用于钻杆的防脱连接装置及防脱连接组装体的制作方法

本发明涉及隧道工程机械领域，更具体地说，涉及在凿岩机中用于将钻杆连接于钎尾的防脱连接装置及防脱连接组装体。

背景技术：

在隧道施工中，锚杆台车是常用的工程机械。锚杆台车大体上包括底盘、动力系统、控制系统、操作台、工作臂、钻孔装置、锚杆安装装置、注浆装置等。其中，钻孔装置包括凿岩机、钻杆、钻头、连接套、钻杆夹持器、推进梁等；锚杆安装装置包含锚杆库、锚杆夹持器、锚杆库驱动机构、锚杆安装套等。

在以往的凿岩机中，作为将钻杆或钎杆安装于凿岩机侧的连接结构，通常是通过一连接套将凿岩机侧的钎尾与钻杆或是另一钎杆连接在一起(参见专利文献1，图2)。利用这样的设备进行钻孔施工时，由于是持续地进行钻孔作业，所以不需要频繁地拆卸钻杆，通常当钻杆不能再使用时才进行钻杆拆卸和更换。

然而，与上述单一的钻孔施工不同，在锚杆施工中，需要反复进行先利用钻杆打孔、而后拆下钻杆换装锚杆这样的作业循环。当打孔完成后拆卸钻杆时，随着松解钻杆与连接套之间的螺纹连接，连接套与钎尾之间的螺纹连接也有可能被一并松解，因此连接套有可能和钻杆一起被拆卸下来。这种情况下，存在钻杆与连接套未能顺利分开的不良情况；而且，若连接套与钎尾之间长期反复装拆，则有可能损坏钎尾及凿岩机，凿岩机维修复杂、耗时、成本高。

因此，希望设计一种适于锚杆施工的连接结构，其能够在保证钻杆被顺利拆下的同时，确保连接套可靠地连接在钎尾，防止连接套被一并拆卸下来，从而达到保护钎尾、延长使用寿命、进而提高作业效率的目的。

现有技术文献

专利文献1：cn2296927y

技术实现要素：

本发明正是鉴于上述现有技术中存在的问题而提出的，目的在于提供一种能够确保钻杆被顺利拆下且能够防止连接套从凿岩机侧的钎尾上脱开的、结构简单且低成本的用于钻杆的防脱连接装置、以及基于该防脱连接装置构成的防脱连接组装体。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术手段。

(1)一种用于钻杆的防脱连接装置，包括：

一连接套，与连接于凿岩机侧的钎尾同轴，且一端套装于所述钎尾外周，另一端供所述钻杆安装；和

防脱构件，安装于所述连接套的连接套壁上，与所述钎尾外周面上的凹槽或是台阶部相抵接，阻挡所述连接套沿着所述钎尾的轴向朝着与所述钎尾脱开的方向移动。

通过设置防脱构件，能够阻挡连接套朝着与钎尾脱开的方向移动，从而能够阻止连接套从钎尾上脱开。而且，由于该防脱机构是利用钎尾上通常设置的凹槽或台阶部来实现防脱开功能，因此无需对已有钎尾进行改造，方便实用，且不会额外增加作业步骤及成本负担。

(2)根据(1)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述防脱构件包括螺栓，在所述连接套壁上设置有沿着所述连接套的径向延伸的至少一个通孔，在各所述通孔中分别插入有一所述螺栓，所述螺栓的一端部与所述钎尾外周面上的凹槽或是台阶部相抵接。

利用螺栓以简单且廉价的方式实现了防脱开功能，结构简单、操作方便。

(3)根据(2)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述防脱构件还包括防止所述螺栓沿所述连接套的径向朝远离轴心的方向移动的防松件。

通过进一步设置防松件，能够进一步提高防脱连接装置的可靠性，能够可靠地确保连接套不脱落。

(4)根据(3)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述防松件为将各所述螺栓连接在一起的钢丝、或是设于所述螺栓的紧固螺母、或是设于所述螺栓的止动垫圈、或是设于所述螺栓的螺母及与该螺母配合的防松开口销。

通过多种简便的方式构成防松件，能够进一步确保防脱连接装置结构简单、成本低廉、操作简便。

(5)根据(2)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述通孔为2个，该2个所述通孔以沿着圆周方向相距180度的位置设于所述连接套壁；或者所述通孔为3个，该3个所述通孔以沿着圆周方向彼此相距120度的位置设于所述连接套壁。

通过将防脱用的螺栓设置在沿连接套直径彼此相对的位置、或是圆周上等距的位置，能够确保与钎尾抵接的力平衡，从而能够防止钎尾与连接套因受力不均匀而发出碰撞声或是磨损等不良情况。

(6)根据(1)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述防脱构件包括膨胀销，在所述连接套壁上设有沿着与所述连接套的轴线正交且与所述连接套的径向不同的方向延伸的至少一个槽，各所述槽中分别插入有一所述膨胀销，所述膨胀销的外周的一部分与所述钎尾外周面上的凹槽或是台阶部相抵接。

利用膨胀销以简单廉价的方式实现了防脱开功能，结构简单、操作方便。

(7)根据(6)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述槽为2个，所述防脱构件包括2个膨胀销。

通过两个膨胀销共同挤住钎尾，从而能够可靠地防止连接套与钎尾之间的轴向相对移动；而且能够确保与钎尾抵接的力平衡，从而能够防止钎尾与连接套因受力不均匀而发出碰撞声或是磨损等不良情况。

(8)根据(1)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，所述连接套整体为中空圆筒状，包括套装于所述钎尾外周的第一连接部和供所述钻杆安装的第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部一体地构成；在所述第一连接部与所述第二连接部之间设有一环状凸缘，所述环状凸缘垂直于所述连接套的内周壁且与所述内周壁一体地形成；在所述连接套与所述钎尾和所述钻杆连接在一起时，所述钎尾抵接于所述环状凸缘的一面，所述钻杆的尾端抵接于所述环状凸缘的另一面。

通过形成钎尾与钻杆均抵接于环状凸缘的结构，在凿岩机以高频率施加冲击进行凿岩作业时，钎尾将冲击直接传递到环状凸缘和与环状凸缘相抵的钻杆，从而大幅减小钎尾与连接套连接处的螺纹所受冲击力，因此能够延长连接套的使用寿命。

(9)根据(8)所述的用于钻杆的防脱连接装置，其中，在所述环状凸缘与所述内周壁的连接部附近，沿着所述连接套的圆周方向，在所述环状凸缘的两侧各形成一环形凹槽。

通过在环状凸缘两侧附近形成环状凹槽，能够减少环状凸缘与连接套连接根部的应力集中，能够防止环状凸缘从连接套上断裂，因此能够延长连接套的使用寿命。

(10)一种用于钻杆的防脱连接组装体，包括：钎尾，在所述钎尾的外周面上设有凹槽或是台阶部；和上述的防脱连接装置，所述防脱连接装置安装于所述钎尾。

通过采用能够防止连接套从钎尾上脱开的防脱连接装置来连接钎杆的钎尾部与钻杆，能够以简单的结构形成可靠的防脱连接组装体。

发明效果

通过本发明，能够通过连接套将钻杆可靠地安装于钎尾，且能够防止频繁拆卸钻杆时连接套被随同拆卸下来的情况，有效地降低对钎尾的磨损和损害，延长钎尾和连接套的使用寿命，提高了施工效率，减轻了工人频繁拆卸拧紧连接套的劳动强度，缩短施工周期，降低了施工成本。由于减少了人工操作，因此进一步提高了隧道等施工中的机械化程度。

附图说明

图1为采用了本发明第一实施方式的防脱连接装置的凿岩机。

图2为本发明第一实施方式的防脱连接装置的局部剖视图。

图3为本发明第一实施方式的防脱连接装置中的连接套的示意图。

图4为采用了本发明第二实施方式的防脱连接装置的凿岩机。

图5为本发明第二实施方式的防脱连接装置的局部剖视图。

图6为本发明第二实施方式的防脱连接装置中的连接套的局部剖视图。

图7为本发明第二实施方式的防脱连接装置中的连接套的局部示意图，是图6中a-a剖视图。

图8为本发明第二实施方式的防脱连接装置中的连接套的局部示意图，是图6中b部的放大示意图。

图9为本发明第二实施方式的防脱连接装置中的连接套的局部示意图，是图6中c部的放大示意图。

图10为本发明第二实施方式的防脱连接装置中的槽的又一实施例。

附图标记说明

100凿岩机

1钎尾

11凹槽

2连接套

21环形凸缘

22焊接螺母

3膨胀销

4螺栓

具体实施方式

下面参照图1至图8对本发明的具体实施方式进行详细的说明。附图中，对于相同的构件或部分标注相同的附图标记，并省略对其重复说明。

第一实施方式

下面，参照图1至图3对本发明的第一实施方式进行详细说明。

隧道施工中，为了实施巷道支护需要进行锚杆施工，简单而言，先通过凿岩机在岩石壁上打孔，而后拆下钻杆换上锚杆，进行锚杆施工。

在凿岩机100进行钻孔工作时，其活塞等执行机构在动力源的作用下进行高频往复运动，不断地冲击钎尾1，在冲击力的作用下，与钎尾1相连接的钻杆(未图示)突进岩石。随着上述活塞的回复运动，钻杆被从岩石中拔出。通过反复进行这样的动作，能够将岩石破碎而在岩石壁上钻孔。

钎尾1作为承受冲击和施加扭矩的部件安装于凿岩机侧。目前常见的钎尾，大多在外周具有轴肩，或是包括直径不同的轴段，也就是说，在钎尾外周上具有凹槽或是台阶部。本发明正是利用该结构设计了防脱连接装置。

如图1和图2所示，上述钻杆(未图示)通过一连接套2安装于钎尾1，且与钎尾1同轴。例如，连接套2通过其内螺纹套装于钎尾外侧，钻杆通过其外螺纹紧固安装于该连接套(未图示)。为了防止连接套2随着钻杆被一并从钎尾1上拆下，在该连接套2的套壁上安装防脱构件，该防脱构件与钎尾外周面上的凹槽11或是由轴肩构成的台阶部(未图示)相抵接，阻挡连接套沿着钎尾的轴向朝着与钎尾脱开的方向(在图2中为右侧)移动。

作为本发明的一个实施方式，该防脱构件可以通过螺栓来实现。如图2和图3所示，在连接套2的套壁上设置有沿着连接套2的径向延伸的至少一个通孔，在各通孔中分别插入有一螺栓4，该螺栓4的一端部与钎尾1的外周面上的凹槽11或是台阶部相抵接。

此处，连接套2的套壁上可以是1个，也可以是2个或者3个，或者更多个。在通孔为2个的情况下，优选将该2个通孔布置在沿着圆周方向相距180度的位置。在通孔为3个的情况下，优选将该3个通孔布置在沿着圆周方向彼此相距120度的位置。将多个通孔均匀地布置在圆周方向上，能够使插入通孔中的螺栓对钎尾的抵接力形成平衡，避免因受力不平衡而导致钎尾产生多余的应力、产生噪声或磨损。

当通过这样的防脱连接装置将钻杆与钎尾连接在一起时，例如采用三个螺栓4均布固定在连接套圆周上，螺栓顶紧在钎尾上的凹槽内。当拆卸钻杆与连接套时，旋转钻杆使其与连接套之间的螺纹连接松开。此时连接套与钎尾之间的螺纹连接有可能被一并松解，连接套产生轴向移动的倾向，但由于有螺栓顶在凹槽中，因此能一定程度上限制连接套的轴向移动。

具体而言，例如当凹槽构成为越靠近钻杆一侧深度越浅、且凹槽表面是圆滑连续曲面时，连接套连同螺栓会在一定范围能发生轴向移动。随着连接套向远离钎尾方向的移动，螺栓沿连接套径向承受来自凹槽表面的压力而具有向螺栓松脱方向旋转的倾向。在这种情况下，可以通过放松构件对螺栓进行限位以阻止螺栓与连接套壁之间的相对旋转，进而阻挡连接套与钎尾之间的相对旋转，结果起到阻止连接套向从钎尾脱开的方向继续移动的效果。

作为放松构件，此处采用的是将3个螺栓通过钢丝连接在一起，从而对螺栓全体进行防松。当然，放松构件还可以采用其他的方式，例如在连接套的套壁上焊接紧固螺母(焊接螺母22)，通过该紧固螺母的锁紧功能来防止螺栓向连接套径向外侧旋转；还是采用止动垫圈、或是设置与螺栓螺纹连接的螺母及与该螺母配合的防松开口销等。放松构件只要是能够防止螺栓向连接套径向外侧旋转，可以是任何结构。

下面，关于连接套2的内部结构进行说明。

如图2所示，连接套2整体为中空圆筒状，包括套装于钎尾1外周的第一连接部和供钻杆安装的第二连接部，第一连接部与第二连接部一体地构成。该第一连接部、第二连接部的内壁设有内螺纹，用于与钎尾上的外螺纹或钻杆上的外螺纹向配合实现螺纹紧固连接。

在第一连接部与第二连接部之间设有一环状凸缘21，该环状凸缘21垂直于连接套2的内周壁且与内周壁一体地形成。该环状凸缘21将连接套2的内部分隔成上述的第一连接部和第二连接部。

当连接套与钎尾1和钻杆连接在一起时，钎尾1抵接于环状凸缘21的一面(在图2中，为环状凸缘21的左侧面)，钻杆尾端抵接于环状凸缘21的另一面(在图2中，为环状凸缘21的右侧面)。

通过形成钎尾与钻杆均抵接于环状凸缘21的结构，在凿岩机100以高频率施加冲击进行凿岩作业时，钎尾1将冲击直接传递到环状凸缘21和与环状凸缘相抵的钻杆，从而大幅减小钎尾与连接套2的连接处的螺纹所受冲击力，因此能够延长连接套2的使用寿命。

如图2所示，在环状凸缘21与内周壁的连接部附近，沿着连接套2的圆周方向，在环状凸缘21的两侧各形成一环形凹槽。通过在环状凸缘两侧附近形成环状凹槽，能够减少环状凸缘与连接套连接根部的应力集中，能够防止环状凸缘从连接套上断裂，因此能够延长连接套的使用寿命。

第二实施方式

下面，参照图4至图8，对本发明的第二实施方式进行说明。对于与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记，此处省略重复说明。

防脱构件也可以通过膨胀销来实现。如图4和图5所示，在连接套2的套壁上设有沿着与连接套2的轴线正交且与连接套2的径向不同的方向延伸的至少一个槽，各槽中分别插入有一膨胀销3，膨胀销3的外周的一部分与钎尾1外周面上的凹槽11或是由轴肩构成的台阶部相抵接，阻挡连接套沿着钎尾的轴向朝着与钎尾脱开的方向(在图5中为右侧)移动。

更具体地说，在连接套2的套壁上开设槽，且使得该槽与钎尾1的外周面之间的空间的至少径向尺寸小于膨胀销的直径，从而使得塞进该空间的膨胀销以被压缩的状态与钎尾1的外周面相切。

如图7所示，本实施方式中，上述槽被形成为与连接套2的轴线和直径方向均垂直的方向延伸。

如图10所示，上述的槽可以形成为直线贯通槽，槽的横截面(垂直于槽延伸方向的截面)形状可以是圆弧形，也可以是方底形。槽的数量可以为2个也可以为更多个，对应数量的膨胀销插入到各槽中。

通过采用膨胀销来作为防脱构件，也能够有效防止在拆卸钻杆时使连接套2被联动拆卸下来的不良情况。例如，连接套2与钎尾1连接处采用1个及以上的膨胀销3卡在钎尾2的凹槽11处，当拆卸钻杆时，连接套2与钎尾1连接处可能会随之松动，连接套2在旋转的同时进行轴向局部移动，但膨胀销3卡在凹槽处，顶在钎尾1上从而限制连接套2继续轴向移动，因此实现了防松功能，避免钻杆频繁拆卸时连接套2也随之松动拆卸下来，提高施工效率和可靠性。

在第二实施方式中，与第一实施方同样地，钎尾1完全旋入连接套2后钎尾自由端(在图5中，为右端)顶在环状凸缘21处，同时钻杆旋入连接套2后尾端也顶在环状凸缘21处。图6中未特别示出环状凸缘21。

上述第一实施方式或第二实施方式中的防脱连接装置与钎尾组装在一起，构成用于钻杆的防脱连接组装体。该防脱连接组装体可以用于凿岩机，当然，对于其他需要防止两段螺纹连接的杆构件松脱的情况，本发明也同样适用。

另外，本发明的结构不限于上述的实施方式，例如，在上述的实施方式中，是通过螺栓或膨胀销来与钎尾上的凹槽或台阶部抵接，但是并不限于螺栓或膨胀销，例如还可以通过在连接套2与钎尾1之间加设环状构件来实现抵接。防脱构件只要能够与钎尾上的凹槽或台阶部相抵接而防止连接套从钎尾上彻底脱开，可以是任何结构。

以上通过实施方式对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应当知晓，在不脱离本发明主旨的情况下，可以进行各种变更，且这些变更的方案均应被理解为包括在本发明权利要求书的范围之内。