阅读说明：本技术 一种气动定向钻具定量油雾润滑装置和润滑方法 (Quantitative oil mist lubricating device and lubricating method for pneumatic directional drilling tool ) 是由 张�杰 王毅 黄寒静 李坤 王普 王力 洪建俊 李雨杰 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种气动定向钻具定量油雾润滑装置和润滑方法,包括液压泵站、液压马达、计量泵、电磁比例换向阀、气体含油量恒比例调节器、气体管路、气体流量计以及接头和喷嘴；液压泵站的防爆电动机带动液压泵工作,然后驱动液压马达带动计量泵从油箱吸入液压油并输出至喷嘴形成油雾注入气体管路中；气体含油量恒比例调节器连接气体流量计和电磁比例换向阀,根据测定气体流量参数进行运算后控制电磁比例换向阀工作以调节输入液压马达的液压油流量,进而调节计量泵喷入气体管路中含油量以实现不同流量气体含油量恒比例调节。本发明对气体管路持续稳定恒比例注油,实现对气动定向钻具可靠润滑降温,有效提高钻具使用寿命。(The invention relates to a quantitative oil mist lubricating device and a lubricating method for a pneumatic directional drilling tool, which comprises a hydraulic pump station, a hydraulic motor, a metering pump, an electromagnetic proportional reversing valve, a gas oil content constant proportion regulator, a gas pipeline, a gas flowmeter, a joint and a nozzle, wherein the hydraulic pump station is connected with the hydraulic motor; an explosion-proof motor of the hydraulic pump station drives the hydraulic pump to work, and then the hydraulic motor is driven to drive a metering pump to suck hydraulic oil from an oil tank and output the hydraulic oil to a nozzle to form oil mist to be injected into a gas pipeline; the gas oil content constant proportion regulator is connected with the gas flowmeter and the electromagnetic proportion reversing valve, and the electromagnetic proportion reversing valve is controlled to work after calculation is carried out according to the measured gas flow parameters so as to regulate the hydraulic oil flow input into the hydraulic motor, and further regulate the oil content of the gas sprayed into the gas pipeline by the metering pump so as to realize the constant proportion regulation of the oil contents of the gases with different flows. The constant-proportion oil injection device continuously and stably injects oil into a gas pipeline, realizes reliable lubrication and cooling of the pneumatic directional drilling tool, and effectively prolongs the service life of the drilling tool.)

一种气动定向钻具定量油雾润滑装置和润滑方法

技术领域

本发明属于煤矿井下钻探技术领域，具体涉及一种井下气动定向钻具自调节油雾润滑装置和润滑方法。

背景技术

目前应用于煤矿井下气动定向钻具是一种适用于松软煤层定向钻进施工的新型钻具，该钻具通过压缩气体驱动螺杆马达定、转子之间配合回转，而且正常运转时转速范围在100-300r/min；在螺杆马达转子高速回转过程中，定子和转子直接发生摩擦作用，若不能对其进行有效的润滑和降温，就会造成气动钻具的定子橡胶快速磨损和老化失效，严重影响整个钻具的使用寿命。一般常规润滑和冷却方式是在驱动螺杆定向钻具的压缩气体中加入一定的泡沫液或水雾化的方法，而该方法润滑效果差，不仅会锈蚀螺杆钻具内部结构，而且液滴在孔底凝结与煤粉混合后容易糊钻，不利于排渣影响正常安全施工；也有通过压缩气体管道中直接间断性加入润滑油或通过油罐加润滑油的方式来进行润滑，虽然有一定效果，但是存在可靠性差的问题，在对气动钻具注油润滑过程是不连续、不稳定状态，压缩气体中混入的油量(含油量)时有时无、时多时少，效果难以保证，并且注入的油量还无法准确计量，不能对气动定向钻具实现持续稳定、可靠的润滑作用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种气动定向钻具自调节油雾润滑装置和润滑方法，其结构简单，操作方便，主要对驱动气动定向钻具运转的压缩气体中进行持续稳定的定量注油，保证压缩气体中一定的含油量，从而实现对气动定向钻具可靠的润滑降温作用，有效提高钻具使用寿命。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种气动定向钻具定量油雾润滑装置，包括液压泵站、液压马达、计量泵、电磁比例换向阀、气体含油量恒比例调节器、气体管路、气体流量计以及设在气体管路侧壁且贯通气体管路内外的接头；

所述计量泵的吸油口和回油口均与液压泵站的油箱连通；计量泵的出油口连通至气体管路上的接头，接头端部安装有设在气体管路内的喷嘴；

所述液压泵站的出油口连通液压马达以驱动液压马达运转，液压马达连接计量泵以带动计量泵工作输出液压油至喷嘴，喷嘴能雾化液压油使其在气体管路内与压缩气体混合从而随气流对气动定向钻具润滑和降温；所述喷嘴形成油雾颗粒直径范围5-100um，微小颗粒在高速气流中均匀分布，利于运移和发挥润滑作用。

所述电磁比例换向阀设在液压泵站和液压马达之间的油管上，气体含油量恒比例调节器的输入端通过信号传输线路连接气体流量计，输出端通过控制线路连接电磁比例换向阀，用以根据测定气体流量参数和预先设置的气体含油量参数进行运算再控制电磁比例换向阀的工作以调节输入液压马达的液压油流量，进而调节计量泵喷入气体管路中含油量以实现不同流量气体含油量恒比例调节使气体含油量比例稳定。

所述气体含油量恒比例调节器预先参数设置范围为0-0.005％，预先设定参数后，根据参数控制输出流量，以达到设定的气体含油量。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述液压泵站包括所述油箱，还包括防爆电动机、液压泵和底座；

所述防爆电动机通过联轴器连接液压泵以带动液压泵运转，液压泵的吸油口和回油口均通过油管连通至所述油箱以从油箱吸入低压油排出高压油，液压泵的出油口通过油管与液压马达连通以将液压泵排出的高压油输入液压马达进油口驱动液压马达运转；

所述油箱、防爆电动机和液压泵均安装在底座上。

具体的，所述油箱设有液位计和温度计，分别用于观察油箱内油位和测量液压油温度，油箱内还配备冷却器，通过冷却水对液压泵站液压油冷却降温。

具体的，所述气体管路包括进风侧气体管路和出风侧气体管路，所述气体流量计两端通过法兰盘分别密封连通所述进风侧气体管路和出风侧气体管路以监测通过气体管路的风量和风压大小，并将监测得到的气体流量参数传输给气体含油量恒比例调节器；

所述气体流量计的内径与进风侧气体管路和出风侧气体管路的内径相同以确保气体流量参数测量准确。

具体的，所述接头设在出风侧气体管路上，接头分别连通所述计量泵出油口和喷嘴以使计量泵输出的液压油在喷嘴处形成油雾后与高速风流混合，并随风流送入气动定向钻具，满足润滑和降温需要。

本发明还提供一种气动定向钻具定量油雾润滑方法，液压泵站的防爆电动机运转带动液压泵工作，液压泵从油箱吸入液压油，然后输出驱动液压马达运转，通过气体含油量恒比例调节器控制电磁比例换向阀调节输出至液压马达的液压油流量，液压马达以一定转速转动驱动计量泵工作，小排量的计量泵从油箱吸入液压油，然后输出所要求排量的高压液压油到达气体管路，在接头处的喷嘴喷出油雾，与气体管路流过的高速气流混合，随风流送入气动定向钻具，满足润滑和降温需要。

具体的，当气体管路中气体流量变化时，气体含油量恒比例调节器根据气体流量计采集的气体流量参数运算自动调节，控制电磁比例换向阀调节流量，改变计量泵输出流量，进而保证气体管路气流中持续稳定的含油量。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

1、本发明润滑装置的计量泵排出一定量的润滑油形成喷雾进入气体管路中，与高速气流均匀混合后被送入气动定向钻具，能够对气动定向钻具提供持续稳定润滑油量，起到润滑和冷却作用，保证钻具正常运转，提高钻具使用寿命。而且通过喷嘴形成油雾后使得液压油与气体混合更充分更均匀，有利于提高润滑效果。

2、本发明润滑装置设置气体含油量恒比例调节器，当气体管路中气体流量变化时，气体含油量恒比例调节器根据采集流量参数运算并自动调节，改变计量泵输出流量；当风量变大时，排量相应增大，风量减小时，油量相应减小，因此能够保证输入的高速气流中稳定的含油量，保证润滑效果。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明工作原理图。

图3是本发明润滑使用部分管路连接示意图。

附图标记含义：1-液压泵站，2-液压马达，3-计量泵，4-电磁比例换向阀，5-气体含油量恒比例调节器，6-气体管路，7-气体流量计，8-接头，9-喷嘴；

11-油箱，12-防爆电动机，13-液压泵，14-底座；

61-进风侧气体管路，62-出风侧气体管路；63-高压气体管路；

10-钻具；101-定向钻杆；102-气动定向钻具；103-定向钻头。

以下结合说明书附图和

具体实施方式

对本发明做具体说明。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种煤矿井下气动定向钻具自调节油雾润滑装置和润滑方法，其结构简单，操作方便，主要对煤矿井下气动定向钻具进行注油润滑，提供持续稳定的润滑油，起到可靠润滑降温作用，保证螺杆钻具正常运转，提高钻具使用寿命。

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

如图1至图3所示，本实施例给出一种气动定向钻具定量油雾润滑装置，包括液压泵站1、液压马达2、计量泵3、电磁比例换向阀4、气体含油量恒比例调节器5、气体管路6、气体流量计7以及设在气体管路6侧壁且贯通气体管路6内外的接头8。

计量泵3的吸油口和回油口均与液压泵站1的油箱11连通；计量泵3的出油口连通至气体管路6上的接头8，接头8端部安装有设在气体管路6内的喷嘴9。

液压泵站1的出油口连通液压马达2以驱动液压马达2运转，液压马达2连接计量泵3以带动计量泵3工作输出液压油至喷嘴9，喷嘴9能雾化液压油使其在气体管路6内与压缩气体混合从而随气流对气动定向钻具润滑和降温。

电磁比例换向阀4设在液压泵站1和液压马达2之间的油管上；气体含油量恒比例调节器5的输入端通过信号传输线路连接气体流量计7，输出端通过控制线路连接电磁比例换向阀4，用以根据测定气体流量参数和预先设置的气体含油量参数进行运算再控制电磁比例换向阀4的工作以调节输入液压马达2的液压油流量，进而调节计量泵3喷入气体管路6中含油量，实现不同流量气体含油量恒比例调节使气体含油量比例稳定，满足气动定向钻具不同工况下气体含油量恒比例润滑。气体含油量恒比例调节器预先参数设置范围为0-0.005％，预先设定参数后，根据参数控制输出流量，以达到设定的气体含油量。

具体的，液压泵站1包括油箱11，还包括防爆电动机12、液压泵13和底座14；防爆电动机12通过联轴器连接液压泵13以带动液压泵13运转，液压泵13的吸油口和回油口均通过油管连通至油箱11以从油箱11吸入低压油排出高压油，液压泵13的出油口通过油管与液压马达2连通以将液压泵13排出的高压油输入液压马达2进油口驱动液压马达2运转；油箱11、防爆电动机12和液压泵13均安装在底座14上。

在油箱11上设有液位计和温度计，分别用于观察油箱11内油位和测量液压油温度，油箱11内还配备冷却器，通过冷却水对液压泵站1液压油冷却降温。

具体的，气体管路6包括进风侧气体管路61和出风侧气体管路62，气体流量计7两端通过法兰盘分别密封连通进风侧气体管路61和出风侧气体管路62以监测通过气体管路6的风量和风压大小，并将监测得到的气体流量参数传输给气体含油量恒比例调节器5。

优选的，气体流量计7的内径与进风侧气体管路61和出风侧气体管路62的内径相同以确保气体流量参数测量准确。

接头8设在出风侧气体管路62上，接头8分别连通计量泵3出油口和喷嘴9以使计量泵3输出的液压油在喷嘴9处形成油雾后与高速风流混合，并随风流送入气动定向钻具，满足润滑和降温需要。

如图2所示，本发明的工作原理：防爆电动机运转带动液压泵工作，液压泵从油箱吸入液压油，然后输出驱动液压马达运转，液压马达以一定转速转动驱动计量泵工作，小排量的计量泵从油箱吸入液压油，然后输出所要求排量的高压液压油到达气体管路，在接头处的喷嘴喷出油雾，与气体管路流过的高速气流混合，随风流送入气动定向钻具，满足润滑和降温需要。气体含油量恒比例调节器能根据气体流量计采集的气体流量参数运算自动调节，控制电磁比例换向阀调节以调节输入液压马达的液压油流量，进而调节计量泵喷入气体管路中含油量，实现不同流量气体含油量恒比例调节使气体含油量比例稳定，满足气动定向钻具不同工况下气体含油量恒比例润滑。

实施例2：

本实施例给出一种气动定向钻具定量油雾润滑方法，液压泵站的防爆电动机运转带动液压泵工作，液压泵从油箱吸入液压油，然后输出驱动液压马达运转，通过气体含油量恒比例调节器控制电磁比例换向阀调节输出至液压马达的液压油流量，液压马达以一定转速转动驱动计量泵工作，小排量的计量泵从油箱吸入液压油，然后输出所要求排量的高压液压油到达气体管路，在接头处的喷嘴喷出油雾，与气体管路流过的高速气流混合，随风流送入气动定向钻具，满足润滑和降温需要。喷嘴形成油雾颗粒直径范围5-100um，微小颗粒在高速气流中均匀分布，利于运移和发挥润滑作用。

当气体管路中气体流量变化时，气体含油量恒比例调节器根据气体流量计采集的气体流量参数运算自动调节，控制电磁比例换向阀调节流量，改变计量泵输出流量，进而保证气体管路气流中持续稳定的含油量。