本發(fā)明屬于煤礦鉆具，涉及一種串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿。

背景技術(shù)：

1、目前，在煤礦井下煤層鉆孔作業(yè)中所使用的鉆桿普遍為圓錐螺紋連接，只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆孔施工工程中出現(xiàn)塌孔抱鉆現(xiàn)象時(shí)，需要頻繁正反轉(zhuǎn)進(jìn)行緩沖松動(dòng)解抱，而普通單向轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆桿反轉(zhuǎn)會(huì)出現(xiàn)鉆桿脫扣，發(fā)生掉鉆事故。近年來(lái)，相繼開(kāi)發(fā)了一些可正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的鉆桿解決鉆孔施工問(wèn)題，主要為以下幾種類型：一類是采用三棱、六方等多面體形式的柱與孔進(jìn)行插接對(duì)接，以傳遞正反轉(zhuǎn)扭矩，用鍵銷或螺釘進(jìn)行軸向定位連接，以傳遞軸向載荷；另一類采用花鍵套聯(lián)接；還有一些其它形式的正反扣螺紋組合聯(lián)接及內(nèi)部用花鍵承插聯(lián)接。上述雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，要么聯(lián)接接頭強(qiáng)度差，要么不穩(wěn)定，且都需要人工現(xiàn)場(chǎng)輔助裝卸鉆桿，還不能實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動(dòng)裝卸，采用正反轉(zhuǎn)處理卡埋鉆事故及其他問(wèn)題的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，包括若干個(gè)串接的鉆桿單元，所述鉆桿單元包括管體、連接于管體兩端的公接頭和母接頭，以及設(shè)于管體內(nèi)的閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)；所述公接頭和母接頭為花鍵或多面體配合的直插式結(jié)構(gòu)，相鄰鉆桿單元之間的公接頭和母接頭插接配合，并傳遞正反扭矩；

4、所述閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)包括閥芯組件、驅(qū)動(dòng)擺桿、卡塊；

5、所述公接頭的前端設(shè)有多個(gè)圓周布置的卡塊孔；所述卡塊設(shè)于所述卡塊孔中，并與公接頭沿徑向滑動(dòng)配合；所述閥芯組件貫穿所述管體，一端伸入母接頭內(nèi)，另一端滑動(dòng)設(shè)于所述公接頭內(nèi)，并與卡塊端面接觸；所述閥芯組件上設(shè)有閥芯大徑段與閥芯小徑段，所述閥芯大徑段與閥芯小徑段之間設(shè)有斜坡，所述閥芯組件沿軸向移動(dòng)時(shí)，卡塊沿所述斜坡在閥芯大徑段與閥芯小徑段之間滑動(dòng)，并在斜坡推動(dòng)下，卡塊沿徑向從卡塊孔伸出或縮回；

6、所述母接頭內(nèi)設(shè)有用于卡塊卡接的環(huán)形溝槽，所述驅(qū)動(dòng)擺桿位于環(huán)形溝槽與閥芯組件之間；所述驅(qū)動(dòng)擺桿一端通過(guò)銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于母接頭的側(cè)壁上，另一端延伸至母接頭內(nèi)部，并與閥芯組件端部相抵；

7、相鄰鉆桿單元的公接頭插入母接頭中時(shí)，公接頭前端推動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺桿，使驅(qū)動(dòng)擺桿繞銷軸擺動(dòng)，從而推動(dòng)閥芯組件沿軸向移動(dòng)；卡塊在閥芯組件驅(qū)動(dòng)下卡入所述環(huán)形溝槽中，使公接頭與母接頭軸向固定連接。

8、進(jìn)一步，所述閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)還包括回位彈簧、限位套；所述公接頭的內(nèi)孔為階梯孔，所述限位套固定設(shè)于階梯孔內(nèi)，階梯孔內(nèi)設(shè)有限位臺(tái)肩，所述閥芯組件上設(shè)有限位凸臺(tái)，所述限位凸臺(tái)位于限位套與限位臺(tái)肩之間；所述回位彈簧套裝于所述閥芯組件上，回位彈簧一端與所述限位臺(tái)肩相抵，另一端與所述限位凸臺(tái)相抵；

9、鉆桿拆卸時(shí)，所述閥芯組件在回位彈簧作用下沿軸線移動(dòng)，使卡塊從閥芯大徑段回到閥芯小徑段，同時(shí)，閥芯組件帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺桿擺動(dòng)回復(fù)至初始位置。

10、進(jìn)一步，所述閥芯組件包括閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯，所述閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯連接，所述閥芯大徑段、閥芯小徑段、限位凸臺(tái)均位于所述閥芯上，所述閥芯加長(zhǎng)桿一端連接于閥芯大徑段上，另一端與驅(qū)動(dòng)擺桿相抵。

11、進(jìn)一步，所述閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯均為中空結(jié)構(gòu)，所述閥芯加長(zhǎng)桿的端部和閥芯上分別設(shè)有過(guò)水孔，用于鉆桿單元內(nèi)腔中液體的排出和流入。

12、進(jìn)一步，所述卡塊上設(shè)有卡槽，所述卡槽內(nèi)設(shè)有卡塊銷，通過(guò)卡塊銷防止卡塊從卡塊孔中脫出。

13、進(jìn)一步，所述卡塊與閥芯組件接觸的一端為平底面，另一端沿閥芯組件軸向設(shè)有倒角，以便于卡塊插入或脫離環(huán)形溝槽。

14、進(jìn)一步，所述母接頭的側(cè)壁上設(shè)有開(kāi)口，所述驅(qū)動(dòng)擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于所述開(kāi)口中，所述開(kāi)口外側(cè)通過(guò)封塊密封。

15、進(jìn)一步，所述母接頭內(nèi)位于環(huán)形溝槽遠(yuǎn)離閥芯組件的一側(cè)設(shè)有密封圈。

16、進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)擺桿上設(shè)有貼合面，鉆桿單元連接到位時(shí)，公接頭外圓與驅(qū)動(dòng)擺桿上的貼合面貼合，對(duì)驅(qū)動(dòng)擺桿進(jìn)行限位，防止閥芯組件在回位彈簧作用下推動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺桿，使鉆桿單元間保持鎖定狀態(tài)。

17、本發(fā)明的有益效果在于：

18、本發(fā)明是在普通單向插接連接鉆桿內(nèi)部增設(shè)閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)，鉆桿間先通過(guò)六方等配合插接連接到位后，再通過(guò)閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)利用鉆桿間連接時(shí)公接頭的擠壓力實(shí)現(xiàn)鉆桿間鎖定或解鎖，實(shí)現(xiàn)鉆桿正反轉(zhuǎn)進(jìn)行緩沖松動(dòng)處理抱鉆事故同時(shí)，鉆機(jī)也可自動(dòng)裝卸鉆桿，為真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)全程無(wú)人化鉆孔施工提供技術(shù)支撐；擺脫了人工輔助操作，減低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

19、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，包括若干個(gè)串接的鉆桿單元，其特征在于：所述鉆桿單元包括管體、連接于管體兩端的公接頭和母接頭，以及設(shè)于管體內(nèi)的閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)；所述公接頭和母接頭為花鍵或多面體配合的直插式結(jié)構(gòu)，相鄰鉆桿單元之間的公接頭和母接頭插接配合，并傳遞正反扭矩；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)還包括回位彈簧、限位套；所述公接頭的內(nèi)孔為階梯孔，所述限位套固定設(shè)于階梯孔內(nèi)，階梯孔內(nèi)設(shè)有限位臺(tái)肩，所述閥芯組件上設(shè)有限位凸臺(tái)，所述限位凸臺(tái)位于限位套與限位臺(tái)肩之間；所述回位彈簧套裝于所述閥芯組件上，回位彈簧一端與所述限位臺(tái)肩相抵，另一端與所述限位凸臺(tái)相抵；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述閥芯組件包括閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯，所述閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯連接，所述閥芯大徑段、閥芯小徑段、限位凸臺(tái)均位于所述閥芯上，所述閥芯加長(zhǎng)桿一端連接于閥芯大徑段上，另一端與驅(qū)動(dòng)擺桿相抵。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述閥芯加長(zhǎng)桿和閥芯均為中空結(jié)構(gòu)，所述閥芯加長(zhǎng)桿的端部和閥芯上分別設(shè)有過(guò)水孔，用于鉆桿單元內(nèi)腔中液體的排出和流入。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述卡塊上設(shè)有卡槽，所述卡槽內(nèi)設(shè)有卡塊銷，通過(guò)卡塊銷防止卡塊從卡塊孔中脫出。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述卡塊與閥芯組件接觸的一端為平底面，另一端沿閥芯組件軸向設(shè)有倒角。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述母接頭的側(cè)壁上設(shè)有開(kāi)口，所述驅(qū)動(dòng)擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)于所述開(kāi)口中，所述開(kāi)口外側(cè)通過(guò)封塊密封。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述母接頭內(nèi)位于環(huán)形溝槽遠(yuǎn)離閥芯組件的一側(cè)設(shè)有密封圈。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)擺桿上設(shè)有貼合面，鉆桿單元連接到位時(shí)，公接頭外圓與驅(qū)動(dòng)擺桿上的貼合面貼合，對(duì)驅(qū)動(dòng)擺桿進(jìn)行限位，防止閥芯組件在回位彈簧作用下推動(dòng)驅(qū)動(dòng)擺桿，使鉆桿單元間保持鎖定狀態(tài)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種串聯(lián)機(jī)構(gòu)鎖定插接連接雙向旋轉(zhuǎn)鉆桿，包括多個(gè)串接的鉆桿單元，鉆桿單元由管體、公接頭、母接頭及閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)組成。公接頭與母接頭通過(guò)花鍵或多面體配合插接，用于傳遞正反扭矩；閥芯卡鎖機(jī)構(gòu)包括閥芯組件、驅(qū)動(dòng)擺桿和卡塊，公接頭插入母接頭時(shí)，驅(qū)動(dòng)擺桿推動(dòng)閥芯組件移動(dòng)，帶動(dòng)卡塊伸入母接頭的環(huán)形溝槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)公母接頭的軸向鎖定。拆卸時(shí)，閥芯組件在回位彈簧作用下復(fù)位，卡塊收回，解除鎖定。該鉆桿能夠有效解決傳統(tǒng)單向旋轉(zhuǎn)鉆桿給進(jìn)或回拉反轉(zhuǎn)時(shí)脫扣問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)緩解抱鉆事故，并支持鉆機(jī)自動(dòng)裝卸，減少人工輔助操作，提高施工效率，適用于煤礦井下鉆孔作業(yè)。

技術(shù)研發(fā)人員：潘小葉,李彥明,孫利海,李克松,郭昆明,徐樹(shù)斌,翟城,杜坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2