地限位于所述台阶孔内，所述台阶孔对应于所述弹簧位置环形设置有多个通气孔，该通气孔主要用于在公母接头接合时，平衡台阶孔的内外气压，保证公母接头的正常接合。

进一步，所述销孔外端设置有防止卡销滑出的卡销挡环，所述卡销根部形成直径大于所述卡销挡环内径的限位台阶。

进一步，所述母接头具有与所述公接头外表面相适应的锥形孔，锥形孔的内贴合面内形成用于卡销顶卡的沟槽。

进一步，所述母接头的内贴合面上周向开设一密封槽，所述密封槽内设置有第一密封圈用于保证所述公接头和母接头接触面的密封性。

进一步，所述滑顶轴肩为半径连续变化的平滑过渡轴肩。

进一步，所述空心活塞轴与所述台阶孔之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈周向嵌于所述空心活塞轴上且轴向位于所述挡圈与限位轴肩之间。

进一步，所述空心活塞轴与所述台阶孔之间设置有第三密封圈，所述第三密封圈周向嵌于所述台阶孔内且轴向位于第一台阶与销孔之间。

进一步，所述公接头与管体之间，所述母接头与管体之间均为摩擦焊连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种矿用正反转机器装卸钻杆，由钻杆使用工况可知，煤矿井下钻孔施工时，都需要从钻杆内孔送入切削液，用于钻进切削时钻头刀片的冷却和排渣，起步压力多数在0.5MPa以上，而卸钻杆时都需要卸掉水辫进行泄压，此时将卸钻杆内部水压为零，因此，在单向转动螺纹钻杆的公母接头连接处增设简易卡锁机构，利用水压的变化实现钻杆钻进时卡锁和装卸时解锁，实现全钻机装卸可正反转钻杆，脱离了人工辅助作业，为远控钻进及智能钻机钻孔时事故处理提供装备支撑。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的公接头与母接头连接结构示意图；

图3为本实用新型的卡销截面图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的公接头与母接头连接结构示意图，图3为本实用新型的卡销截面图，如图所示，本实施例中的矿用正反转机器装卸钻杆包括不少于一个可顺次连接的钻杆单元，所述钻杆单元的内部中空可供水流通过对钻杆单元内部进行加压或卸压，所述钻杆单元包括依次连接的母接头1、管体2和公接头3，所述相邻连接的两钻杆单元通过公接头3和母接头1的配合可拆卸连接，所述公接头3为沿靠近管体2方向半径逐渐增大的中空锥体，且所述公接头3上设置有用于连接母接头1的卡销4，所述公接头3内设置有由水压控制卡销4工作状态的顶卡机构，所述顶卡机构用于可被控制地顶出或缩回卡销4以实现保持或断开公接头3与母接头1的连接状态，顶卡机构的作用在于在水压的作用下实现钻杆单元之间的连接及解卡。

本实施例中，所述公接头3的中空轴孔为台阶孔，所述顶卡机构可轴向滑动地设置于台阶孔内，所述公接头3末端周向开设有多个销孔，所述卡销4设置于销孔内，由顶卡机构沿台阶孔轴向滑动控制卡销4的顶出或缩回，将顶卡机构的轴向运动转化为卡销4的径向移动。

本实施例中，所述顶卡机构包括同心设置于所述台阶孔内可轴向滑动且具有多个轴肩的空心活塞轴5及套设于空心活塞轴5上的弹簧6，所述空心活塞轴5上依次设置有用于限位弹簧6的限位轴肩51及用于滑顶卡销4的滑顶轴肩52，所述台阶孔具有用于限位弹簧6的第一台阶31及限位所述空心活塞轴5最大行程的第二台阶32，所述空心活塞轴5的两端分别由卡销4和挡圈8可轴向滑动地限位于所述台阶孔内，所述台阶孔对应于所述弹簧6位置环形设置有多个通气孔61，该通气孔61主要用于在公母接头接合时，平衡台阶孔的内外气压，保证公母接头的正常接合，空心活塞轴5的外径从限位轴肩51和滑顶轴肩52两个位置分开形成大径段、小径段及弹簧段，对应于弹簧段的台阶孔其中间部位加工有第二台阶32，用于弹簧6压缩行程的控制，空心活塞轴5轴向运动由水压及弹簧5弹簧力形成的合力控制，实现空心活塞轴5的轴向移动，当空心活塞轴5朝向远离管体2滑动到最远位置时滑顶轴肩52可以顶出卡销4，卡销4处于径向顶出状态；当空心活塞轴5完全复位时，空心活塞轴5的小径段与卡销4的可径向贴合，此时，卡销4处于径向可压回状态。

本实施例中，所述销孔外端设置有防止卡销4滑出的卡销挡环41，所述卡销4根部形成直径大于所述卡销挡环41内径的限位台阶。

本实施例中，所述母接头1具有与所述公接头3外表面相适应的锥形孔，锥形孔的内贴合面内形成用于卡销4顶卡的沟槽11。

本实施例中，所述母接头1的内贴合面上周向开设一密封槽，所述密封槽内设置有第一密封圈71用于保证所述公接头3和母接头1接触面的密封性。

本实施例中，所述滑顶轴肩52为半径连续变化的平滑过渡轴肩。

本实施例中，所述空心活塞轴5与所述台阶孔之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈72周向嵌于所述空心活塞轴5上且轴向位于所述挡圈8与限位轴肩51之间。

本实施例中，所述空心活塞轴5与所述台阶孔之间设置有第三密封圈，所述第三密封圈73周向嵌于所述台阶孔内且轴向位于第一台阶31与销孔之间。

本实施例中，所述公接头3与管体2之间，所述母接头1与管体2之间均为摩擦焊连接。

顶卡机构的卡销4为多个，设置于周向均布于公接头3末端的销孔内，卡销4伸出端为球形，根部为带有倒角的圆柱，卡销4中间有台肩，卡销4放入球端用于钻杆间公母接头旋入到位后卡入母接头1对应的沟槽11内，阻挡钻杆反转时松扣(解释：螺纹钻杆对接是转动和平动同步过程，钻杆轴向平动被阻，螺纹转动也就被阻止)，卡销4圆柱端与空心活塞轴5外表面接触，卡销4的小径球面端穿过卡销挡环41，并可沿卡销挡环41轴心线方向滑移伸出，伸出距离由卡销4变径台肩控制，缩回位置由空心活塞轴5的轴径控制，卡销挡环41通过焊接固定于公接头3对应的销孔中，用于阻挡卡销4脱离销孔。顶卡机构在工作时，空心活塞轴5在水压作用下沿远离管体2的方向顶出，空心活塞轴5的大径段将卡销4顶出销孔，卡销4被顶出卡入母接头1对应的沟槽11中，钻杆间处于锁紧状态，钻杆处于可正反转状态。钻杆内无水压时，空心活塞轴5在弹簧6作用下复位，空心活塞轴5小径段与卡销4轴向同位，卡销4处于可压回状态，拆卸钻杆，卡销4球面端在母接头1的沟槽11挤压下压回销孔内，实现钻杆间解卡

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：包括不少于一个可顺次连接的钻杆单元，所述钻杆单元的内部中空可供水流通过对钻杆单元内部进行加压或卸压，所述钻杆单元包括依次连接的母接头、管体和公接头，所述相邻连接的两钻杆单元通过公接头和母接头的配合可拆卸连接，所述公接头为沿靠近管体方向半径逐渐增大的中空锥体，且所述公接头上设置有用于连接母接头的卡销，所述公接头内设置有由水压控制卡销工作状态的顶卡机构，所述顶卡机构用于可被控制地顶出或缩回卡销以实现保持或断开公接头与母接头的连接状态,所述公接头的中空轴孔为台阶孔，所述顶卡机构可轴向滑动地设置于台阶孔内，所述公接头末端周向开设有多个销孔，所述卡销设置于销孔内，由顶卡机构沿台阶孔轴向滑动控制卡销的顶出或缩回，将顶卡机构的轴向运动转化为卡销的径向移动,所述顶卡机构包括同心设置于所述台阶孔内可轴向滑动且具有多个轴肩的空心活塞轴及套设于空心活塞轴上的弹簧，所述空心活塞轴上依次设置有用于限位弹簧的限位轴肩及用于滑顶卡销的滑顶轴肩，所述台阶孔具有用于限位弹簧的第一台阶及限位所述空心活塞轴最大行程的第二台阶，所述空心活塞轴的两端分别由卡销和挡圈可轴向滑动地限位于所述台阶孔内,所述台阶孔对应于所述弹簧位置环形设置有多个通气孔。

2.根据权利要求1所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述销孔外端设置有防止卡销滑出的卡销挡环，所述卡销根部形成直径大于所述卡销挡环内径的限位台阶。

3.根据权利要求2所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述母接头具有与所述公接头外表面相适应的锥形孔，锥形孔的内贴合面内形成用于卡销顶卡的沟槽。

4.根据权利要求3所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述母接头的内贴合面上周向开设一密封槽，所述密封槽内设置有第一密封圈用于保证所述公接头和母接头接触面的密封性。

5.根据权利要求1所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述滑顶轴肩为半径连续变化的平滑过渡轴肩。

6.根据权利要求1所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述空心活塞轴与所述台阶孔之间设置有第二密封圈，所述第二密封圈周向嵌于所述空心活塞轴上且轴向位于所述挡圈与限位轴肩之间。

7.根据权利要求6所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述空心活塞轴与所述台阶孔之间设置有第三密封圈，所述第三密封圈周向嵌于所述台阶孔内且轴向位于第一台阶与销孔之间。

8.根据权利要求7所述的矿用正反转机器装卸钻杆，其特征在于：所述公接头与管体之间，所述母接头与管体之间均为摩擦焊连接。

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