一种组合式悬臂式自适应扩孔器及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种组合式悬臂式自适应扩孔器，包括刀臂

【技术实现步骤摘要】
一种组合式悬臂式自适应扩孔器及使用方法


[0001]本专利技术涉及一种组合式悬臂式自适应扩孔器，属钻孔设备

。

技术介绍

[0002]目前在进行煤层钻孔等作业中，往往需要对钻孔内部通过扩径达到增透的目的，这一需求在煤层气开采
、
瓦斯治理等领域中尤为突出，针对这一问题，当前开发了众多的具备钻孔和扩孔功能的钻杆设备，虽然都可以满足钻孔及扩孔作业的需要，往往需要在钻杆等设备上增加额外的机械结构，同时设备自身结构及操控也相对复杂，从而一方面导致钻孔设备结构相对复杂，设备维护及运行成本高，操作难度大，另一方面也造成了扩孔作业时驱动力的传递
、
控制便捷性和精度也相对较差的缺陷，钻孔产生的碎屑排屑效率也往往相对较差，从而不同程度造成了钻孔
、
扩孔作业的工作效率和精度受到影响，并因此影响了钻孔及扩孔作业的效率和质量
。
[0003]此外，当前传统的钻孔设备在运行中，钻孔用各刀具与岩壁间接触面积
、
作业压力
、
切削量均相同，从而导致各刀具运行时均需承受较大的负载，从而一方面增加了钻孔作业的能耗，降低了钻孔作业效率，另一方面也导致刀具运行时承受的负载较大，因此刀具摩擦损耗量大，严重时甚至导致刀具断裂等情况发生，从而严重影响钻孔作业刀具使用使用寿命和维护成本
。
[0004]于是，专利技术人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种组合式悬臂式自适应扩孔器，旨在解决一些现存的装备问题
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术上的不足，本专利技术提供一种组合式悬臂式自适应扩孔器，该专利技术专利技术极大的简化了钻孔设备的机械结构，设备模块化程度相对较高，维护及故障排除便捷，同时具有良好的通用性和环境适用性，在钻孔过程中可灵活实现对钻孔进行扩孔作业，有效简化扩孔作业流程，降低扩孔难度，同时还可在不影响钻孔质量及效率的同时，有效降低钻孔刀具运行负载，从而有助于提高钻孔
、
扩孔效率，并降低刀具磨损量，并克服传动钻孔刀具因复杂过大而发生断裂损毁等情况发生，提高刀具使用寿命，降低钻孔刀具使用及维护成本
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]一种组合式悬臂式自适应扩孔器，包括刀臂
、
长扩径刀臂
、
短扩径刀臂
、
供水孔
,
刀臂为轴向截面呈矩形的柱状结构，其外侧面设两条刀槽，且刀槽轴线与刀臂轴线平行分布并环绕刀臂轴线均布，长扩径刀臂
、
短扩径刀臂分别嵌于两刀槽内，且长扩径刀臂
、
短扩径刀臂后半部通过铰接轴与刀槽槽壁间铰接，长扩径刀臂
、
短扩径刀臂前端面超出刀臂前端面至少5厘米，且长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线与刀臂轴线呈0°
—90
°
夹角，长扩径刀臂长度为短扩径刀臂长度的至少
1.5
倍，且长扩径刀臂后端面超出短扩径刀臂后端面外至少5厘
米，刀臂前端面设至少两个导向孔，导向孔轴线与刀臂轴线呈0°
—60
°
夹角，同时各导向孔环绕刀臂轴线分布，刀槽槽底位置处设至少一个排渣孔，排渣孔嵌于刀槽槽底内，其轴线与刀槽轴线垂直相交，并与长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线相交，此外排渣孔位于刀臂前端面后方至少
10
毫米处，导向孔
、
排渣孔对应的刀臂内分别设一条供水孔，供水孔轴线与刀臂轴线间平行分布
。
[0008]进一步的，所述长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与刀槽底部间间距不小于5毫米，同时刀槽前端面的槽底处设至少一个永磁体，且当长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线与刀槽轴线为0°
时，长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与永磁体相抵；所述长扩径刀臂
、
短扩径刀臂包括承载臂
、
连接槽
、
主切削刃
、
辅助切削刃
、
限位块，所述承载臂为横断面呈矩形及等腰梯形中任意一种的棱台结构，所述承载臂前端面设一个主切削刃，其前半部的内侧面设与其轴线呈0°
—30
°
的作业面，作业面设若干沿其轴线方向分布的连接槽，连接槽与作业面平行分布，并与承载臂轴线呈
15
°
—60
°
夹角，同时每个连接槽内均与
1—3
个沿其轴线分布的辅助切削刃，所述辅助切削刃与连接槽槽壁连接，且辅助切削刃最大宽度不大于连接槽宽度的
50
％，同时辅助切削刃上端面高出作业面表面至少5毫米，所述承载臂后端面与限位块连接，且当承载臂轴线与刀槽底部间夹角大于
30
°
时，限位块与刀槽槽底相抵
。
[0009]进一步的，所述限位块包括硬质基轮
、
调节弹片，其中所述硬质基轮为偏心轮
、
椭圆轮结构中的任意一种，所述硬质基轮通过铰接轴与刀槽槽壁间铰接，所述硬质基轮外侧面与调节弹片连接，所述调节弹片一端与硬质基轮外侧面铰接，其板面与刀槽槽底呈
10
°
—60
°
夹角
。
[0010]进一步的，所述刀臂后端面设连接孔，所述连接孔与刀臂同轴分布，其深度为刀臂长度的
30
％
—70
％，所述连接孔孔壁设连接螺纹，同时供水孔后端面位于连接孔底部，并与连接孔连通；同时刀臂的刀槽侧壁处设弹性定位卡销，弹性定位卡销对应的刀臂上设销孔，并通过销孔与刀臂连接，且弹性定位卡销前端面位于刀槽内并在长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与刀槽平行分布时，与长扩径刀臂
、
短扩径刀臂外侧面相抵并滑动连接，同时弹性定位卡销后端面位于刀臂外，并与刀臂外侧面平齐分布
。
[0011]进一步的，所述供水孔对应的连接孔底部处设缓存水槽，所述缓存水槽嵌于连接孔底部内，缓存水槽与供水孔间同轴分布，所述缓存水槽最小内径为供水孔管径的
1.5—3
倍，同时相邻两缓存水槽之间设弹性垫板，且弹性垫板高度不小于5毫米
。
[0012]进一步的，所述缓存水槽对应的连接孔底板设导流槽，所述导流槽嵌于连接孔底部内并为与连接孔同轴分布的圆弧结构，同时相邻两缓存水槽间通过导流槽连通，且导流槽位于弹性垫板下方，并由弹性垫板对导流槽顶部进行密封，所述导流槽深度不大于缓存水槽深度的
30
％
,
其横断面呈矩形
、
等腰梯形及“U”字形结构中的任意一种
。
[0013]进一步的，所述供水孔采用与刀臂一体式结构及通过装配块与刀臂间组装结构中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种组合式悬臂式自适应扩孔器，其特征在于：所述的组合式悬臂式自适应扩孔器包括刀臂
、
长扩径刀臂
、
短扩径刀臂
、
供水孔
,
其中所述刀臂为轴向截面呈矩形的柱状结构，其外侧面设两条刀槽，且刀槽轴线与刀臂轴线平行分布并环绕刀臂轴线均布，所述长扩径刀臂
、
短扩径刀臂分别嵌于两刀槽内，且长扩径刀臂
、
短扩径刀臂后半部通过铰接轴与刀槽槽壁间铰接，同长扩径刀臂
、
短扩径刀臂前端面超出刀臂前端面至少5厘米，且长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线与刀臂轴线呈0°
—90
°
夹角，同时所述长扩径刀臂长度为短扩径刀臂长度的至少
1.5
倍，且长扩径刀臂后端面超出短扩径刀臂后端面外至少5厘米，所述刀臂前端面设至少两个导向孔，所述导向孔轴线与刀臂轴线呈0°
—60
°
夹角，同时各导向孔环绕刀臂轴线分布，同时刀槽槽底位置处设至少一个排渣孔，所述排渣孔嵌于刀槽槽底内，其轴线与刀槽轴线垂直相交，并与长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线相交，同时所述排渣孔位于刀臂前端面后方至少
10
毫米处，所述导向孔
、
排渣孔对应的刀臂内分别设一条供水孔，所述供水孔轴线与刀臂轴线间平行分布
。2.
根据权利要求1所述的一种组合式悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与刀槽底部间间距不小于5毫米，同时刀槽前端面的槽底处设至少一个永磁体，且当长扩径刀臂
、
短扩径刀臂轴线与刀槽轴线为0°
时，长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与永磁体相抵；所述长扩径刀臂
、
短扩径刀臂包括承载臂
、
连接槽
、
主切削刃
、
辅助切削刃
、
限位块，所述承载臂为横断面呈矩形及等腰梯形中任意一种的棱台结构，所述承载臂前端面设一个主切削刃，其前半部的内侧面设与其轴线呈0°
—30
°
的作业面，作业面设若干沿其轴线方向分布的连接槽，连接槽与作业面平行分布，并与承载臂轴线呈
15
°
—60
°
夹角，同时每个连接槽内均与
1—3
个沿其轴线分布的辅助切削刃，所述辅助切削刃与连接槽槽壁连接，且辅助切削刃最大宽度不大于连接槽宽度的
50
％，同时辅助切削刃上端面高出作业面表面至少5毫米，所述承载臂后端面与限位块连接，且当承载臂轴线与刀槽底部间夹角大于
30
°
时，限位块与刀槽槽底相抵
。3.
根据权利要求1所述的一种组合式悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述限位块包括硬质基轮
、
调节弹片，其中所述硬质基轮为偏心轮
、
椭圆轮结构中的任意一种，所述硬质基轮通过铰接轴与刀槽槽壁间铰接，所述硬质基轮外侧面与调节弹片连接，所述调节弹片一端与硬质基轮外侧面铰接，其板面与刀槽槽底呈
10
°
—60
°
夹角
。4.
根据权利要求1所述的一种组合式悬臂式自适应扩孔器，其特征在于，所述刀臂后端面设连接孔，所述连接孔与刀臂同轴分布，其深度为刀臂长度的
30
％
—70
％，所述连接孔孔壁设连接螺纹，同时供水孔后端面位于连接孔底部，并与连接孔连通；同时刀臂的刀槽侧壁处设弹性定位卡销，弹性定位卡销对应的刀臂上设销孔，并通过销孔与刀臂连接，且弹性定位卡销前端面位于刀槽内并在长扩径刀臂
、
短扩径刀臂与刀槽平行分布时，与长扩径刀臂
、
短扩径刀臂外侧面相抵并滑动...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷东记，孟慧，闫江伟，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：