CN219988083U - 一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，包括机体和轴向压旋机构；机体包括底座、与底座上下平行布设的顶板和四根连接底座与顶板为一体的立柱，底座的顶面设置有圆柱台，圆柱台上设置有供煤岩试样安装的夹具台；轴向压旋机构包括安装在顶板上的轴向动力部件、与轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件，轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设；轴向动力部件对钻头部件施加向下的压力，旋转动力部件驱动钻头部件旋转。本实用新型结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

Description

一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程实验装置技术领域，尤其是涉及一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置。

背景技术

岩石钻探技术已经广泛应用于煤矿开采和岩土工程施工中，并不断发展完善；在岩土施工、煤矿开采等工程中，需要根据施工要求及岩石的特点，选择合适的钻探方法。但此技术却受到岩石破碎情况和机理的影响。因此研究钻探过程中岩石的破碎情况和机理是发展岩石钻探技术的重要方法，也是开展钻探工作的基础；对于掌握钻探过程中岩石的破碎区域、破裂程度与钻头的关系，掌控钻探效果，优化钻探方案具有重要的意义。然而钻进过程中岩石破碎情况和机理非常复杂。目前，对于岩石破碎情况的研究主要是进行室内试验，即从施工现场采集岩石样本，通过实验室不同种类的钻头进行试验，得到不同钻头作用下岩石的破碎过程。

这种研究岩石破碎情况的弊端是：1、需要不同种类的钻头，价格昂贵，不经济。2、在试验过程中需要更换钻头，过程繁琐复杂，费时费力；3、钻头功能单一。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：包括机体和轴向压旋机构；

所述机体包括底座、与底座上下平行布设的顶板和四根连接所述底座与顶板为一体的立柱，所述底座的顶面设置有圆柱台，所述圆柱台上设置有供煤岩试样安装的夹具台；

所述轴向压旋机构包括安装在所述顶板上的轴向动力部件、与所述轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与所述旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件，所述轴向动力部件、所述旋转动力部件和钻头部件同轴布设；所述轴向动力部件对所述钻头部件施加向下的压力，所述旋转动力部件驱动所述钻头部件旋转。

上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述底座底面设置有四个支腿，四个支腿位于所述底座底面四角，四个所述立柱位于底座与顶板的四角布设；所述底座顶面、顶板底面和四个所述立柱之间围成安装空腔。

上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述轴向动力部件包括设置在所述顶板顶部的L形支架和设置在所述L形支架上的液压缸，所述液压缸的活塞杆穿过顶板的底端设置有上连接板，所述上连接板与所述旋转动力部件转动连接。

上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述旋转动力部件包括设置在所述顶板正下方的中空电机和穿设在所述中空电机中的压杆，所述压杆的顶部设置有下连接板，所述上连接板底面设置有回转支承；所述上连接板与回转支承的外圈连接，所述下连接板与回转支承的内圈连接。

上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述钻头部件包括与所述旋转动力部件传动连接的竖向杆、设置在所述竖向杆底端的压旋刀架和两个对称设置在所述压旋刀架底部的PDC刀头，所述压旋刀架为U形板，所述压旋刀架中设置有两个供安装PDC刀头的安装槽，所述PDC刀头的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，所述PDC刀头的底面伸出压旋刀架的底面。

上述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述竖向杆的顶部设置有下水平板，所述压杆的底部设置有上水平板，所述下水平板和上水平板通过螺栓可拆卸连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单、设计合理且整体紧凑，轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设。

2、本实用新型设置轴向动力部件对钻头部件施加向下的压力，旋转动力部件驱动钻头部件旋转，钻头部件在轴向动力部件和旋转动力部件共同作用下向下旋进煤岩试样，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能。

3、本实用新型设置底座便于圆柱台和夹具台的安装，进而满足煤岩试样安装，设置顶板，便于轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设，且轴向动力部件、旋转动力部件和钻头部件同轴布设位于四个立柱之间，提高了紧凑性。

4、本实用新型设置钻头部件与旋转动力部件可拆卸连接，从而方便对钻头部件中刀头进行更换，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，降低实验成本低。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实现对煤岩试样施加轴向压力和旋切的功能，方便更换钻头，省时省力，操作便捷，成本低。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型机体的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

附图标记说明:

1—立柱； 2—底座； 2-1—支腿；

3—顶板； 4-1—圆柱台； 4—夹具台；

5—压杆； 5-1—下连接板； 6—钻头部件；

6-1—竖向杆； 6-2—压旋刀架； 7—PDC刀头；

8—回转支承； 9—中空电机； 10—液压缸；

10-1—活塞杆； 10-2—上连接板； 10-3—L形支架；

11—上水平板； 12—下水平板； 13—煤岩试样。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括机体和轴向压旋机构；所述机体包括底座2、与底座2上下平行布设的顶板3和四根连接所述底座2与顶板3为一体的立柱1，所述底座2的顶面设置有圆柱台4-1，所述圆柱台4-1上设置有供煤岩试样13安装的夹具台4；

所述轴向压旋机构包括安装在所述顶板3上的轴向动力部件、与所述轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与所述旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件6，所述轴向动力部件、所述旋转动力部件和钻头部件6同轴布设；所述轴向动力部件对所述钻头部件6施加向下的压力，所述旋转动力部件驱动所述钻头部件6旋转。

本实施例中，所述底座2底面设置有四个支腿2-1，四个支腿2-1位于所述底座2底面四角，四个所述立柱1位于底座2与顶板3的四角布设；所述底座2顶面、顶板3底面和四个所述立柱1之间围成安装空腔。

本实施例中，所述轴向动力部件包括设置在所述顶板3顶部的L形支架10-3和设置在所述L形支架10-3上的液压缸10，所述液压缸10的活塞杆10-1穿过顶板3的底端设置有上连接板10-2，所述上连接板10-2与所述旋转动力部件转动连接。

本实施例中，所述旋转动力部件包括设置在所述顶板3正下方的中空电机9和穿设在所述中空电机9中的压杆5，所述压杆5的顶部设置有下连接板5-1，所述上连接板10-2底面设置有回转支承8；所述上连接板10-2与回转支承8的外圈连接，所述下连接板5-1与回转支承8的内圈连接。

本实施例中，所述钻头部件6包括与所述旋转动力部件传动连接的竖向杆6-1、设置在所述竖向杆6-1底端的压旋刀架6-2和两个对称设置在所述压旋刀架6-2底部的PDC刀头7，所述压旋刀架6-2为U形板，所述压旋刀架6-2中设置有两个供安装PDC刀头7的安装槽，所述PDC刀头7的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，所述PDC刀头7的底面伸出压旋刀架6-2的底面。

本实施例中，所述竖向杆6-1的顶部设置有下水平板12，所述压杆5的底部设置有上水平板11，所述下水平板12和上水平板11通过螺栓可拆卸连接。

本实施例中，实际使用时，设置回转支承8，是为了中空电机9旋转带动压杆5旋转时，回转支承8的内圈相对回转支承8的外圈转动，回转支承8的外圈不转动，从而适应液压缸10的不旋转安装。

本实施例中，实际使用时，通过设置下水平板12和上水平板11通过螺栓可拆卸连接，以及PDC刀头7的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，从而可实现PDC刀头7的更换，省时省力，操作便捷，成本低。

本实施例中，实际使用时，活塞杆10-1、中空电机9、压杆5和竖向杆6-1同轴布设。

本实用新型具体使用时，将煤岩试样13安装在夹具台4上，当需要对煤岩试样13施加轴向压力时，操作液压缸10的活塞杆伸长，液压缸10的活塞杆伸长通过旋转动力部件带动钻头部件6中PDC刀头7靠近煤岩试样13的顶面移动，直至PDC刀头7接触施加轴向压力；

当需要对煤岩试样13旋切时，操作液压缸10的活塞杆伸长，液压缸10的活塞杆伸长通过旋转动力部件带动钻头部件6中PDC刀头7切入煤岩试样13设计深度，然后操作中空电机9旋转，中空电机9旋转带动压杆5旋转，压杆5旋转带动钻头部件6中PDC刀头7对煤岩试样13进行旋切，这样既能对煤岩试样施加轴向压力，又能实现对煤岩试样进行旋切的功能，操作便捷。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：包括机体和轴向压旋机构；

所述机体包括底座(2)、与底座(2)上下平行布设的顶板(3)和四根连接所述底座(2)与顶板(3)为一体的立柱(1)，所述底座(2)的顶面设置有圆柱台(4-1)，所述圆柱台(4-1)上设置有供煤岩试样(13)安装的夹具台(4)；

所述轴向压旋机构包括安装在所述顶板(3)上的轴向动力部件、与所述轴向动力部件转动连接的旋转动力部件和与所述旋转动力部件传动可拆卸连接的钻头部件(6)，所述轴向动力部件、所述旋转动力部件和钻头部件(6)同轴布设；所述轴向动力部件对所述钻头部件(6)施加向下的压力，所述旋转动力部件驱动所述钻头部件(6)旋转。

2.按照权利要求1所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述底座(2)底面设置有四个支腿(2-1)，四个支腿(2-1)位于所述底座(2)底面四角，四个所述立柱(1)位于底座(2)与顶板(3)的四角布设；所述底座(2)顶面、顶板(3)底面和四个所述立柱(1)之间围成安装空腔。

3.按照权利要求1所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述轴向动力部件包括设置在所述顶板(3)顶部的L形支架(10-3)和设置在所述L形支架(10-3)上的液压缸(10)，所述液压缸(10)的活塞杆(10-1)穿过顶板(3)的底端设置有上连接板(10-2)，所述上连接板(10-2)与所述旋转动力部件转动连接。

4.按照权利要求3所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述旋转动力部件包括设置在所述顶板(3)正下方的中空电机(9)和穿设在所述中空电机(9)中的压杆(5)，所述压杆(5)的顶部设置有下连接板(5-1)，所述上连接板(10-2)底面设置有回转支承(8)；所述上连接板(10-2)与回转支承(8)的外圈连接，所述下连接板(5-1)与回转支承(8)的内圈连接。

5.按照权利要求4所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述钻头部件(6)包括与所述旋转动力部件传动连接的竖向杆(6-1)、设置在所述竖向杆(6-1)底端的压旋刀架(6-2)和两个对称设置在所述压旋刀架(6-2)底部的PDC刀头(7)，所述压旋刀架(6-2)为U形板，所述压旋刀架(6-2)中设置有两个供安装PDC刀头(7)的安装槽，所述PDC刀头(7)的杆部伸入所述安装槽中且通过螺栓连接，所述PDC刀头(7)的底面伸出压旋刀架(6-2)的底面。

6.按照权利要求5所述的一种模拟室内岩石切割破碎的多功能钻头装置，其特征在于：所述竖向杆(6-1)的顶部设置有下水平板(12)，所述压杆(5)的底部设置有上水平板(11)，所述下水平板(12)和上水平板(11)通过螺栓可拆卸连接。