一种自推进凿岩钻孔装置

摘要

本发明涉及一种自推进凿岩钻孔装置，属于凿岩钻孔技术领域。本发明包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头，本发明主要利用装置上的棘爪，使得钻孔装置在工作时不需要另外的轴向推力，仅依靠冲击器冲击活塞回程时提供的反力，使装置整体向孔内推进，而冲击器的冲击活塞在向前冲击行程时，所引起的机体向后相对位移被装置上的棘爪约束而不能回退；另外装置采用空心轴步进电机实现钻头的回转功能，电磁线圈提供装置的配气通道转换功能，用以控制冲击器的冲击活塞的工作行程。该装置仅需用传统凿岩机事先钻凿深度与该装置长度相当的预钻孔后，无需传统的孔外机构装置就能在孔内自动推进进行凿岩钻孔。

主权项

一种自推进凿岩钻孔装置，其特征在于：包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头（22）；所述约束器部分包括约束器（1）、棘爪（2）、棘爪凹槽（3）、顶推弹簧（4）、顶推弹簧安装孔（5）、主拉绳（6）、分拉绳（7）、主拉绳孔道（8）、分拉绳孔道（9）；所述冲击回转机构部分包括气缸体（10）、活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13）、联轴器（14）、活塞回程排气控制阀（15）、阀体排气道（16）、缸壳排气道（17）、电磁线圈（18）、回复弹簧（19）、冲击力传递件（20）、前端外壳（21）、连接销（23）、配气内管（24）、配气外管（25）、配气孔道Ⅰ（26）、配气孔道Ⅱ（27）、配气孔道Ⅲ（28）、配气孔道Ⅳ（29）、配气孔道Ⅴ（30）、配气孔道Ⅵ（31）、配气孔道Ⅶ（32）、配气孔道Ⅷ（33）、配气孔道Ⅸ（34）、电缆通孔（35）、电缆（36）、抑尘降温水道（37）、电磁线圈设置腔（39）、配气孔道Ⅹ（40）、空心轴步进电机设置腔（41）、配气孔道Ⅺ（42）；所述棘爪（2）以转动副连接方式设置于约束器（1）外周上的棘爪凹槽（3）中；顶推弹簧安装孔（5）开凿于棘爪凹槽（3）中，置于顶推弹簧安装孔（5）中的顶推弹簧（4）使得棘爪（2）的爪端部分与钻孔（38）的孔壁充分接触；分拉绳（7）一端与棘爪（2）相连，另一端穿过约束器（1）中的分拉绳孔道（9）与位于主拉绳孔道（8）中的主拉绳（6）相连用于使棘爪（2）脱离钻孔（38）的孔壁；所述气缸体（10）内从左到右依次设有活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13），活塞回程排气控制阀（15）、电磁线圈（18），活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13），活塞回程排气控制阀（15）、电磁线圈（18）均位于中心轴线通孔上，配气内管（24）和配气外管（25）置于气缸体（10）中心轴线上；活塞（11）与配气外管（25）以滑动副连接用于保证气密性接触；回程限位环（12）紧嵌于气缸体（10）内壁上或与气缸体（10）加工为一体；空心轴步进电机（13）通过联轴器（14）与配气外管（25）相连；活塞回程排气控制阀（15）中的孔与配气内管（24）紧密固定，活塞回程排气控制阀（15）外周与气缸体（10）内壁气密性滑动接触，活塞回程排气控制阀（15）上设置有阀体排气道（16），阀体排气道（16）一端通缸腔，阀体排气道（16）另一端通设置于缸壳上的缸壳排气道（17）；电磁线圈（18）中心设置回复弹簧（19），在回复弹簧（19）回复状态下，置于配气外管（25）内的配气内管（24）右端部小部分插入电磁线圈（18）的左侧用于保证配气内管（24）能受到电磁线圈（18）的吸力作用；冲击力传递件（20）设置于气缸体（10）左端部用以向连接于其上的钻头传递活塞（11）的冲击力；配气孔道Ⅰ（26）位于约束器（1）内，其右端通到约束器（1）尾部用于接外部提供的压缩空气，左端通到电磁线圈（18）的设置腔（39）中，电磁线圈（18）中的设置腔（39）中留有适当空间用于供压缩空气进入来作为所述自推进凿岩钻孔装置的进气通道；开于配气内管（24）上的配气孔道Ⅱ（27）和开于配气外管（25）上的配气孔道Ⅲ（28）均为径向对穿开孔并在轴线方向为中心对齐以便配气内管（24）在配气外管（25）中轴线上相对滑动时可使两对孔道对齐，以构成活塞（11）冲程的进气通道，配气孔道Ⅱ（27）、配气孔道Ⅲ（28）在配气内管（24）上和配气外管（25）上的位置均处于活塞（11）的右侧及空心轴步进电机（13）的左侧的回程限位环（12）旁；配气孔道Ⅳ（29）设置于冲击力传递件（20）右侧大头段中，配气孔道Ⅳ（29）呈转角形式，一端通气缸体（10）的腔体，另一端通配气外管（25）上的配气孔道Ⅴ（30）作为活塞（11）的冲程排气通道，也作为活塞（11）的回程进气通道；配气孔道Ⅴ（30）和配气孔道Ⅵ（31）分别位于配气外管（25）和配气内管（24）上，配气孔道Ⅴ（30 ）与配气孔道Ⅳ（29）正对相通固定，配气内管（24）在配气外管（25）中作轴线滑动时，实现配气孔道Ⅵ（31）与配气孔道Ⅴ（30）的相通和相离，以作为活塞（11）回程时的进气通道；配气孔道Ⅶ（32）设置于配气内管（24）左端部的实心段中，为一T形孔道，其一端通口于配气内管（24）左端部，并与设置于配气外管（25）左端部的配气孔道Ⅹ（40）的右侧相通，另一端通口于配气内管（24）的实心段侧壁上，随着配气内管（24）在配气外管（25）中作轴线方向滑动时，以实现配气内管（24）的侧壁上的通孔与配气外管（25）上的配气孔道Ⅴ（30）相通和相离，以作为活塞（11）冲程时的排气通道；                     配气孔道Ⅷ（33）设置于冲击力传递件（20）左侧小头段中，其一端通口于左侧端部，与设置于钻头（22）中的配气孔道Ⅸ（34）相通，另一端与配气孔道Ⅹ（40）的左侧相通；所述自推进凿岩钻孔装置内设置有两个连接销（23）用于保证配气内管（24）与配气外管（25）只能作轴线相对滑动而不能作相对绕轴转动，连接销（23）与冲击力传递件（20）以螺纹固定连接用于将冲击力传递件（20）、配气外管（25）及配气内管（24）串接，配气内管（24）在其上作轴向滑动，配气外管（25）与冲击力传递件（20）紧密接触固定；约束器部分的约束器（1）与冲击回转机构部分的气缸体（10）及气缸体（10）与前端外壳（21）均可为螺纹连接；电缆（36）通过设置于约束器（1）的电缆通孔（35）用于为电磁线圈（18）和空心轴步进电机（13）提供电源。