專利名稱：一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及煤礦用鉆機設備技術領域，特別涉及一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置。
背景技術：
煤礦鉆機，是煤礦用于鉆探采煤的設備，一般針對普通煤層時，采用圓鉆桿鉆孔。 而隨著煤礦開采的要求，對松軟煤層鉆孔要求越來越高，能有效解決松軟煤層鉆孔則需要采用寬葉片淺螺旋鉆桿或三棱鉆桿等特殊鉆桿。這些特殊鉆桿最大的特征是非圓形表面形狀，因此對于夾持普通圓鉆桿的普通夾持裝置很難滿足使用要求，不能有效夾持。同時，現有煤礦鉆機卡盤不能直接夾持異形鉆桿。鉆機在使用異形鉆桿時，一般采用普通卡盤夾持圓鉆桿作為主動鉆桿，以主動鉆桿連接異形鉆桿并將鉆機的扭矩及推拉力傳遞給異形鉆桿的方式進行鉆進。拆卸鉆桿時，采用人力手動拆卸的方式，鉆進效率低，鉆孔輔助時間長，工人操作危險性大。

發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，該裝置能夠方便地實現對各種鉆桿的夾持和快速裝卸。為了解決上述技術問題，本發明中采用了如下的技術方案
一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特點在于，包括前端蓋、后端蓋和固定于兩者之間的整體呈筒形的殼體，殼體內設置有可軸向滑動的整體呈筒形的卡瓦套，卡瓦套內沿周向均布設置有三個可沿徑向滑動的卡瓦，卡瓦面對卡瓦套的一側截面呈T形且可滑動地卡接配合在卡瓦套內腔的T形槽內，T形槽和卡瓦的配合面沿軸向傾斜設置，所述卡瓦的內側面為內凹的弧形面，所述弧形面的弧形能夠將三棱鉆桿的一條整邊包裹于其內，所述卡瓦的長度大于或等于寬葉片淺螺旋鉆桿表面螺旋葉片兩倍螺距，所述卡瓦的兩端設置有矩形凸肩，所述前端蓋和后端蓋上對應矩形凸肩設置有矩形凹槽，矩形凸肩與矩形凹槽之間配合形成牙嵌結構，用于對卡瓦的軸向進行定位并傳遞扭矩，所述殼體和卡瓦套之間形成夾緊油缸，夾緊油缸內設置有用于對殼體和卡瓦套之間的配合面進行密封的密封圈，所述殼體上還設置有液壓油通道，液壓油通道一端為連通至殼體外側的液壓入口，液壓油通道另一端連通到所述夾緊油缸，所述卡瓦與前端蓋之間還設置有彈力復位機構，所述彈力復位機構包括位于卡瓦套上與前端蓋一端相鄰端頭處的彈簧安裝腔室，彈簧安裝室內安裝有彈簧力沿軸向作用于卡瓦套和前端蓋之間的復位彈簧，復位彈簧為螺旋形彈簧且彈簧內套有導桿，導桿的一端固定在前端蓋上，導桿的另一端可滑動地配合在彈簧安裝室底部的導桿孔內，所述夾緊油缸注入油液后能夠克服復位彈簧的簧力推動卡瓦套沿軸向移動進而推動卡瓦沿徑向移動，所述后端蓋的端面上設置有傳扭銷。
其中作為優化，所述彈力復位機構也為環形均布設置的三個。可以使其受力更加均勻。同時，使得卡瓦較寬，能形成對鉆桿很好的包裹，無論三棱鉆桿在卡瓦內的位置如何， 都能形成很好的夾持。本發明中利用卡瓦套及卡瓦的斜面配合結構實現力的轉換，獲得對鉆桿的夾緊力，并且在卡瓦套內設置有T型槽，卡瓦安裝于卡瓦套的T形槽內，另外，本發明采用了一種特殊結構的卡瓦，不僅可以實現對普通圓鉆桿的夾持而且可以實現對寬葉片淺螺旋鉆桿及三棱鉆桿等特殊形狀鉆桿的夾持。本裝置在殼體與卡瓦套形成夾緊油缸(即一個液壓腔的結構)，卡瓦套與卡瓦形成了斜面增力機構，通過夾緊油缸獲得夾緊力，前、后端蓋與卡瓦之間設計的牙嵌可以用于傳遞鉆機的扭矩；當夾緊油缸進油時，卡瓦套沿軸向運動，壓緊復位彈簧，靠T型槽的斜面推動卡瓦徑向運動，卡瓦夾緊其內的鉆桿；當夾緊油缸回油時，復位彈簧推動卡瓦套向左運動，卡瓦松開鉆桿；這樣，只需對油液液壓進行控制，即可方便快捷地實現對各種鉆桿的安裝和拆卸，非常方便快捷，自動化程度大大提高。同時，當夾持三棱鉆桿時，由于鉆桿為三棱形截面及三段圓弧組成，會使部分卡瓦懸空，卡瓦受到不平衡的作用力，因此，設置在卡瓦套上的T型槽會對卡瓦產生約束作用， 防止卡瓦在圓周方向上傾斜，損壞卡瓦；進而實現對三棱鉆桿的穩定夾持。另外，具體實施時，所述卡瓦的軸向長度設置為大于等于淺螺旋寬葉片鉆桿表面螺旋葉片螺距的兩倍。這樣，當夾持淺螺旋寬葉片鉆桿時，由于鉆桿表面為螺旋葉片，會使部分卡瓦懸空，卡瓦會受到軸向的不平衡作用力及圓周方向上的不平衡作用力。因此，由于卡瓦的長度為大于等于鉆桿表面螺旋葉片螺距的兩倍，使卡瓦在鉆桿上的任何位置都會有兩條螺旋葉片支撐，卡瓦在鉆桿的軸向不會傾斜；同時，設置在卡瓦及卡瓦套上的T型槽會對卡瓦產生約束，防止卡瓦在圓周方向上偏轉，損壞卡瓦；進而實現對淺螺旋寬葉片鉆桿的穩定夾持。本夾持裝置用于煤礦用全液壓鉆機，可以用作鉆機的卡盤或夾持器，本裝置不僅可以夾持普通圓鉆桿，而且在不更換任何零件的情況下，可直接夾持寬葉片淺螺旋鉆桿及三棱鉆桿，實現正轉旋轉鉆進，反轉自動擰松鉆桿接頭螺紋，拆卸鉆桿等功能。能夠有效解決常用異形鉆桿的夾持問題，使異形鉆桿獲得同普通鉆桿相同的使用效能。配備本夾持裝置的鉆機，不僅可以用卡盤直接夾緊鉆桿，利用卡瓦與鉆桿之間的摩擦力傳遞扭矩及推拉力實現鉆機的鉆進功能，而且可以利用鉆機的卡盤及夾持器夾緊鉆桿螺紋接頭兩端的鉆桿，鉆機反轉擰松鉆桿螺紋接頭，實現機械拆卸鉆桿。本裝置使鉆機在使用異形鉆桿鉆孔操作時極為簡便，裝卸鉆桿更加方便快捷，大大降低了鉆孔操作的輔助時間及鉆機操作工人的危險性。綜上所述，相比于現有技術，解決了煤礦常用異形鉆桿的夾持問題，在不更換鉆機任何零件情況下，可以用鉆機的卡盤及夾持器直接夾持鉆桿，鉆機使用異形鉆桿鉆孔操作極為簡便，裝卸鉆桿更加快捷，大大降低了鉆孔操作的輔助時間及對操作工人的危險性。


圖1為本發明的裝置結構示意圖。
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圖2為圖1中取消前端蓋后的右視圖。圖3為本發明的裝置用于夾持三棱鉆桿時，三棱鉆桿位于一種角度時的配合示意圖。圖4為本發明的裝置用于夾持三棱鉆桿時，三棱鉆桿位于另一種角度時的配合示意圖。圖5為本發明的裝置用于夾持三棱鉆桿時，三棱鉆桿位于再一種角度時的配合示意圖。圖6為本發明的裝置用于夾持寬葉片淺螺旋鉆桿時，鉆桿與卡瓦之間的配合結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的結構作進一步的詳細說明。具體實施時，如圖1和圖2所示，一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，包括前端蓋 7、后端蓋2和固定于兩者之間的整體呈筒形的殼體3，殼體3內設置有可軸向滑動的整體呈筒形的卡瓦套5，卡瓦套5內沿周向均布設置有數個可沿徑向滑動的卡瓦6，卡瓦6面對卡瓦套5的一側截面呈T形且可滑動地卡接配合在卡瓦套5內腔的T形槽內，T形槽和卡瓦 6的配合面沿軸向傾斜設置，所述卡瓦6的內側面為內凹的弧形面，所述弧形面的弧形能夠將三棱鉆桿9的一條整邊包裹于其內(參見圖3-圖5)，所述卡瓦6的長度大于或等于寬葉片淺螺旋鉆桿10表面螺旋葉片兩倍螺距(參見圖6)，所述卡瓦6的兩端設置有矩形凸肩，所述前端蓋7和后端蓋2上對應矩形凸肩設置有矩形凹槽，矩形凸肩與矩形凹槽之間配合形成牙嵌結構，用于對卡瓦6的軸向進行定位并傳遞扭矩，所述殼體3和卡瓦套5之間形成夾緊油缸，夾緊油缸內設置有用于對殼體和卡瓦套之間的配合面進行密封的密封圈4，所述殼體3上還設置有液壓通道，液壓通道一端為連通至殼體3外側的液壓入口，液壓通道另一端連通到所述夾緊油缸，所述卡瓦6與前端蓋7之間還設置有彈力復位機構，所述彈力復位機構包括位于卡瓦套5上與前端蓋7 —端相鄰端頭處的彈簧安裝腔室，彈簧安裝室內安裝有彈簧力沿軸向作用于卡瓦套和前端蓋之間的復位彈簧8，復位彈簧8為螺旋形彈簧且彈簧內套有導桿11，導桿11的一端固定在前端蓋7上，導桿11的另一端可滑動地配合在彈簧安裝室底部的導桿孔內，所述夾緊油缸注入油液后能夠克服復位彈簧8的簧力推動卡瓦套 5沿軸向移動進而推動卡瓦6沿徑向移動，所述后端蓋5的端面上設置有傳扭銷1。當本裝置用作卡盤時，傳扭銷1安裝于主軸的銷孔內，用于傳遞扭矩；后端蓋的螺紋孔與主軸的連接盤連接。當用作夾持器時，該夾持裝置直接安裝在機架前端。具體實施時，本夾持裝置可以作為鉆機卡盤使用，其輸入端與動力頭主軸相聯；也可以作為夾持器使用，安裝于機架前端。本裝置使用時，當夾持裝置后端蓋上的油孔進油時，壓力油通過殼體孔進入殼體與卡瓦套及密封圈形成的夾緊油缸，卡瓦套向前運動，由于卡瓦套與卡瓦的斜面作用，卡瓦向內運動，從而夾緊鉆桿；當夾緊油缸回油時，卡瓦套在復位彈簧作用下向后運動，卡瓦套內的T形槽帶動卡瓦向外運動，從而松開鉆桿。參見圖3-圖5，三棱鉆桿的鉆桿截面由三棱形及三段圓弧倒角組成。卡瓦夾持鉆桿過程中，當鉆桿截面的圓弧倒角處正對卡瓦中部或者兩卡瓦之間中部的位置時，卡瓦能對鉆桿能形成很好的夾持作用。而當鉆桿截面的圓弧倒角處正對卡瓦邊部的位置時，卡瓦和鉆桿會受到不平衡的作用力，產生使卡瓦翻轉的力矩。由于卡瓦產生的夾緊力特別巨大， 因此，該翻轉力矩特別巨大，超出卡瓦兩端的牙嵌承受極限。對于其它普通的夾持裝置而言，不僅會出現卡瓦傾斜，而且會損壞卡瓦。但該夾持裝置的卡瓦安裝于卡瓦套的T形槽內，由于T形槽的制約作用，所有卡瓦承受的翻轉力矩在卡瓦套內平衡，變成內力，牙嵌僅承受鉆機的扭矩而不會承受卡瓦的翻轉力矩而產生破壞。因此卡盤能保持對鉆桿很好的夾持作用。參見圖6，寬葉片淺螺旋鉆桿由普通光鉆桿表面纏繞較淺且比較寬的螺旋葉片制成。當夾持淺螺旋寬葉片鉆桿時，由于鉆桿表面為螺旋葉片會使部分卡瓦懸空，卡瓦受到軸向不平衡作用力及圓周方向上不平衡力，因此，卡瓦的長度設置為大于等于兩倍鉆桿表面螺旋葉片螺距，卡瓦在鉆桿上的任何位置都會有兩條螺旋葉片支撐，卡瓦在鉆桿的軸向不會傾斜，在任意位置時，設置在卡瓦及卡瓦套上的T型槽也會對卡瓦在圓周方向上產生約束，防止卡瓦在圓周方向上偏轉，損壞卡瓦。本鉆桿夾持裝置解決了現有煤礦用全液壓鉆機鉆桿夾持裝置不能直接夾持異形鉆桿的難題。配備該夾持裝置的鉆機，在不更換任何零件的情況下，不僅可以夾持普通圓鉆桿而且可以夾持非圓表面的異形鉆桿，使異形鉆桿獲得同普通圓鉆桿相同的使用效能，在使用異形鉆桿鉆孔時裝卸鉆桿方便快捷，大大降低了使用異形鉆桿鉆孔操作的輔助操作時間及對鉆機操作工人的技術要求，同時提高了鉆機的使用安全系數。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。比如，改變卡瓦套與卡瓦之間傾斜面的設置方向，同時將復位彈簧設置在卡瓦套和后端蓋之間，這種改變，應視為本技術方案的明顯等同變形而仍然落入本發明的保護復位內。
權利要求
1.一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特征在于，包括前端蓋、后端蓋和固定于兩者之間的整體呈筒形的殼體，殼體內設置有可軸向滑動的整體呈筒形的卡瓦套，卡瓦套內沿周向均布設置有三個可沿徑向滑動的卡瓦，卡瓦面對卡瓦套的一側截面呈T形且可滑動地卡接配合在卡瓦套內腔的T形槽內，T形槽和卡瓦的配合面沿軸向傾斜設置，所述卡瓦的內側面為內凹的弧形面，所述弧形面的弧形能夠將三棱鉆桿的一條整邊包裹于其內，所述卡瓦的長度大于或等于寬葉片淺螺旋鉆桿表面螺旋葉片兩倍螺距，所述卡瓦的兩端設置有矩形凸肩，所述前端蓋和后端蓋上對應矩形凸肩設置有矩形凹槽，矩形凸肩與矩形凹槽之間配合形成牙嵌結構，用于對卡瓦的軸向進行定位并傳遞扭矩，所述殼體和卡瓦套之間形成夾緊油缸，夾緊油缸內設置有用于對殼體和卡瓦套之間的配合面進行密封的密封圈，所述殼體上還設置有液壓油通道，液壓油通道一端為連通至殼體外側的液壓入口，液壓油通道另一端連通到所述夾緊油缸，所述卡瓦與前端蓋之間還設置有彈力復位機構，所述夾緊油缸注入油液后能夠克服復位彈簧的簧力推動卡瓦套沿軸向移動進而推動卡瓦沿徑向移動。
2.如權利要求1所述的煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特征在于，所述卡瓦套既能與殼體形成夾緊油缸又能與卡瓦斜面配合形成斜面增力機構。
3.如權利要求1所述的煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特征在于，所述彈力復位機構包括位于卡瓦套上與前端蓋一端相鄰端頭處的彈簧安裝腔室，彈簧安裝室內安裝有彈簧力沿軸向作用于卡瓦套和前端蓋之間的復位彈簧，復位彈簧為螺旋形彈簧且彈簧內套有導桿，導桿的一端固定在前端蓋上，導桿的另一端可滑動地配合在彈簧安裝室底部的導桿孔內。
4.如權利要求1所述的煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，其特征在于，所述彈力復位機構為環形均布設置的三個。
全文摘要
本發明公開了一種煤礦鉆機用通用鉆桿夾持裝置，包括前端蓋、后端蓋、殼體、卡瓦套、卡瓦、夾緊油缸和彈力復位機構等構件。本裝置可以用作鉆機的卡盤或夾持器，解決了現有煤礦用全液壓鉆機鉆桿夾持裝置不能直接夾持異形鉆桿的難題。配備該夾持裝置的鉆機，在不更換任何零件的情況下，不僅可以夾持普通圓鉆桿而且可以夾持非圓表面的異形鉆桿，使異形鉆桿獲得同普通圓鉆桿相同的使用效能，在使用異形鉆桿鉆孔時上下鉆桿方便快捷，大大降低了使用異形鉆桿鉆孔操作的輔助操作時間及對鉆機操作工人的技術要求，同時提高了鉆機的使用安全系數。
文檔編號E21B19/10GK102518403SQ201210008828
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者王清峰, 辛德忠, 龔憲生 申請人:重慶大學