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龙图腾网获悉中国矿业大学;中煤科工集团重庆研究院有限公司申请的专利一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117846497B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410045265.7，技术领域涉及：E21B7/24；该发明授权一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置是由戴剑博;王忠宾;殷西鲁;司垒;魏东;闫海峰;王清峰;辛德忠;陈航;顾进恒设计研发完成，并于2024-01-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置在说明书摘要公布了：一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置，双向超声换能器和变幅杆连接后安装于壳体中，壳体的前后两端分别安装花键套和壳后盖，花键轴滑动插装于花键套的中心，其两端分别连接变幅杆和钻头；换能器后盖板和壳后盖之间轴向滑动接触配合，并于二者之间设置有预紧弹簧，变幅杆和壳体前端的限位环之间套设有复位弹簧，两个弹簧相互配合为换能器提供复位弹力；换能器工作时，前端产生的超声频振动经变幅杆传递至钻头，使钻头具有超声频振动能力，后端产生的超声频振动经壳后盖作用于变幅杆，并在撞击过程中产生声波，声波经壳体和双向超声换能器传递至钻头，使钻头具有声频振动能力。该装置能实现对钻头的超声频和声频复合振动激励，能显著提高钻进效率。

本发明授权一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置在权利要求书中公布了：1.一种煤矿井下超声波和低频声波复合辅助高效钻进装置，包括壳体（13）和钻具（25），其特征在于，还包括花键套（16）、双向超声换能器（14）、壳后盖（10）、预紧螺母（11）、预紧弹簧（12）和复位弹簧（15）； 所述壳体（13）为筒状结构，且其两端为敞口结构，其内部具有呈圆柱状的安装腔（23），壳体（13）的后开口端内部设置有内螺纹结构一，壳体（13）的前开口端内侧固定连接有限位环（24）； 所述花键套（16）的尺寸与壳体（13）前开口端的尺寸相适配，并固定封装在壳体（13）前开口端处；花键套（16）的轴心处开设有花键孔（26），花键孔（26）的外径小于限位环（24）的内径； 所述双向超声换能器（14）设置在安装腔（23）的中部，其由预紧力螺杆（5）、质量块（4）、压电陶瓷堆（6）、后盖板（1）和前盖板（7）组成；所述预紧力螺杆（5）设置在安装腔（23）中段的轴心处；所述质量块（4）为圆柱状，其外径与安装腔（23）的内径相适配，其中心开设有与预紧力螺杆（5）相适配的圆形通孔一（27），并通过圆形通孔一（27）套装在预紧力螺杆（5）中段的外部；所述压电陶瓷堆（6）呈圆柱状，其外径与安装腔（23）的内径相适配，其中心开设有圆形通孔二（28）；压电陶瓷堆（6）由四个压电陶瓷片（3）和四个电极片（2）依次交错叠合地排布组成；两个压电陶瓷堆（6）分别通过其中心的圆形通孔二（28）套设在预紧力螺杆（5）的外部，且分别贴合地分布于质量块（4）的上下两侧；所述后盖板（1）由定位块（18）和定位柱（19）组成，所述定位块（18）的外径与安装腔（23）的内径相适配，其前端的轴心处开设有螺纹安装孔一，所述定位柱（19）的前端垂直地固定连接在定位块（18）后端的轴心处，定位柱（19）的表面涂覆有绝缘材料层；后盖板（1）通过其前端的螺纹安装孔一固定套装在预紧力螺杆（5）后端的外侧，且其前端面与靠后一个压电陶瓷堆（6）的后端面相抵接；所述前盖板（7）呈圆柱状，其外径与安装腔（23）的内径相适配，其后端轴心处开设有螺纹安装孔二，并通过其后端的螺纹安装孔二固定套装在预紧力螺杆（5）后端的外侧； 所述钻具（25）由变幅杆（8）、花键轴（17）和钻头（9）组成；所述变幅杆（8）为阶梯轴状结构，其大径段位于其小径段的后侧，且大径段外径与安装腔（23）的内径相适配，且轴向可滑动地装配于安装腔（23）的前部，同时，大径段的后端与前盖板（7）的前端面固定连接；所述花键轴（17）的形状和尺寸与花键孔（26）的形状和尺寸相适配，并轴向可滑动径向限位地插装于花键孔（26）中，花键轴（17）的后端穿入安装腔（23）中并与变幅杆（8）小径段的前端面同轴地固定连接，花键轴（17）的前端位于壳体（13）前端的外侧；所述钻头（9）位于壳体（13）前端的外侧，并同轴地固定连接在花键轴（17）的前端； 所述壳后盖（10）由封堵块（20）、定位套筒（21）和连接凸块（22）组成，所述封堵块（20）呈圆柱状，且其前端外侧设置有与内螺纹结构一相适配的外螺纹结构一，并通过螺纹配合插装于壳体（13）后开口端的内侧；所述定位套筒（21）的外部开设有外螺纹结构二，其后端同轴心地固定连接在封堵块（20）的前端面上，定位套筒（21）内部定位孔的形状及尺寸与定位柱（19）的形状及尺寸相适配，并轴向可滑动径向限位地套装于定位柱（19）后端的外部；所述连接凸块（22）的前端固定连接在封堵块（20）的后端面上； 所述预紧螺母（11）内部的螺纹结构与外螺纹结构二相适配，并通过螺纹配合安装在定位套筒（21）的外部； 所述预紧弹簧（12）设置在安装腔（23）的后部，且套设在定位套筒（21）的外部，同时，预紧弹簧（12）的后端与预紧螺母（11）的前端面相抵接，其前端与后盖板（1）上定位块（18）的后端面相抵接； 所述复位弹簧（15）设置在安装腔（23）的前部，且其套设在变幅杆（8）小径段的外部，同时，复位弹簧（15）的后端与变幅杆（8）的大径段前端面相抵接，复位弹簧（15）的前端与限位环（24）的后端面相抵接； 当双向超声换能器（14）接通超声波电源后，前盖板（7）和后盖板（1）均能产生高频超声振动，前端产生的超声频振动会经变幅杆（8）和花键轴（17）传递给钻头（9），使得钻头（9）产生超声频的振动，后端产生的超声频振动会经壳后盖（10）作用于变幅杆（8）的末端，并在后盖板（1）与变幅杆（8）末端的撞击过程中产生低频冲击的声波，产生的声波会经壳体（13）及双向超声换能器（14）传递到钻头（9）上，使得钻头（9）产生声频的振动。

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