一种钻孔用稳杆器制造技术

一种矿山钻孔用的滚轮式稳杆器主要由本体、三个滚轮、冷却与排渣风道构成。三个滚轮的最大工作外径稍大于炮孔直径。滚轮的轴线与钻杆的轴线之间相对存在一个空间交叉角，工作时产生一个３．５９吨的轴向自进力，从而大大增进稳杆效果，减少了振动，提高了钻孔速度。该稳杆器采用分体加工，然后将上、下接头与本体用螺纹连接后焊死成一体，稳杆器的冷却与排渣风道在轴心合为一体，从而便于加工制做，成本低廉。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属于一种矿山钻孔的扶正减振装置。特别是为露天矿钻孔用的滾轮式稳杆器。矿山用钻机钻孔时，一般需在钻头与钻杆之间装有一个稳杆器，起稳定钻杆、减少振动和保护钻头提高使用寿命的作用。目前我国矿山多采用进口的稳杆器，如美国的“里德”公司生产的刮板式稳杆器，工作时刮板与孔壁间隙很小，有时相接触。该稳杆器结构简单，易制造，但工作时迴转阻力大、耗能大、寿命低，一般钻300～700米就要补焊一次刮板，否则起不到稳杆作用。1977年本溪钢铁公司歪头山铁矿进口六只美国“BE”公司生产的滾轮式稳杆器，多因摩擦付咬死，使滾轮报废。最高使用寿命仅为3000米／支。而且结构特别复杂，经检索查阅到1963年以来有关稳杆器的专利文献53篇，其中与本专利技术创造相关的有4篇。①US3680646；②US4226291③US3820613；④GB2081 346A，而其中的头两篇又为最接近的相关技术，下面将分别叙述①US3680646专利公开的是一种滾轮倾斜的稳杆器，它的滾轮轴线相对钻杆的轴线沿钻杆迴转方向向后倾斜一个12°角度，并在滾轮上堆焊硬质合金层，钻孔时利用滾轮与孔壁稍微接触而起到稳杆做用。滾轮沿钻杆迴转方向向后倾斜是为了保证循环排渣，使液流能顺利排出孔外，该稳杆器主要应用于石油钻井，不能应用于穿凿坚硬矿岩的露天矿中。因它的滾轮与孔壁之间实际上是存在一定的间隙。而滾轮又沿迴转方向后倾，从而降低了稳杆作用。②US4226291专利公开是一种矿用的滾轮式稳杆器，它的滾轮轴及滾轮的外轮廓线与钻杆轴线平行，风道在稳杆器中间，工作时，三个工作滾轮轮廓构成的稳杆器外径永远小于砲孔直径，大大降低了(甚至起不到)稳杆作用。这种稳杆器的排渣风道很复杂，制造工艺性差，滾轮和轴的摩擦付材料寿命低，影响稳杆器使用寿命，成本很高。本技术的目地是针对上述已有稳杆器的存在不足，提供一种满足矿山钻机钻孔的稳定要求，达到提高钻孔速度和钻孔质量，降低钻孔成本，提高钻头寿命，特别适用在露天矿山钻孔的滾轮式稳杆器。该滾轮式稳杆器主要由安装在稳杆器本体上并互成120°分布的三个滾轮所构成。其专利技术要点为①稳杆器由三个滾轮构成的锥形工作面，即，滾轮轴线相对钻杆轴线之间为一定的空间交叉角，也就是滾轮轴线与钻杆轴线之间相对存在一个角度，然后滾轮轴线又沿钻杆迴转工作的切线方向倾斜一个角度。由于这个空间交叉角，使之构成稳杆器工作面的大头直径稍大于砲孔(钻头)直径。钻孔时，三个滾轮参与切削少量孔壁岩石的工作，增加稳杆效果。由于滾轮沿钻杆迴轮工作方向前倾一定角度，所以滾轮工作时，压紧孔壁向下旋进，产生一个约3.95吨的自动向下的轴向压力(相当一个螺旋进给力)，增加了穿孔效率，使稳杆器紧紧压在孔壁上起到稳杆作用，同时还大大降低因钻头冲击产生振动通过钻杆传给钻机的动负荷。从而，从根本上解决了现有稳杆器与孔壁间存在间隙而不能很好起到稳杆和减振的缺点。②为保证加工和装配的工艺性、稳杆器先做成分体结构，在上、下接头与本体之间用螺纹连接、然后用予热分层将螺纹口焊死成为一体，以保证足够的强度。③冷却与排渣风道合为一体。稳杆器的轴心设有冷却与排渣风道、压力气体通过该风道分别进行冷却稳杆器和钻头轴承并在孔底排渣。该结构简单，工艺性好，达到冷却与排渣的要求。④滾轮与滾轮轴的摩擦付采用堆焊出两种不同合金层的固体减摩剂方式“润滑”。使摩擦付的寿命大大提高，不发生咬合或磨偏的现象。该稳杆器的主要优点是稳杆效果好，减少钻机振动，使钻机平台平均振幅减少38％，提高了迴转加压机构和钻头使用寿命，使钻头寿命提高55.3％，仅钻头寿命这一项，每台钻机可节省钻具费6.4万元。稳杆器本身的使用寿命为7800米／支，是77年从美国进口的滾轮式稳杆器的2.5倍，是目前我国大多采用刮板式稳杆器的15倍之多。过去7～10天换一次稳杆器，现在用该稳杆器3～6个月更换一次。减少了繁重的体力劳动和设备人身不安全因素，降低了维修费用、噪音小，给工人创造了良好的工作环境，由于产生了3.95吨的自动向下的轴向压力，提高了钻孔效率14％左右，节省了大量的能源。下面结合附图对本专利技术创造做进一步详细描述图1是本稳杆器的总体结构图。图2、3是本稳杆器的断面剖视图。图4是本稳杆器滾轮轴位置的空间坐标图。参照附图1.2.3.看出，该稳杆器主要由上接头〔8〕、本体〔6〕，下接头〔1〕、滾轮〔4〕、冷却排渣风道〔9〕、〔10〕、〔16〕构成，首先在本体〔6〕上均匀120°分布装有三个滾轮〔4〕、滾轮轴〔3〕为空心轴，用来做为排渣、冷却风道，并且在该轴上钻有两个风孔〔13〕，用来通过压缩气流。当工作时，滾轮迴转，具有一定压力的气体从风道〔9〕进入到三个空心的滚轮轴心风道〔10〕，一部分通过风孔〔13〕流向滾轮的摩擦付〔12〕，然后由〔11〕、〔15〕处排出，实现冷却。另一部分气流通过风道〔16〕进入钻头，实现冷却钻头与排渣。另外，三个滾轮轴〔3〕都与稳杆器(钻杆)的轴线形成空间交叉角度，参照空间坐标图附图4L——为滚轮轴线；Z——为钻杆轴线；L′——为L在XOZ投影面的投影轴线；L″——为L在YOZ投影面的投影轴线；α——为滚轮轴L相对钻杆Z轴的倾角，即L′与Z轴的倾角。α＝1°～5°。β——为滾轮轴线L沿钻杆迴转工作切线方向前倾角，即L″与Z轴的倾角。β＝1°～5°。由于这种空间交叉角，锥形工作面又稍大于砲孔外壁，滾轮参加了少量的破碎岩石作用，从而实现了3.59吨的轴向自进力，大大增强了稳杆效果和起到了减振作用。滾轮轴的固定结构方式为装入本体的滾槽〔14〕内。轴的上端装一卡套〔5〕、卡套靠卡环〔7〕固定、使之卡套和轴都不产生转动，滚轮的下端装有垫片〔2〕，防止本体磨损。滾轮轴〔3〕的轴向定位靠上、下接头的锥形风道壁阻挡滾轮轴的轴向移动。滾轮与滾轮轴之间的磨擦付〔12〕采用固体减磨剂方式“润滑”。即在滾轮轴和滚轮内径上，分别堆焊出两种不同的合金层，实现磨擦付的固体“润滑”。稳杆器的上、下接头制成空心，做为冷却与排渣风道〔9〕、〔16〕。上、下接头与本体采用螺纹连接后，用电焊将螺口焊死，成为整体。这种先分体加工制做，然后组装焊接为整体，特别便于加工制做与安装。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿山钻孔用的稳杆器，它主要由本体，滚轮、风道构成，其特征在于：它由三个滚轮〔４〕构成的锥形的工作面、滚轮的轴线相对钻杆轴线之间为一定的空间交叉角、即：滚轮轴线与钻杆轴线之间有一个角度，然后滚轮轴线又沿钻杆回转工作的切线方向前倾一个角度。

【技术特征摘要】
1.一种矿山钻孔用的稳杆器，它主要由本体，滚轮、风道构成，其特征在于它由三个滚轮[4]构成的锥形的工作面、滚轮的轴线相对钻杆轴线之间为一定的空间交叉角、即滚轮轴线与钻杆轴线之间有一个角度，然后滚轮轴线又沿钻杆迴转工作的切线方向前倾一个角度。2.按照权利要求1所述的稳杆器，其特征在于滾轮轴线与钻杆轴线之间的角度为1°～5°，滾轮轴线又沿钻杆迴转工作切线方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟杰新，任立义，孙凤喜，郑玉庭，
申请(专利权)人：东北工学院，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]