[发明专利]煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达

说明书

一种煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达，由接头、马达总成、万向轴总成、传动轴总成组成，马达总成输入压缩气体驱动回转，万向轴总成和传动轴总成对动力进行传递，万向轴总成的单弯外管能够实现定向钻进，马达总成设置连续右旋螺旋槽，当螺杆马达回转时能够对沉积钻渣起到搅动作用，有助于空气将孔内钻屑排出孔外；增设两组反向旁通孔实现多级排渣，确保孔底钻头堵塞或钻渣堆积时马达仍正常回转排粉；设置单向阀避免高压气体携带钻渣反向进入马达内部对马达造成损坏，本发明与井下随钻测量系统配合用于煤矿井下碎软煤层顺层长钻孔施工，能够提高排渣效果，减小孔内阻力，确保施工安全，提高煤矿井下碎软煤层顺层钻孔施工深度与煤层钻遇率。

技术领域

本发明涉及矿山钻探、石油钻井、煤矿钻探的技术领域，尤其涉及一种与煤矿井下随钻测量系统配合使用，用于煤矿井下顺碎软煤层长钻孔施工的煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达。

背景技术

在松软破碎煤层中施工瓦斯抽采钻孔容易出现塌孔、卡钻，存在成孔难度大的问题；而采用回转钻进则出现钻孔轨迹控制难，易钻进至煤层顶(底)板岩石，难以实现煤层顺层长钻孔施工，导致瓦斯抽采不均匀，产生抽采盲区，造成安全隐患。因此，目前在松软破碎煤层瓦斯抽采钻孔施工的关键问题是以深度和精度为主的成孔问题。

目前煤矿井下定向钻进技术是以液动螺杆马达作为孔底动力，驱动钻头回转碎岩的钻进技术方法；对于松软煤层、破碎的、泥岩水敏性地层，为保证钻孔稳定性，则主要采用空气钻进和螺旋钻进作为成孔方法，无法采用水力作为冲洗介质。因此，为实现松软煤层定向钻进的目的，只能采用空气螺杆马达进行钻进施工。对于松软煤层，采用空气钻进工艺就必须考虑排渣问题，确保孔内顺畅，而一般螺杆马达外部为外平结构，在钻进过程中类似于采用外平光钻杆进行钻进施工，十分不利于排渣。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达，其结构简单，操作方便，与煤矿井下随钻测量系统配合使用，大大提高煤矿井下碎软煤层顺层长钻孔施工成孔率。

为解决上述问题，本发明公开了一种煤矿井下钻进用多级排渣空气螺杆马达，包含接头、马达总成、万向轴总成和传动轴总成，所述马达总成的两端分别连接于接头和万向轴总成，所述传动轴总成设置于万向轴总成的另一端，其特征在于：

所述万向轴总成设有一定角度的单弯外管，所述马达总成由马达转子、马达定子和定子外管体组成，所述定子外管体从接头至万向轴总成的单弯外管处设置连续右旋螺旋槽，所述万向轴总成和传动轴总成分别设置两级反向旁通孔，从而既能实现定向钻孔，还能实现多级排渣功能，提高马达排渣效果。

其中：所述马达转子的前端与一万向轴连接，所述万向轴的前端再与一传动轴连接，所述传动轴与传动轴外管之间设有轴承组，从而通过轴承组实现传动轴转动时外部壳体不回转。

其中：所述马达转子为中通结构，其上部通过丝扣连接不同通孔大小的调节堵头，下部则设置旁通孔，以调节驱动马达工作的风量的大小，从而改变马达转子转动速度。

其中：所述定子外管体的外缘设置有1～3头连续右旋的螺旋槽，各螺旋槽通过整体式铣槽制成，所述螺旋槽的宽度大于螺旋翼片的宽度。

其中：所述螺旋槽的宽度为螺旋翼片宽度的3倍，所述螺旋槽的螺旋升角为至少20°，所述螺旋槽的深度为6mm±2mm，从而提高了钻孔轨迹的有效控制性能，增加松软煤层复合钻进排渣效果。

其中：所述单弯外管弯头角度为0.8-2度，所述单弯外管的外缘设有镶焊复合片的衬垫，以有效提高耐磨性能，提高使用寿命。