礦用鉆割一體鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用鉆割一體鉆頭，包括主軸，主軸的前端安裝有環(huán)形壓蓋，后端用于和高壓鉆桿相連接，主軸上安裝有噴嘴；主軸內(nèi)腔中安裝有彈性件，彈性件前端固定安裝有密封件，密封件在彈性件伸展時(shí)密封環(huán)形壓蓋的中心空腔，密封件和主軸之間具有空隙，密封件的前端固定安裝有連接件，連接件和壓蓋之間具有空隙，連接件的前段固定安裝有鉆頭；鉆頭的后段同軸安裝有管狀護(hù)件，管狀護(hù)件位于壓蓋和主軸的外部，管狀護(hù)件的長度滿足以下條件：在密封件密封環(huán)形壓蓋的中心空腔時(shí)，管狀護(hù)件的后端位于噴嘴噴水口的前方。本發(fā)明提供一種新結(jié)構(gòu)的鉆頭，實(shí)現(xiàn)了鉆割一體化，打鉆和切割的切換簡單可靠，不加磨料，純水切割。
【專利說明】礦用鉆割一體鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦用機(jī)械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦用鉆割一體鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓水射流增透防突技術(shù)研究始于上世紀(jì)80年代，目前國外高壓水射流增透防突技術(shù)已經(jīng)非常成熟，廣泛應(yīng)用于路面清洗、工業(yè)除銹、彈藥除銹、油井腐蝕防護(hù)、金屬及非金屬板材切割、噴射注漿、破碎路面、破碎大豆分離蛋白、煤礦瓦斯抽采等，尤其澳大利亞，在地面和井下鉆孔中應(yīng)用高壓水輔助鉆進(jìn)和切縫增透技術(shù)已非常成熟，在全世界占領(lǐng)先地位。
[0003]國內(nèi)高壓水射流增透防突技術(shù)研究始于上世紀(jì)90年代，分別有研究磨料高壓水射流防突設(shè)備及技術(shù)，由于添加磨料，工藝復(fù)雜，適用于較淺防突瓦斯抽放鉆孔；及利用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)切割、鉆桿輸水的高壓水射流設(shè)備，鉆桿連接處容易滲漏，保壓問題需要解決；及高壓水射流增透防突設(shè)備，無法實(shí)現(xiàn)鉆割一體，存在易堵塞水路問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種礦用鉆割一體鉆頭，提供一種新結(jié)構(gòu)的鉆頭，實(shí)現(xiàn)了鉆割一體化，打鉆和切割的切換簡單可靠，不加磨料，純水切割。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種礦用鉆割一體鉆頭，包括內(nèi)腔開通的主軸，主軸的前端同軸安裝有環(huán)形壓蓋，后端用于和高壓鉆桿相連接，主軸上沿徑向方向安裝有用于切割煤層的噴嘴；主軸內(nèi)腔中、且位于噴嘴安裝處的前方與主軸同軸安裝有彈性件，彈性件前端固定安裝有密封件，密封件在彈性件伸展時(shí)隨之向前運(yùn)動，并封閉環(huán)形壓蓋和主軸之間的流通通道，密封件和主軸之間具有用于形成水流通道的空隙，密封件的前端固定安裝有連接件，連接件和壓蓋之間具有用于形成水流通道的空隙，連接件的前段伸出在壓蓋的外部且同軸固定安裝有鉆頭；鉆頭的后段同軸安裝有管狀護(hù)件，管狀護(hù)件套裝在壓蓋和主軸的外部，管狀護(hù)件的長度滿足以下條件:在密封件封閉環(huán)形壓蓋和主軸之間的流通通道時(shí)，管狀護(hù)件的后端位于噴嘴噴水口的前方以打開噴嘴的噴水口 ；否則管狀護(hù)件的后端位于噴嘴噴水口的后方以關(guān)閉噴嘴的噴水口。
[0006]進(jìn)一步的，彈性件為彈簧，主軸內(nèi)腔中、且位于噴嘴安裝處的前方設(shè)置有一階梯狀凸臺，彈簧的后端抵在所述階梯狀凸臺的前端面上。
[0007]進(jìn)一步的，密封件為花鍵軸，花鍵軸的外徑與其在主軸內(nèi)腔中滑動段的直徑相適應(yīng)。
[0008]進(jìn)一步的，連接件為連接銷，連接銷與鉆頭螺紋連接。
[0009]進(jìn)一步的，管狀護(hù)件包括滑套和噴嘴護(hù)套，滑套螺紋連接在鉆頭的后段上，噴嘴護(hù)套通過卡銷固定連接在滑套的后段上；主軸的外部、且位于噴嘴安裝處的前方設(shè)置有主軸滑動段，主軸滑動段上設(shè)置有一個(gè)或沿圓周均勻設(shè)置有多個(gè)滑動導(dǎo)向條，滑動導(dǎo)向條均與主軸的軸向方向平行；滑套的內(nèi)腔相對于滑動導(dǎo)向條的滑動區(qū)域?yàn)榛谆瑒佣?，滑套滑動段設(shè)置有與滑動導(dǎo)向條相適應(yīng)的滑槽，滑套滑動段的橫截面形狀與主軸滑動段的橫截面形狀相適應(yīng)；卡銷設(shè)置在滑槽的后端。
[0010]進(jìn)一步的，主軸滑動段為環(huán)形凸臺，滑套滑動段為環(huán)形內(nèi)凹槽。
[0011]進(jìn)一步的，鉆頭內(nèi)開有與主軸內(nèi)腔相連通的水流通道，水流通道的數(shù)量和位置均與該鉆頭上的鉆齒相對應(yīng)。
[0012]進(jìn)一步的，主軸上開有用于安裝噴嘴的安裝孔，各安裝孔和主軸的空腔之間還具有一隔層，隔層和主軸是一體式結(jié)構(gòu)，隔層上開有通水孔。
[0013]進(jìn)一步的，壓蓋的后段伸入在主軸內(nèi)且與主軸螺紋連接，壓蓋和主軸的連接處安裝有壓蓋密封圈。
[0014]進(jìn)一步的，噴嘴的數(shù)量為多個(gè)，且沿主軸的圓周方向均勻分布，噴嘴和主軸連接處安裝有噴嘴基座密封圈。
[0015]本發(fā)明礦用鉆割一體鉆頭的有益效果是:
[0016]一、切割直徑大，比常規(guī)割縫設(shè)備大0.4m。
[0017]二、實(shí)現(xiàn)了鉆割一體化，鉆孔施工完后可從孔底開始退鉆切割，不用反復(fù)退鉆進(jìn)鉆，節(jié)省人力成本。
[0018]三、礦用鉆割一體鉆頭結(jié)構(gòu)合理，采用高壓水壓力和縱向彈簧相配合，切換打鉆和切割兩種不同工作狀態(tài)。
[0019]四、在打鉆時(shí)遇到卡鉆現(xiàn)象能丟棄鉆頭，鉆桿完全退出鉆孔，降低損失。
[0020]五、不加磨料，純水切割，克服了磨料高壓水射流切割對設(shè)備磨損和切割孔深受限制的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明礦用鉆割一體鉆頭在打鉆工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明礦用鉆割一體鉆頭在切割工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明中的鉆頭的右視圖；
[0024]圖4是圖1中的A-A向剖面圖；
[0025]圖5是圖1中的B-B向剖面圖；
[0026]圖6是圖1中的I處局部放大圖；
[0027]圖7是圖1中的II處局部放大圖。
[0028]其中，1、主軸，2、噴嘴基座，3、噴嘴護(hù)套，4、卡銷，5、花鍵軸，6、滑套，7、連接銷，8、壓蓋，9、鉆頭，10、噴嘴基座密封圈，11、壓蓋密封圈，12、彈簧，13、噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1和圖2所示，本發(fā)明礦用鉆割一體鉆頭，包括內(nèi)腔開通的主軸1，主軸I的前端同軸安裝有壓蓋8，壓蓋8的后段伸入在主軸I內(nèi)且與主軸I螺紋連接。壓蓋8為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中心內(nèi)腔為水流通道。如圖7所示，為保證密封和保壓，壓蓋8和主軸I的連接處安裝有壓蓋密封圈11。主軸I的后端用于和高壓鉆桿相連接，具體是:主軸I內(nèi)腔的后段設(shè)置有內(nèi)螺紋，與高壓鉆桿螺紋連接。
[0030]主軸I上徑向方向安裝有用于切割煤層的噴嘴13。為實(shí)現(xiàn)切割高效和工作時(shí)高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的主軸I的受力均勻，噴嘴13的數(shù)量為多個(gè)，且沿主軸I的圓周方向均勻分布。主軸I上開有用于安裝噴嘴的安裝孔，各噴嘴13是通過對應(yīng)的噴嘴基座2安裝在對應(yīng)的安裝孔上。如圖6所示，為保證密封性，噴嘴13和主軸I連接處安裝有噴嘴基座密封圈10，具體是位于噴嘴基座2和主軸I之間。為保證噴嘴13與主軸I兩者的內(nèi)腔相連通，在安裝孔和主軸I的空腔之間還具有一隔層，隔層上開有通水孔，以保證切割時(shí)高壓水的通過。隔層和主軸I是一體式結(jié)構(gòu)，不需要另外設(shè)置獨(dú)立的過濾網(wǎng)等裝置。
[0031]主軸I內(nèi)腔中、且位于噴嘴13安裝處的前方同軸安裝有彈性件。彈性件前端固定安裝有密封件，密封件在彈性件伸展時(shí)隨之向前運(yùn)動，并封閉環(huán)形壓蓋和主軸之間的流通通道，即密封環(huán)形壓蓋8的中心空腔。密封件和主軸I之間具有用于形成水流通道的空隙，密封件的前端固定安裝有連接件，連接件和壓蓋8之間具有用于形成水流通道的空隙，連接件的前段伸出在壓蓋8的外部且同軸固定安裝有鉆頭9。
[0032]本實(shí)施例中，彈性件為彈簧12，其具體安裝方式為:主軸I內(nèi)腔中、且位于噴嘴13安裝處的前方設(shè)置有一階梯狀凸臺，彈簧12的后端抵在階梯狀凸臺的前端面上。密封件為花鍵軸5，花鍵軸5的外徑與其在主軸I內(nèi)腔中滑動段的直徑相適應(yīng)，花鍵軸5的外側(cè)開槽處與主軸I的內(nèi)壁之間形成水流通道。連接件為連接銷7，連接銷7與鉆頭9螺紋連接。
[0033]如圖3所示，鉆頭9開有與主軸I內(nèi)腔相連通的水流通道，水流通道用于排渣，具體是與壓蓋8的中心腔體相通，從而實(shí)現(xiàn)與主軸I內(nèi)腔的相通。水流通道的數(shù)量和位置均與該鉆頭9上的鉆齒相對應(yīng)。
[0034]鉆頭9的后段同軸安裝有管狀護(hù)件，管狀護(hù)件位于壓蓋8和主軸I的外部，管狀護(hù)件的長度滿足以下條件:在密封件封閉環(huán)形壓蓋8和主軸I之間的流通通道時(shí)，管狀護(hù)件的后端位于噴嘴13噴水口的前方以打開噴嘴13的噴水口 ；否則，管狀護(hù)件的后端位于噴嘴13噴水口的后方以關(guān)閉噴嘴13的噴水口。
[0035]結(jié)合圖4和圖5所示，本實(shí)施例中，管狀護(hù)件包括滑套6和噴嘴護(hù)套3，滑套6螺紋連接在鉆頭9的后段上，噴嘴護(hù)套3通過卡銷4固定連接在滑套6的后段上。主軸滑動段為環(huán)形凸臺，滑套滑動段為環(huán)形內(nèi)凹槽?？ㄤN4設(shè)置在滑槽的后端。主軸I的外部、且位于噴嘴13安裝處的前方設(shè)置有主軸滑動段，主軸滑動段上設(shè)置有一個(gè)或沿圓周均勻設(shè)置有四個(gè)滑動導(dǎo)向條，滑動導(dǎo)向條均與主軸I的軸向方向平行?；?的內(nèi)腔相對于滑動導(dǎo)向條的滑動區(qū)域?yàn)榛谆瑒佣?，滑套滑動段設(shè)置有與滑動導(dǎo)向條相適應(yīng)的滑槽，滑套滑動段的橫截面形狀與主軸滑動段的橫截面形狀相適應(yīng)。
[0036]本發(fā)明礦用鉆割一體鉆頭的工作原理是:將本發(fā)明與高壓鉆桿相連接，高壓鉆桿帶動本發(fā)明高速旋轉(zhuǎn)并通入高壓水或低壓水。如圖1所示，在實(shí)現(xiàn)打鉆工作時(shí)，只需要向主軸I內(nèi)通入低壓水，此時(shí)，高壓鉆桿帶動本發(fā)明高速旋轉(zhuǎn)，鉆頭9的鉆齒高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)打鉆工作。此工作狀態(tài)下的水流通途徑是:水流入主軸I的內(nèi)腔后段，由于此時(shí)噴嘴護(hù)套3后端位于噴嘴13噴水口的后方，因此噴嘴13的噴水口被噴嘴護(hù)套3封閉，因此主軸I內(nèi)的水進(jìn)入安裝有彈簧的內(nèi)腔，繼而依次流經(jīng)花鍵軸5外壁和主軸I內(nèi)壁之間的水流通道，以及連接銷7與壓蓋8之間的水流通道，最后經(jīng)鉆頭9內(nèi)的水流通道排出，起到排渣的作用。
[0037]如圖2所示，在實(shí)現(xiàn)切割工作時(shí)，只需要向主軸I內(nèi)通入高壓水，此時(shí)，高壓鉆桿帶動本發(fā)明高速旋轉(zhuǎn)，高壓水進(jìn)入主軸I的內(nèi)腔后段，推動花鍵軸5向前運(yùn)動，彈簧12伸展，花鍵軸5向前抵住壓蓋8并密封壓蓋8的中心空腔，高壓水無法從鉆頭9的水流通道流出；在壓蓋8向前運(yùn)動的過程的同時(shí)，連接銷7帶動鉆頭9向前運(yùn)動，滑套6和噴嘴護(hù)套3隨之同步向前滑動，此時(shí)，通過主軸滑動段的滑動導(dǎo)向條與滑套滑動段的滑槽之間的配合，實(shí)現(xiàn)滑動平穩(wěn)以及主軸I內(nèi)的密封保壓，直至卡銷4抵在環(huán)形凸臺的后端面上；此時(shí)，噴嘴護(hù)套3位于噴嘴13噴水口的前方，噴嘴13開始工作向外噴高壓水，實(shí)現(xiàn)切割作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，包括內(nèi)腔開通的主軸(1)，所述主軸(I)的前端同軸安裝有環(huán)形壓蓋(8)，后端用于和高壓鉆桿相連接，所述主軸(I)上沿徑向方向安裝有用于切割煤層的噴嘴(13); 所述主軸(I)內(nèi)腔中、且位于噴嘴(13)安裝處的前方與主軸(I)同軸安裝有彈性件，所述彈性件前端固定安裝有密封件，所述密封件在彈性件伸展時(shí)隨之向前運(yùn)動，并封閉環(huán)形壓蓋(8)和主軸(I)之間的流通通道，所述密封件和主軸(I)之間具有用于形成水流通道的空隙，所述密封件的前端固定安裝有連接件，所述連接件和壓蓋(8)之間具有用于形成水流通道的空隙，所述連接件的前段伸出在壓蓋(8)的外部且同軸固定安裝有鉆頭(9)； 所述鉆頭(9 )的后段同軸安裝有管狀護(hù)件，所述管狀護(hù)件套裝在壓蓋(8 )和主軸(I)的外部，所述管狀護(hù)件的長度滿足以下條件:在密封件封閉環(huán)形壓蓋(8)和主軸(I)之間的流通通道時(shí)，管狀護(hù)件的后端位于噴嘴(13)噴水口的前方以打開噴嘴(13)的噴水口 ；否則，所述管狀護(hù)件的后端位于噴嘴(13)噴水口的后方以關(guān)閉噴嘴(13)的噴水口。
2.按照權(quán)利要求1所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述彈性件為彈簧(12)，所述主軸(I)內(nèi)腔中、且位于噴嘴(13)安裝處的前方設(shè)置有一階梯狀凸臺，所述彈簧(12)的后端抵在所述階梯狀凸臺的前端面上。
3.按照權(quán)利要求1所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述密封件為花鍵軸(5)，所述花鍵軸(5)的外徑與其在主軸(I)內(nèi)腔中滑動段的直徑相適應(yīng)。
4.按照權(quán)利要求1所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述連接件為連接銷(7)，所述連接銷(7 )與鉆頭(9 )螺紋連接。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述管狀護(hù)件包括滑套(6)和噴嘴護(hù)套(3)，所述滑套(6)螺紋連接在鉆頭(9)的后段上，所述噴嘴護(hù)套(3)通過卡銷(4)固定連接在滑套(6)的后段上；所述主軸(I)的外部、且位于噴嘴(13)安裝處的前方設(shè)置有主軸滑動段，所述·主軸滑動段上設(shè)置有一個(gè)或沿圓周均勻設(shè)置有多個(gè)滑動導(dǎo)向條，所述滑動導(dǎo)向條均與主軸(I)的軸向方向平行；所述滑套(6)的內(nèi)腔相對于滑動導(dǎo)向條的滑動區(qū)域?yàn)榛谆瑒佣危龌谆瑒佣卧O(shè)置有與滑動導(dǎo)向條相適應(yīng)的滑槽，所述滑套滑動段的橫截面形狀與主軸滑動段的橫截面形狀相適應(yīng)；所述卡銷(4)設(shè)置在滑槽的后端。
6.按照權(quán)利要求5所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述主軸滑動段為環(huán)形凸臺，所述滑套滑動段為環(huán)形內(nèi)凹槽。
7.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述鉆頭(9)內(nèi)開有與主軸(I)內(nèi)腔相連通的水流通道，所述水流通道的數(shù)量和位置均與該鉆頭(9)上的鉆齒相對應(yīng)。
8.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述主軸(I)上開有用于安裝噴嘴的安裝孔，所述各安裝孔和主軸(I)的空腔之間還具有一隔層，所述隔層和主軸(I)是一體式結(jié)構(gòu)，所述隔層上開有通水孔。
9.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述壓蓋(8)的后段伸入在主軸(I)內(nèi)且與主軸(I)螺紋連接，所述壓蓋(8 )和主軸(I)的連接處安裝有壓蓋密封圈(11)。
10.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述礦用鉆割一體鉆頭，其特征在于，所述噴嘴(13)的數(shù)量為多個(gè)，且沿主軸(I)的圓周方向均勻分布，所述噴嘴(13)和主軸(I)連接處安裝有噴嘴基座密封圈(10)?！?br> 【文檔編號】E21B10/42GK103527096SQ201310500644
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】張曉銀 申請人:張曉銀