申请/专利权人：中国矿业大学

申请日：2018-06-06

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN108678678B

主分类号：E21B10/00

分类号：E21B10/00;E21B10/43;E21B10/44

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2018.11.13#实质审查的生效;2018.10.19#公开

摘要：一种矿用双层干式吸尘钻头，包括第一钻头、第二钻头、连接杆、空心钻杆、行星齿轮、行星架和行星架锁死机构。第一钻头位于第二钻头之前并通过连接杆固定在空心钻杆前端的内壁上。第二钻头前端为圆锥凹面，内壁上具有内齿圈，前端外壁上具有外齿圈。行星架位于第二钻头之后且环绕在空心钻杆周围，行星架锁死机构与行星架的底部相连。内齿圈、行星齿轮、行星架和外齿圈组成行星轮系。本发明的矿用双层干式吸尘钻头具有旋转方向相反的第一钻头和第二钻头，破碎效果好。钻头内的空隙由外到内逐渐变宽，不会发生堵塞。第二钻头的尖端部分与煤岩接触，可以破碎大块煤体，破碎效率高，且可防止大块煤体堵塞钻头，提高成孔速度和成孔质量。

主权项：1.一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，包括第一钻头、第二钻头、连接杆、空心钻杆、行星齿轮、行星架和行星架锁死机构；第一钻头位于第二钻头之前并通过连接杆固定在空心钻杆前端的内壁上；第二钻头为中空圆柱体，其前端为圆锥凹面，内壁上具有内齿圈；空心钻杆前端外壁上具有外齿圈；行星架位于第二钻头之后并环绕在空心钻杆周围，行星架锁死机构与行星架的底部相连；行星齿轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星齿轮、行星架和外齿圈组成行星轮系；第二钻头前端具有锥形凹面，第二钻头与第一钻头之间形成有由外到内逐渐变宽的孔隙。

全文数据：一种矿用双层干式吸尘钻头技术领域[0001]本发明涉及矿用设备，尤其涉及一种矿用双层干式吸尘钻头。背景技术[0002]在煤矿松软突出煤层，采用常规钻孔作业装置及方法容易在作业过程中发生塌孔、堵孔、喷孔、顶钻、钻头腔体内滤芯堵塞等情况，钻孔过程中风力排渣还会造成工作面作业环境中瓦斯及煤尘爆炸危险。总之，常规作业装置包括钻头在使用中易发生事故，工作效率较低且会给作业人员带来危险。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种破岩高效且不会堵塞的矿用双层千式吸尘钻头。[0004]为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：[0005]一种矿用双层干式吸尘钻头，包括第一钻头、第二钻头、连接杆、空心钻杆、行星齿轮、行星架和行星架锁死机构。第一钻头位于第二钻头之前并通过连接杆固定在空心钻杆前端的内壁上。第二钻头为中空圆柱体，其前端为圆锥凹面，内壁上具有内齿圈，空心钻杆前端外壁上具有外齿圈。行星架位于第二钻头之后且环绕在空心钻杆周围，行星架锁死机构与行星架的底部相连。行星齿轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星齿轮、行星架和外齿圈组成行星轮系。[0006]优选的，行星架锁死机构为阻转刀片，阻转刀片垂直于空心钻杆并，伸出到第二钻头之外。[0007]优选的，第一钻头为圆锥体，第一钻头的圆锥面上具有螺旋钻刃。[0008]优选的，螺旋钻刃上分布有刀翼。[0009]优选的，第二钻头上具有螺旋凹槽。[0010]优选的，第二钻头与行星齿轮的轮轴上端相接处具有第一环状凹槽，轮轴的前端卡入第一环状凹槽内并可在第一环状凹槽内转动。[0011]优选的，空心钻杆的顶端具有第二环状凹槽，第二钻头与第二环状凹槽相接处具有环状凸缘，环状凸缘卡入第二环状凹槽内并可在第二环状凹槽内转动。[0012]优选的，行星齿轮为4个，4个行星齿轮等间距分布在所述内齿圈与外齿圈之间的空隙内。[0013]优选的，连接杆的后端具有横杆，横杆的两端固定在所述空心钻杆的内壁上。[0014]优选的，横杆为4个，4个横杆两两交叉成十字架。[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明的矿用双层干式吸尘钻头具有旋转方向相反的第一钻头和第二钻头，破碎效果更好;第二钻头前端具有锥形凹面，吸尘钻头内的空隙由外到内逐渐变宽，不会发生堵塞;第二钻头的尖端部分与煤岩接触，可以破碎大块煤体，破碎效率更高，且可防止大块煤体堵塞吸尘钻头，提高成孔速度和成孔质量，并降低钻孔作业中的维护成本、人工成本和时间成本。附图说明[0016]图1为本发明实施例所述的一种矿用双层干式吸尘钻头的剖面图；[0017]图2为本发明实施例所述的一种矿用双层干式吸尘钻头的俯视图；[0018]图3为本发明实施例所述的一种矿用双层干式吸尘钻头的行星轮系横截面图；[0019]图4为本发明实施例所述的行星齿轮、第二钻头和空心钻杆相接处的细节图；[0020]图5为本发明实施例所述的环状挡片与第二环状凸缘的相对位置示意图；[0021]以上图1-5中，1-第一钻头；101-螺旋钻刃；2-第二钻头；201-螺旋凹槽;202-第一环状凹槽;203-第一环状凸缘;204-第二环状凸缘;3-连接杆;30卜横杆;4-空心钻杆;40卜第二环状凹槽;5-行星齿轮;501-轮轴;502-环状挡片;6-行星架;7-阻转刀片。具体实施方式：[0022]下面参照附图对本发明做进一步描述。[0023]实施例[0024]如图1、2和3所示，一种矿用双层干式吸尘钻头，为轴对称结构，包括第一钻头1、第二钻头2、连接杆3、空心钻杆4、4个行星齿轮5、行星架6和阻转刀片7。第一钻头1位于第二钻头2之前，其为圆锥体，圆锥面上具有螺旋钻刃101，螺旋钻刃101上具有刀翼。连接杆3的后端具有4个横杆301，4个横杆301两两交叉成十字架，横杆301的两端焊接或螺接在空心钻杆4的内壁上，空心钻杆4内设有前后贯通的轴向通道，第二钻头2的直径大于空心钻杆4的直径。[0025]第二钻头2为中空圆柱体，其前端为圆锥凹面，圆锥凹面上具有螺旋凹槽201。由于第一钻头1和第二钻头2之间的空隙由外到内逐渐变宽，这样钻头内就不容易发生堵塞，并且，大块的煤岩只有经过第二钻头2的破碎后才会进入空心钻杆4中，防止其堵塞钻头内的通道，也大大加快了掘进效率。[0026]第二钻头2的内壁上具有内齿圈，空心钻杆4前端外壁上具有外齿圈。行星架6位于第二钻头2之后并环绕在空心钻杆4周围，但不与空心钻杆4相接触。[0027]4个行星齿轮5等间距分布在内齿圈与外齿圈之间的空隙内，内齿圈、行星齿轮5、行星架6和外齿圈组成行星轮系。行星齿轮5的轮轴501的底部固定在行星架6上，阻转刀片7位于行星架6的底部，并垂直于空心钻杆4,阻转刀片7的一部分伸出到第二钻头2之外。[0028]如图4所示，第二钻头2与行星齿轮5的轮轴501上端相接处具有第一环状凹槽202，轮轴501的前端卡入第一环状凹槽202内，当第二钻头2旋转时，轮轴501在第一环状凹槽202内转动，第一环状凹槽202和锁死的行星架6固定住行星齿轮5的轮轴501，可保证行星齿轮5的稳定性。空心钻杆4的顶端具有第二环状凹槽401，第二钻头2与第二环状凹槽401相接处具有第一环状凸缘203,第一环状凸缘203卡入第二环状凹槽401内随着第二钻头2的转动在第二环状凹槽401内转动，使第二钻头2平稳运行并可随空心钻孔4同步推进。[0029]如图5所示，还可在在第二钻头2与轮轴501底部相贴处增加垂直于轮轴501的第二环状凸缘204,在轮轴501上增加垂直于轮轴5〇1的环形挡片502,环形挡片502卡在第二环状凸缘204上，使得行星齿轮5卡在第二钻头2的第一环状凹槽202和第二环状凸缘204之间，这样行星齿轮5和行星架6就可随第二钻头2同步推进，环状挡片502还可防止灰尘进入内齿圈和外齿圈之间。[0030]打钻时，阻钻刀片7嵌入煤岩，从而锁死行星架6,使行星齿轮5成为惰轮。在空心钴杆4钻动时，第一钻头1与空心钻杆4同轴转动，第二钻头2的转向与第一钻头1相反。第一钻头1将煤岩进行破碎切割，其动力由空心钻杆4提供。煤粉通过螺旋钻刃101进入空心钻杆4内轴向通道，打钻过程中产生的细小粉尘由空心钻杆4内的负压抽吸出去，而大颗粒矿块将被第二钻头2粉碎为小颗粒，并由其上反转的螺旋凹槽201压入空心钻杆4,最终进行集中处理，避免了空心钻杆4内孔被大颗粒煤屑堵塞或大颗粒煤屑在空心钻杆4与孔壁间的环形空间中堵塞造成堵孔、塌孔、喷孔及顶钻。[0031]以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说^月，^领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不^离本发明的精神和范醜任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发麵权利要求范围当中。

权利要求：1.一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，包括第一钻头、第二钻头、连接杆、空心钻杆、行星齿轮、行星架和行星架锁死机构；第一钻头位于第二钻头之前并通过连接杆固定在空心钻杆前端的内壁上。第二钻头为中空圆柱体，其前端为圆锥凹面，内壁上具有内齿圈；空心钻杆前端外壁上具有外齿圈；行星架位于第二钻头之后并环绕在空心钻杆周围，行星架锁死机构与行星架的底部相连；行星齿轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星齿轮、行星架和外齿圈组成行星轮系。2.根据权利要求1所述的一种矿用双层千式吸尘钻头，其特征在于，所述行星架锁死机构为阻转刀片，所述阻转刀片垂直于所述空心钻杆，所述阻转刀片的外缘超出所述第二钻头的外周。3.根据权利要求1所述的一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，所述第一钻头为圆锥体，第一钻头的圆锥面上具有螺旋钻刃。4.根据权利要求3所述的一种矿用双层千式吸尘钻头，其特征在于，所述螺旋钻刃上分布有刀翼。5.根据权利要求1所述的一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，所述第二钻头上具有螺旋凹槽。6.根据权利要求1所述的一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，所述第二钻头与所述行星齿轮的轮轴上端相接处具有第一环状凹槽，所述轮轴的前端卡入第一环状凹槽内并可在第一环状凹槽内转动。7.根据权利要求1所述的一种矿用双层干式吸尘钻头，其特征在于，所述空心钻杆的前端具有第二环状凹槽，所述第二钻头与所述第二环状凹槽相接处具有环状凸缘，所述环状凸缘卡入所述第二环状凹槽内并可在所述第二环状凹槽内转动。8.根据权利要求1所述的一种矿用双层千式吸尘钻头，其特征在于，所述行星齿轮为4个，4个行星齿轮等间距分布在所述内齿圈与所述外齿圈之间的空隙内。9.根据权利要求1所述的一种矿用双层千式吸尘钻头，其特征在于，所述连接杆的后端具有横杆，所述横杆的两端固定在所述空心钻奸的内壁上。10.根据权利要求9所述的一种矿用双层千式吸尘钻头，其特征在于，所述横杆为4个，4个横杆两两交叉成十字架。

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