CN220705625U - 一种悬臂式自适应扩孔器 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种悬臂式自适应扩孔器，包括刀臂、扩径刀臂、供水孔,刀臂外侧面设至少两条刀槽，刀槽内设一条扩径刀臂，刀臂前端面设至少两个导向孔，各导向孔环绕刀臂轴线分布，刀槽槽底位置处设至少一个排渣孔，排渣孔嵌于刀槽槽底内，同时排渣孔位于刀臂前端面后方至少10毫米处，导向孔、排渣孔对应的刀臂内分别设一条供水孔，所述供水孔轴线与刀臂轴线间平行分布。本新型极大的简化了钻孔设备的机械结构，设备模块化程度相对较高，维护及故障排除便捷，在钻孔过程中可灵活实现对钻孔进行扩孔作业，有效简化扩孔作业流程，降低扩孔难度，同时还在有助于提高钻孔、扩孔效率。

Description

一种悬臂式自适应扩孔器

技术领域

本新型涉及一种悬臂式自适应扩孔器，属钻孔设备技术领域。

背景技术

目前在进行煤层钻孔等作业中，往往需要对钻孔内部通过扩径达到增透的目的，这一需求在煤层气开采、瓦斯治理等领域中尤为突出，针对这一问题，当前开发了众多的具备钻孔和扩孔功能的钻杆设备，虽然都可以满足钻孔及扩孔作业的需要，往往需要在钻杆等设备上增加额外的机械结构，同时设备自身结构及操控也相对复杂，从而一方面导致钻孔设备结构相对复杂，设备维护及运行成本高，操作难度大，另一方面也造成了扩孔作业时驱动力的传递、控制便捷性和精度也相对较差的缺陷，钻孔产生的碎屑排屑效率也往往相对较差，从而不同程度造成了钻孔、扩孔作业的工作效率和精度受到影响，并因此影响了钻孔及扩孔作业的效率和质量。

于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种悬臂式自适应扩孔器，旨在解决一些现存的装备问题。

实用新型内容

为了解决现有技术上的不足，本新型提供一种悬臂式自适应扩孔器，该新型极大的简化了钻孔设备的机械结构，设备模块化程度相对较高，维护及故障排除便捷， 同时具有良好的通用性和环境适用性，在钻孔过程中可灵活实现对钻孔进行扩孔作业，有效简化扩孔作业流程，降低扩孔难度，同时还在有助于提高钻孔、扩孔效率。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种悬臂式自适应扩孔器，包括刀臂、扩径刀臂、供水孔,其中所述刀臂为轴向截面呈矩形的柱状结构，且外侧面设至少两条刀槽，且刀槽轴线与刀臂轴线平行分布并环绕刀臂轴线平行分布，刀槽内设一条扩径刀臂，扩径刀臂后端面前与刀槽内并与刀槽侧壁间通过铰链铰接，同时扩径刀臂前端面超出刀臂前端面至少5厘米，且扩径刀臂轴线与刀臂轴线呈0°—90°夹角，刀臂前端面设至少两个导向孔，导向孔轴线与刀臂轴线呈0°—60°夹角，同时各导向孔环绕刀臂轴线分布，同时刀槽槽底位置处设至少一个排渣孔，排渣孔嵌于刀槽槽底内，其轴线与刀槽轴线垂直相交，并与扩径刀臂轴线相交，同时排渣孔位于刀臂前端面后方至少10毫米处，导向孔、排渣孔对应的刀臂内分别设一条供水孔，所述供水孔轴线与刀臂轴线间平行分布。

进一步的，所述刀臂后端面设连接孔，所述连接孔与刀臂同轴分布，其深度为刀臂长度的30%—70%，所述连接孔孔壁设连接螺纹，同时供水孔后端面位于连接孔底部，并与连接孔连通。

进一步的，所述供水孔对应的连接孔底部处设缓存水槽，所述缓存水槽嵌于连接孔底部内，缓存水槽与供水孔间同轴分布，所述缓存水槽最小内径为供水孔管径的1.5—3倍，同时相邻两缓存水槽之间设弹性垫板，且弹性垫板高度不小于5毫米。

进一步的，所述缓存水槽对应的连接孔底板设导流槽，所述导流槽嵌于连接孔底部内并为与连接孔同轴分布的圆弧结构，同时相邻两缓存水槽间通过导流槽连通，且导流槽位于弹性垫板下方，并由弹性垫板对导流槽顶部进行密封，所述导流槽深度不大于缓存水槽深度的30%,其横断面呈矩形、等腰梯形及“U”字形结构中的任意一种。

进一步的，所述供水孔采用与刀臂一体式结构及通过装配块与刀臂间组装结构中的任意一种。

进一步的，所述供水孔采用通过装配块与刀臂间组装结构时，供水孔对应的刀臂侧壁位置设装配块，所述装配块为横断面呈矩形、扇形、任意一种的条状结构，所述装配块通过装配槽前与刀臂外侧面内，且装配块的外侧面与刀臂外侧面平齐分布，所述供水孔、导向孔、排渣孔及刀槽均位于装配块上。

进一步的，所述装配块侧表面与装配槽槽壁间通过滑槽滑动连接，同时装配块另通过至少两个沿刀臂轴线方向分布的螺栓与装配槽槽底连接，所述装配块后端面对应的装配槽槽壁处设收纳槽，装配块后端面嵌于收纳槽内，并通过收纳槽与装配槽后端面对应的刀臂间连接，同时供水孔后端面与刀臂处设置的缓存水槽间连通，同时，所述装配块侧表面及后表面与装配槽接触面处另设弹性密封垫。

进一步的，所述扩径刀臂后端面与刀槽底部间间距不小于5毫米，同时刀槽前端面的槽底处设至少一个永磁体，且当扩径刀臂轴线与刀槽轴线为0°时，扩径刀臂与永磁体相抵；所述扩径刀臂包括承载臂、连接槽、主切削刃、辅助切削刃，所述承载臂为横断面呈矩形及等腰梯形中任意一种的棱台结构，所述承载臂前端面设一个主切削刃，其前半部的内侧面设与其轴线呈0°—30°的作业面，作业面设若干沿其轴线方向分布的连接槽，连接槽与作业面平行分布，并与承载臂轴线呈15°—60°夹角，同时每个连接槽内均与1—3个沿其轴线分布的辅助切削刃，所述辅助切削刃与连接槽槽壁连接，且辅助切削刃最大宽度不大于连接槽宽度的50%，同时辅助切削刃上端面高出作业面表面至少5毫米。

进一步的，扩径刀臂对应的刀槽侧壁处设弹性定位卡销，弹性销与扩径刀臂后端面间间距为扩径刀臂总长度的3%—10%，同时弹性销轴线与扩径刀臂轴线垂直分布，同时弹性销对应的刀臂上设销孔，并通过销孔与刀臂连接，且弹性销前端面位于刀槽内并在扩径刀臂与刀槽平行分布时，与扩径刀臂外侧面相抵并滑动连接，同时弹性销后端面位于刀臂外，并与刀臂外侧面平齐分布。

本新型极大的简化了钻孔设备的机械结构，设备模块化程度相对较高，维护及故障排除便捷， 同时具有良好的通用性和环境适用性，在钻孔过程中可灵活实现对钻孔进行扩孔作业，有效简化扩孔作业流程，降低扩孔难度，同时还在有助于提高钻孔、扩孔效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本新型；

图1为本新型扩径刀臂处于收纳状态时局部结构示意图；

图2为本新型扩径刀臂处于展开状态时剖视局部结构示意图；

图3为新型扩径刀臂处于收纳状态时前端面结构示意图；

图4为采用装配块结构时刀臂剖视结构示意图；

图5为装配块侧视局部结构示意图；

图6位设置刀槽的装配块横断面局部结构示意图。

图7为扩径刀臂 、弹性定位卡销及销孔间关系结构示意图。

具体实施方式

为使本新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本新型。

如图1-7所示，一种悬臂式自适应扩孔器，包括刀臂1、扩径刀臂2、供水孔3,其中刀臂1为轴向截面呈矩形的柱状结构，且外侧面设至少两条刀槽4，且刀槽4轴线与刀臂1轴线平行分布并环绕刀臂1轴线平行分布，刀槽4内设一条扩径刀臂2，扩径刀臂2后端面前与刀槽1内并与刀槽4侧壁间通过铰链铰接，同时扩径刀臂2前端面超出刀臂1前端面至少5厘米，且扩径刀臂2轴线与刀臂1轴线呈0°—90°夹角，刀臂1前端面设至少两个导向孔5，导向孔5轴线与刀臂1轴线呈0°—60°夹角，同时各导向孔5环绕刀臂1轴线分布，同时刀槽4槽底位置处设至少一个排渣孔6，排渣孔6嵌于刀槽2槽底内，其轴线与刀槽2轴线垂直相交，并与扩径刀臂2轴线相交，同时排渣孔6位于刀臂1前端面后方至少10毫米处，导向孔5、排渣孔6对应的刀臂1内分别设一条供水孔3，供水孔3轴线与刀臂1轴线间平行分布。

本实施例中，所述刀臂1后端面设连接孔101，所述连接孔101与刀臂1同轴分布，其深度为刀臂1长度的30%—70%，所述连接孔101孔壁设连接螺纹，同时供水孔3后端面位于连接孔101底部，并与连接孔101连通。

其中，所述供水孔3对应的连接孔101底部处设缓存水槽102，所述缓存水槽102嵌于连接孔101底部内，缓存水槽102与供水孔3间同轴分布，所述缓存水槽102最小内径为供水孔3管径的1.5—3倍，同时相邻两缓存水槽102之间设弹性垫板103，且弹性垫板103高度不小于5毫米。

通过设置的连接孔，可实现刀臂通过连接螺纹与钻杆间可靠连接，同时由缓存水槽对通过钻杆供给的高压水进行收集导流，并在完成收集缓存后在进入到供水孔，最后通过供水孔分别与导向孔和排渣孔排出，通过设置的缓存水槽对高压水进行短暂的集中缓存，有效提高从向孔和排渣孔排水水体的水压稳定性；

同时在运行，导向孔排出的高压水可对刀臂正前方的岩层进行高压水冲击，达到对岩壁高压水切割、润滑、降温及协助排屑的效果，排渣孔排出的高压水则直接冲击扩径刀臂上，实现对扩径刀臂降温、润滑及对扩径刀臂表面进行清洗，防止碎屑在扩径刀臂上粘接导致扩径刀臂工作效率下降的缺陷。

特别说明的，所述缓存水槽102对应的连接孔101底板设导流槽104，所述导流槽104嵌于连接孔101底部内并为与连接孔101同轴分布的圆弧结构，同时相邻两缓存水槽102间通过导流槽连104通，且导流槽104位于弹性垫板103下方，并由弹性垫板103对导流槽104顶部进行密封，所述导流槽104深度不大于缓存水槽102深度的30%,其横断面呈矩形、等腰梯形及“U”字形结构中的任意一种。

通过设置导流槽及与导流槽配合的弹性垫板，可实现对各缓存水槽间有效连通，提高各缓存水槽内缓存水量、水压均衡性，从而确保各导向孔和排渣孔排出的水量和水压均匀性和稳定性。

重点说明的，所述供水孔3对应的刀臂1侧壁位置设装配块31，所述装配块31为横断面呈矩形、扇形、任意一种的条状结构，所述装配块31通过装配槽32前与刀臂1外侧面内，且装配块31的外侧面与刀臂1外侧面平齐分布，所述供水孔3、导向孔5、排渣孔6及刀槽4均位于装配块31上。

其中，所述装配块31侧表面与装配槽32槽壁间通过滑槽35滑动连接，同时装配块31另通过至少两个沿刀臂1轴线方向分布的螺栓与装配槽32槽底连接，所述装配块31后端面对应的装配槽32槽壁处设收纳槽33，装配块31后端面嵌于收纳槽33内，并通过收纳槽33与装配槽32后端面对应的刀臂1间连接，同时供水孔3后端面与刀臂1处设置的缓存水槽102间连通，同时，所述装配块31侧表面及后表面与装配槽32接触面处另设弹性密封垫34。

当供水孔采用状配块结构进行安装装配时，可有效的提高供水孔、扩径刀臂与刀臂间的模块化结构，当供水孔、扩径刀臂等局部位置发生故障时，可通过快速更换装配块的方式实现设备故障排除，从而极大的提高了设备维护的便捷性和工作效率。

本实施例中，所述扩径刀臂2后端面与刀槽4底部间间距不小于5毫米，同时刀槽4前端面的槽底处设至少一个永磁体7，且当扩径刀臂2轴线与刀槽4轴线为0°时，扩径刀臂2与永磁体7相抵；所述扩径刀臂2包括承载臂21、连接槽22、主切削刃23、辅助切削刃24，所述承载臂21为横断面呈矩形及等腰梯形中任意一种的棱台结构，所述承载臂21前端面设一个主切削刃23，其前半部的内侧面设与其轴线呈0°—30°的作业面25，作业面25设若干沿其轴线方向分布的连接槽22，连接槽22与作业面25平行分布，并与承载臂21轴线呈15°—60°夹角，同时每个连接槽22内均与1—3个沿其轴线分布的辅助切削刃23，所述辅助切削刃23与连接槽22槽壁连接，且辅助切削刃24最大宽度不大于连接槽22宽度的50%，同时辅助切削刃24上端面高出作业面25表面至少5毫米。

设置的连接槽和辅助切削刃结构，在满足切削钻孔作业的同时，另可有效的提高对切削碎屑排屑效率，同时排屑时可通过连接槽导流刀槽，再由刀槽对碎屑随水流进行排放。

此外，扩径刀臂2对应的刀槽4侧壁处设弹性定位卡销8，弹性销8与扩径刀臂2后端面间间距为扩径刀臂2总长度的3%—10%，同时弹性销8轴线与扩径刀臂2轴线垂直分布，同时弹性销8对应的刀臂1上设销孔9，并通过销孔9与刀臂1连接，且弹性销8前端面位于刀槽4内并在扩径刀臂2与刀槽4平行分布时，与扩径刀臂2外侧面相抵并滑动连接，同时弹性销8后端面位于刀臂1外，并与刀臂1 外侧面平齐分布。

本新型极大的简化了钻孔设备的机械结构，设备模块化程度相对较高，维护及故障排除便捷， 同时具有良好的通用性和环境适用性，在钻孔过程中可灵活实现对钻孔进行扩孔作业，有效简化扩孔作业流程，降低扩孔难度，同时还在有助于提高钻孔、扩孔效率。

以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征和本新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本新型的原理，在不脱离本新型精神和范围的前提下，本新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本新型范围内。本新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于：所述的悬臂式自适应扩孔器包括刀臂、扩径刀臂、供水孔,其中所述刀臂为轴向截面呈矩形的柱状结构，且外侧面设至少两条刀槽，且刀槽轴线与刀臂轴线平行分布并环绕刀臂轴线平行分布，所述刀槽内设一条扩径刀臂，所述扩径刀臂后端面前与刀槽内并与刀槽侧壁间通过铰链铰接，同时扩径刀臂前端面超出刀臂前端面至少5厘米，且扩径刀臂轴线与刀臂轴线呈0°—90°夹角，所述刀臂前端面设至少两个导向孔，所述导向孔轴线与刀臂轴线呈0°—60°夹角，同时各导向孔环绕刀臂轴线分布，同时刀槽槽底位置处设至少一个排渣孔，所述排渣孔嵌于刀槽槽底内，其轴线与刀槽轴线垂直相交，并与扩径刀臂轴线相交，同时所述排渣孔位于刀臂前端面后方至少10毫米处，所述导向孔、排渣孔对应的刀臂内分别设一条供水孔，所述供水孔轴线与刀臂轴线间平行分布。

2.根据权利要求1所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述刀臂后端面设连接孔，所述连接孔与刀臂同轴分布，其深度为刀臂长度的30%—70%，所述连接孔孔壁设连接螺纹，同时供水孔后端面位于连接孔底部，并与连接孔连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述供水孔对应的连接孔底部处设缓存水槽，所述缓存水槽嵌于连接孔底部内，缓存水槽与供水孔间同轴分布，所述缓存水槽最小内径为供水孔管径的1.5—3倍，同时相邻两缓存水槽之间设弹性垫板，且弹性垫板高度不小于5毫米。

4.根据权利要求3所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述缓存水槽对应的连接孔底板设导流槽，所述导流槽嵌于连接孔底部内并为与连接孔同轴分布的圆弧结构，同时相邻两缓存水槽间通过导流槽连通，且导流槽位于弹性垫板下方，并由弹性垫板对导流槽顶部进行密封，所述导流槽深度不大于缓存水槽深度的30%,其横断面呈矩形、等腰梯形及“U”字形结构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述供水孔采用与刀臂一体式结构及通过装配块与刀臂间组装结构中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述供水孔采用通过装配块与刀臂间组装结构时，供水孔对应的刀臂侧壁位置设装配块，所述装配块为横断面呈矩形、扇形任意一种的条状结构，所述装配块通过装配槽前与刀臂外侧面内，且装配块的外侧面与刀臂外侧面平齐分布，所述供水孔、导向孔、排渣孔及刀槽均位于装配块上。

7.根据权利要求5或6所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述装配块侧表面与装配槽槽壁间通过滑槽滑动连接，同时装配块另通过至少两个沿刀臂轴线方向分布的螺栓与装配槽槽底连接，所述装配块后端面对应的装配槽槽壁处设收纳槽，装配块后端面嵌于收纳槽内，并通过收纳槽与装配槽后端面对应的刀臂间连接，同时供水孔后端面与刀臂处设置的缓存水槽间连通，同时，所述装配块侧表面及后表面与装配槽接触面处另设弹性密封垫。

8.根据权利要求1所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述扩径刀臂后端面与刀槽底部间间距不小于5毫米，同时刀槽前端面的槽底处设至少一个永磁体，且当扩径刀臂轴线与刀槽轴线为0°时，扩径刀臂与永磁体相抵；所述扩径刀臂包括承载臂、连接槽、主切削刃、辅助切削刃，所述承载臂为横断面呈矩形及等腰梯形中任意一种的棱台结构，所述承载臂前端面设一个主切削刃，其前半部的内侧面设与其轴线呈0°—30°的作业面，作业面设若干沿其轴线方向分布的连接槽，连接槽与作业面平行分布，并与承载臂轴线呈15°—60°夹角，同时每个连接槽内均与1—3个沿其轴线分布的辅助切削刃，所述辅助切削刃与连接槽槽壁连接，且辅助切削刃最大宽度不大于连接槽宽度的50%，同时辅助切削刃上端面高出作业面表面至少5毫米。

9.根据权利要求1所述的一种悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述扩径刀臂对应的刀槽侧壁处设弹性定位卡销，弹性销与扩径刀臂后端面间间距为扩径刀臂总长度的3%—10%，同时弹性销轴线与扩径刀臂轴线垂直分布，同时弹性销对应的刀臂上设销孔，并通过销孔与刀臂连接，且弹性销前端面位于刀槽内并在扩径刀臂与刀槽平行分布时，与扩径刀臂外侧面相抵并滑动连接，同时弹性销后端面位于刀臂外，并与刀臂外侧面平齐分布。