CN110905398B - 一种煤层气开采用抽采口钻设装置 - Google Patents

一种煤层气开采用抽采口钻设装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤层气开采用抽采口钻设装置，本发明通过设置旋转扭矩传感器以及辅助驱动机构，可以很好的根据所需扭矩对钻设驱动进行控制，比如当遇到岩石层时可以利用辅助驱动机构进行同时驱动钻设，而在软层进行钻设时，则只需断开传动即可，可以有效的降低能耗，提高利用率，本发明当旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开，这样，还可以对主驱动柱的辅助防护，防止其出现断杆等问题。

Description

一种煤层气开采用抽采口钻设装置
技术领域
本发明涉及一种煤层气抽采辅助施工设备，具体是一种煤层气开采用抽采口钻设装置。
背景技术
目前，在对煤层气进行抽采前，需要对煤层气抽采部位进行钻孔，以便将抽采设备伸入抽采口或者抽采孔中，而且，抽采孔或者抽采口一般需要钻设较深的位置，而在钻设过程中，往往由于岩石层等问题，导致钻杆在钻设过程中，出现卡杆或者卡钻头的问题，一旦出现卡死现象，不仅对钻杆甚至电机进行损坏，而且延误工期。同时，在钻设时，如果钻头在钻设过程中遇到较为坚硬的物质或者部位，尤其是受力不均衡的条件下，还会容易出现蹦刃的问题，导致后续的钻设十分困难，影响钻设效率。
因此，本发明提供了一种煤层气开采用抽采口钻设装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤层气开采用抽采口钻设装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤层气开采用抽采口钻设装置，包括钻设机座、主驱动柱、辅助驱动机构、钻液注入盘组件、主钻杆、角度微调机构、副钻杆和钻头，其特征在于，所述钻设机座的中心设置有竖直贯通的所述主驱动柱，所述主驱动柱的四周设置有至少一组位于所述钻设机座内的所述辅助驱动机构，所述主驱动柱的下端伸出所述钻设机座的位置固定连接有所述钻液注入盘组件，所述钻液注入盘组件的下端连接所述主钻杆，所述主钻杆的下端通过所述角度微调机构连接至所述副钻杆，所述副钻杆的下端连接至所述钻头；
还包括控制器和旋转扭矩传感器，所述旋转扭矩传感器能够对所述主驱动柱的旋转扭矩进行检测，并反馈至所述控制器，所述控制器能够根据所述旋转扭矩来对所述辅助驱动机构进行控制；且
当所述旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开；
所述角度微调机构能够控制所述副钻杆和/或钻头在空间上作微调角度的摆动动作，以便防止钻头在钻设过程中的卡死或者蹦刃现象。
进一步，作为优选，所述辅助驱动机构包括辅助电机、皮带传动机构、主辅助驱动柱、副辅助驱动柱、辅助传动齿轮和辅助齿轮，其中，所述辅助电机固定在所述钻设机座内，所述辅助电机的输出端通过所述皮带传动机构传动连接至主辅助驱动柱，所述主辅助驱动柱与副辅助驱动柱同轴连接，所述副辅助驱动柱上连接设置有所述辅助传动齿轮，所述主驱动柱上设置有辅助齿轮，所述辅助传动齿轮和辅助齿轮可分离/传动的连接。
进一步，作为优选，所述辅助驱动机构还包括分离控制驱动器，所述辅助传动齿轮由所述分离控制驱动器可上下滑动的设置在所述副辅助驱动柱上，以便控制所述辅助传动齿轮和辅助齿轮的分离与传动。
进一步，作为优选，所述主辅助驱动柱与副辅助驱动柱之间采用防过扭矩连接件，所述防过扭矩连接件构设为当所述主辅助驱动柱与副辅助驱动柱之间的旋转扭矩大于一定值时，所述防过扭矩连接件能够自动相对转动，以便防止主辅助驱动柱与副辅助驱动柱之间传动的旋转扭矩过大。
进一步，作为优选，所述钻设机座的顶部设置有机盖，所述机盖上方设置有带轮，所述带轮连接至所述主驱动柱上端。
进一步，作为优选，钻液注入盘组件包括盘体、密封盖、密封注液套，其中，所述盘体的上端固定设置有所述密封盖，所述主驱动柱的下端伸入所述盘体内与所述主钻杆的上端固定连接，所述主钻杆的外周与所述密封注液套可转动的连接，所述密封注液套固定在所述盘体内，所述密封注液套上设置有径向的环形注液槽，所述主钻杆的中心设置有钻液孔，所述钻液孔与所述环形注液槽之间采用径向连通孔连通。
进一步，作为优选，所述盘体的一侧设置有注液接头，所述注液接头连通至所述密封注液套上的环形注液槽，所述密封注液套与所述主钻杆的外周壁之间密封可转动的设置。
进一步，作为优选，所述主钻杆的外周壁上开设有至少两组内凹环形密封槽，所述密封注液套上对应所述内凹环形密封槽的位置设置有伸入所述内凹环形密封槽内的密封环肩。
进一步，作为优选，所述角度微调机构包括连接座、液压驱动器、液压驱动柱、防护盘，其中，所述连接座的上端连接至所述主钻杆，所述连接座的下端设置有至少一个由所述液压驱动器驱动的液压驱动柱，所述液压驱动柱的下端采用球铰铰接连接至所述副钻杆上端，所述连接座的下端中心采用铰接柱连接至副钻杆中心，所述液压驱动柱为上下驱动，所述连接座的下部四周套设有所述防护盘。
进一步，作为优选，所述分离控制驱动器包括分离液压驱动座、密封圈、驱动柱，其中，所述分离液压驱动座内可滑动的设置有驱动活塞，所述驱动活塞上对称的连接有两个驱动柱，所述驱动柱伸出所述分离液压驱动座，且采用密封圈密封，所述驱动柱的上端对称的连接至所述辅助传动齿轮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过设置旋转扭矩传感器以及辅助驱动机构，可以很好的根据所需扭矩对钻设驱动进行控制，比如当遇到岩石层时可以利用辅助驱动机构进行同时驱动钻设，而在软层进行钻设时，则只需断开传动即可，可以有效的降低能耗，提高利用率，本发明当旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开，这样，还可以对主驱动柱的辅助防护，防止其出现断杆等问题；
(2)本发明的角度微调机构能够控制副钻杆和/或钻头在空间上作微调角度的摆动动作，以便防止钻头在钻设过程中的卡死或者蹦刃现象，有效的提高钻设效率的同时，防止钻头的损坏。
附图说明
图1为一种煤层气开采用抽采口钻设装置的钻设机座内部的结构示意图；
图2为一种煤层气开采用抽采口钻设装置中钻液注入盘组件的内部结构示意图。
图3为一种煤层气开采用抽采口钻设装置的分离控制驱动器的结构示意图；
图4为一种煤层气开采用抽采口钻设装置的角度微调机构的结构示意图；
具体实施方式
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种煤层气开采用抽采口钻设装置，包括钻设机座2、主驱动柱12、辅助驱动机构、钻液注入盘组件10、主钻杆11、角度微调机构、副钻杆27和钻头，其特征在于，所述钻设机座2的中心设置有竖直贯通的所述主驱动柱，所述主驱动柱的四周设置有至少一组位于所述钻设机座内的所述辅助驱动机构，所述主驱动柱12的下端伸出所述钻设机座的位置固定连接有所述钻液注入盘组件10，所述钻液注入盘组件10的下端连接所述主钻杆11，所述主钻杆11的下端通过所述角度微调机构连接至所述副钻杆27，所述副钻杆的下端连接至所述钻头；还包括控制器和旋转扭矩传感器6，所述旋转扭矩传感器6能够对所述主驱动柱的旋转扭矩进行检测，并反馈至所述控制器，所述控制器能够根据所述旋转扭矩来对所述辅助驱动机构进行控制；且当所述旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开；
所述角度微调机构能够控制所述副钻杆27和/或钻头在空间上作微调角度的摆动动作，以便防止钻头在钻设过程中的卡死或者蹦刃现象，一般而言，微调角度的范围可以设置为±5°，也可以设置为±10°。
作为较佳的实施例，所述辅助驱动机构包括辅助电机5、皮带传动机构4、主辅助驱动柱7、副辅助驱动柱8、辅助传动齿轮14和辅助齿轮13，其中，所述辅助电机5固定在所述钻设机座内，所述辅助电机的输出端通过所述皮带传动机构4传动连接至主辅助驱动柱7，所述主辅助驱动柱7与副辅助驱动柱8同轴连接，所述副辅助驱动柱8上连接设置有所述辅助传动齿轮14，所述主驱动柱上设置有辅助齿轮13，所述辅助传动齿轮14和辅助齿轮13可分离/传动的连接。
其中，所述辅助驱动机构还包括分离控制驱动器29，所述辅助传动齿轮14由所述分离控制驱动器29可上下滑动的设置在所述副辅助驱动柱8上，以便控制所述辅助传动齿轮14和辅助齿轮13的分离与传动。
所述主辅助驱动柱7与副辅助驱动柱8之间采用防过扭矩连接件，所述防过扭矩连接件构设为当所述主辅助驱动柱7与副辅助驱动柱8之间的旋转扭矩大于一定值时，所述防过扭矩连接件能够自动相对转动，以便防止主辅助驱动柱7与副辅助驱动柱8之间传动的旋转扭矩过大。所述钻设机座的顶部设置有机盖1，所述机盖1上方设置有带轮3，所述带轮3连接至所述主驱动柱上端。
为了便于注入钻液，钻液注入盘组件10包括盘体16、密封盖15、密封注液套17，其中，盘体可以固定在钻设机架上，所述盘体的上端固定设置有所述密封盖，所述主驱动柱的下端伸入所述盘体内与所述主钻杆的上端固定连接，所述主钻杆的外周与所述密封注液套可转动的连接，所述密封注液套固定在所述盘体内，所述密封注液套上设置有径向的环形注液槽20，所述主钻杆的中心设置有钻液孔18，所述钻液孔与所述环形注液槽20之间采用径向连通孔19连通。所述盘体的一侧设置有注液接头9，所述注液接头9连通至所述密封注液套17上的环形注液槽20，所述密封注液套17与所述主钻杆的外周壁之间密封可转动的设置。
所述主钻杆的外周壁上开设有至少两组内凹环形密封槽，所述密封注液套17上对应所述内凹环形密封槽的位置设置有伸入所述内凹环形密封槽内的密封环肩。
所述角度微调机构包括连接座22、液压驱动器23、液压驱动柱24、防护盘28，其中，所述连接座的上端连接至所述主钻杆，所述连接座的下端设置有至少一个由所述液压驱动器驱动的液压驱动柱，所述液压驱动柱24的下端采用球铰25铰接连接至所述副钻杆27上端，所述连接座22的下端中心采用铰接柱26连接至副钻杆27中心，所述液压驱动柱24为上下驱动，所述连接座22的下部四周套设有所述防护盘28。
所述分离控制驱动器29包括分离液压驱动座30、密封圈33、驱动柱34，其中，所述分离液压驱动座30内可滑动的设置有驱动活塞32，所述驱动活塞上对称的连接有两个驱动柱，所述驱动柱伸出所述分离液压驱动座，且采用密封圈33密封，所述驱动柱34的上端对称的连接至所述辅助传动齿轮14。
本发明通过设置旋转扭矩传感器以及辅助驱动机构，可以很好的根据所需扭矩对钻设驱动进行控制，比如当遇到岩石层时可以利用辅助驱动机构进行同时驱动钻设，而在软层进行钻设时，则只需断开传动即可，可以有效的降低能耗，提高利用率，本发明当旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开，这样，还可以对主驱动柱的辅助防护，防止其出现断杆等问题；
本发明的角度微调机构能够控制副钻杆和/或钻头在空间上作微调角度的摆动动作，以便防止钻头在钻设过程中的卡死或者蹦刃现象，有效的提高钻设效率的同时，防止钻头的损坏。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气开采用抽采口钻设装置，包括钻设机座(2)、主驱动柱(12)、辅助驱动机构、钻液注入盘组件(10)、主钻杆(11)、角度微调机构、副钻杆(27)和钻头，其特征在于，所述钻设机座(2)的中心设置有竖直贯通的所述主驱动柱，所述主驱动柱的四周设置有至少一组位于所述钻设机座内的所述辅助驱动机构，所述主驱动柱(12)的下端伸出所述钻设机座的位置固定连接有所述钻液注入盘组件(10)，所述钻液注入盘组件(10)的下端连接所述主钻杆(11)，所述主钻杆(11)的下端通过所述角度微调机构连接至所述副钻杆(27)，所述副钻杆的下端连接至所述钻头；
还包括控制器和旋转扭矩传感器(6)，所述旋转扭矩传感器(6)能够对所述主驱动柱的旋转扭矩进行检测，并反馈至所述控制器，所述控制器能够根据所述旋转扭矩来对所述辅助驱动机构进行控制；且
当所述旋转扭矩大于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构传动至所述主驱动柱并驱动所述主驱动柱，当所述旋转扭矩小于等于设定值时，所述控制器控制所述辅助驱动机构与所述主驱动柱之间的力传动断开；
所述角度微调机构能够控制所述副钻杆(27)和/或钻头在空间上作微调角度的摆动动作，以便防止钻头在钻设过程中的卡死或者蹦刃现象。
2.根据权利要求1所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述辅助驱动机构包括辅助电机(5)、皮带传动机构(4)、主辅助驱动柱(7)、副辅助驱动柱(8)、辅助传动齿轮(14)和辅助齿轮(13)，其中，所述辅助电机(5)固定在所述钻设机座内，所述辅助电机的输出端通过所述皮带传动机构(4)传动连接至主辅助驱动柱(7)，所述主辅助驱动柱(7)与副辅助驱动柱(8)同轴连接，所述副辅助驱动柱(8)上连接设置有所述辅助传动齿轮(14)，所述主驱动柱上设置有辅助齿轮(13)，所述辅助传动齿轮(14)和辅助齿轮(13)可分离/传动的连接。
3.根据权利要求2所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述辅助驱动机构还包括分离控制驱动器(29)，所述辅助传动齿轮(14)由所述分离控制驱动器(29)可上下滑动的设置在所述副辅助驱动柱(8)上，以便控制所述辅助传动齿轮(14)和辅助齿轮(13)的分离与传动。
4.根据权利要求2所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述主辅助驱动柱(7)与副辅助驱动柱(8)之间采用防过扭矩连接件，所述防过扭矩连接件构设为当所述主辅助驱动柱(7)与副辅助驱动柱(8)之间的旋转扭矩大于一定值时，所述防过扭矩连接件能够自动相对转动，以便防止主辅助驱动柱(7)与副辅助驱动柱(8)之间传动的旋转扭矩过大。
5.根据权利要求2所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述钻设机座的顶部设置有机盖(1)，所述机盖(1)上方设置有带轮(3)，所述带轮(3)连接至所述主驱动柱上端。
6.根据权利要求1所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，钻液注入盘组件(10)包括盘体(16)、密封盖(15)、密封注液套(17)，其中，所述盘体的上端固定设置有所述密封盖，所述主驱动柱的下端伸入所述盘体内与所述主钻杆的上端固定连接，所述主钻杆的外周与所述密封注液套可转动的连接，所述密封注液套固定在所述盘体内，所述密封注液套上设置有径向的环形注液槽(20)，所述主钻杆的中心设置有钻液孔(18)，所述钻液孔与所述环形注液槽(20)之间采用径向连通孔(19)连通。
7.根据权利要求6所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述盘体的一侧设置有注液接头(9)，所述注液接头(9)连通至所述密封注液套(17)上的环形注液槽(20)，所述密封注液套(17)与所述主钻杆的外周壁之间密封可转动的设置。
8.根据权利要求7所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述主钻杆的外周壁上开设有至少两组内凹环形密封槽，所述密封注液套(17)上对应所述内凹环形密封槽的位置设置有伸入所述内凹环形密封槽内的密封环肩。
9.根据权利要求1所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述角度微调机构包括连接座(22)、液压驱动器(23)、液压驱动柱(24)、防护盘(28)，其中，所述连接座的上端连接至所述主钻杆，所述连接座的下端设置有至少一个由所述液压驱动器驱动的液压驱动柱，所述液压驱动柱(24)的下端采用球铰(25)铰接连接至所述副钻杆(27)上端，所述连接座(22)的下端中心采用铰接柱(26)连接至副钻杆(27)中心，所述液压驱动柱(24)为上下驱动，所述连接座(22)的下部四周套设有所述防护盘(28)。
10.根据权利要求3所述的一种煤层气开采用抽采口钻设装置，其特征在于，所述分离控制驱动器(29)包括分离液压驱动座(30)、密封圈(33)、驱动柱(34)，其中，所述分离液压驱动座(30)内可滑动的设置有驱动活塞(32)，所述驱动活塞上对称的连接有两个驱动柱，所述驱动柱伸出所述分离液压驱动座，且采用密封圈(33)密封，所述驱动柱(34)的上端对称的连接至所述辅助传动齿轮(14)。
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