CN213392036U - 行程倍增机构、钻孔机构及乳化液钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种行程倍增机构、钻孔机构及乳化液钻机，属于煤矿设备技术领域，行程倍增机构包括直线滑台、撑杆和封闭带，撑杆平行于直线滑台且与直线滑台滑动卡接，撑杆能够沿直线滑台的长度方向滑动，撑杆的两端设有转轮，封闭带围绕撑杆设置并形成两个直线段和两个圆弧段，圆弧段与转轮贴合并用于接受转轮的驱动力，封闭带借助撑杆张紧并借助驱动力围绕撑杆运动，直线段中的一个设有第一连接块，第一连接块固定连接直线滑台；本实用新型提供的行程倍增机构，能够解决现有的钻杆轴向行程不够，无法满足打孔深度的问题。

Description

行程倍增机构、钻孔机构及乳化液钻机

技术领域

本实用新型属于煤矿设备技术领域，更具体地说，是涉及一种行程倍增机构、钻孔机构及乳化液钻机。

背景技术

架柱式钻机以其结构简单、拆卸方便等优点广泛应用于煤矿井下钻孔作业。架柱式钻机一般具有直线滑台，直线滑台上设置动力头，动力头驱动钻杆旋转同时沿轴向推进，实现打孔。存在的问题是，推动动力头沿直线滑台移动的液压缸活塞杆长度有限，行程较小，无法满足打孔深度要求；如果增加液压缸的长度又会使钻机整体尺寸变大，不利于狭窄空间作业，同时重量增加，不利于搬运。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供行程倍增机构、钻孔机构及乳化液钻机，旨在解决现有的钻杆轴向行程不够，无法满足打孔深度的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种行程倍增机构，包括直线滑台、撑杆和封闭带；

所述撑杆平行于所述直线滑台且与所述直线滑台滑动卡接，所述撑杆能够沿所述直线滑台的长度方向滑动，所述撑杆的两端设有转轮；

所述封闭带围绕所述撑杆设置并形成两个直线段和两个圆弧段，所述圆弧段与所述转轮贴合并用于接受所述转轮的驱动力，所述封闭带借助所述撑杆张紧并借助所述驱动力围绕所述撑杆运动，所述直线段中的一个设有第一连接块，所述第一连接块固定连接所述直线滑台。

作为本申请另一实施例，所述直线滑台上设有直线形且顶部开口的容置腔，所述转轮和封闭带均位于所述容置腔内。

作为本申请另一实施例，所述行程倍增机构还包括两个销轴组件，所述销轴组件用于作为所述转轮的转轴并且与所述直线滑台滑动连接，所述容置腔的侧壁开设有与所述销轴组件适配的直线卡槽。

作为本申请另一实施例，所述撑杆的端部设有弹性元件，所述弹性元件用于提供沿所述撑杆长度方向的张紧力。

作为本申请另一实施例，所述撑杆的端面设有盲孔，所述弹性元件为位于所述盲孔中的弹簧，所述转轮连接有连接杆，所述连接杆伸入所述盲孔并挤压所述弹簧。

作为本申请另一实施例，所述转轮为链轮，所述封闭带为链条。

本实用新型还提供了钻孔机构，所述钻孔机构包括上述的行程倍增机构，所述钻孔机构还包括动力头组件、驱动单元和钻杆扶正器；

所述动力头组件滑动设置在所述直线滑台上并且与所述封闭带的另一个直线段连接，所述动力头组件用于连接钻杆并驱动钻杆旋转；

所述驱动单元的动力输出端连接所述撑杆并驱动所述撑杆滑动；

所述钻杆扶正器固设于所述直线滑台的一端并用于防止所述直线滑台在打孔过程中晃动。

作为本申请另一实施例，所述动力头组件包括液压马达、回转器和底座，所述回转器连接所述液压马达的动力输出端，所述液压马达和回转器均安装在所述底座上，所述底座设于所述直线滑台上，所述底座连接所述封闭带并在所述封闭带的带动下沿所述直线滑台滑动；

所述驱动单元为液压缸，所述驱动单元的动力输出端为所述液压缸的推顶端。

本实用新型还提供了乳化液钻机，所述乳化液钻机包括上述的钻孔机构，所述乳化液钻机还包括液压立柱和乳化液泵站；

所述液压立柱用于固定在巷道内，所述钻孔机构可拆卸的安装在所述液压立柱上；

所述乳化液泵站通过管道连接所述动力头组件、驱动单元和液压立柱，并通过高压乳化液提供驱动力。

作为本申请另一实施例，所述钻孔机构借助箍环组件安装于所述液压立柱，所述箍环组件包括箍套和锥轴；

所述箍套设有活动开口，所述活动开口设有锁紧螺栓，所述箍套借助所述锁紧螺栓箍紧或松开所述液压立柱，所述钻孔机构借助所述箍套调节高度和水平朝向；

所述锥轴固连于所述箍套并与开设在所述钻孔机构上的锥孔配合使用，所述钻孔机构借助所述锥轴调整俯仰角度。

本实用新型提供的行程倍增机构，与现有技术相比，封闭带两个直线段中未通过第一连接块固定到直线滑台上的那个直线段运动的距离，是撑杆移动距离的两倍，实现了距离和速度的倍增；当液压缸活塞杆伸出端连接撑杆，钻杆由封闭带自由的直线段带动并轴向移动时，钻杆的推进距离即为液压缸活塞杆推出距离的两倍，行程倍增机构能够在液压缸活塞杆长度有限的情况下，增大钻杆的轴向移动距离，解决钻杆轴向行程不够，无法满足打孔深度的问题；行程倍增机构的工作过程如下：撑杆在外力驱动下沿直线滑台的长度方向滑动，同时驱动转轮转动，转轮的转动带动封闭带绕撑杆运动，并且封闭带的运动距离是撑杆滑动距离的两倍。

本实用新型提供的钻孔机构，相比现有技术，设有上述的行程倍增机构，驱动单元的动力输出端移动较小的距离即可实现动力头组件较大距离的移动，从而能够实现钻杆的大位移推进，很好的满足钻孔深度要求。从另一角度来说，当钻孔深度一定时，通过行程倍增机构能够减小驱动单元的尺寸，从而有效控制钻孔机构的整体尺寸，解决井下作业空间狭小的问题。

本实用新型提供的乳化液钻机，相比现有技术，不仅采用乳化液作为工作介质，安全性能好，而且设有上述的具有行程倍增机构的钻孔机构，确保具有足够的钻孔行程，并且整体尺寸较小，能够很好的满足井下狭小空间的作业需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的行程倍增机构的结构示意图；

图2为图1中A处的放大视图；

图3为动滑轮机构的结构组成示意图；

图4为本实用新型实施例提供的行程倍增机构中销轴组件处的断面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的行程倍增机构中撑杆设有弹性元件一端的局部剖视图；

图6为本实用新型实施例提供的钻孔机构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的乳化液钻机的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的乳化液钻机中箍环组件的结构示意图。

图中：1、直线滑台；11、容置腔；12、直线卡槽；2、撑杆；3、封闭带； 31、第一连接块；32、第二连接块；4、转轮；41、销轴组件；42、连接杆；43、弹性元件；51、绳索；52、动滑轮；53、物体；61、动力头组件；611、液压马达；612、回转器；613、底座；62、驱动单元；63、钻杆扶正器；7、液压立柱； 71、斜撑杆；81、箍套；82、锥轴；83、锁紧螺栓；84、锁紧旋柄；9、乳化液泵站。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的行程倍增机构进行说明。行程倍增机构包括直线滑台1、撑杆2和封闭带3，撑杆2平行于直线滑台1 且与直线滑台1滑动卡接，撑杆2能够沿直线滑台1的长度方向滑动，撑杆2 的两端设有转轮4；封闭带3围绕撑杆2设置并形成两个直线段和两个圆弧段，圆弧段与转轮4贴合并用于接受转轮4的驱动力，封闭带3借助撑杆2张紧并借助上述驱动力围绕撑杆2运动，直线段中的一个设有第一连接块31，第一连接块31固定连接直线滑台1。

本实用新型提供的行程倍增机构，与现有技术相比，封闭带3两个直线段中未通过第一连接块31固定到直线滑台1上的那个直线段运动的距离，是撑杆 2移动距离的两倍，实现了距离和速度的倍增；当液压缸活塞杆伸出端连接撑杆2，钻杆由封闭带3自由的直线段带动并轴向移动时，钻杆的推进距离即为液压缸活塞杆推出距离的两倍，行程倍增机构能够在液压缸活塞杆长度有限的情况下，增大钻杆的轴向移动距离，解决钻杆轴向行程不够，无法满足打孔深度的问题；行程倍增机构的工作过程如下：撑杆2在外力驱动下沿直线滑台1 的长度方向滑动，同时驱动转轮4转动，转轮4的转动带动封闭带3绕撑杆2 运动，并且封闭带3的运动距离是撑杆2滑动距离的两倍。

现对行程倍增机构的工作原理作进一步说明。行程倍增机构利用了动滑轮机构移动距离关系，如图3所示，绳索51一端固定另一端自由，上提绳索51 的自由端可通过动滑轮52使物体53上升，并且由公知的常识可知，绳索51 自由端的上升距离是物体53上升距离的两倍；该现象也可以从以下角度解释，当物体53和动滑轮52上升H距离时，左侧的绳索51需上升H距离，同时右侧的绳索51也需要上升H距离，但是左侧的绳索51被固定，其上升的距离叠加至右侧的绳索51，从而使绳索51的自由端上升的距离是两倍的H。本实用新型提供的行程倍增机构是图3所示的动滑轮机构的变形，撑杆2以及两端的转轮 4相当于动滑轮52，封闭带3相当于绳索51，封闭带3的一个直线段通过第一连接块31固定至直线滑台1相当于绳索51一端固定；图1中，当撑杆2向右或向左移动距离L，则上方的直线段需移动距离L，下方的直线段也需要移动距离L，但是由于下方的直线段被固定，所以下方直线段的移动距离叠加至上方的直线段，使得上方直线段的移动距离为两倍的L，即撑杆2平移L的距离，上方的直线段运动两倍L的距离，实现移动距离的倍增；并且，撑杆2和封闭带3的运动同时发生，运动时间相同，因此距离倍增的同时也实现了速度的倍增，可以增大钻杆的推进速度，提高钻孔效率。

需要说明的是，封闭带3的直线段以及圆弧段为便于理解设置的虚拟几何体，不是封闭带3上具体的某一段，虽然封闭带3随撑杆2的平移绕撑杆2运动(类似坦克履带的运动)，但是直线段和圆弧段的形状和尺寸始终保持不变；图1中撑杆2基本位于左侧的极限位置，无法再向左侧移动，此时第一连接块 31位于下方直线段的右端，上方直线段的左端设有用于连接钻杆的第二连接块 32；当撑杆2在外力的驱动下向右运动到极限位置时，第一连接块31将位于下方直线段的左端，第二连接块32将位于上方直线段的右端。

作为本实用新型提供的行程倍增机构的一种具体实施方式，请参阅图4，直线滑台1上设有直线形且顶部开口的容置腔11，转轮4和封闭带3均位于容置腔11内，有利于使行程倍增机构的整体结构保持紧凑，减小占用空间，照顾矿下作业空间狭小的应用场景；并且，封闭带3位于容置腔11内，下方的直线段可以方便的通过第一连接块31与直线滑台1的底部固定连接，设于上方直线段上的第二连接块32也可以通过容置腔11的顶部开口与钻杆连接；图4中未画出第一连接块31和第二连接块32。

作为本实用新型提供的行程倍增机构的一种具体实施方式，请参阅图1和图4，行程倍增机构还包括两个销轴组件41，销轴组件41用于作为转轮4的转轴并且与直线滑台1滑动连接，容置腔11的侧壁开设有与销轴组件41适配的直线卡槽12。具体的，销轴组件41包括穿设在中间的销轴、套设在销轴上的若干个轴套以及位于销轴一端的锁紧螺母；锁紧螺母使轴套轴向位置固定，从而能够与直线卡槽12的槽壁滑动卡接，使撑杆2、封闭带3和转轮4组成的整体结构能够在直线滑台1上滑动，转轮4和封闭带3与容置腔11的内壁之间具有间隙，不与直线滑台1接触。直线卡槽12的数量为两个且开口方向与容置腔 11的顶部开口方向垂直，销轴组件41同时穿过两个直线卡槽12和容置腔11，两端伸出。

作为本实用新型提供的行程倍增机构的一种具体实施方式，请参阅图5，撑杆2的端部设有弹性元件43，弹性元件43用于提供沿撑杆2长度方向的张紧力，该张紧力通过转轮4作用在封闭带3上，确保封闭带3的两个圆弧段与转轮4为纯滚动连接，不会打滑。一般的，在撑杆2一端设置弹性元件43即可，无需两端都设置，简化结构。

作为本实用新型提供的行程倍增机构的一种具体实施方式，请参阅图5，撑杆2的端面设有盲孔，弹性元件43为位于盲孔中的弹簧，转轮4连接有连接杆42，连接杆42伸入盲孔并挤压弹簧，从而产生张紧力。本实施例提供的结构简单可靠，借助弹簧实现了封闭带3的张紧，便于实施。

作为本实用新型提供的行程倍增机构的一种具体实施方式，请参阅图1和图5，转轮4为链轮，封闭带3为链条。链轮链条机构技术成熟，容易获取，并且链轮不会出现打滑现象，确保撑杆2的移动能够完全转化为链条的移动。另外，链轮链条机构能够传递的功率较大，第二连接块32上可以连接较大的载荷；当第二连接块32上的载荷较小时，行程倍增机构也可以通过皮带和带轮实施。

请参阅图6，本实用新型还提供了钻孔机构，该钻孔机构包括上述的行程倍增机构，该钻孔机构还包括动力头组件61、驱动单元62和钻杆扶正器63，动力头组件61滑动设置在直线滑台1上并且与封闭带3的另一个直线段连接 (具体的，动力头组件61与第二连接块32固定连接)，动力头组件61用于连接钻杆并驱动钻杆旋转；驱动单元62的动力输出端连接撑杆2并驱动撑杆2 滑动，钻杆扶正器63固设于直线滑台1的一端并用于防止直线滑台1在打孔过程中晃动。

本实用新型提供的钻孔机构，相比现有技术，设有上述的行程倍增机构，驱动单元62的动力输出端移动较小的距离即可实现动力头组件61较大距离的移动，从而能够实现钻杆的大位移推进，很好的满足钻孔深度要求。从另一角度来说，当钻孔深度一定时，通过行程倍增机构能够减小驱动单元62的尺寸，从而有效控制钻孔机构的整体尺寸，解决井下作业空间狭小的问题。

钻杆扶正器63为现有技术，可以通过自制获得。工作时，钻杆扶正器63 一方面可以顶紧岩石表面，钻杆扶正器63上设有锯齿状的凸起，可以牢固的“抓住”岩石，防止直线滑台1在钻孔反作用力的干扰下晃动，另一方面，钻杆扶正器63可以用来打锚杆，使锚杆保持预期的方向。

作为本实用新型提供的钻孔机构的一种具体实施方式，请参阅图6，动力头组件61包括液压马达611、回转器612和底座613，回转器612连接液压马达611的动力输出端，液压马达611和回转器612均安装在底座613上，底座 613设于直线滑台1上，底座613连接封闭带3并在封闭带3的带动下沿直线滑台1滑动；驱动单元62为液压缸，驱动单元62的动力输出端为液压缸的推顶端。直线滑台1的顶部设计为滑道形，底座613的底部开设与之适配的卡槽，实现底座613沿直线滑台1的滑动。具体的，液压缸的推顶端与一个销轴组件 41的伸出端连接，从而实现与撑杆2的连接，将驱动力传递至撑杆2，驱动撑杆2沿直线滑台1滑动。

具体的，液压马达611可以为乳化液马达，乳化液马达是一种新型马达，可以通过采购获取；相比传统的以矿物油为工作介质的液压马达611，乳化液马达以高水基乳化液为工作介质，可以有效的消除煤尘瓦斯爆炸隐患，大大提高井下作业的安全性。

回转器612也为现有技术，回转器612在液压马达611的驱动下转动，并带动钻杆转动，为钻杆提供破岩所需的转矩和转速，回转器612还具有导正钻具方向等作用，配合钻杆扶正器63，能够确保钻杆的轴线始终在预设的钻孔方向上，不会偏离。

请参阅图7，本实用新型还提供了乳化液钻机，该乳化液钻机包括上述的钻孔机构，该乳化液钻机还包括液压立柱7和乳化液泵站9，液压立柱7用于固定在巷道内，钻孔机构可拆卸的安装在液压立柱7上；乳化液泵站9通过管道连接动力头组件61、驱动单元62和液压立柱7，并通过高压乳化液提供驱动力。乳化液泵站9一般通过采购获取，包括乳化液泵和用于盛装乳化液的箱体，乳化液泵送出的高压乳化液通过管道流入液压马达611、驱动单元62和液压立柱7内，为它们提供驱动力。液压立柱7包括缸体和位于缸体内的活塞杆，活塞杆能够向上撑起，顶紧巷道顶端，液压立柱7的底端顶紧巷道的地面，从而使液压立柱7牢固的竖立在巷道内，为钻孔机构提供稳定的固定基体。钻孔机构安装至液压立柱7上并调整好钻孔位置后即可启动液压马达611和作为驱动单元62的液压缸，驱动钻杆转动同时向前推进，实现钻孔作业。

本实用新型提供的乳化液钻机，相比现有技术，不仅采用乳化液作为工作介质，安全性能好，而且设有上述的具有行程倍增机构的钻孔机构，确保具有足够的钻孔行程，并且整体尺寸较小，能够很好的满足井下狭小空间的作业需求。

具体的，当钻孔机构的输出扭矩较小时，钻孔机构的尺寸和重量均较小，可以用一个液压立柱7支撑钻孔机构，如图7所示；液压立柱7上可以设置斜撑杆71，与液压立柱7和钻孔机构组成三角形结构，稳定性好，确保钻孔过程中液压立柱7和钻孔机构均可以保持稳定；当钻孔机构的输出扭矩较大时，一般需要两个液压立柱7配合支撑钻孔机构。

作为本实用新型提供的乳化液钻机的一种具体实施方式，请参阅图8，钻孔机构借助箍环组件安装于液压立柱7，箍环组件包括箍套81和锥轴82，箍套 81设有活动开口，活动开口设有锁紧螺栓83，箍套81借助锁紧螺栓83箍紧或松开液压立柱7，钻孔机构借助箍套81调节高度和水平朝向；锥轴82固连于箍套81并与开设在钻孔机构上的锥孔配合使用，钻孔机构借助锥轴82调整俯仰角度。

液压立柱7可以穿入箍套81围成的圆柱腔内，拧紧锁紧螺栓83，箍套81 的内壁与液压立柱7的外壁贴紧，箍套81箍紧液压立柱7，实现与液压立柱7 的固定；锁紧螺栓83松开时，箍套81可以沿液压立柱7的高度方向自由移动，实现钻孔机构高度的调节；同时箍套81还能自由的转动，使钻孔机构能够在水平面内绕液压立柱7转动，改变水平朝向，实现钻孔水平朝向的调节；锥轴82 放入钻孔机构上的锥孔后，钻孔机构可以绕锥轴82在竖直平面内转动，实现钻孔机构俯仰角度的调节；锥轴82上设有锁紧旋柄84，钻孔机构俯仰角度调节完毕后，通过锁紧旋柄84锁紧钻孔机构，使其固定在液压立柱7上，等待钻孔。箍环组件使钻孔机构实现了三个方向上的调节自由度，确保钻孔机构能够便捷的调节至所需的打孔位置和角度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.行程倍增机构，其特征在于，包括：

直线滑台；

撑杆，平行于所述直线滑台且与所述直线滑台滑动卡接，所述撑杆能够沿所述直线滑台的长度方向滑动，所述撑杆的两端设有转轮；以及

封闭带，围绕所述撑杆设置并形成两个直线段和两个圆弧段，所述圆弧段与所述转轮贴合并用于接受所述转轮的驱动力，所述封闭带借助所述撑杆张紧并借助所述驱动力围绕所述撑杆运动，所述直线段中的一个设有第一连接块，所述第一连接块固定连接所述直线滑台。

2.如权利要求1所述的行程倍增机构，其特征在于，所述直线滑台上设有直线形且顶部开口的容置腔，所述转轮和封闭带均位于所述容置腔内。

3.如权利要求2所述的行程倍增机构，其特征在于，所述行程倍增机构还包括两个销轴组件，所述销轴组件用于作为所述转轮的转轴并且与所述直线滑台滑动连接，所述容置腔的侧壁开设有与所述销轴组件适配的直线卡槽。

4.如权利要求1所述的行程倍增机构，其特征在于，所述撑杆的端部设有弹性元件，所述弹性元件用于提供沿所述撑杆长度方向的张紧力。

5.如权利要求4所述的行程倍增机构，其特征在于，所述撑杆的端面设有盲孔，所述弹性元件为位于所述盲孔中的弹簧，所述转轮连接有连接杆，所述连接杆伸入所述盲孔并挤压所述弹簧。

6.如权利要求1所述的行程倍增机构，其特征在于，所述转轮为链轮，所述封闭带为链条。

7.钻孔机构，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的行程倍增机构，所述钻孔机构还包括：

动力头组件，滑动设置在所述直线滑台上并且与所述封闭带的另一个直线段连接，所述动力头组件用于连接钻杆并驱动钻杆旋转；

驱动单元，动力输出端连接所述撑杆并驱动所述撑杆滑动；以及

钻杆扶正器，固设于所述直线滑台的一端并用于防止所述直线滑台在打孔过程中晃动。

8.如权利要求7所述的钻孔机构，其特征在于，所述动力头组件包括液压马达、回转器和底座，所述回转器连接所述液压马达的动力输出端，所述液压马达和回转器均安装在所述底座上，所述底座设于所述直线滑台上，所述底座连接所述封闭带并在所述封闭带的带动下沿所述直线滑台滑动；

所述驱动单元为液压缸，所述驱动单元的动力输出端为所述液压缸的推顶端。

9.乳化液钻机，其特征在于，包括权利要求7或8所述的钻孔机构，所述乳化液钻机还包括：

液压立柱，用于固定在巷道内，所述钻孔机构可拆卸的安装在所述液压立柱上；以及

乳化液泵站，通过管道连接所述动力头组件、驱动单元和液压立柱，并通过高压乳化液提供驱动力。

10.如权利要求9所述的乳化液钻机，其特征在于，所述钻孔机构借助箍环组件安装于所述液压立柱，所述箍环组件包括：

箍套，设有活动开口，所述活动开口设有锁紧螺栓，所述箍套借助所述锁紧螺栓箍紧或松开所述液压立柱，所述钻孔机构借助所述箍套调节高度和水平朝向；以及

锥轴，固连于所述箍套并与开设在所述钻孔机构上的锥孔配合使用，所述钻孔机构借助所述锥轴调整俯仰角度。

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