CN203796167U - 液压锁紧后支撑钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压锁紧后支撑钻机，包括液压动力站、机架、设在机架长度方向上的导轨、设在导轨后端部上的滑台和驱动该滑台滑动的推进油缸、设在导轨前端部上的液压夹持器、与液压夹持器前端配合连接的钻杆及钻头、设在滑台上的动力头、与动力头后端配合连接的液压马达、设在动力头前端部上的水辨进水口、一端与动力头前端配合连接的主轴，主轴的另一端与液压夹持器的后端配合连接，还包括支撑油缸，该支撑油缸的前端与机架的后端紧靠，支撑油缸的后端与设在地上或岩壁上的基座紧靠，支撑油缸、液压夹持器、推进油缸和液压马达分别通过油管与液压动力站相连。本实用新型能够平衡钻进力，在钻进工况时，能够防止钻机机体向后移动。

Description

液压锁紧后支撑钻机

技术领域

本实用新型涉及井下钻机，具体涉及一种液压锁紧后支撑钻机。

背景技术

全液压井下钻机具有结构紧凑，压力和流量调节方便，采用分体式组合机型便于转运，特别适宜在西南地区狭窄井巷使用。目前常用的中小机型其输出扭矩有650、750、1250、1800/Nm等众多机型，但尚存以下不足：

（1）现有大部分井下钻机采用液压马达配机械变速箱的力矩输出形式，采用液压马达高转速输入经多级齿轮变速后再低转速输出方式实现力矩增大的效果，由于输入工作压力≤16Mpa，经多级机械传动变速效率损失较大，功率密度较低，造成执行元件体积增大，机体笨重不便移动，井下液压钻机的匹配不尽合理；

（2）为防止钻机在钻进工况时机体向后移动，目前的井下钻机设计均采用与钻进受力方向垂直的上下支顶的方式来抵消钻进时机体向后的作用力，由于在煤矿中支顶的上下岩层硬度系数≤8，靠支顶与岩层间上下方向的摩擦力来平衡水平方向的钻进力是很不可靠的，经常出现支顶矿体破碎，机体向后移动无法钻进的工况。为满足实际施工需要，在施工现场中常在机体两侧自行焊接多处支撑点，采用多根斜向刚性支撑来抵消钻进力，这一过程操作不便且劳动强度大，每移动一施工点需重新再支撑，费时又费力。

又如CN2042109公开的一种全液压钻机，由泵站、操纵台、机架、立柱、回转器和钻具等组成。全液压钻机采用“A”型机架、双缸导杆回转式结构。回转器部分由油马达、回转器减速箱、液压卡盘、推进油缸、水辫、导向杆、液压夹持器构成。该钻机强度和效率较高，安装和调整角度方便迅速，实现了拆装钻杆全部机械化，工人劳动强度小，适用于煤矿井下瓦斯抽排放钻孔，防灭火灌浆和煤层注水钻孔，探水孔，电缆孔，导向孔和地质勘探孔，但仍存在钻机在钻进工况时机体向后移动的问题，使钻进工序难以持续进行。

因此，有必要对现有的全液压井下钻机加以改进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种液压锁紧后支撑钻机，能平衡钻进力，在钻进工况时，能防止钻机机体向后移动。 

本实用新型所述的液压锁紧后支撑钻机，包括液压动力站、机架、设在所述机架长度方向上的导轨、设在所述导轨后端部上的滑台和驱动该滑台滑动的推进油缸、设在所述导轨前端部上的液压夹持器、与所述液压夹持器前端配合连接的钻杆及钻头、设在所述滑台上的动力头、与所述动力头后端配合连接的液压马达、设在所述动力头前端部上的水辨进水口、一端与所述动力头前端配合连接的主轴，所述主轴的另一端与所述液压夹持器的后端配合连接，还包括支撑油缸，该支撑油缸的前端与所述机架的后端紧靠，所述支撑油缸的后端与设在地上或岩壁上的基座紧靠，所述支撑油缸、液压夹持器、推进油缸和液压马达分别通过油管与所述液压动力站相连。 

所述液压动力站包括便携式操作台、防爆电机、双联齿轮泵和油箱，所述防爆电机的输出轴与双联齿轮泵的前泵的主动齿轮轴连接；

所述便携式操作台上设有第一压力表、第二压力表、集成多路阀、第一节流阀和第二节流阀；

所述集成多路阀包括进油阀组、第一阀组、第二阀组、第三阀组、第四阀组、第五阀组和合流阀组；

所述双联齿轮泵的前泵的出油口通过高压胶管与所述进油阀组的进油口连接；所述双联齿轮泵的后泵的出油口通过高压胶管与所述合流阀组的进油口连接；所述第一阀组的两油口通过高压胶管与所述液压马达的两端油口相连接，第一阀组的两油口还通过油管与第二节流阀的两端油口连接；所述第二阀组的两油口通过油管与第一节流阀的两端油口相连接；所述第三阀组的两油口通过高压胶管与所述推进油缸的两腔工作油口相连接；所述第四阀组的两油口通过高压胶管与所述支撑油缸的两腔油口相连接；所述第五阀组的两油口通过高压胶管与所述液压夹持器的油口相连接；所述进油阀组、第一阀组、第二阀组、第三阀组、第四阀组、第五阀组和合流阀组的回油口分别通过高压胶管与油箱的回油口连接；所述第一压力表通过管线与所述进油阀组的压力接口连接；所述第二压力表通过管线与所述合流阀组的进油管路接头连接。

在机架的前端沿机架的长度方向连接有长度调节杆。

所述第四阀组内集成有先导式液压锁。

本实用新型的有益效果： 

（1）采用在机架后端安装两只小型液压缸做同步支撑，与钻头在同一受力作用的水平方向上以抵消钻进力，减轻了人工劳动强度，提高了工效，由于采用了液压锁紧方式使受力支撑更可靠，并保证机架在0～90度倾角范围内正常工作，极大地改善了目前采用上下顶持靠垂直方向的摩擦力来平衡钻进力的方式，消除了钻进时机架后退的弊端；

（2）采用低速大扭矩液压马达直接驱动动力头，取消了机械变速箱，提高了传动效率和降低了机械噪音；由于取消了变速箱大大减轻了动力头重量，使机架在井下人工转运更轻便；

（3）在相同的输入功率下，由于采用了20～25Mpa的高压液压***，并减小了工作流量，比常规坑道钻机工作压力提高25～35%,输出扭矩增大6%；在满足同等工况速度的情况下，流量减少20%，使相应配套的液压泵、多路阀、液压缸、油箱的体积及重量减小20%左右，使整个钻机结构更紧凑更精巧，在井下转运更轻便；

（5）采用集成控制的新型多路阀，具有体积小、压力高、流量大、操纵轻便、可插装多种辅助控制阀的特点，比现有常用的多路阀许用流量增大30%，重量减轻1/3，消除了现在常用的多路阀的片间流量损失，减少了功率损耗及***发热，使***工作更可靠，便携式操作台的移动更轻便；

（6）由于全液压井下钻机的各部分均采用高压胶管连接，与同规格钻机比较：由于本项目800Nm钻机液压***工作流量比现用常规750Nm钻机液压***工作流量减小20%，因此采用的高压胶管通径减小了20%，既减轻了重量也保证了使用压力提高的要求，安装、转运更轻便并降低了配套件成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中液压动力头的结构示意图；

图3是本实用新型中液压夹持器的结构示意图；

图4是本实用新型中液压动力站的结构示意图；

图5是本实用新型中便携式操作台的结构示意图；

图6是本实用新型中集成多路阀的结构示意图；

图7是本实用新型的液压原理图；

其中：1、动力头，2、液压马达，3、液压夹持器，4、卡瓦座，5、蝶形弹簧组，6、拉板，7、卡爪， 8、钻杆，9、钻头，10、机架，11、滑台， 12、 导轨，13、支撑油缸，14、调节杆 ，15、推进油缸，16、液压动力站，17、双联齿轮泵，18、防爆电机，19、油箱，20、高压胶管，21、 便携式操作台，22、油管，23、集成多路阀，24、进油阀组，25、第一阀组，26、第二阀组，27、第三阀组，28、第四阀组，29、第五阀组，30、合流阀组，31、第一节流阀，32、第二节流阀，33、快换接头，34、 第一压力表，35、第二压力表，36、水辨进水口，37、主轴，38、基座。

具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

如图1至图6所示，所述的液压锁紧后支撑钻机，包括液压动力站16、机架10、设在所述机架长度方向上的导轨12、设在所述导轨后端部上的滑台11和驱动该滑台滑动的推进油缸15、设在所述导轨前端部上的液压夹持器3、与所述液压夹持器前端配合连接的钻杆8及钻头9、设在所述滑台上的动力头1、与所述动力头后端配合连接的液压马达2、设在所述动力头前端部上的水辨进水口36、一端与所述动力头前端配合连接的主轴37，所述主轴37的另一端与所述液压夹持器3的后端配合连接，还包括两个支撑油缸13，两个支撑油缸13的前端分别与所述机架10的后端紧靠，两个支撑油缸的后端分别与设在地上或岩壁上的基座38紧靠（基座通常采用方形长条枕木），两个所述支撑油缸13、液压夹持器3、推进油缸15和液压马达2分别通过油管与所述液压动力站16相连。并在机架10的前端沿机架10的长度方向连接有长度调节杆14。

如图3所示，所述液压夹持器3包括卡瓦座4、拉板6、卡爪7和蝶形弹簧组5。 

如图4所示，所述液压动力站16包括便携式操作台2、防爆电机18、双联齿轮泵17和油箱19，所述防爆电机18的输出轴与双联齿轮泵17的前泵的主动齿轮轴连接。

如图5所示，所述便携式操作台21上设有第一压力表34、第二压力表35、集成多路阀23、第一节流阀31和第二节流阀32。

如6所示，所述集成多路阀23从右到左依次为进油阀组24、第一阀组25、第二阀组26、第三阀组27、第四阀组28、第五阀组29和合流阀组30。

如图7所示，进油阀组24、第一阀组25、第二阀组26、第三阀组27、第四阀组28、第五阀组29、合流阀组30、第一压力表34、第二压力表35、集成多路阀23、第一节流阀31、第二节流阀32、双联齿轮泵17、液压夹持器3、液压马达2、支撑油缸13和推进油缸15的连接关系如下：

所述双联齿轮泵17的前泵的出油口通过高压胶管20与所述进油阀组24的进油口连接，所述双联齿轮泵17的后泵的出油口通过高压胶管20与所述合流阀组30的进油口连接；所述第一阀组25的两油口通过高压胶管20与所述液压马达2的两端油口相连接，第一阀组25的两油口还通过油管22与第二节流阀32的两端油口连接，组成控制液压马达2回转速度的旁路节流回路；所述第二阀组26的两油口通过油管22与第一节流阀31的两端油口相连接，组成控制钻进速度的旁路节流回路；所述第三阀组27的两油口通过高压胶管20与所述推进油缸15的两腔工作油口相连接；所述第四阀组28的两油口通过高压胶管20与所述支撑油缸13的两腔油口相连接；所述第五阀组29的两油口通过高压胶管20与所述液压夹持器3的油口相连接；所述进油阀组24、第一阀组25、第二阀组26、第三阀组27、第四阀组28、第五阀组29和合流阀组30的回油口分别通过高压胶管20与油箱19的回油口连接；所述第一压力表34通过管线与所述进油阀组24的压力接口连接；所述第二压力表35通过管线与所述合流阀组30的进油管路接头连接。

当上述连接完成后，即构成完整的液压控制回路和有效的工作机构，液压动力站输出的压力油通过集成多路阀23不同阀组的换向操纵，控制各机构的执行元件实现设定的运动功能，满足各项操作需要。

工作时，将动力头1上的水辨进水口36与外部进水管连接，开启水阀后即可将外接压力冷却水通过钻杆8的内孔进入到钻头9前端，用于冷却钻头9和排出石渣。

如图7所示，本实用新型的工作原理：

当安装在液压动力站16上的防爆电机18驱动双联齿轮泵17旋转，油箱19内的油液在负压的作用下经内置吸油滤油器进入到双联齿轮泵17的进油口，经双联齿轮泵17旋转增压后的压力油经高压胶管20分别进入到安装在便携式操作台21上的集成多路阀23的右端进油阀组24的进油口和合流阀组30的进油口，调节安装在进油阀组24和合流阀组30上的调压阀可以实现不同的工作压力，但合流阀组30的工作压力应当小于或等于进油阀组24调节的工作压力，以满足双泵合流时的压力要求；操纵集成多路阀23的第四阀组28换向，使机架10后端的两只支撑油缸13的活塞杆同步伸出，视距离的长短可加装调节杆14，目的是使机架10稳定地紧靠在地面或岩壁支撑面的基座38上，此时操纵集成多路阀23的第四阀组28换向回复中位，安装在本阀组中的先导式液压锁关闭了支撑油缸13的回油口，使支撑油缸13可长时间保持位置不变化；

将一根800mm标准长度的钻杆8放入液压夹持器3的主孔中，操纵集成多路阀23的第五阀组29换向使液压夹持器3油缸工作腔压力油经回油道释放回油箱19，蝶形弹簧组5推动卡瓦座4压缩其内圆周均布的三块卡爪7径向伸出抱紧钻杆8。此时操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使推进油缸15快速转至低速前行至钻杆8的外螺纹与被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹接口处，再操纵集成多路阀23的第三阀组27将推进油缸15换向至浮动状态；操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2低速运转，此时动力头的主轴37的外螺纹拧入被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹中实现与钻杆间的牢固对接。用扳手将钻头9的内螺纹套入钻杆8另一端的外螺纹中拧紧；操纵集成多路阀23的第四阀组28换向使压力油进入液压夹持器3油缸工作腔推动卡瓦座4压缩蝶形弹簧组5使卡瓦座4内圆周均分的三块卡爪7径向退缩与钻杆8之间形成较大间隙，以满足钻杆8在液压动力头的带动下实现自由旋转；操纵集成多路阀23的第四阀组29回复中位，并拔掉安装在液压夹持器3油缸油口上的快换接头33的一端，此时液压夹持器3油缸回油路被连接在油口处的快换接头33的另一端单向阀所封闭，使液压夹持器3在钻进过程中不受意外干扰而处于稳定工作状态；操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使压力油进入安装在滑台11下的推进油缸15的无杆腔，滑台11沿着机架10上的导轨12带着液压动力头工进至钻头9与岩壁接触的临界处，调节第一节流阀31可以改变滑台11的工进速度；此时操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使压力油进入到安装在液压动力头后端的液压马达2的工作腔带动钻头9作正向切削旋转，调节第二节流阀32可以改变液压马达2的转速；当推进油缸15带着旋转着的钻头9继续前行就实现了对岩层的有效切削钻进，钻进时的反作用力被机架10后端的两只液压支撑油缸13所抵消。

当滑台11前进距离超过810mm后，操纵集成多路阀23的第一阀组25换向至中位使液压马达2停止运动，再插接液压夹持器3上的快换接头33，操纵集成多路阀23的第四阀组28换向使液压夹持器3油缸工作腔压力油经回油道释放回油箱19，此时蝶形弹簧组5推动卡瓦座4压缩其内圆周均布的三块卡爪7径向伸出抱紧钻杆8，操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使推进油缸15处于两端工作腔与回油道沟通的浮动工作状态，然后操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2做反向旋转，使液压动力头的主轴37伸出端的外螺纹从被液压夹持器3抱紧的钻杆8中退出，再操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使推进油缸15带着液压动力头返回到起点；将新加同规格钻杆8的一端内螺纹拧入液压动力头的主轴37伸出端的外螺纹中，此时操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使推进油缸15低速前行至钻杆8的外螺纹与被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹接口处，再操纵集成多路阀23的第三阀组27将推进油缸15换向至浮动状态；操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2低速运转，此时新加钻杆8的外螺纹拧入被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹中实现了钻杆8之间的牢固对接，至此又可按前述操作方法继续钻进工作。不断地添加钻杆8就能在液压动力头许用扭矩范围内达到钻孔深度的要求；在整个钻孔过程中水辨阀门必须开启，以保证钻头9得到有效冷却、润滑和将切削掉的岩渣经孔壁顺利排出孔外。

当要退出钻杆8时，液压夹持器3处于松开状态，操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2带动钻杆8做正向运转，同时操纵集成多路阀23的第二阀组26和第三阀组27换向实现双泵合流使推进油缸15快速退回至起点，再操纵集成多路阀23的第三阀组27换向使推进油缸15处于浮动工作状态，并操纵集成多路阀23的第一阀组25换向至中位使液压马达2停止运动；此时插接液压夹持器3上的快换接头33，操纵集成多路阀23的第四阀组28换向使液压夹持器3的油缸工作腔压力油经回油道释放回油箱19，蝶形弹簧组5推动卡瓦座4压缩其内圆周均布的三块卡爪7伸出抱紧钻杆8，操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2做反向旋转，使液压动力头的主轴37或钻杆8的外螺纹从被液压夹持器3抱紧的钻杆8中退出，再人工使用扳手拧松另一端螺纹即可卸下一根钻杆8；操纵集成多路阀23的第二阀组26和第三阀组27换向使推进油缸15先快速后低速前行至钻杆8外螺纹与被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹接口处，操纵集成多路阀23的第三阀组27将推进油缸15换向至浮动状态；操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2低速运转，将液压动力头的主轴37上的外螺纹拧入被液压夹持器3抱紧钻杆8的内螺纹中实现了钻杆8的牢固对接后，操纵集成多路阀23的第五阀组29换向使压力油进入液压夹持器3的油缸工作腔推动卡瓦座4压缩蝶形弹簧组5使卡瓦座4内圆周均布的三块卡爪7退出与钻杆8之间形成较大间隙，操纵集成多路阀23的第一阀组25换向使液压马达2带动钻杆8做正向运转，同时操纵集成多路阀23的第二阀组26和第三阀组27换向实现双泵合流使推进油缸15快速退回至起点；不断重复拆卸钻杆8的上述过程即可完成全部钻杆8及钻头9的退出回收。

当集成多路阀23的第一阀组25和第二阀组26处于不工作状态时，双联齿轮泵17的前泵处于卸荷状态，使防爆电机18处于较低负荷工况；当集成多路阀23的第三阀组27、第四阀组28、第五阀组29处于不工作状态时，双联齿轮泵17的后泵处于卸荷状态，使防爆电机18处于低负荷工况；当集成多路阀23整体处于不工作状态时，双联齿轮泵17均处于卸荷状态，使防爆电机18处于轻微负荷工况。

Claims (4)

1.一种液压锁紧后支撑钻机，包括液压动力站（16）、机架（10）、设在所述机架长度方向上的导轨（12）、设在所述导轨后端部上的滑台（11）和驱动该滑台滑动的推进油缸（15）、设在所述导轨前端部上的液压夹持器（3）、与所述液压夹持器前端配合连接的钻杆（8）及钻头（9）、设在所述滑台上的动力头（1）、与所述动力头后端配合连接的液压马达（2）、设在所述动力头前端部上的水辨进水口（36）、一端与所述动力头前端配合连接的主轴（37），所述主轴的另一端与所述液压夹持器（3）的后端配合连接，其特征在于：还包括支撑油缸（13），该支撑油缸（13）的前端与所述机架（10）的后端紧靠，所述支撑油缸的后端与设在地上或岩壁上的基座（38）紧靠，所述支撑油缸（13）、液压夹持器（3）、推进油缸（15）和液压马达（2）分别通过油管与所述液压动力站（16）相连。

2.根据权利要求1所述的液压锁紧后支撑钻机，其特征在于：所述液压动力站（16）包括便携式操作台（21）、防爆电机（18）、双联齿轮泵（17）和油箱（19），所述防爆电机（18）的输出轴与双联齿轮泵（17）的前泵的主动齿轮轴连接；

所述便携式操作台（21）上设有第一压力表（34）、第二压力表（35）、集成多路阀（23）、第一节流阀（31）和第二节流阀（32）；

所述集成多路阀（23）包括进油阀组（24）、第一阀组（25）、第二阀组（26）、第三阀组（27）、第四阀组（28）、第五阀组（29）和合流阀组（30）；

所述双联齿轮泵（17）的前泵的出油口通过高压胶管（20）与所述进油阀组（24）的进油口连接；所述双联齿轮泵（17）的后泵的出油口通过高压胶管（20）与所述合流阀组（30）的进油口连接；所述第一阀组（25）的两油口通过高压胶管（20）与所述液压马达（2）的两端油口相连接，第一阀组（25）的两油口还通过油管（22）与第二节流阀（32）的两端油口连接；所述第二阀组（26）的两油口通过油管（22）与第一节流阀（31）的两端油口相连接；所述第三阀组（27）的两油口通过高压胶管（20）与所述推进油缸（15）的两腔工作油口相连接；所述第四阀组（28）的两油口通过高压胶管（20）与所述支撑油缸（13）的两腔油口相连接；所述第五阀组（29）的两油口通过高压胶管（20）与所述液压夹持器（3）的油口相连接；所述进油阀组（24）、第一阀组（25）、第二阀组（26）、第三阀组（27）、第四阀组（28）、第五阀组（29）和合流阀组（30）的回油口分别通过高压胶管（20）与油箱（19）的回油口连接；所述第一压力表（34）通过管线与所述进油阀组（24）的压力接口连接；所述第二压力表（35）通过管线与所述合流阀组（30）的进油管路接头连接。

3.根据权利要求1或2所述的液压锁紧后支撑钻机，其特征在于：在机架（10）的前端沿机架（10）的长度方向连接有长度调节杆（14）。

4.根据权利要求1或2所述的液压锁紧后支撑钻机，其特征在于： 所述第四阀组（28）内集成有先导式液压锁。