专利名称：全液压瓦斯抽排放多功能钻机的制作方法
技术领域：
本发明属于土层或岩石的钻进设备技术领域，具体地说，涉及一种全液压瓦斯抽排放钻机。
背景技术：
瓦斯抽排放钻机主要用于煤矿井下钻瓦斯抽排放孔、注浆灭火孔、煤层注水孔、防突卸压孔、地质勘探孔或其它工程孔。目前，应用于中小截面瓦斯抽放坑道或钻场(断面面积小于6.5m2，高度小于2.5m，宽度小于2.8m)的全液压钻机主要由泵站、动力头、机架、立柱框架、钻具和操纵台等六大部分组成。作业时，泵站和操纵台放置在地上，机架定位在立柱框架上，动力头通过拖板限位在机架上，拖板和机架一起构成动力头的导向支撑机构，动力头前端的输出轴通过液压卡盘及水辫将动力传递到钻杆上，前后钻杆之间通过螺纹连接，机架的前端安装有液压夹持器对钻杆进行导向和夹持，钻机采用的是纵向移动，横向安装的方式进行钻孔作业。这种钻机存在如下缺陷1、当对钻机的作业高度和倾角进行调整时，需要对钻机机架与立柱框架之间或机架与支撑杆之间的连接部分进行解体和组装，费时费力，而且不能实现在线无级调整，严重影响工作效率；2、动力头的导向支撑机构结构过于简单，机架采用的是开口朝上的U形槽钢结构，U形槽钢两侧上端向外垂直弯折形成拖板的导轨，导轨的性差，使用中易发生弹性变形，使其导向精度差；导轨上下方的铜板易磨损，导致间歇增大，而且不能消除、补偿，钻机工作时振动大，钻杆易因此而发生折断，上下铜板磨损后，只能离线更换，费工费时，影响工作效率；3、卡盘为常闭式结构，在加紧和松开状态时碟形弹簧均始终处于压缩状态，时间一长，碟形弹簧易老化、失效，从而不能可靠夹紧钻杆；在实际应用过程中，泥浆会通过卡瓦座与空心轴之间的间隙进入并沉积在油缸缸体的端盖内，造成碟形弹簧被泥浆卡住，出现卡盘不能正常松开的现象；卡盘和水辫相互独立，钻机在钻进作业过程中，每增加一根钻杆，都需要在水辫轴与新增钻杆之间进行螺纹拧紧的工作，钻出时，需要拆下水辨；将钻杆与水辫轴通过螺纹拧上拧下时，需要人工辅助，工序多，工作效率底，工人劳动强度大，操作时易发生工伤事故；4、液压夹持器为两爪结构，夹持器的壳体既是卡瓦的安装支架，又是活塞的液压油缸，使用中活塞的密封圈容易失效而造成泄露，卡瓦仅从两个方向作用在钻杆上，它们之间的摩擦力较小，从而造成夹持不可靠。两卡瓦的运动难以达到同步，常常造成夹持器两卡瓦形成的中心与钻机动力头中心不一致，造成添加的钻杆与夹持器夹紧的钻杆中心不一致，对中困难，同时，也易破坏钻杆之间的连接螺纹，增大了钻机的振动，甚至使钻杆发生折断。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种可在线调整钻机的高度、作业倾角和方位角，并且动力头的导向支撑机构刚性好，间隙可调，导向精度高的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，为解决上述技术问题，本发明所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，具有动力头、机架、拖板、卡盘、水辫、钻杆、夹持器、立柱框架及支撑杆，立柱框架由左右两立柱及横梁构成，动力头通过拖板限位在机架的导轨上，机架定位在立柱框架和支撑杆上，动力头的输出端通过卡盘和水辫与钻杆相连，机架通过丝杆螺母机构与立柱框架的横梁相连，立柱框架的横梁两端通过丝杆螺母机构连接在立柱上，支撑杆由三段构成，中间段为调节丝杆，另外两段通过螺母与中间段相连，机架的导轨横断面呈矩形，拖板的限位侧板与机架的导轨之间设有呈倒T形的中间座，中间座与机架的导轨外侧面及下表面之间分别设置有铜板，中间座与拖板的限位侧板之间设有宽度方向和高度方向的间隙调节楔形块。
由于在机架上设置了丝杆螺母机构，使机架上与立柱框架横梁的连接点可在线前后调整，改变机架的位置和倾角，确保安装和工作时钻机夹持器与坑道不干涉，并且夹持器离坑道上的钻孔点最近，同时也对钻进方向具有微调作用；通过同步调节立柱框架横梁两端的丝杆螺母机构，也能实现上述目的。还可分别调节立柱框架横梁两端的丝杆螺母机构，使横梁保持水平，或使机架侧倾钻偏孔。机架的导轨横断面呈矩形，比单块的钢板刚性强，不容易发生弹性变形，再加上拖板的限位侧板与导轨之间有中间座，拖板与中间座一起与导轨的三个面接触，使拖板与机架导轨之间的受力更合理，导轨的导向精度更高。当机架导轨上下方及外侧的铜板被磨损而使拖板与机架在宽度方向或高度方向出现间隙时，可通过中间座与拖板的限位侧板之间的间隙调节楔形块实现在线调节，使机架导轨与拖板之间始终保持高精度的导向关系。
本发明取得的技术效果是不需对钻机进行解体和组装就可在线实现对钻机高度、作业倾角和方位角的调整，操作方便、省时省力，动力头的导向支撑机构刚性强，间隙在线可调，导向精度高，使钻机始终处于稳定、安全的状态下进行钻孔作业。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的A向视图。
图3是本发明中动力头导向支撑机构的结构示意图。
图4是图3的B向视图。
图5是图3的C-C剖视图。
图6是本发明中卡盘4和水辫5组装在一起的结构示意图。
图7是本发明中夹持器7的结构示意图。
图8是图7的D-D剖视图。
具体实施例方式
如图1至图5所示，本发明的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，具有动力头1、机架2、拖板3、卡盘4、水辫5、钻杆6、夹持器7、立柱框架8及支撑杆9，立柱框架8由左右两立柱8b及横梁8a构成，动力头1通过拖板3限位在机架2的导轨上，机架2定位在立柱框架8和支撑杆9上，动力头1的输出端通过卡盘4和水辫5与钻杆6相连。机架2通过丝杆螺母机构10与立柱框架8的横梁8a相连，立柱框架8的横梁8a两端通过丝杆螺母机构11连接在立柱8b上，支撑杆9由三段构成，中间段9b为调节丝杆，另外两段9a、9c通过螺母与中间段9a相连。机架2的导轨横断面呈矩形，拖板3的限位侧板与机架2的导轨之间设有呈倒T形的中间座12，中间座12与机架2的导轨外侧面及下表面之间分别设置有铜板13、14，中间座12与拖板3的限位侧板之间设有宽度方向和高度方向的间隙调节楔形块15、16。
从图6可看出卡盘4由缸体17、活塞18、卡瓦座19、卡瓦20及空心轴21构成，活塞18与缸体17内壁之间形成有左右两个独立油压腔22、23，缸体17上设有两个油口24、25分别与这两个油压腔22、23相通，卡瓦座19在轴向上分别通过左右两个轴承26、27与活塞18接触。由于活塞18与缸体17内壁之间有左右两个独立油压腔22、23，活塞18在油压作用下能实现双向运动，当活塞18向右运动时，推动卡瓦座19也向右移动，在卡瓦座19与卡瓦20之间的斜面作用下使卡瓦20径向向里运动，从而夹紧钻杆或水辫；当活塞18向左运动时，卡瓦座19也向左移动，卡瓦座19带动卡瓦20松开。与传统常闭式结构的卡盘相比，卡盘的夹紧和松开均采用液压为动力，省掉了碟形弹簧这个易失效和发生质量问题的零件，因此整个卡盘的性能稳定，工作可靠。
在图6中水辫5由壳体组件28和水辫轴29构成，水辫轴29为筒形结构，水辫轴29与卡盘4的空心轴21固定连接，空心轴21上设有水流通道21a与水辫轴29上的进水通道29a相通，在空心轴21内设置有密封组件，并且该密封组件位于卡瓦20的后方，密封组件上设有孔道30，该孔道30使卡盘空心轴21上的水流通道21a与卡盘空心轴21内所述密封组件前侧的空腔相通。与传统结构相比，使用时钻杆尾部直接伸入卡盘空心轴21内，钻机进行钻进作业时卡盘空心轴21通过卡瓦20直接将动力传递到钻杆上，而不需要通过水辫轴29的中间传递。因此，当需要增加钻杆时，不需要拆装水辫，直接松开卡瓦20，再进行钻杆之间的螺纹连接就可快速、方便地完成操作；同理，当钻机进行钻出作业时，也不需要进行水辫的拆卸操作，使钻进和钻出工序得以简化，省掉了钻杆与水辫轴的拧上拧下的人工辅助操作，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度，减少了工伤事故发生的几率。整个钻机因此而结构更紧凑，缩短了整机的长度。
图6示出卡盘4的缸体17左端盖上设置有活塞导向销31，该活塞导向销31的一端伸入活塞18的导向孔18a中。活塞18沿导向销31左右移动，但不能旋转。由于卡瓦座19与活塞18在轴向上通过轴承接触，采用导向销31可避免在轴承的摩擦力作用下活塞18随卡瓦座19一起转动，从而提高活塞18与缸体17内壁之间密封件的使用寿命。
图7示出夹持器7的底座32上安装有三角形支架33，在支架33上安装有呈圆周均匀分布的三个卡瓦34，每个卡瓦34都对应有一个独立的液压油缸35与其相连。采用三个卡瓦34在圆周方向以相同大小的力作用在钻杆上，卡瓦34对钻杆产生的摩擦力更大，而且更容易保证三个卡瓦34夹持部位的几何中心与钻机动力头中心重合，降低钻机的振动，避免钻杆被折断。三个卡瓦34分别独立地用性能可靠的液压油缸35作为动力源，保证了夹紧力的恒定，从而确保使用过程中作用在钻杆上的力始终能达到设计值。
图8示出夹持器7的底座32与支架33之间设置有楔形块36，从楔形块36一端伸出的支耳通过螺母37连接有调节螺栓38，调节螺栓38的一端与底座32上的螺纹孔相配合。旋转调节螺栓38，通过楔形块36与支架33底部或底座之间的斜面作用，就能起到调节夹持器7中心高度的作用，以适应使用过程中钻杆中心的变化。
从图4可看出拖板3的上平板左右两侧对称的各设有两个限位侧板，从而在保证强度的前提下减少拖板3与机架2导轨的接触面积，更容易实现导向自如，并且还可根据需要实现拖板3四个角的单独调整。
图1中39为坑道，40钻机尾部支撑，41是坑道垂直中心线，42是推力油缸。
权利要求
1.一种全液压瓦斯抽排放多功能钻机，包括动力头(1)、机架(2)、拖板(3)、卡盘(4)、水辫(5)、钻杆(6)、夹持器(7)、立柱框架(8)及支撑杆(9)，立柱框架(8)由左右两立柱(8b)及横梁(8a)构成，动力头(1)通过拖板(3)限位在机架(2)的导轨上，机架(2)定位在立柱框架(8)和支撑杆(9)上，动力头(1)的输出端通过卡盘(4)和水辫(5)与钻杆(6)相连，其特征在于A、所述机架(2)通过丝杆螺母机构(10)与立柱框架(8)的横梁(8a)相连，立柱框架(8)的横梁(8a)两端通过丝杆螺母机构(11)连接在立柱(8b)上，支撑杆(9)由三段构成，中间段(9b)为调节丝杆，另外两段(9a、9c)通过螺母与中间段(9a)相连；B、所述机架(2)的导轨横断面呈矩形，拖板(3)的限位侧板与机架(2)的导轨之间设有呈倒T形的中间座(12)，中间座(12)与机架(2)的导轨外侧面及下表面之间分别设置有铜板(13、14)，中间座(12)与拖板(3)的限位侧板之间设有宽度方向和高度方向的间隙调节楔形块(15、16)。
2.根据权利要求1所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，其特征在于所述卡盘(4)由缸体(17)、活塞(18)、卡瓦座(19)、卡瓦(20)及空心轴(21)构成，活塞(18)与缸体(17)内壁之间形成有左右两个独立油压腔(22、23)，缸体(17)上设有两个油口(24、25)分别与这两个油压腔(22、23)相通，卡瓦座(19)在轴向上分别通过左右两个轴承(26、27)与活塞(18)接触；水辫(5)由壳体组件(28)和水辫轴(29)构成，水辫轴(29)为筒形结构，水辫轴(29)与卡盘(4)的空心轴(21)固定连接，空心轴(21)上设有水流通道(21a)与水辫轴(29)上的进水通道(29a)相通，在空心轴(21)内设置有密封组件，并且该密封组件位于卡瓦(20)的后方，所述密封组件上设有孔道(30)，该孔道(30)使卡盘空心轴(21)上的水流通道(21a)与卡盘空心轴(21)内所述密封组件前侧的空腔相通。
3.根据权利要求2所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，其特征在于所述卡盘(4)的缸体(17)左端盖上设置有活塞导向销(31)，该活塞导向销(31)的一端伸入活塞(18)的导向孔(18a)中。
4.根据权利要求1所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，其特征在于所述夹持器(7)的底座(32)上安装有三角形支架(33)，在支架(33)上安装有呈圆周均匀分布的三个卡瓦(34)，每个卡瓦(34)都对应有一个独立的液压油缸(35)与其相连。
5.根据权利要求4所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，其特征在于所述夹持器(7)的底座(32)与支架(33)之间设置有楔形块(36)，从楔形块(36)一端伸出的支耳通过螺母(37)连接有调节螺栓(38)，调节螺栓(38)的一端与底座(32)上的螺纹孔相配合。
6.根据权利要求1所述的全液压瓦斯抽排放多功能钻机，其特征在于所述拖板(3)的上平板左右两侧对称的各设有两个限位侧板。
全文摘要
一种全液压瓦斯抽排放多功能钻机，机架(2)通过丝杆螺母机构(10)与立柱框架(8)的横梁相连，立柱框架(8)的横梁两端通过丝杆螺母机构(11)连接在立柱上，支撑杆(9)由三段构成，中间段为调节丝杆，另外两段通过螺母与中间段相连，机架(2)的导轨横断面呈矩形，拖板(3)的限位侧板与机架(2)的导轨之间设有呈倒T形的中间座，中间座与机架(2)的导轨外侧面及下表面之间分别设置有铜板，中间座与拖板(3)的限位侧板之间设有间隙调节楔形块。本发明可在线实现对钻机高度、作业倾角和方位角的调整，操作方便、省时省力，动力头的导向支撑机构刚性强，间隙在线可调，导向精度高，钻机工作稳定、可靠。
文档编号E21B15/00GK1924281SQ20061009517
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者朱新才, 林顺洪, 李长江 申请人:重庆科技学院