一种煤矿用架柱式乳化液钻机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及煤矿钻探领域，尤其涉及一种全方位钻削与进给的煤矿用架柱式乳化液钻机。
背景技术
[0002] 目前煤矿井下用钻探设备主要有煤电钻机、
风钻机、液压钻机等几类。在煤矿井下易燃易爆的环境下，国家安监局已经严格限制带电设备的使用，煤电钻机被淘汰已是必然；风钻机由于其噪音大、
扭矩小、效率低下、寿命短等不足也正处在被逐步淘汰之列；现阶段煤矿使用的大中型钻机主要还是液压钻机，其扭矩大、噪音低、工作可靠、寿命长等优点其他类钻机无可比拟，但其运行
费用高、污染高、体积大、操作复杂、介质易燃易爆、现场仍需带电作业等
缺陷又受到广泛病垢，因此在中小型钻机基本不会采用液压钻机方案。
发明内容
[0003] 本实用新型克服上述
现有技术中液压钻机的缺点提供一种无环境限制、全方位作业的煤矿用架柱式乳化液钻机。
[0004] 本实用新型的技术方案是这样实现的：一种煤矿用架柱式乳化液钻机，包括乳化液
泵站、工作机构及操纵机构，所述工作机构包括
钻杆动
力头、为钻杆动力头提供动力的
液压马达、与钻杆动力头滑动配合的托架、设置在托架内的推进机构、推进油缸以及用以
支撑托架的立柱，所述立柱上套接一可绕立柱转动的滑动套，所述滑动套上固定安装一横轴，所述托架通过托架座安装在横轴上，所述托架座与所述横轴活动连接，所述托架座可绕所述横轴径向转动，所述托架与所述托架座固定连接；所述托架上还滑动设置有双缸液压夹持器，所述双缸液压夹持器包括夹紧
液压缸及旋动液压缸；所述操纵机构包括操纵
支架，所述操纵支架上设置有换向
阀、压力表及
水管控制
球阀，所述换向阀的一端与乳化液泵站的出油口通过高压管相连接。
[0005] 所述换向阀为四个手动换向阀，分别为液压马达换向阀、推进油缸换向阀、夹紧液压缸换向阀及旋动液压缸换向阀，所述液压马达换向阀与所述液压马达通过高压管相连接，所述推进油缸换向阀与所述推进油缸通过高压管相连接，所述夹紧液压缸换向阀与所述夹紧液压缸通过高压管相连接，所述旋动油缸换向阀与所述旋动液压缸相连接。
[0006] 所述钻杆动力头
主轴为四方轴，所述四方轴与钻杆转接头通过
螺纹连接。
[0007] 所述立柱下端设置有立柱顶紧装置。
[0009] 所述双缸液压夹持器为悬浮式。
[0011] 所述滑动套上还设置有一手动升降机，手动升降机包括手动绞轮及一端卷绕在手动绞轮上的
钢丝绳，所述
钢丝绳的另一端固定设置在立柱顶端。
[0012] 所述乳化液泵站包括油箱、防爆
电机及高压齿轮泵，所述高压齿轮泵的输出端连接进油管，所述进油管阀组相连接，所述阀组包括卸荷溢流阀、压力表、
安全阀及
蓄能器。 [0013] 所述乳化液泵站还包括冷却器，所述冷却器设置在油箱内。
[0014] 本实用新型的技术方案产生的技术效果如下：所述立柱上套接一可绕立柱转动的滑动套，滑动套可绕立柱水平360°回转，所述托架通过托架座安装在横轴上，所述托架座与所述横轴活动连接，所述托架座可绕所述横轴径向转动，所述托架与所述托架座固定连接，托架座与横轴之间两个方向约束，实现轴向固定，托架座绕横轴径向旋转，所述托架与托架座固定，进而实现了钻机全方位作业；所述滑动套上还设置有一手动升降机，手动升降机包括手动绞轮、一端卷绕在手动绞轮上的钢丝绳，所述钢丝绳的另一端固定设置在立柱顶端，可使托架上下移动，进而该钻机可实现全方位作业；所述托架上还滑动设置有双缸液压夹持器，其中一个夹持器用于固定,另一个夹持器在旋动液压缸带动下可做一定
角度的旋转，把经
螺纹连接的两根钻杆分离，解决人工分离两钻杆较困难的问题；所述立柱下端设置有立柱顶紧装置，使立柱在工作前和钻进过程中获得足够大的顶紧力，防止立柱在工作时松动、扭转和移位；
操纵台上设置四个换向阀，可分别控制：液压马达的旋转和停止，推进油缸的推进、回转及停止，夹持器夹紧、放开及旋动；水管控制球阀可控制冲洗水的流量与截止；所述钻杆动力头主轴为四方轴，所述四方轴与钻杆转接头通过螺纹连接，利用四方轴，并通过
螺母锁紧，可实现正反转，螺纹连接可适用于大型钻机，而普通的销钉连接易损坏，只适用于中小型钻机；所述双缸液压夹持器为悬浮式，是指夹持器的本体在
外壳内左右浮动，以便适应钻杆与钻机不同心，并且产生的内
应力全部在壳体内部，不会对钻机横梁的安全性产生影响；所述液压马达为
非圆齿轮马达，这种结构的马达重量轻，效率高，低速大扭矩是其最大优点，并且其抗污染能力强，故障率低、寿命长；所述乳化液泵站的阀组包括卸荷溢流阀、压力表、安全阀及蓄能器，安全阀与蓄能器并联在高压油液输出口，安全阀保证最高油压不超过设定值，蓄能器用以消除卸荷溢流阀动作时产生的脉动冲击，并在一定时间内给卸荷溢流阀提供卸荷压力；卸荷溢流阀主要由溢流阀和液控
单向阀组成，溢流阀用以调控系统输出压力和卸荷压力值，当系统压力到达卸荷溢流阀设定值时，液控单向阀打开，高压齿轮泵输出的油液直接经此单向阀回到油箱，达到高压齿轮泵卸荷的目的。
附图说明
[0015] 图1为本实用新型钻机工作机构结构示意图。
[0016] 图2为本实用新型操纵机构结构示意图。
[0017] 图3为本实用新型手动升降机结构示意图。
[0018] 图4为本实用新型钻机操纵系统原理图。
[0019] 图5为本实用新型乳化液泵站的结构示意图之一。
[0020] 图6为本实用新型乳化液泵站的结构示意图之二。
[0021] 图7为本实用新型乳化液泵站系统原理图。
[0022] 注：1、钻杆动力头；2、液压马达；3、托架；4、推进机构；5、推进油缸；6、立柱；7、滑动套；8、托架座；9、手动升降机；10、手动绞轮；11、钢丝绳；12、夹紧液压缸；13、旋动液压缸；14、液压马达换向阀；15、推进油缸换向阀；16、夹紧液压缸换向阀；17、旋动液压缸换向阀；18、水管控制球阀；19、顶紧装置；20、压力表；21、夹紧夹持器；22、旋动夹持器；23、操纵支架；111、油箱；112、防爆电机、113、高压齿轮泵；114、进油管；115、卸荷溢流阀；116、泵站压力表；117、安全阀；118、蓄能器；119、冷却 器；120、
不锈钢球阀；121、
过滤器；122、出液口；123、回液口。
具体实施方式
[0023] 一种煤矿用架柱式乳化液钻机，如图1、2、3、4、5、6、7所示，包括乳化液泵站、工作机构及操纵机构，所述工作机构包括钻杆动力头1、为钻杆动力头提供动力的液压马达2、与钻杆动力头滑动配合的托架3、设置在托架内的推进机构4、推进油缸5以及用以支撑托架的立柱，所述立柱上套接一可绕立柱转动的滑动套7，所述托架通过托架座8安装在滑动套上，所述滑动套上固定设置一横轴，所述托架座与所述横轴活动连接，所述托架座与所述横轴轴向固定，且托架座可绕所述横轴径向转动，所述托架与所述托架座固定连接，所述托架可随所述托架座绕横轴径向旋转；所述滑动套上还设置有一手动升降机9，手动升降机包括手动绞轮10及一端卷绕在手动绞轮上的钢丝绳11，所述钢丝绳的另一端固定设置在立柱顶端，使得钻机可上下移动作业，进而实现了钻机的全方位作业。
[0024] 所述托架上还滑动设置有双缸液压夹持器，所述双缸液压夹持器为悬浮式，夹持器的本体可在外壳内左右浮动，以便适应钻杆与钻机不同心，并且产生的内应力全部在壳体内部，不会对钻机横梁的安全性产生影响。所述双缸液压夹持器包括夹紧液压缸12、夹紧夹持器21、旋动液压缸13及旋动夹持器22；所述操纵机构包括操纵支架23，所述操纵支架上设置有四个换向阀、压力表20及水管控制球阀18，所述换向阀的一端与乳化液泵站的出油口通过高压管相连接。四个换向阀为手动换向阀，分别为液压马达换向阀14、推进油缸换向阀15、夹紧液压缸换向阀16及旋动液压缸换向阀17，所述液压马达换向阀与所述液压马达通过高压管相连接，所述推进油缸换向阀与所述推进油缸通过高压管相连接，所述夹紧液压缸换向阀与所述夹紧液压缸通过高压管相连接，所述旋动油缸换向阀与所述旋动液压缸相连接。
[0025] 所述钻杆动力头主轴为四方轴，所述四方轴与钻杆转接头通过螺纹连接，利用四方轴，并通过螺母锁紧，可实现正反转，螺纹连接可适用于大型钻机，而普通的销钉连接易损坏，只适用于中小型钻机。
[0026] 所述立柱下端设置有立柱顶紧装置19，所述立柱顶紧装置为单体液压支柱，单体液压支柱采用乳化液，节约环保。
[0027] 所述液压马达为非圆齿轮马达，非圆齿轮马达由中心轮、
行星轮、
内齿圈及两端配液盘组成，在轮系旋转过程中，由于中心轮和内齿圈不是圆形的，因此中心轮、行星轮、内齿圈之间形成的空间产生有规律的变化，配合配液盘而成马达。这种结构的马达重量轻，效率高，低速大扭矩是其最大优点，并且其抗污染能力强，故障率低、寿命长。
[0028] 所述乳化液泵站包括油箱111、防爆电机112、高压齿轮泵113、出液口122及回液口123，所述高压齿轮泵与所述油箱之间连接一不锈钢球阀120，所述高压齿轮泵的输出端连接进油管114，所述进油管与阀组相连接，所述阀组包括卸荷溢流阀115、泵站压力表116、安全阀117及蓄能器118；所述卸荷溢流阀包括溢流阀和液控单向阀。所述油箱内设置有冷却器119及过滤器121。所述安全阀与所述蓄能器并联在高压油液输出口，安全阀保证最高油压不超过设定值，蓄能器用以消除卸荷溢流阀动作时产生的脉动冲击，并在一定时间内给卸荷溢流阀提供卸荷压力。卸荷溢流阀主要由溢流阀和液控单向阀组成，溢流阀用以调控系统输出压力和卸荷压力值。当系统压力到达卸荷溢流阀设定值时，液控单向阀打开，高压齿轮泵输出的油液直接经此单向阀回到油箱，达到高压齿轮泵卸荷的目的。
[0029] 乳化液经吸油口过滤器过滤后由高压齿轮泵输出，高压乳化液经高压管进入阀组，经卸荷溢流阀调压后输出至钻机的工作机构。高压乳化液经工作机构后返回，油箱设有内置冷却器，回流乳化液直接返回油箱在箱内冷却。
[0030] 所述煤矿用架柱式乳化液钻机的工作原理如下：
[0031] 工作时，立柱在巷道内通过设在立柱下面的顶紧装置顶紧后，将托架安装于托架座上，托架可实现水平360°回转及上下任意调整与固定，确定钻孔
位置后，由乳化液泵站提供的高压乳化液驱动液压马达旋转，同时，通过推进油缸的伸出带动液压马达沿托架
导轨作直线运动，从而实现
岩石的钻削与进给。
[0032] 乳化液泵站采用并联控制回路，操作支架上左边的换向阀为液压马达换向阀，与马达接通，向前推液压马达换向阀马达回转，中位停止，后拉反转。操作支架右边的换向阀组与推进油缸连接，向前推动
手柄油缸前进，中位停止，后拉油缸缩回。在推进油缸油路上设有调试截流阀，通过手动调节乳化液的流量，可控制推进速度，方便
钻头定位与钻进。
[0033] 煤矿用架柱式钻机需要作业时，在竖立立柱之前，挑顶使之与底面平行。并清理地面，使地面无松散杂物。然后上下各垫硬木后，竖直立柱，调整下部顶紧装置使立柱上下面与巷道上下面顶牢后，再将托架装在托架座上，选好钻孔位置后固定托架。管路接通并要清理干净各接头的进出口处，油管水管连接要牢固可靠；检查各
控制阀是否灵活可靠，开机前各换向阀应处于中位，接通水源使其与钻机设立的独立阀
门连接，水压控制在0.6-1.2MPa；将钻机空运转，观察各高压管连接部位是否漏液，扳动液压马达和推进油缸手动换向阀，查看动作是否正常，排除油路空气。空运转试验正常后，装上钻杆钻头，手摇手动升降机，调整托架上下移动，将钻头对准钻孔位置，钻孔前首先将钻头前顶尖顶紧钻孔工作面后，再将推进油缸缓慢推进，待钻头将与被钻孔位置
接触时，水管控制阀少量开启，使冲洗水少量流出，此时将液压马达手动换向阀缓慢扳到适当开度，使
输出轴低速旋转，同时将水管控制阀扳到最小开度，再扳动推进油缸手动换向阀至推缸位置，待钻头得到有效定位并钻进一定距离后，再将水阀开到合适开度，同时将马达手动换向阀扳到最大开启位置，适当开大
流量控制阀，控制好推进速度，钻机即可进入正常作业。
[0034] 钻孔过程中，若钻削阻力过大，推进油缸的推进速度可通过推进油缸换向阀控制流量，降低推进速度；在液压马达座板推进至最前端时，停止钻进，操纵夹持器夹紧钻杆，然后使钻机慢速反向回转，将钻杆连接套与钻杆分离，然后液压马达座板空退至最后端，接入钻杆后，松开夹持器继续钻孔作业。钻孔作业完成后，停止推进并使钻杆低速回转，然后操纵进给手柄向外拉出钻杆。当第一根与第二根钻杆接缝进入双夹持器中间位置时，操纵夹紧夹持器夹紧钻杆，操纵旋动液压缸换向阀向上推动旋动夹持器，使第一根与第二根钻杆连接螺纹松动。操纵液压马达慢速反向回转使回转部与第一根钻杆连接螺纹松动，不要完全脱离；松开夹紧液压缸并使旋动油缸复位，操纵推进油缸拉出第一钻杆，回转部滑座退至尾部100mm处时，操纵液压马达反转卸下第一根钻杆；操纵推进油缸前进并正向旋转液压马达与第二根钻杆连接，重复以上步骤，直至取出全部钻杆。
