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龍圖騰網獲悉中國礦業大學;中煤科工集團重慶研究院有限公司申請的專利一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN117846497B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202410045265.7，技術領域涉及：E21B7/24；該發明授權一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置是由戴劍博;王忠賓;殷西魯;司壘;魏東;閆海峰;王清峰;辛德忠;陳航;顧進恒設計研發完成，并于2024-01-12向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置在說明書摘要公布了：一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置，雙向超聲換能器和變幅桿連接后安裝于殼體中，殼體的前后兩端分別安裝花鍵套和殼后蓋，花鍵軸滑動插裝于花鍵套的中心，其兩端分別連接變幅桿和鉆頭；換能器后蓋板和殼后蓋之間軸向滑動接觸配合，并于二者之間設置有預緊彈簧，變幅桿和殼體前端的限位環之間套設有復位彈簧，兩個彈簧相互配合為換能器提供復位彈力；換能器工作時，前端產生的超聲頻振動經變幅桿傳遞至鉆頭，使鉆頭具有超聲頻振動能力，后端產生的超聲頻振動經殼后蓋作用于變幅桿，并在撞擊過程中產生聲波，聲波經殼體和雙向超聲換能器傳遞至鉆頭，使鉆頭具有聲頻振動能力。該裝置能實現對鉆頭的超聲頻和聲頻復合振動激勵，能顯著提高鉆進效率。

本發明授權一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置在權利要求書中公布了：1.一種煤礦井下超聲波和低頻聲波復合輔助高效鉆進裝置，包括殼體（13）和鉆具（25），其特征在于，還包括花鍵套（16）、雙向超聲換能器（14）、殼后蓋（10）、預緊螺母（11）、預緊彈簧（12）和復位彈簧（15）； 所述殼體（13）為筒狀結構，且其兩端為敞口結構，其內部具有呈圓柱狀的安裝腔（23），殼體（13）的后開口端內部設置有內螺紋結構一，殼體（13）的前開口端內側固定連接有限位環（24）； 所述花鍵套（16）的尺寸與殼體（13）前開口端的尺寸相適配，并固定封裝在殼體（13）前開口端處；花鍵套（16）的軸心處開設有花鍵孔（26），花鍵孔（26）的外徑小于限位環（24）的內徑； 所述雙向超聲換能器（14）設置在安裝腔（23）的中部，其由預緊力螺桿（5）、質量塊（4）、壓電陶瓷堆（6）、后蓋板（1）和前蓋板（7）組成；所述預緊力螺桿（5）設置在安裝腔（23）中段的軸心處；所述質量塊（4）為圓柱狀，其外徑與安裝腔（23）的內徑相適配，其中心開設有與預緊力螺桿（5）相適配的圓形通孔一（27），并通過圓形通孔一（27）套裝在預緊力螺桿（5）中段的外部；所述壓電陶瓷堆（6）呈圓柱狀，其外徑與安裝腔（23）的內徑相適配，其中心開設有圓形通孔二（28）；壓電陶瓷堆（6）由四個壓電陶瓷片（3）和四個電極片（2）依次交錯疊合地排布組成；兩個壓電陶瓷堆（6）分別通過其中心的圓形通孔二（28）套設在預緊力螺桿（5）的外部，且分別貼合地分布于質量塊（4）的上下兩側；所述后蓋板（1）由定位塊（18）和定位柱（19）組成，所述定位塊（18）的外徑與安裝腔（23）的內徑相適配，其前端的軸心處開設有螺紋安裝孔一，所述定位柱（19）的前端垂直地固定連接在定位塊（18）后端的軸心處，定位柱（19）的表面涂覆有絕緣材料層；后蓋板（1）通過其前端的螺紋安裝孔一固定套裝在預緊力螺桿（5）后端的外側，且其前端面與靠后一個壓電陶瓷堆（6）的后端面相抵接；所述前蓋板（7）呈圓柱狀，其外徑與安裝腔（23）的內徑相適配，其后端軸心處開設有螺紋安裝孔二，并通過其后端的螺紋安裝孔二固定套裝在預緊力螺桿（5）后端的外側； 所述鉆具（25）由變幅桿（8）、花鍵軸（17）和鉆頭（9）組成；所述變幅桿（8）為階梯軸狀結構，其大徑段位于其小徑段的后側，且大徑段外徑與安裝腔（23）的內徑相適配，且軸向可滑動地裝配于安裝腔（23）的前部，同時，大徑段的后端與前蓋板（7）的前端面固定連接；所述花鍵軸（17）的形狀和尺寸與花鍵孔（26）的形狀和尺寸相適配，并軸向可滑動徑向限位地插裝于花鍵孔（26）中，花鍵軸（17）的后端穿入安裝腔（23）中并與變幅桿（8）小徑段的前端面同軸地固定連接，花鍵軸（17）的前端位于殼體（13）前端的外側；所述鉆頭（9）位于殼體（13）前端的外側，并同軸地固定連接在花鍵軸（17）的前端； 所述殼后蓋（10）由封堵塊（20）、定位套筒（21）和連接凸塊（22）組成，所述封堵塊（20）呈圓柱狀，且其前端外側設置有與內螺紋結構一相適配的外螺紋結構一，并通過螺紋配合插裝于殼體（13）后開口端的內側；所述定位套筒（21）的外部開設有外螺紋結構二，其后端同軸心地固定連接在封堵塊（20）的前端面上，定位套筒（21）內部定位孔的形狀及尺寸與定位柱（19）的形狀及尺寸相適配，并軸向可滑動徑向限位地套裝于定位柱（19）后端的外部；所述連接凸塊（22）的前端固定連接在封堵塊（20）的后端面上； 所述預緊螺母（11）內部的螺紋結構與外螺紋結構二相適配，并通過螺紋配合安裝在定位套筒（21）的外部； 所述預緊彈簧（12）設置在安裝腔（23）的后部，且套設在定位套筒（21）的外部，同時，預緊彈簧（12）的后端與預緊螺母（11）的前端面相抵接，其前端與后蓋板（1）上定位塊（18）的后端面相抵接； 所述復位彈簧（15）設置在安裝腔（23）的前部，且其套設在變幅桿（8）小徑段的外部，同時，復位彈簧（15）的后端與變幅桿（8）的大徑段前端面相抵接，復位彈簧（15）的前端與限位環（24）的后端面相抵接； 當雙向超聲換能器（14）接通超聲波電源后，前蓋板（7）和后蓋板（1）均能產生高頻超聲振動，前端產生的超聲頻振動會經變幅桿（8）和花鍵軸（17）傳遞給鉆頭（9），使得鉆頭（9）產生超聲頻的振動，后端產生的超聲頻振動會經殼后蓋（10）作用于變幅桿（8）的末端，并在后蓋板（1）與變幅桿（8）末端的撞擊過程中產生低頻沖擊的聲波，產生的聲波會經殼體（13）及雙向超聲換能器（14）傳遞到鉆頭（9）上，使得鉆頭（9）產生聲頻的振動。

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