[发明专利]一种用于钻孔水力开采的电控单动伸缩钻具

摘要

本发明公开了一种用于钻孔水力开采的电控单动伸缩钻具，是由高压水输送系统、动力传动系统、电控单动系统、水枪臂伸缩系统和排渣管道部分组成；本发明设计的水枪能够沿径向伸出设计距离，这样大大增加了钻孔水力开采的范围，提高生产效率；本发明中动力传动系统中步进电机的转动角度和速度可由计算机进行精确控制，因此能够精确控制水枪的张开角度，利用滚珠丝杠的传动方式，使水枪张开和收回动作稳定；本发明具有电控单动系统，钻具的旋转扭矩依靠电控单动系统的步进电机来提供，而不是依靠钻杆来提供，防止钻杆在旋转的过程中破坏输电电缆。

主权项

一种用于钻孔水力开采的电控单动伸缩钻具，其特征在于：是由高压水输送系统、动力传动系统、电控单动系统、水枪臂伸缩系统和排渣管道部分组成；所述高压水射流输送系统包括上接头（1）、引流器（2）、水枪架（8）、保护管（11）、水枪座（13）和水枪接头（14），其中上接头（1）和引流器（2）之间密封连接，引流器（2）可以围绕上接头（1）转动，上接头1下端开设有径向通道，水枪架（8）设置在引流器（2）下部，引流器（2）与水枪架（8）之间密封连接，水枪架8中开设有用于穿套上悬挂挡圈9和排渣管40的预留孔，水枪座13扣在在水枪架8侧向孔内，水枪架8与水枪座13密封连接，水枪座压板12将水枪座13压在水枪架8上面，且水枪座（13）可以围绕密封环转动，水枪接头（14）设置在水枪座（13）下部，且水枪座（13）与水枪接头（14）用螺钉密封连接固定，保护管（11）套设在水枪架（8）、水枪座（13）和水枪接头（14）外部，保护管11上端与水枪架8通过螺钉固定；所述动力传动系统包括动力腔上盖（18）、动力腔支架（19）、伸缩杆（27）、伸缩筒上压盖（28）、滚珠丝杠（29）、伸缩筒（30）、滚珠丝杠螺母（31）、丝杠轴承上挡圈（32）、第一轴承（33）、伸缩筒下压盖（34）、丝杠轴承下挡圈（35）、联轴器（36）、行星减速机（37）、步进电机（38）、步进电机支架（39）和电机电控装置（41），其中步进电机支架（39）用螺栓固定在动力腔支架（19）侧面的平台上；步进电机（38）设置在步进电机支架（39）内部，且用螺栓固定，步进电机（38）的输出轴与步进电机支架（39）上端面板的中心孔同心，行星减速机（37）设置在步进电机（38）的上部，二者的壳体用螺栓固定，行星减速机（37）的输入端与步进电机（38）的输出轴用平键连接，且行星减速机（37）的输出端穿过步进电机支架（39）上端面板的中心孔，联轴器（36）设置在行星减速机（37）的上部，行星减速机（37）的输出端与联轴器（36）的输入端用平键连接，滚珠丝杠（29）设置在联轴器（36）上部，且穿套在联轴器（36）内，联轴器（36）的输出端与滚珠丝杠（29）的下端用平键连接，滚珠丝杠（29）下端穿套有第一轴承（33），第一轴承（33）上下分别设置有丝杠轴承上挡圈（32）和丝杠轴承下挡圈（35），丝杠轴承上挡圈（32）和丝杠轴承下挡圈（35）用来固定第一轴承（33）在滚珠丝杠（29）上的位置，伸缩筒下压盖（34）套设在第一轴承（33）的外侧，伸缩筒下压盖（34）上部通过螺纹密封连接伸缩筒（30），滚珠丝杠螺母（31）穿套在滚珠丝杠（29）下端的外侧， 伸缩杆（27）的下部穿套在滚珠丝杠（29）的上端，伸缩杆（27）为中空管，下端有螺栓孔，与滚珠丝杠螺母（31）通过螺栓紧固，伸缩筒上压盖（28）穿套设置在伸缩杆（27）的外侧，伸缩筒（30）的上部穿套设置在伸缩筒上压盖（28）的外侧，伸缩筒（30）与伸缩筒上压盖（28）通过螺纹密封连接，电机电控装置（41）用螺栓固定在步进电机支架（39）一侧，动力腔上盖（18）与保护管（11）下端通过螺钉连接，动力腔支架（19）上端与动力腔上盖（18）通过螺钉连接；所述电控单动系统包括中心轴接头（3）、上悬挂接头（4）、中心轴轴承（5）、上悬挂内隔套（6）、上悬挂外隔套（7）、上悬挂挡圈（9）、中心轴（10）、下悬挂轴承挡圈（20）、第二轴承（21）、下悬挂轴承座（22）、下轴承锁紧螺母（23）、单动电机架（24）、单动旋转架（25）、动力腔密封盖（26）和动力腔壳体（43），其中单动电机架（24）用螺栓固定在单动旋转架（25）上面，单动旋转架（25）的下端与动力腔密封盖（26）通过螺纹密封连接，用于产生单动动力的步进电机用螺栓固定在单动电机架（24）的中心位置，下悬挂轴承座（22）设置在单动电机架（24）上部，单动电机架（24）与下悬挂轴承座（22）用螺栓固定连接，用于产生单动动力的步进电机与行星减速机组成的动力装置通过螺栓与单动电机架（24）固定，行星减速机的输出轴与单动旋转架（25）通过平键连接，第二轴承（21）套设在中心轴（10）下端，第二轴承（21）的下端紧靠下悬挂轴承座（22），第二轴承（21）的上端紧靠下悬挂轴承挡圈（20），动力腔支架（19）下端管状部分将下悬挂轴承挡圈（20）、第二轴承（21）、下悬挂轴承座（22）中心突出部分扣合，并紧顶在下悬挂轴承座（22）上平面上，中心轴（10）穿过动力腔支架（19）的中心管和动力腔上盖（18），与上悬挂挡圈（9）螺纹连接，上悬挂挡圈（9）与中心轴接头（3）通过螺纹连接，动力腔支架（19）的下端与下悬挂轴承座（22）螺纹连接，中心轴轴承（5）为两个，依次在中心轴接头（3）的下端，中间由上悬挂内隔套（6）隔开，两个中心轴轴承（5）的外面套设有上悬挂外隔套（7），上悬挂外隔套（7）外侧套设有上悬挂接头（4），上悬挂接头（4 ）的上端顶住中心轴接头（3）环形台阶处，上悬挂接头（4）的下端与水枪架（8）通过螺纹连接，中心轴接头（3）穿套在上接头（1）内，中心轴接头（3）与上接头（1）通过螺纹连接，上接头（1）中在两者密封环之间的部位开有径向通道，高压水可以通过径向孔进入引流器（2）腔体内，动力腔壳体（43）的上端与动力腔上盖（18）通过螺纹连接，下端与动力腔密封盖（26）通过螺纹连接；所述水枪臂伸缩系统包括水枪支撑（15）、水枪臂（16）、连杆（17）、水枪带轴支撑（42）和喷嘴（44），其中水枪臂（16）设置在水枪接头（14）的下部，水枪接头（14）与水枪臂（16）通过螺纹密封连接，喷嘴（44）设置在水枪臂（16）的下部，水枪臂（16）与喷嘴（44）通过螺纹密封连接，水枪支撑（15）和水枪带轴支撑（42）均为圆弧构件，二者通过螺钉固定连接在一起，形成一个大于180°的圆弧，卡在圆形的水枪臂（16）指定位置，二者组合成的支撑与连杆（17）铰接，连杆（17）与伸缩杆（27）铰接；所述排渣管道部分主要包括排渣管（40），排渣管（40）上端穿过水枪架（8）的预留孔，下端通过螺栓固定在动力腔上盖（18）上面，并且排渣管（40）下端有径向通道。