[發明專利]一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置

有效

• 申請號: 201210008828.2
• 申請日: 2012-01-12
• 公開（公告）號: CN102518403A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 辛德忠;龔憲生;王清峰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B19/10
• 分類號: E21B19/10
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

技術領域

本發明涉及煤礦用鉆機設備技術領域，特別涉及一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置。

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背景技術

煤礦鉆機，是煤礦用于鉆探采煤的設備，一般針對普通煤層時，采用圓鉆桿鉆孔。而隨著煤礦開采的要求，對松軟煤層鉆孔要求越來越高，能有效解決松軟煤層鉆孔則需要采用寬葉片淺螺旋鉆桿或三棱鉆桿等特殊鉆桿。這些特殊鉆桿最大的特征是非圓形表面形狀，因此對于夾持普通圓鉆桿的普通夾持裝置很難滿足使用要求，不能有效夾持。

同時，現有煤礦鉆機卡盤不能直接夾持異形鉆桿。鉆機在使用異形鉆桿時，一般采用普通卡盤夾持圓鉆桿作為主動鉆桿，以主動鉆桿連接異形鉆桿并將鉆機的扭矩及推拉力傳遞給異形鉆桿的方式進行鉆進。拆卸鉆桿時，采用人力手動拆卸的方式，鉆進效率低，鉆孔輔助時間長，工人操作危險性大。

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發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是：提供一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，該裝置能夠方便地實現對各種鉆桿的夾持和快速裝卸。

為了解決上述技術問題，本發明中采用了如下的技術方案：

一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特點在于，包括前端蓋、后端蓋和固定于兩者之間的整體呈筒形的殼體，殼體內設置有可軸向滑動的整體呈筒形的卡瓦套，卡瓦套內沿周向均布設置有三個可沿徑向滑動的卡瓦，卡瓦面對卡瓦套的一側截面呈T形且可滑動地卡接配合在卡瓦套內腔的T形槽內，T形槽和卡瓦的配合面沿軸向傾斜設置，所述卡瓦的內側面為內凹的弧形面，所述弧形面的弧形能夠將三棱鉆桿的一條整邊包裹于其內，所述卡瓦的長度大于或等于寬葉片淺螺旋鉆桿表面螺旋葉片兩倍螺距，所述卡瓦的兩端設置有矩形凸肩，所述前端蓋和后端蓋上對應矩形凸肩設置有矩形凹槽，矩形凸肩與矩形凹槽之間配合形成牙嵌結構，用于對卡瓦的軸向進行定位并傳遞扭矩，所述殼體和卡瓦套之間形成夾緊油缸，夾緊油缸內設置有用于對殼體和卡瓦套之間的配合面進行密封的密封圈，所述殼體上還設置有液壓油通道，液壓油通道一端為連通至殼體外側的液壓入口，液壓油通道另一端連通到所述夾緊油缸，所述卡瓦與前端蓋之間還設置有彈力復位機構，所述彈力復位機構包括位于卡瓦套上與前端蓋一端相鄰端頭處的彈簧安裝腔室，彈簧安裝室內安裝有彈簧力沿軸向作用于卡瓦套和前端蓋之間的復位彈簧，復位彈簧為螺旋形彈簧且彈簧內套有導桿，導桿的一端固定在前端蓋上，導桿的另一端可滑動地配合在彈簧安裝室底部的導桿孔內，所述夾緊油缸注入油液后能夠克服復位彈簧的簧力推動卡瓦套沿軸向移動進而推動卡瓦沿徑向移動，所述后端蓋的端面上設置有傳扭銷。

其中作為優化，所述彈力復位機構也為環形均布設置的三個。可以使其受力更加均勻。同時，使得卡瓦較寬，能形成對鉆桿很好的包裹，無論三棱鉆桿在卡瓦內的位置如何，都能形成很好的夾持。

本發明中利用卡瓦套及卡瓦的斜面配合結構實現力的轉換，獲得對鉆桿的夾緊力，并且在卡瓦套內設置有T型槽，卡瓦安裝于卡瓦套的T形槽內，另外，本發明采用了一種特殊結構的卡瓦，不僅可以實現對普通圓鉆桿的夾持而且可以實現對寬葉片淺螺旋鉆桿及三棱鉆桿等特殊形狀鉆桿的夾持。

本裝置在殼體與卡瓦套形成夾緊油缸（即一個液壓腔的結構），卡瓦套與卡瓦形成了斜面增力機構，通過夾緊油缸獲得夾緊力，前、后端蓋與卡瓦之間設計的牙嵌可以用于傳遞鉆機的扭矩；當夾緊油缸進油時，卡瓦套沿軸向運動，壓緊復位彈簧，靠T型槽的斜面推動卡瓦徑向運動，卡瓦夾緊其內的鉆桿；當夾緊油缸回油時，復位彈簧推動卡瓦套向左運動，卡瓦松開鉆桿；這樣，只需對油液液壓進行控制，即可方便快捷地實現對各種鉆桿的安裝和拆卸，非常方便快捷，自動化程度大大提高。

同時，當夾持三棱鉆桿時，由于鉆桿為三棱形截面及三段圓弧組成，會使部分卡瓦懸空，卡瓦受到不平衡的作用力，因此，設置在卡瓦套上的T型槽會對卡瓦產生約束作用，防止卡瓦在圓周方向上傾斜，損壞卡瓦；進而實現對三棱鉆桿的穩定夾持。

另外，具體實施時，所述卡瓦的軸向長度設置為大于等于淺螺旋寬葉片鉆桿表面螺旋葉片螺距的兩倍。這樣，當夾持淺螺旋寬葉片鉆桿時，由于鉆桿表面為螺旋葉片，會使部分卡瓦懸空，卡瓦會受到軸向的不平衡作用力及圓周方向上的不平衡作用力。因此，由于卡瓦的長度為大于等于鉆桿表面螺旋葉片螺距的兩倍，使卡瓦在鉆桿上的任何位置都會有兩條螺旋葉片支撐，卡瓦在鉆桿的軸向不會傾斜；同時，設置在卡瓦及卡瓦套上的T型槽會對卡瓦產生約束，防止卡瓦在圓周方向上偏轉，損壞卡瓦；進而實現對淺螺旋寬葉片鉆桿的穩定夾持。