申请/专利权人：河北迈磊凯机电科技有限公司

申请日：2017-12-31

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN107939295B

主分类号：E21B10/43

分类号：E21B10/43;E21B4/16;E21B10/60;E21B7/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2024.04.09#专利申请权的转移;2018.05.15#实质审查的生效;2018.04.20#公开

摘要：本发明公布了一种凿岩机械液压一体化钻车，包括钻头部件，所述钻头部件包括钻管和位于钻管内的撞击部件；所述钻管依次包括钻柄段、排屑段、钻头段，其中，钻头段直径不小于排屑段的直径；所述钻头段与岩层接触端的管壁端面上设有若干呈V型的切削刃，切削刃凸起地设置于管壁端面上，所有切削刃以钻管轴线上的点为圆心呈圆形阵列，切削刃的尖角顺着钻管旋转方向布置；所述排屑段的管体外壁呈圆锥状且其大端与所述钻头段背离切削刃的一端相接，在排屑段的管体外壁上沿其长度方向设有螺旋状的排屑槽；本发明大大提高了钻孔效率。

主权项：1.一种凿岩机械液压一体化钻车，包括钻头部件，其特征在于，所述钻头部件包括钻管和位于钻管内的撞击部件；所述钻管依次包括钻柄段、排屑段、钻头段，其中，钻头段直径不小于排屑段的直径；所述钻头段与岩层接触端的管壁端面上设有若干呈V型的切削刃，切削刃凸起地设置于管壁端面上，所有切削刃以钻管轴线上的点为圆心呈圆形阵列，切削刃的尖角顺着钻管旋转方向布置；所述排屑段的管体外壁呈圆锥状且其大端与所述钻头段背离切削刃的一端相接，在排屑段的管体外壁上沿其长度方向设有螺旋状的排屑槽；所述撞击部件包括液压管、液压接头、撞击杆和圆柱弹簧；液压管的管孔为由两个大小不同的圆孔构成的阶梯孔；所述撞击杆为由两节大小不同的圆柱构成的阶梯轴，其中，较小圆柱的自由端呈圆锥形，较大圆柱的自由端上固定有活塞；所述较大圆柱位于所述阶梯孔的较大圆孔内，且所述活塞可在较大圆孔内做往复运动，较小圆柱的自由端伸出阶梯轴的较小圆孔，在所述较大圆柱与阶梯孔的台阶之间设有套在较小圆柱上的所述圆柱弹簧；所述液压接头固定在所述较大圆孔的孔口；所述液压管固定嵌入所述钻管内部且所述较小圆柱伸出较小圆孔的一端和所述钻头段位于同一端；所述圆柱弹簧的两端分别设有硬质合金制成的平垫，两个平垫分别与阶梯孔的台阶面和所述阶梯轴的台阶面紧贴设置；较小圆柱自由端的圆锥面上开设有4个沿圆锥面母线方向开设的凹槽，所述凹槽的横截面呈V型，四个凹槽以圆锥面轴线上的点为圆心呈圆形阵列；所述钻柄段的自由端固定有传动齿轮；所述切削刃的尖角处在切削刃V型结构的角平分面处的截面呈直角三角形，且该直角三角形的两直角边分别位于钻管管壁端面上和垂直于管壁端面。

全文数据：凿岩机械液压一体化钻车技术领域[0001]本发明属于凿岩钻车技术领域，尤其涉及一种高效的液压控制凿岩机械液压一体化钻车。背景技术[0002]人们对坚硬岩石的巷道掘进与矿石开采，历来主要是采用凿岩爆破法；因为这种方法所耗能量小、成本低。但凿岩是较繁重的生产环节，用人工或气腿凿岩机凿岩，劳动强度大、工效低、作业条件差，已经不能满足日益增长的工业生产的需要。实现凿岩机械化及生产过程自动化，是矿山工作者的奋斗目标。[0003]随着矿山工程规模的不断扩大和矿山机械制造业的发展，新研制的凿岩机械液压一体化钻车逐渐成为机械化凿岩的主要设备。其优点是:可使掘进速度和采矿工效上得到一定的提高，减轻工人的劳动强度，改善作业条件。各种凿岩机械液压一体化钻车的广泛应用标志着采掘机械化程度的提高。凿岩机械液压一体化钻车又称凿岩台车，简称钻车或台车。可支撑凿岩机钻凿岩孔并借助各种动力行走的机械，由自动推进器、钻臂及其调幅机构、钻车架、行走机构等组成。有采矿钻车、露天钻车、掘进钻车、锚杆钻车、水下钻车、通用钻车、联合钻车七类，按行走装置分为履带式、轮胎式、轨轮式三类，可以是自行式或牵引式。按工作臂的多少分为单机液压式、双机液压式和多机液压式三，而液压的由于机械机构稍微精简一点，自身不那么笨重使，在工程上用较多。[0004]现有的凿岩机械液压一体化钻车通常采用的是普通的钻头进行凿孔，由于部分岩石硬度较高，因此，一旦钻车遇到硬质岩层时，钻头便失去了作用，钻而不前，或者推进异常缓慢，大大降低了钻孔效率，其自身局限性较大，仍待进一步改进。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种凿岩机械液压一体化钻车，该凿岩机械液压一体化钻车有效地解决了现有凿岩机械液压一体化钻车钻孔效率低下，遇到硬质岩层难以正常推进的技术问题。[0006]本发明的技术方案如下：[0007]一种凿岩机械液压一体化钻车，包括钻头部件，所述钻头部件包括钻管和位于钻管内的撞击部件；[0008]所述钻管依次包括钻柄段、排屑段、钻头段，其中，钻头段直径不小于排屑段的直径;所述钻头段与岩层接触端的管壁端面上设有若干呈V型的切削刃，切削刃凸起地设置于管壁端面上，所有切削刃以钻管轴线上的点为圆心呈圆形阵列，切削刃的尖角顺着钻管旋转方向布置;所述排肩段的管体外壁呈圆锥状且其大端与所述钻头段背离切削刃的一端相接，在排屑段的管体外壁上沿其长度方向设有螺旋状的排屑槽；[0009]所述撞击部件包括液压管、液压接头、撞击杆和圆柱弹簧;液压管的管孔为由两个大小不同的圆孔构成的阶梯孔;所述撞击杆由两节大小不同的圆柱构成的阶梯轴，其中，较小圆柱的自由端呈圆锥形，较大圆柱的自由端上固定有活塞;所述较大圆柱穿位于所述阶梯孔的较大圆孔内，且所述活塞可在较大圆孔内做动密运动，较小圆柱的自由端伸出阶梯轴的较小圆孔，在所述较大圆柱与阶梯孔的台阶之间设有套在较小圆柱上的所述圆柱弹簧;所述液压接头固定在所述较大圆孔的孔口；[0010]所述液压管固定嵌入所述钻管内部且所述较小圆柱伸出较小圆孔的一端和所述钻头段位于同一端。[0011]进一步地，所述圆柱弹簧的两端分别设有硬质合金制成的平垫，两个平垫分别与阶梯孔的台阶面和所述阶梯轴的台阶面紧贴设置。[0012]进一步地，所述排肩槽的横截面呈半圆形。[0013]进一步地，所述排肩槽的锥角为5.6度。[0014]进一步地，所述钻头段与排肩段相接处的直径相同。[0015]进一步地，较小圆柱自由端的圆锥面上开设有4个沿圆锥面母线方向开设的凹槽，所述凹槽的横截面呈V型，四个凹槽以圆锥面轴线上的点为圆心呈圆形阵列。[0016]进一步地，所述钻柄段的自由端固定有传动齿轮。[0017]进一步地，所述切削刃的尖角处在切削刃V型结构的角平分面处的截面呈直角三角形，且该直角三角形的两直角边分别位于钻管管壁端面上和垂直于管壁端面。[0018]本发明的有益效果:本发明采用圆形排列的呈V型的切削刃来切削岩层，由于切削刃尖角顺着钻管旋转切割方向布置，因此切割效率极高且切削刃结构稳定性较好，不易崩刃，同时，在该结构设计基础上，额外还设置了一个撞击部件，利用液压驱动液压管内的撞击杆进行切割处的岩层撞击，一方面辅助切削刃切削，破坏岩层稳定结构，使得周围的切削刃切削更加迅速、便捷，另一方面遇到硬质岩层时可以针对硬质岩层进行高强度的撞击，将硬质岩层击碎，以便切削刃快速而正常地切削，同时，与钻头段相接处设置排肩段，且排肩段直径不大于钻头段，使得钻、撞产生的碎屑第一时间通过螺旋凹槽迅速排除，再次提高了钻孔效率。[0019]由此可见，本发明大大提高了钻孔效率，对于硬质岩层的钻孔推进具有十分明显的促进作用，适应性极强。附图说明[0020]图1为本发明结构示意图。[0021]图2为钻头段的端面示意图。[0022]图3为较小圆柱的圆锥端部的横截面示意图。[0023]图4为切削刃的一种截面示意图。[0024]图5为图4所示切削刃的主视图。[0025]图6为图4所示切削刃的俯视图。[0026]图7为切削刃的另一种截面示意图。[0027]元件标号说明：液压接头1、钻管2、液压管3、撞击杆4、圆柱弹簧5、平垫6、活塞7、传动齿轮8、钻头段201、排屑段2〇2、钻柄段2〇3、排屑槽2〇4、较大圆柱401、较小圆柱402、切削刃2011、凹槽4021。具体实施方式[0028]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。[0029]下面结合附图1一7和实施例对本发明作进一步说明：[0030]如图1一3所示，一种凿岩机械液压一体化钻车，包括钻头部件，所述钻头部件包括钻管2和位于钻管2内的撞击部件。[0031]所述钻管2依次包括钻柄段203、排屑段202、钻头段201，其中，钻头段201直径不小于排屑段202的直径;所述钻头段201与岩层接触端的管壁端面上设有若干呈V型的切削刃2011，切削刃2011凸起地设置于管壁端面上，所有切削刃2011以钻管2轴线上的点为圆心呈圆形阵列，切削刃2011的尖角顺着钻管2旋转方向布置;所述排肩段202的管体外壁呈圆锥状且其大端与所述钻头段201背离切削刃2011的一端相接，在排屑段202的管体外壁上沿其长度方向设有螺旋状的排肩槽204。[0032]所述撞击部件包括液压管3、液压接头1、撞击杆4和圆柱弹簧5;液压管3的管孔为由两个大小不同的圆孔构成的阶梯孔;所述撞击杆4由两节大小不同的圆柱构成的阶梯轴，其中，较小圆柱402的自由端呈圆锥形，较大圆柱401的自由端上固定有活塞7;所述较大圆柱401穿位于所述阶梯孔的较大圆孔内，且所述活塞7可在较大圆孔内做动密运动，较小圆柱402的自由端伸出阶梯轴的较小圆孔，在所述较大圆柱401与阶梯孔的台阶之间设有套在较小圆柱402上的所述圆柱弹簧5;所述液压接头1固定在所述较大圆孔的孔口。[0033]所述液压管3固定嵌入所述钻管2内部且所述较小圆柱402伸出较小圆孔的一端和所述钻头段201位于同一端。[0034]进一步地，所述圆柱弹簧5的两端分别设有硬质合金制成的平垫6,两个平垫6分别与阶梯孔的台阶面和所述阶梯轴的台阶面紧贴设置，采用硬质合金制成的平垫6可以更好地与圆柱弹簧5接触并且更具耐磨性，提升撞击杆4作为活塞杆的运动性能。[0035]进一步地，所述排肩槽204的横截面呈半圆形，以便更好地排除钻屑，提升使用性能。[0036]进一步地，所述排屑槽204的锥角为5.6度，该锥角下的排屑槽201的排屑效果更好。[0037]进一步地，所述钻头段2〇1与排肩段202相接处的直径相同，以便钻屑平稳地传送到排屑段202,使得排肩更加通畅。[0038]进一步地，较小圆柱402自由端的圆锥面上开设有4个沿圆锥面母线方向开设的凹槽4021，所述凹槽4021的横截面呈V型，夹角A为30度为宜，四个凹槽4021以圆锥面轴线上的点为圆心呈圆形阵列，该凹槽4021设置后，撞击杆4撞击岩层分粉碎效果更佳。[0039]进一步地，所述钻柄段203的自由端固定有传动齿轮8,以便通过齿轮啮合传动，便于与外接动力设备连接传动。[0040]进一步地，如图4一7所示;所述切削刃2011的尖角处在切削刃2011V型结构的角平分面处的截面呈直角三角形（图4所示），且该直角三角形的两直角边分别位于钻管2管壁端面上和垂直于管壁端面，该设计的切削刃更加锋利，可提升切削刃的切削效率。且在其直角斜边处还可以设置若干直角状的凸起来提升结构强度，防止崩刃。L_」上还头酬謂祕_雜_廳減前，_^熟-悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。g此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.一种凿岩机械液压一体化钻车，包括钻头部件，其特征在于，所述钻头部件包括钻管和位于钻管内的撞击部件；所述钻管依次包括钻柄段、排屑段、钻头段，其中，钻头段直径不小于排屑段的直径;所述钻头段与岩层接触端的管壁端面上设有若干呈V型的切削刃，切削刃凸起地设置于管壁端面上，所有切削刃以钻管轴线上的点为圆心呈圆形阵列，切削刃的尖角顺着钻管旋转方向布置;所述排屑段的管体外壁呈圆锥状且其大端与所述钻头段背离切削刃的一端相接，在排屑段的管体外壁上沿其长度方向设有螺旋状的排屑槽；所述撞击部件包括液压管、液压接头、撞击杆和圆柱弹簧;液压管的管孔为由两个大小不同的圆孔构成的阶梯孔;所述撞击杆由两节大小不同的圆柱构成的阶梯轴，其中，较小圆柱的自由端呈圆锥形，较大圆柱的自由端上固定有活塞;所述较大圆柱穿位于所述阶梯孔的较大圆孔内，且所述活塞可在较大圆孔内做动密运动，较小圆柱的自由端伸出阶梯轴的较小圆孔，在所述较大圆柱与阶梯孔的台阶之间设有套在较小圆柱上的所述圆柱弹簧;所述液压接头固定在所述较大圆孔的孔口；所述液压管固定嵌入所述钻管内部且所述较小圆柱伸出较小圆孔的一端和所述钻头段位于同一端。2.根据权利要求1所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述圆柱弹簧的两端分别设有硬质合金制成的平垫，两个平垫分别与阶梯孔的台阶面和所述阶梯轴的台阶面紧贴设置。3.根据权利要求2所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述排肩槽的横截面呈半圆形。4.根据权利要求3所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述排屑槽的锥角为5.6度。5.根据权利要求3所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述钻头段与排肩段相接处的直径相同。6.根据权利要求1一5任一项所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，较小圆柱自由端的圆锥面上开设有4个沿圆锥面母线方向开设的凹槽，所述凹槽的横截面呈V型，四个凹槽以圆锥面轴线上的点为圆心呈圆形阵列。7.根据权利要求6所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述钻柄段的自由端固定有传动齿轮。8.根据权利要求7所述凿岩机械液压一体化钻车，其特征在于，所述切削刃的尖角处在切削刃V型结构的角平分面处的截面呈直角三角形，且该直角三角形的两直角边分别位于钻管管壁端面上和垂直于管壁端面。

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