專利名稱：一種礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于煤礦井下成孔設備技術領域，特別涉及一種礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置。
背景技術：
我國存在的高瓦斯礦井較多，且具有煤層瓦斯含量高、壓力大、透氣性差和抽采難度大的特點。目前，我國國有重點煤礦礦井平均開采深度約420米。隨著礦井開采深度的進一步加大，地應力和瓦斯壓力也隨之增加，瓦斯抽采難度也進一步增大。通過多年的試驗研究，我國也逐漸形成了一套適合我國煤礦特點的井下瓦斯鉆孔抽采方法和工藝。井下鉆孔抽采瓦斯的效果受到鉆孔直徑大小、鉆孔長度及鉆孔周圍煤體卸壓范圍的影響，采用常規(guī)機械鉆機施工大直徑鉆孔存在著垮孔嚴重、排渣困難、成孔長度短以及鉆機負荷呈幾何倍數(shù)增大等技術問題，從技術和經濟上都存在相當大的難度。因此，尋求一條擴大鉆孔直徑、增加鉆孔長度和提高鉆孔卸壓影響范圍的技術途徑是非常有必要的。現(xiàn)有煤礦井下鉆孔設備為各種型號的鉆機，其原理是通過鉆桿旋轉，驅動鉆頭旋轉鉆進。鉆進時，當前段鉆桿鉆進后，需要及時逐級接上后段鉆桿，接桿時鉆機必須停止鉆進，退出時仍然需要逐節(jié)卸下，因此現(xiàn)有鉆機的鉆進效率均較低。雖然近年來在石油行業(yè)出現(xiàn)了連續(xù)油管技術，將連續(xù)油管送入注入頭，由注入頭將連續(xù)油管送入幾千米的石油鉆井中，高壓水通過連續(xù)油管進行井下作業(yè)。但由于具有以下的特點而無法用在煤礦井下:(1)方向不可調節(jié)，一律是向下的，不能適應礦井下向多方向打孔的需要；(2)設備分布分散，基座、滾筒、注入頭等呈分散布置，占地面積龐大，難以適應井下狹小空間的使用場合。
實用新型內容本實用新型提供了一種結構緊湊、可調節(jié)煤礦井下成孔位置與方向、工作穩(wěn)定和安全可靠的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:一種礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，包括橇形底座和橇形底座兩側倒置的升降油缸，升降油缸通過其側壁上的左支座與右支座安裝有套移徑轉滾筒主軸；套移徑轉滾筒主軸一端設有高壓水通道，高壓水通道的進出口分別設有高壓水連接管和高壓水接頭；套移徑轉滾筒主軸兩側設有左支撐臂和右支撐臂，左支撐臂和右支撐臂前端設有輸管器；左支撐臂和右支撐臂前端還安裝有收管液壓馬達、液壓離合器和減速器，減速器輸出端設有主動鏈輪，套移徑轉滾筒主軸上設有與主動鏈輪相對應的從動鏈輪，主動鏈輪和從動鏈輪上設有鏈條；套移徑轉滾筒主軸上設有滾筒，滾筒上纏繞有撓性鋼管，撓性鋼管上安裝有水射流噴頭，撓性鋼管一端伸入輸管器內、另一端通過高壓軟管與高壓水接頭相連；輸管器輸管方向與滾筒外圓周相切。所述套移徑轉滾筒主軸包括帶有滑動槽的花鍵軸、往復軸、滑移套、花鍵套和軸頭，花鍵套套設于花鍵軸外部，花鍵套通過滾筒箍與滾筒固連，軸頭固定在花鍵軸右端面上；滑移套與花鍵軸內孔間隙配合，滑移套套裝在往復軸上，往復軸上設有端部相通的左螺旋槽和右螺旋槽，滑移套上開設有滑塊孔，滑塊孔內設有滑塊，滑塊頂部設有滑動鍵，滑動鍵與左螺旋槽和右螺旋槽滑動配合，花鍵套上開設有方孔，方孔內設有套設于滑塊外部的滑塊套，滑塊套通過頂絲固定于花鍵套上，且滑塊套與花鍵軸的滑動槽滑動配合；往復軸的右端穿過軸頭，軸頭位于右支座內，軸頭端面上固設有第一齒輪，往復軸外端設有第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪一側設有雙聯(lián)齒輪，雙聯(lián)齒輪分別與第一齒輪和第二齒輪相嚙合。所述滑塊內設有壓簧和鋼球，頂絲通過鋼球頂壓在壓簧上。所述輸管器包括傳動箱體、上蓋板、下蓋板和下蓋板上設置的放管液壓馬達與液壓離合器；傳動箱體內并列設有兩對鏈輪和每對鏈輪上的鏈條，其中一對鏈輪中的一個鏈輪上設有主動鏈輪軸、另一對鏈輪中的一個鏈輪上設有從動鏈輪軸，主動鏈輪軸上設有主動齒輪，從動鏈輪軸上設有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，主動鏈輪軸外端與液壓離合器驅動連接；鏈條外側通過小彎板固定有卡塊，卡塊外側設有凹槽，在外側面相對的卡塊之間形成包容撓性鋼管的輸管腔體。所述傳動箱體底部通過固定塊設有軌道，固定塊上設有頂在軌道側面上的調整螺釘，軌道另一側面頂壓在鏈條內側。所述支撐臂與套移徑轉滾筒主軸之間設有調向機構，支撐臂的調向中心與套移徑轉滾筒主軸的旋轉中心重合；調向機構包括軸頭外部的銅套和銅套外部的內齒圈，內齒圈的外圓周面與右支撐臂固連，右支座內設有與內齒圈嚙合的小齒輪軸，小齒輪軸的端部設有渦輪，渦輪與伸向右支座外部的蝸桿相嚙合，蝸桿外部連接調向液壓馬達。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下的優(yōu)點:1、本實用新型結構緊湊，大大簡化了作業(yè)機的結構，可調節(jié)煤礦井下成孔位置與方向，可適應礦井下向全方位進行成孔、疏孔、擴孔、割縫、壓裂等作業(yè)施工的需求，工作穩(wěn)定，安全可靠，占用空間小，非常適合于煤礦井下等空間狹小的場合使用，自動化程度高，為煤礦井下安全生產提供了可靠的裝備保證，同時可實現(xiàn)在危險區(qū)域進行高壓水力施工作業(yè)的突破，大大提高了施工作業(yè)的安全系數(shù)。2、作業(yè)機支架采用橇形底座和升降油缸，將支架與升降機構合為一體，使得作業(yè)機結構更加緊湊，工作時穩(wěn)定可靠；升降油缸同步升降可實現(xiàn)主機在不同高度位置進行作業(yè)；調向機構可使右支撐臂轉動，從而帶動輸管器繞滾筒的軸線調整方向，始終保持輸管器的輸管方向與滾筒的切線方向一致，以實現(xiàn)主機在不同角度位置進行作業(yè)。3、在花鍵軸內設置往復軸，可使?jié)L筒在同向轉動的同時實現(xiàn)軸向往復運動，始終保持撓性鋼管沿滾筒的外圓周切線方向運動時在左右方向上與輸管器的輸管中心線一致，從而對不同直徑撓性鋼管實現(xiàn)多層有序纏繞，實現(xiàn)撓性鋼管的有序收放動作。4、液壓同步回路向放管液壓馬達供油，液壓離合器合上，卡塊夾持撓性鋼管向外輸送，與此同時，收管液壓馬達不供油，液壓離合器分離，滾筒在撓性鋼管的拉動下被動轉動，完成放管動作；反之，向收管液壓馬達供油，液壓離合器合上，在鏈條帶動下滾筒主動反向轉動，向滾筒上纏繞撓性鋼管，與此同時，放管液壓馬達不供油，液壓離合器分離，撓性鋼管帶動卡塊及鏈條反向運動，完成收管動作，推進或收回操作簡便，撓性鋼管可實現(xiàn)在滾筒內主被動運動和在輸管器內正反向的同步運動，使得放管和收管運動靈活，便于控制，動作精準可靠。5、滾筒轉動時，可使花鍵軸與往復軸產生轉角差，通過改變齒輪傳動的齒輪參數(shù)，可以實現(xiàn)需要的轉角差；花鍵軸與往復軸之間存在的轉角差使得滑動鍵在左螺旋槽或者右螺旋槽內相對滑動，從而使?jié)L筒軸向移動，由于往復軸上的左螺旋槽與右螺旋槽為左右旋向的螺旋槽，并且在左右兩端相通，當滑塊在左螺旋槽內運動到頭時，滑動鍵自動轉入右螺旋槽，可實現(xiàn)自動換向，反之亦然；可有效保證滾筒旋轉的同時軸向移動，撓性鋼管沿滾筒切線方向運動時在左右方向上與輸管器的輸管中心線始終保持一致，可保證撓性鋼管在滾筒上的纏繞或釋放動作規(guī)律、穩(wěn)定，可實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，使得鉆孔方式由鉆桿逐節(jié)間斷鉆進、逐節(jié)間斷退出變成連續(xù)鉆進和連續(xù)退出，大大提高了作業(yè)效率。另外，可通過選擇往復軸上螺旋槽不同的螺距及傳動機構，使?jié)L筒旋轉一圈時，軸向移動撓性鋼管直徑大小的距離，實現(xiàn)撓性鋼管單層纏繞或多層纏繞。6、在傳動箱體底部設有軌道，軌道的一個側面頂壓在鏈條的內側，可撐緊鏈條，防止鏈條松弛造成撓性鋼管打滑，確保放管動作精確無誤。7、在滑塊內設有壓簧，頂絲通過鋼球頂壓在壓簧上，在壓簧作用下，滑動鍵始終保持與左螺旋槽或右螺旋槽滑動配合，并實現(xiàn)在左、右螺旋槽的兩端靈活地轉換方向。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為圖1的右視圖；圖4為圖1中套移徑轉滾筒主軸的結構示意圖；圖5為圖1中輸管器的結構示意圖；圖6為圖5的剖面示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2和圖3所示的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其包括橇形底座38和橇形底座38兩側倒置的升降油缸24，升降油缸24的活塞桿固定在橇形底座38上，升降油缸24通過油管與液壓泵站相連通，通過升降油缸24的伸縮實現(xiàn)升降，兩升降油缸24同步升降實現(xiàn)在不同高度位置進行作業(yè)。升降油缸24通過其側壁上的左支座35與右支座31安裝有套移徑轉滾筒主軸30，套移徑轉滾筒主軸30 —端設有高壓水通道65，高壓水通道65的進出口分別設有高壓水連接管42和高壓水接頭44，高壓水連接管42通過水管與清水泵站相連通。在套移徑轉滾筒主軸30兩側設有左支撐臂37和右支撐臂28，左支撐臂37和右支撐臂28的前端通過連接板安裝有輸管器25。套移徑轉滾筒主軸30上設有滾筒23，滾筒23上纏繞有撓性鋼管21，撓性鋼管21上安裝有水射流噴頭22，撓性鋼管21 —端伸入輸管器25內、另一端通過高壓軟管109與高壓水接頭44相連，利用清水泵站向撓性鋼管21提供高壓水。輸管器25的輸管方向與滾筒23的外圓周相切。在左支撐臂37和右支撐臂28前端的連接板上還安裝有收管液壓馬達41、液壓離合器40和減速器39，收管液壓馬達41通過油管與液壓泵站相連通，減速器39的輸出端設有主動鏈輪26，套移徑轉滾筒主軸30上設有與主動鏈輪26相對應的從動鏈輪29，主動鏈輪26和從動鏈輪29通過鏈條27傳動連接，收管液壓馬達41驅動主動鏈輪26轉動，帶動從動鏈輪29轉動，從而帶動套移徑轉滾筒主軸30及滾筒23反轉，以實現(xiàn)對撓性鋼管21的收管動作。[0026]如圖4所示，套移徑轉滾筒主軸30包括帶有滑動槽46的花鍵軸34、往復軸47、滑移套48、花鍵套50和軸頭53，花鍵套50套設于花鍵軸34的外部，花鍵套50通過滾筒箍51與滾筒23固連，花鍵套50與滾筒箍51通過螺釘固連?；铺?8與花鍵軸34內孔間隙配合，滑移套48套設在往復軸47上，在往復軸47上設有左右兩端端部相通的左螺旋槽66和右螺旋槽67。在滑移套48上開設有滑塊孔45，在滑塊孔45內設有滑塊49，滑塊49頂部設有滑動鍵70，滑動鍵70與左螺旋槽66和右螺旋槽67滑動配合。在花鍵套50上開設有方孔68，方孔68內設有套設于滑塊49外部的滑塊套69，滑塊套69通過螺釘固定于滑移套48上，且滑塊套69與滑動槽46滑動配合。在滑塊49內設有壓簧72和鋼球73，頂絲71通過鋼球73頂壓在壓簧72上，在壓簧72作用下，滑動鍵70始終保持與左螺旋槽66或右螺旋槽67滑動配合。軸頭53固定在花鍵軸34右端面上，軸頭53和往復軸47的右端位于右支座31內，在軸頭53端面上固設有第一齒輪59，往復軸47外端設有第二齒輪60，第二齒輪60通過鍵61與往復軸47連接，第一齒輪59和第二齒輪60 —側設有雙聯(lián)齒輪63，雙聯(lián)齒輪63分別與第一齒輪59和第二齒輪60相哨合。在花鍵軸34內設置往復軸47，可使?jié)L筒23在同向轉動的同時實現(xiàn)軸向往復運動，始終保持撓性鋼管21沿滾筒23的外圓周切線方向運動時在左右方向上與輸管器25的輸管中心線一致，從而對不同直徑撓性鋼管21實現(xiàn)多層有序纏繞，實現(xiàn)撓性鋼管21的有序收放動作。在右支撐臂28與套移徑轉滾筒主軸30之間設有調向機構，右支撐臂28的調向中心與套移徑轉滾筒主軸30的旋轉中心重合。調向機構包括軸頭53外部的銅套54和銅套54外部的內齒圈52，內齒圈52的外圓周面與右支撐臂28固連，右支座31內設有與內齒圈52嚙合的小齒輪軸56，小齒輪軸56的端部設有渦輪57，渦輪57與伸向右支座31外部的蝸桿58相嚙合，蝸桿58的外部連接調向液壓馬達36，調向液壓馬達36通過油管與液壓泵站相連通。通過調向機構使右支撐臂28轉動，從而使輸管器25繞滾筒23軸線調整方向，始終保持輸管器25的輸管方向與滾筒23的切線方向一致，以實現(xiàn)在不同角度位置進行作業(yè)。如圖5和圖6所示，所述輸管器25包括傳動箱體74、上蓋板75、下蓋板111和下蓋板111上設置的放管液壓馬達32與液壓離合器33，放管液壓馬達32通過油管與液壓泵站相連通。在傳動箱體74內并列設有兩對鏈輪和每對鏈輪上的鏈條78，其中左側一對鏈輪中的一個鏈輪76上設有主動鏈輪軸87、右側一對鏈輪中的一個鏈輪77上設有從動鏈輪軸88，在主動鏈輪軸87上設有主動齒輪85，從動鏈輪軸88上設有與主動齒輪85相嚙合的從動齒輪86，主動齒輪85與從動齒輪86位于下蓋板111內，主動鏈輪軸87下端與液壓離合器33驅動連接。在鏈條78的外側設有小彎板110，小彎板110通過螺釘79固定有卡塊80，卡塊80外側設有凹槽，在外側面相對的卡塊80之間形成包容撓性鋼管21的輸管腔體，輸管腔體與撓性鋼管21外形相適應。為了撐緊鏈條78，防止其松弛造成撓性鋼管21打滑，在傳動箱體74底部通過固定塊83設有軌道82，固定塊83上設有頂在軌道82側面的調整螺釘84，軌道82的另一側面頂壓在鏈條78的內側。撓性鋼管21被夾持在兩卡塊80之間，撓性鋼管21依靠與卡塊80之間的摩擦力向前運動放管。通過設置液壓同步回路，向放管液壓馬達32供油，液壓離合器33合上，卡塊80夾持撓性鋼管21向外輸送，與此同時，收管液壓馬達41不供油，液壓離合器40分離，滾筒23在撓性鋼管21的拉動下被動轉動，完成放管動作；反之，向收管液壓馬達41供油，液壓離合器40合上，在鏈條27帶動下滾筒23主動反向轉動，向滾筒23上纏繞撓性鋼管21，與此同時，放管液壓馬達32不供油，液壓離合器33分離，撓性鋼管21帶動卡塊80及鏈條78反向運動,完成收管動作。滾筒23的動作原理為:收管液壓馬達41轉動，帶動主動鏈輪26轉動，通過鏈條27帶動從動鏈輪29轉動，花鍵軸34與從動鏈輪29聯(lián)動，從而帶動滾筒23轉動；花鍵軸34與軸頭53相連，花鍵軸34帶動軸頭53轉動，軸頭53帶動第一齒輪59轉動，第一齒輪59與雙聯(lián)齒輪63嚙合，雙聯(lián)齒輪63同時與第二齒輪60嚙合，從而帶動往復軸47轉動，并使花鍵軸34與往復軸47產生轉角差，通過改變齒輪傳動的齒輪參數(shù)，可以實現(xiàn)需要的轉角差；花鍵軸34與往復軸47之間存在的轉角差使得滑動鍵70在左螺旋槽66或者右螺旋槽67內相對滑動，從而使滑塊49及滑塊套69在滑動槽46內移動，并帶動花鍵套50及滾筒23移動。由于往復軸47上的左螺旋槽66與右螺旋槽67為左右旋向的螺旋槽，并且在左右兩端相通，當滑塊49在左螺旋槽66內運動到頭時，滑動鍵70自動轉入右螺旋槽67，實現(xiàn)自動換向，反之亦然。通過選擇往復軸47上螺旋槽不同的螺距及通過傳動機構選擇合適的轉角差，使?jié)L筒23旋轉一圈時，軸向移動撓性鋼管21直徑大小的距離，實現(xiàn)撓性鋼管21單層纏繞或多層纏繞。
權利要求1.一種礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，包括橇形底座和橇形底座兩側倒置的升降油缸，升降油缸通過其側壁上的左支座與右支座安裝有套移徑轉滾筒主軸；套移徑轉滾筒主軸一端設有高壓水通道，高壓水通道的進出口分別設有高壓水連接管和高壓水接頭；套移徑轉滾筒主軸兩側設有左支撐臂和右支撐臂，左支撐臂和右支撐臂前端設有輸管器；左支撐臂和右支撐臂前端還安裝有收管液壓馬達、液壓離合器和減速器，減速器輸出端設有主動鏈輪，套移徑轉滾筒主軸上設有與主動鏈輪相對應的從動鏈輪，主動鏈輪和從動鏈輪上設有鏈條；套移徑轉滾筒主軸上設有滾筒，滾筒上纏繞有撓性鋼管，撓性鋼管上安裝有水射流噴頭，撓性鋼管一端伸入輸管器內、另一端通過高壓軟管與高壓水接頭相連；輸管器輸管方向與滾筒外圓周相切。
2.如權利要求1所述的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，所述套移徑轉滾筒主軸包括帶有滑動槽的花鍵軸、往復軸、滑移套、花鍵套和軸頭，花鍵套套設于花鍵軸外部，花鍵套通過滾筒箍與滾筒固連，軸頭固定在花鍵軸右端面上；滑移套與花鍵軸內孔間隙配合，滑移套套裝在往復軸上，往復軸上設有端部相通的左螺旋槽和右螺旋槽，滑移套上開設有滑塊孔，滑塊孔內設有滑塊，滑塊頂部設有滑動鍵，滑動鍵與左螺旋槽和右螺旋槽滑動配合，花鍵套上開設有方孔，方孔內設有套設于滑塊外部的滑塊套，滑塊套通過頂絲固定于花鍵套上，且滑塊套與花鍵軸的滑動槽滑動配合；往復軸的右端穿過軸頭，軸頭位于右支座內，軸頭端面上固設有第一齒輪，往復軸外端設有第二齒輪，第一齒輪和第二齒輪一側設有雙聯(lián)齒輪，雙聯(lián)齒輪分別與第一齒輪和第二齒輪相嚙合。
3.如權利要求2所述的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，所述滑塊內設有壓簧和鋼球，頂絲通過鋼球頂壓在壓簧上。
4.如權利要求1所述的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，所述輸管器包括傳動箱體、上蓋板、下蓋板和下蓋板上設置的放管液壓馬達與液壓離合器；傳動箱體內并列設有兩對鏈輪和每對鏈輪上的鏈條，其中一對鏈輪中的一個鏈輪上設有主動鏈輪軸、另一對鏈輪中的一個鏈輪上設有從動鏈輪軸，主動鏈輪軸上設有主動齒輪，從動鏈輪軸上設有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，主動鏈輪軸外端與液壓離合器驅動連接；鏈條外側通過小彎板固定有卡塊，卡塊外側設有凹槽，在外側面相對的卡塊之間形成包容撓性鋼管的輸管腔體。
5.如權利要求4所述的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，所述傳動箱體底部通過固定塊設有軌道，固定塊上設有頂在軌道側面上的調整螺釘，軌道另一側面頂壓在鏈條內側。
6.如權利要求1所述的礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，其特征在于，所述右支撐臂與套移徑轉滾筒主軸之間設有調向機構，右支撐臂的調向中心與套移徑轉滾筒主軸的旋轉中心重合；調向機構包括軸頭外部的銅套和銅套外部的內齒圈，內齒圈的外圓周面與右支撐臂固連，右支座內設有與內齒圈嚙合的小齒輪軸，小齒輪軸的端部設有渦輪，渦輪與伸向右支座外部的蝸桿相嚙合，蝸桿外部連接調向液壓馬達。
專利摘要一種礦用水力連續(xù)成孔作業(yè)裝置，包括橇形底座和橇形底座兩側倒置的升降油缸，升降油缸側壁上安裝有套移徑轉滾筒主軸；套移徑轉滾筒主軸兩側設有支撐臂，支撐臂前端設有輸管器；支撐臂前端還安裝有收管液壓馬達、液壓離合器和減速器，減速器輸出端設有主動鏈輪，套移徑轉滾筒主軸上設有與主動鏈輪相對應的從動鏈輪，主動鏈輪和從動鏈輪上設有鏈條；套移徑轉滾筒主軸上設有滾筒，滾筒上纏繞有撓性鋼管，撓性鋼管上安裝有水射流噴頭；輸管器輸管方向與滾筒外圓周相切。本實用新型結構緊湊，大大簡化了作業(yè)機的結構，可調節(jié)煤礦井下成孔位置與方向，可適應礦井下向全方位作業(yè)施工的需求，工作穩(wěn)定，安全可靠，占用空間小，非常適合于煤礦井下等空間狹小的場合使用。
文檔編號E21B7/18GK203022628SQ201220634970
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權日2012年11月27日
發(fā)明者裴剛, 馬寶安, 劉曉, 王金凱 申請人:河南宇建礦業(yè)技術有限公司