一种自动插接式螺旋钻杆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采用自动联接结构的螺旋钻杆，具体涉及一种自动插接式螺旋钻杆，适用于煤矿坑道软煤层打瓦斯孔设备领域。
【背景技术】
[0002]煤矿井下瓦斯抽采主要通过煤层钻孔来实现，我国煤矿井下水平定向钻进主要采用稳定组合钻具和螺杆钻具两种方式实现，在正常旋转过程中，两根钻杆联接或拆卸时都要靠人工来实现，每两根钻杆之间通过插销联接。本设计通过改进钻杆接头结构，实现自动联接，可以降低人工劳动强度，使工人远离危险作业区域，减少不必要的伤亡，提高钻机的使用性能和工作效率。
【发明内容】
[0003]本发明旨在提供一种自动插接式螺旋钻杆，针对打瓦斯孔螺旋钻杆接头的自动安装与自动拆卸，可以减轻工人的劳动强度，提高工人的人身安全，提高钻杆的使用性能和工作效率。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种自动插接式螺旋钻杆，包括中间杆，中间杆外侧设有螺旋叶片，中间杆一端与母接头焊接，另一端与公接头焊接；公接头主体为正八面体结构，母接头为内部设有正八边形孔的圆柱体结构，公接头与母接头的接触端面为正八边形面；所述公接头中部设有方形通孔一，方形通孔一内安装一对锁舌，锁舌为上下布置，上锁舌下端面和下锁舌上端面对应设有盲孔，盲孔内设有压缩弹簧，上锁舌下端部和下锁舌上端部的中心分别设有导孔，导孔内设有螺钉，螺钉限制锁舌移动；所述母接头中部设有方形通孔二，与锁舌配合。
[0005]上述方案中，所述公接头、母接头通过摩擦焊工艺与中间杆连接，螺旋叶片施加预紧力焊接在中间杆的外表面上。
[0006]上述方案中，所述锁舌为六面体，顶部为圆弧形，其它五个面为长方形且相邻面垂直相交，六面体的底部设有四个盲孔，中部设有导孔。
[0007]上述方案中，所述锁舌与公接头的方形通孔一内壁接触，公接头的一侧设有通孔，与锁舌上穿过的螺钉对应，且其端部孔形为阶梯形；公接头另一侧与螺钉的另一端对应设有盲孔，且该盲孔端部设有内螺纹，与螺钉端部的外螺纹配合使用。
[0008]上述方案中，所述压缩弹簧设有四组。
[0009]本发明中，所述母接头内壁八边形面上对称的两个面开有与锁舌配合的四方形通孔，当公接头的台肩与母接头的端面接触时，公接头中部的锁舌正好进入母接头的四方形通孔，限制中间杆的轴向移动。所述公接头、母接头连接时，公接头的台肩与母接头端面承受压力，退出时锁舌承受轴向拉力，旋转过程中八边形接触面传递扭矩。
[0010]本发明的有益效果:
(I)本发明提供的自动插接式螺旋钻杆在旋进过程中扭矩比较大，采用的公、母接头为八边形面接触，确保了钻杆工作时可以承受较大的扭矩，也减少了公、母接头之间的间隙，减小了在工作过程中公、母接头之间的冲击，延长钻杆的使用寿命。
[0011](2)本发明自动插接式螺旋钻杆的接头联接牢固可靠，在本设计方案要下；通过有限元软件ABAQUS进行分析其受最大扭矩、拉力、推进力等均在安全范围内，即可以批量生产。
[0012](3)本发明自动插接式螺旋钻杆结构简单，加工方便，安装与拆卸无需人工动手均由辅助装置操作完成，能实现即插即用，方便快捷。
[0013](4)本发明实现了螺旋钻杆的自动安装与自动拆卸，可以减轻工人的劳动强度，使工人远离危险作业区，确保工人的人身安全，提高设备的使用性能和工作效率。
【附图说明】
[0014]图1为本发明螺旋钻杆的结构示意图；
图2为本发明螺旋钻杆的局部剖视图；
图3为本发明螺旋钻杆除去锁舌的结构示意图；
图4为图3中沿A-A线的剖视图；
图5为图3中沿B-B线的剖视图；
图6为锁舌、弹簧和螺钉的安装示意图；
图7为锁舌部件的立体图。
[0015]图中，I为母接头，2为螺旋叶片，3为中间杆，4为锁舌，5为公接头，6为压缩弹簧，7为螺钉,8为阶梯孔,9为通孔一，10为通孔二，11为导孔。
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0017]实施例1:
如图1~ 7所示，一种自动插接式螺旋钻杆，包括中间杆3，中间杆外侧设有螺旋叶片2，中间杆3 —端与母接头I焊接，另一端与公接头5焊接；公接头5主体为正八面体结构,母接头I为内部设有正八边形孔的圆柱体结构，公接头5与母接头I的接触端面为正八边形面；所述公接头5中部设有通孔一 9(见图5)，通孔一 9内安装一对锁舌4，锁舌4为上下布置，上锁舌下端面和下锁舌上端面对应设有盲孔，盲孔内设有压缩弹簧6，上锁舌下端部和下锁舌上端部的中心分别设有导孔11，导孔11内设有螺钉7，螺钉7限制锁舌4移动(见图6);所述母接头I中部设有通孔二 10 (见图4)，与锁舌4配合。
[0018]所述公接头、母接头通过摩擦焊工艺与中间杆连接，螺旋叶片施加预紧力焊接在中间杆的外表面上。
[0019]所述锁舌为六面体，顶部为圆弧形，其它五个面为长方形且相邻面垂直相交，六面体的底部设有四个盲孔，中部设有导孔11。(见图7)
所述锁舌与公接头的方形通孔一 9内壁接触，公接头的一侧设有通孔，与锁舌上穿过的螺钉7对应，且其端部孔形为阶梯孔8 (见图5);公接头另一侧与螺钉7的另一端对应设有盲孔，且该盲孔端部设有内螺纹，与螺钉端部的外螺纹配合使用。
[0020]所述压缩弹簧6设有四组(见图6)。
[0021]本发明的实施过程分为安装和拆卸两个过程:
(I)安装过程中安装有锁舌的面对准另一钻杆的母接头设有通孔二的面给进轴向力，锁舌的斜面与母接头前端面接触，给锁舌向下的力，使锁舌缩进到公接头的通孔一内，当公接头的台肩与母接头的端面接触时，正好锁舌弹出，进入母接头的通孔二内，钻杆退出时锁舌的前面与母接头四方形通孔面接触承受轴向拉力，旋转时八边形接触面传递扭矩。
[0022](2)拆卸时机械手的两个爪对准母接头的四方形通孔二启动液压缸使锁舌缩进，当锁舌的上下部分同时缩进到与公接头的一个面高度一致时动力装置给进轴向拉力，两根钻杆分离。
[0023]本钻杆公、母接头采用合金钢制作，中间杆采用一般材料，并通过热处理增强它的刚度与强度。钻杆的公、母接头通过摩擦焊工艺与中间杆联接，螺旋叶片事先施加预紧力焊接在中间杆的外表面上。钻杆的强度通过ABAQUS分析出结果，符合强度要求，螺旋叶片的螺距通过模拟也可以确定最佳螺距，达到最佳排粉效果。通过综合计算与模拟，还有现场试验得到螺旋钻杆的主要参数。
[0024]本实施例钻杆的性能参数:
I每根螺旋杆的长度为:1500mm ；
2外围直径为=10mm ；
3光杆外径为:73mm ；
4螺旋叶片高度为:13.5mm；
5叶片宽度为:5mm；
6叶片节距为:100mm ；
7该公、母接头为8八边形面配合,公接头外径为；59.5mm,母接头内径:60mm。
[0025]8 最大钻速为:800r/min ;
9最大转矩为:8000N.M ；
10最大给进速度为:0.25m/s ；
11最大给退速度:0.3m/S ；
12最大推力:60kN ；
13最大拉力:160 kN。
[0026]上述实施例仅是本发明的一种方案，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是利用本实施例的技术，包括对本实施例做简单的变化，均属于本发明保护的范围。
【主权项】
1.一种自动插接式螺旋钻杆，包括中间杆，其特征在于:所述中间杆外侧设有螺旋叶片，中间杆一端与母接头焊接，另一端与公接头焊接；公接头主体为正八面体结构，母接头为内部设有正八边形孔的圆柱体结构，公接头与母接头的接触端面为正八边形面；所述公接头中部设有方形通孔一，通孔一内安装一对锁舌，锁舌为上下布置，上锁舌下端面和下锁舌上端面对应设有盲孔，盲孔内设有压缩弹簧，上锁舌下端部和下锁舌上端部的中心分别设有导孔，导孔内设有螺钉，螺钉限制锁舌移动；所述母接头中部设有方形通孔二，与锁舌配合。
2.根据权利要求1所述的自动插接式螺旋钻杆，其特征在于:所述公接头、母接头通过摩擦焊工艺与中间杆连接，螺旋叶片施加预紧力焊接在中间杆的外表面上。
3.根据权利要求1所述的自动插接式螺旋钻杆，其特征在于:所述锁舌为六面体，顶部为圆弧形，其它五个面为长方形且相邻面垂直相交，六面体的底部设有四个盲孔，中部设有导孔。
4.根据权利要求1所述的自动插接式螺旋钻杆，其特征在于:所述锁舌与公接头的方形通孔一内壁接触，公接头的一侧设有通孔，与锁舌上穿过的螺钉对应，且其端部孔形为阶梯形；公接头另一侧与螺钉的另一端对应设有盲孔，且该盲孔端部设有内螺纹，与螺钉端部的外螺纹配合使用。
5.根据权利要求1所述的自动插接式螺旋钻杆，其特征在于:所述压缩弹簧设有四组。
【专利摘要】本发明公开了一种自动插接式螺旋钻杆，包括中间杆，中间杆外侧设有螺旋叶片，中间杆一端与母接头焊接，另一端与公接头焊接,公接头与母接头的接触面为正八边形面；所述公接头中部设有孔，孔内安装一对锁舌，上下锁舌之间设有压缩弹簧，锁舌通过螺钉限制其移动；所述母接头中部设有方形通孔，与锁舌配合。本发明针对打瓦斯孔设备螺旋钻杆接头的自动安装与自动拆卸，可以减轻工人的劳动强度，确保工人的人身安全，提高钻杆的使用性能和工作效率。
【IPC分类】E21B17-02
【公开号】CN104612598
【申请号】CN201410765326
【发明人】郭文亮, 张 杰, 田富强, 孙瑞光, 武利生, 韩念琛
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月15日