本發(fā)明涉及井下煤礦機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀。

背景技術(shù)：

隨著煤層鉆孔深度的增加，煤層之間的應(yīng)力也逐漸增大，普通的小鉆頭打的瓦斯抽放孔很容易被煤層之間的應(yīng)力擠壓回去，大大降低了瓦斯抽放的效率。水力鉆孔技術(shù)自上世紀(jì)80年代被發(fā)現(xiàn)以后直到現(xiàn)在才逐漸被應(yīng)用到煤層開采中去。但是由于水力鉆孔作業(yè)方式在沖孔時(shí)需要將鉆桿拔出，換成沖孔設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)水力沖孔。這些設(shè)備大多比較笨重，附件較多，工序復(fù)雜且二次導(dǎo)入鉆桿時(shí)會(huì)因塌孔等原因造成導(dǎo)入不順利，嚴(yán)重影響瓦斯抽采工作，造成了鉆進(jìn)效率低下工人勞動(dòng)強(qiáng)度增大，井下生產(chǎn)效率等各方面的不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述水力沖孔作業(yè)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便更換，在鉆孔時(shí)能夠自動(dòng)排粉，通過高低壓的轉(zhuǎn)換就能實(shí)現(xiàn)鉆孔與沖孔一體化，同時(shí)解決了打鉆與沖孔過程中時(shí)常出現(xiàn)的煤水逆流問題。

本發(fā)明為了解決上述問題所采取的技術(shù)方案為：一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，包括外壁帶有絞龍的桿體以及與桿體連接的鉆頭，桿體中具有供水流流通的中心通道，桿體沿沖孔方向的尾端設(shè)有多個(gè)貫穿桿體側(cè)壁并置于中心通道內(nèi)的射流噴頭，桿體兩端均設(shè)置有母接頭，中心通道尾部與母接頭相接處設(shè)置有環(huán)形限位凸起，所述桿體通過一帶有中心通孔的桿狀連接頭與鉆頭連接，連接頭尾端與桿體首端螺紋連接，且連接頭尾端的中心通孔中固定設(shè)置有供水流單向流入鉆頭中的單向閥，連接頭首端通過該端的桿狀連接部插設(shè)在鉆頭中，且連接頭首端的中心通孔中設(shè)置有濾網(wǎng)，桿狀連接部側(cè)壁設(shè)置有用于固定鉆頭的限位銷，桿體位于連接頭與環(huán)形限位凸起之間的中心通道內(nèi)設(shè)置有高低壓水流切換機(jī)構(gòu)；

所述高低壓水流切換機(jī)構(gòu)包括活塞筒以及滑動(dòng)插設(shè)在活塞筒內(nèi)的活塞閥，活塞筒與活塞閥均為沿沖孔方向首端密封、尾端敞開的筒體，活塞筒尾部側(cè)壁開設(shè)有與射流噴頭相互貫通的高壓射流孔；活塞筒的筒體與中心通道之間形成低壓水流通道，活塞筒的側(cè)壁開設(shè)有與低壓水流通道連通的低壓水流通孔Ⅰ，活塞閥的側(cè)壁開設(shè)有低壓水流通孔Ⅱ，活塞閥通過設(shè)置在活塞筒筒體內(nèi)的彈性件與活塞筒密封端的底壁連接，且在彈性件自然狀態(tài)下，低壓水流通孔Ⅱ與低壓水流通孔Ⅰ相互貫通，而活塞閥的閥壁末端密封高壓射流孔，并在水壓增大時(shí)，活塞閥前移壓縮彈性件后封閉低壓水流通孔Ⅱ，打開高壓射流孔。

作為優(yōu)選的，所述中心通孔中位于單向閥兩側(cè)處設(shè)置有用于固定單向閥的且可通過水流的擋板和擋圈。

作為優(yōu)選的，所述單向閥由具有一梯形通孔的單向閥座和設(shè)置在梯形通孔中的鋼球構(gòu)成，梯形通孔的大口端朝向沖孔方向設(shè)置，且梯形通孔與中心通孔及中心通道相連通。

作為優(yōu)選的，所述活塞筒首端通過絲堵密封。

作為優(yōu)選的，所述活塞筒的兩端均具有與中心通道內(nèi)徑匹配的連接凸部，活塞筒位于兩個(gè)連接凸部之間的筒體外徑小于中心通道內(nèi)徑，低壓水流通孔Ⅰ設(shè)置在活塞筒筒體上相鄰活塞筒尾端連接凸部的位置處，高壓射流孔設(shè)置在活塞筒尾端的連接凸部上。

作為優(yōu)選的，所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有與桿體內(nèi)的中心通道以及連接頭內(nèi)的中心通孔相貫通的用于降溫的空腔。

作為優(yōu)選的，所述活塞筒的敞口端處設(shè)置有用于限制活塞閥位置的限位擋圈。

作為優(yōu)選的，所述活塞筒兩端與中心通道之間、活塞閥兩端與活塞筒之間以及連接頭首端與鉆頭之間相接觸連接的位置均設(shè)置有密封圈。

作為優(yōu)選的，所述連接頭為六方結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

第一，本發(fā)明所述的一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，以水壓作為動(dòng)力的高低壓水流切換機(jī)構(gòu)可使切換閥集打鉆、沖孔為一體，實(shí)現(xiàn)鉆孔與沖孔一體化，解決了常規(guī)設(shè)備中打鉆與沖孔轉(zhuǎn)換更換零配件較多、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低下的問題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作時(shí)僅需改變水流壓力，操作極其方便。

第二，本發(fā)明所述的一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，連接頭與鉆頭之間通過限位銷實(shí)現(xiàn)鉆頭的卡接固定，在使用中極大簡(jiǎn)化了鉆頭的拆卸工序，解決了鉆頭拆卸困難的問題，且連接頭通過其六方結(jié)構(gòu)與鉆頭之間傳遞扭矩，效率更高。

第三，本發(fā)明所述的一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，閥體外壁的絞龍?jiān)谒豆ぷ縻@孔狀態(tài)下能夠?qū)⒚悍垩刂g龍的螺旋方向自動(dòng)排出，避免煤粉在鉆孔中的堆積。

第四，本發(fā)明所述的一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，水流通過鉆頭后流向煤層鉆孔中，水流與煤粉混合一起形成煤泥，單向閥可有效防止煤泥逆流進(jìn)入到連接頭內(nèi)，保證高低壓水流切換機(jī)構(gòu)的正常工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀中桿體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀中高低壓水流切換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀中連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀中鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記：1、桿體，101、射流噴頭，102、母接頭，2、環(huán)形限位凸起，3、連接頭，301、限位銷，302、中心通孔，303、擋板，4、活塞筒，401、高壓射流孔，402、低壓水流通孔Ⅰ，403、連接凸部，5、活塞閥，501、低壓水流通孔Ⅱ，6、彈性件，7、低壓水流通道，8、鉆頭，801、空腔，9、單向閥，901、單向閥座，902、鋼球，10、濾網(wǎng)，11、絲堵，12、限位擋圈，13、密封圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程。

如圖所示，本發(fā)明為一種自排粉式可單向過濾的高低壓水流自動(dòng)轉(zhuǎn)換水刀，包括外壁帶有絞龍的桿體1以及與桿體1連接的鉆頭8，桿體1中具有供水流流通的中心通道，桿體1沿沖孔方向的尾端設(shè)有多個(gè)貫穿桿體1側(cè)壁并置于中心通道內(nèi)的射流噴頭101，桿體1兩端均設(shè)置有母接頭102，中心通道尾部與母接頭102相接處設(shè)置有環(huán)形限位凸起2，所述桿體1通過一帶有中心通孔302的桿狀連接頭3與鉆頭8連接，連接頭3尾端與桿體1首端螺紋連接，且連接頭3尾端的中心通孔302中固定設(shè)置有供水流單向流入鉆頭8中的單向閥9，連接頭3首端通過該端的桿狀連接部插設(shè)在鉆頭1中，且連接頭3首端的中心通孔302中設(shè)置有濾網(wǎng)10，桿狀連接部側(cè)壁設(shè)置有用于固定鉆頭8的限位銷301，桿體1位于連接頭3與環(huán)形限位凸起2之間的中心通道內(nèi)設(shè)置有高低壓水流切換機(jī)構(gòu)；

所述高低壓水流切換機(jī)構(gòu)包括活塞筒4以及滑動(dòng)插設(shè)在活塞筒4內(nèi)的活塞閥5，活塞筒4與活塞閥5均為沿沖孔方向首端密封、尾端敞開的筒體，活塞筒4尾部側(cè)壁開設(shè)有與射流噴頭101相互貫通的高壓射流孔401；活塞筒4的筒體與中心通道之間形成低壓水流通道7，活塞筒4的側(cè)壁開設(shè)有與低壓水流通道7連通的低壓水流通孔Ⅰ402，活塞閥5的側(cè)壁開設(shè)有低壓水流通孔Ⅱ501，活塞閥5通過設(shè)置在活塞筒4筒體內(nèi)的彈性件6與活塞筒4密封端的底壁連接，且在彈性件6自然狀態(tài)下，低壓水流通孔Ⅱ501與低壓水流通孔Ⅰ402相互貫通，而活塞閥5的閥壁末端密封高壓射流孔401，并在水壓增大時(shí)，活塞閥5前移壓縮彈性件6后封閉低壓水流通孔Ⅱ501，打開高壓射流孔401。

以上為本發(fā)明的基本實(shí)施方式，可在以上基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的改進(jìn)、優(yōu)化或限定。

進(jìn)一步的，所述中心通孔302中位于單向閥9兩側(cè)處設(shè)置有用于固定單向閥9的且可通過水流的擋板303和限位擋圈12。

進(jìn)一步的，所述單向閥9由具有一梯形通孔的單向閥座901和設(shè)置在梯形通孔中的鋼球902構(gòu)成，梯形通孔的大口端朝向沖孔方向設(shè)置，且梯形通孔與中心通孔302及中心通道相連通。

進(jìn)一步的，所述活塞筒4首端通過絲堵11密封。

進(jìn)一步的，所述活塞筒4的兩端均具有與中心通道內(nèi)徑匹配的連接凸部403，活塞筒4位于兩個(gè)連接凸部403之間的筒體外徑小于中心通道內(nèi)徑，低壓水流通孔Ⅰ402設(shè)置在活塞筒4筒體上相鄰活塞筒尾端連接凸部403的位置處，高壓射流孔401設(shè)置在活塞筒尾端的連接凸部403上。

進(jìn)一步的，所述鉆頭8內(nèi)設(shè)置有與桿體1內(nèi)的中心通道以及連接頭3內(nèi)的中心通孔302相貫通的用于降溫的空腔801。

進(jìn)一步的，所述活塞筒4的敞口端處設(shè)置有用于限制活塞閥5位置的限位擋圈12。

進(jìn)一步的，所述活塞筒4兩端與中心通道之間、活塞閥5兩端與活塞筒4之間以及連接頭3首端與鉆頭8之間相接觸連接的位置均設(shè)置有密封圈13。

進(jìn)一步的，所述連接頭3為六方結(jié)構(gòu)，連接3頭通過其六方結(jié)構(gòu)與鉆頭8之間傳遞扭矩，效率更高。

在正常打鉆過程中，水的流速及壓力比較低，水流先經(jīng)桿體1內(nèi)的中心通道進(jìn)入活塞閥5，此時(shí)水壓不足以壓縮彈性件6，活塞閥5的低壓水流通孔Ⅱ501與活塞筒4的低壓水流通孔Ⅰ402相互貫通，且活塞閥5的閥壁末端密封高壓射流孔401，整個(gè)割煤裝置處于低壓水流沖洗冷卻狀態(tài)，水流先后經(jīng)低壓水流通孔Ⅱ501、低壓水流通孔Ⅰ402后流入低壓水流通道7，并經(jīng)低壓水流通道7穿過單向閥9進(jìn)入到連接頭3的通孔中后通過濾網(wǎng)10，流入到鉆頭8內(nèi)的通腔801中，對(duì)鉆頭8進(jìn)行水力冷卻。

在鉆頭冷卻環(huán)節(jié)運(yùn)用小孔節(jié)流的原理：水流通過濾網(wǎng)10后，水流遇到突然變窄的斷面，由于存在阻力使水流的壓力急劇下降，其所對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度也會(huì)相應(yīng)下降，因此液體就會(huì)在較低溫度下蒸發(fā)，蒸發(fā)過程吸收本身的熱量，從而對(duì)鉆頭8進(jìn)行冷卻。

在沖孔造穴過程中，加大水流的壓力與流速，水流先經(jīng)桿體1內(nèi)的中心通道進(jìn)入活塞閥5，此時(shí)水壓沖撞活塞閥5密封墊的力足以壓縮彈性件6，彈性件6收縮，活塞閥5前移，活塞閥5的低壓水流通孔Ⅱ501與活塞筒4的低壓水流通孔Ⅰ402失去貫通的狀態(tài)，關(guān)閉水流的前進(jìn)通道，至活塞閥5的閥壁末端脫離對(duì)高壓射流孔401的密封，此時(shí)，高壓射流孔401和射流噴頭101與桿體1的中心通道處于相互貫通的狀態(tài)，高壓的水流經(jīng)過高壓射流孔401和射流噴頭101后對(duì)煤層進(jìn)行高壓沖孔造穴。

高壓沖孔造穴過程中，低壓水流的通路關(guān)閉，單向閥9沒有了水流的推動(dòng)，就會(huì)關(guān)閉通道，防止煤水通過鉆頭8出水孔進(jìn)入腔體內(nèi)部影響活塞式水流換向器的使用。

在打鉆過程中，桿體1外側(cè)的絞龍會(huì)對(duì)礦石及煤粉進(jìn)行自動(dòng)排出，防止其影響鉆孔效率。

以限位銷301的方式將鉆頭8和連接頭3進(jìn)行連接，連接頭3為六方結(jié)構(gòu)，通過六方結(jié)構(gòu)與鉆頭8傳遞扭矩，在鉆頭8磨損后只需要通過簡(jiǎn)單的工具對(duì)限位銷301拆裝，就能迅速完成鉆頭8的更換。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例描述如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述所述技術(shù)內(nèi)容作出的些許更動(dòng)或修飾均為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。