專利名稱：高壓水射流鑿巖機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鑿巖裝置，更具體地說(shuō)是一種高壓水射流鑿巖機(jī)。
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在普遍使用的機(jī)械式鑿巖機(jī)是沖擊式和旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)，巖體在沖擊刀具高頻率沖擊下，很易形成粉碎核，但不易擴(kuò)展裂紋和形成破碎坑，鉆孔效率低，速度慢，沖擊力大，破巖效果差?！陡邏核淞鳌冯s志1980.3～4發(fā)表了一篇《高壓水射流在煤礦采掘機(jī)械上的應(yīng)用試驗(yàn)》一文，日本鐵道技術(shù)研究所研究的水射流和旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)相結(jié)合的炮孔鉆機(jī)，它的工作原理是在釬頭的邊緣處(不在釬刃上)裝有兩只噴咀，壓力為400MPa的高壓水射流超前釬頭切割環(huán)形溝槽，而釬頭只沖擊帶有環(huán)形溝槽的眼底，高壓水射流起主要作用。而釬頭只起修整孔眼的輔助作用，雖然該鉆機(jī)能夠提高鉆進(jìn)速度，但水壓高，高壓設(shè)備昂貴，耗能也高，且在實(shí)際應(yīng)用中有不少問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種高壓水射流鑿巖機(jī)，它充分利用了沖擊刀具易形成粉碎核和水射流易擴(kuò)展裂紋形成破碎坑的優(yōu)點(diǎn)，在沖擊力不大、水壓低的情況下，成倍提高鑿進(jìn)速度，顯著降低單位鑿進(jìn)能耗，并提高釬頭壽命。
本實(shí)用新型的目的是以如下方式完成的保留旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)等，在釬頭的釬刃上開有小通孔，與釬頭另一端面上開的圓孔相通，釬尾和水釬采用固定聯(lián)接，以水針作為高壓回轉(zhuǎn)密封軸，高壓回轉(zhuǎn)密封放置在鑿巖機(jī)尾部，采用側(cè)進(jìn)水。


附圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本實(shí)用新型一字型釬頭結(jié)構(gòu)圖。
附圖3是本實(shí)用新型球齒型釬頭結(jié)構(gòu)圖。
附圖4是本實(shí)用新型高壓回轉(zhuǎn)密封結(jié)構(gòu)圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參照附圖1、2釬頭2呈圓柱狀，一端為平面，且沿軸線開一深圓孔，在深圓孔口上加工有一段波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，另一端鑲焊一字形硬質(zhì)合金頭，端頭有二級(jí)削尖，在硬質(zhì)合金頭的中心線上開有與平面端深圓孔相通的二個(gè)斜的小圓孔，孔徑一般為0.5～2mm，最佳為0.8～1.2mm。如果釬頭2是丫形或十字形或×形釬頭，則分別在每個(gè)釬刃的中心線上開有斜的小圓孔，其也與端面開的深圓孔相通，小圓孔孔徑為0.5～2mm，最佳0.8～1.2mm，釬頭2用碳素鋼或合金鋼制成。連接套4呈管狀，沿軸中心線的孔的整個(gè)長(zhǎng)度上加工有內(nèi)螺紋，螺紋為波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，用碳素鋼或合金鋼制成。釬桿3呈圓軸狀，沿軸中心線開有一小通孔，用來(lái)通高壓水，釬桿3的兩端加工有外螺紋，使其與釬頭2和連接套4相配合，螺紋為波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，在靠近螺紋的柱體上開有四個(gè)安裝凹槽，釬桿3用釬鋼制成。釬尾5呈階梯軸狀，其上有一釬耳，也可以用花鍵，在釬耳的兩側(cè)各帶一圓柱體，其中一端圓柱體端面上開有一深圓孔，另一端圓柱體上還帶一過(guò)渡圓臺(tái)和小圓柱體，小圓柱體上加工有一段螺紋，與連接套4相配合，螺紋為波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，沿釬尾5的軸中心線上開一小圓孔與深圓孔相通，釬尾5用釬鋼制成。掐套9呈短圓柱形，一端為平面，另一端端面開一十字形溝槽，沿軸中心線開一個(gè)與釬尾5上的釬耳相配合的釬耳孔，如釬耳用花鍵式，則所開孔為花鍵孔，掐套9用合金鋼制成。釬尾套12呈短園管形，使其能套在釬尾5的圓柱體上，孔內(nèi)開有一U形槽，且在壁上沿徑向開一園孔與U形槽相通，用碳素鋼或合金鋼制成。轉(zhuǎn)動(dòng)套11外形呈軸齒輪狀，其上有一外齒輪，外齒輪的一端帶一園柱體，沿中心線開有一段較深園孔，使釬尾套12能卡裝在孔里，在園柱端面帶十字凸起，使其與掐套9的一端面十字形溝槽相配合，在深園孔口有一段釬耳型槽，使其與釬尾5上的釬耳相配合，在園柱體壁上開一斜孔與深園孔相同，外齒輪的另一端帶一較小園柱體，沿中心線開一深園孔，該深園孔與另一端面上開的深園孔中間用小園孔相通，轉(zhuǎn)動(dòng)套11用合金鋼制成，導(dǎo)向管8呈柱狀，沿中心線開有一通孔，其一端有一凸肩，用來(lái)定位，用碳素鋼或有色金屬制成。機(jī)頭13呈園管狀，一端帶有外螺紋，沿軸中心線開一深園孔，另一端沿軸中心線開一較大深園孔，與另一端深園孔相通，其側(cè)面與減速器32相連，機(jī)頭13用鑄鐵或鑄鋼制，機(jī)頭蓋7形如軸端蓋，其一端沿中心線開一較深大園孔，且?guī)菁y，另一端開一小園孔與大園孔相通，導(dǎo)向套8卡裝在小園孔內(nèi)，其端面上有一環(huán)形凹槽，防塵罩6卡裝在凹槽上，機(jī)頭蓋7用碳素鋼或合金鋼制成。銅套17呈管狀，其一端側(cè)面有環(huán)狀凸肩，起定位作用，用銅制成，聯(lián)接體14呈園管狀，在其靠近兩端頭的側(cè)面帶一園環(huán)狀凸起，起定位作用，一端沿中心線開較大深園孔和小深園孔，另一端有一大倒角和園環(huán)形凹臺(tái)，能使銅套17上凸肩卡裝在園環(huán)形凹臺(tái)上，聯(lián)接體14用鑄鐵或鑄鋼制成。缸體20呈薄壁管狀，沿中心線開有一通孔，在孔中部開一園環(huán)形凹槽及腰形儲(chǔ)油槽，在側(cè)壁上有配氣孔和安裝一個(gè)排氣罩19，缸體20用合金鋼制成。配氣體23外形呈園柱園臺(tái)形，沿中心線開有通孔，在通孔上開有一凹槽，沿徑向和軸向開有一“L”型孔，與缸體20的配氣孔相通，在環(huán)形園體上開有進(jìn)氣口，與通孔相連通，還開有一配氣孔，配氣孔上裝有一配氣閥，配氣體23一端與缸體20相配合，用鑄鐵或鑄鋼制成?；钊?1是由四個(gè)長(zhǎng)度直徑不同的園柱體組成，其上的大園柱體與小園柱體之間用園柱桿連成一體，大園柱體的另一端還連有一園柱體，大園柱體卡裝在缸體20內(nèi)，小園柱體卡裝在配氣體23的中心通孔內(nèi)，活塞21用碳素鋼或合金鋼制成。水針22是一細(xì)長(zhǎng)管，其一端開口，一端封閉，靠近封閉端端部沿徑向上下開二通孔，使高壓水能進(jìn)入水針22的中心孔內(nèi)，水針22用無(wú)縫鋼管制成。柄體24呈漏斗狀，其上有一園柱體，一端連有一中空的喇叭口，在喇叭口的側(cè)面有一園柱狀凸起，其上開一孔與喇叭口內(nèi)腔相連通，喇叭口與配氣體23一端相配合，園柱體的另一端為平面，沿中心線開一大的較深園孔和小園孔，使其與喇叭口內(nèi)腔相連，大深園孔和小園孔上分別開有二個(gè)和一個(gè)O型槽，用來(lái)安裝O型密封圈，深園孔口還加工有一端螺紋，在園柱體側(cè)面上有一園柱狀凸起，其上開一園孔與深園孔相連通，柄體24用鑄鐵或鑄鋼制成。柄體24的深園孔內(nèi)安裝高壓回轉(zhuǎn)密封，參照附圖4高壓回轉(zhuǎn)密封由密封外套25、密封蓋26、導(dǎo)向套27、型密封圈28、配水套29等組成，密封外套25呈園柱狀，其一端側(cè)面有六邊形凸起，緊挨著凸起的園柱體側(cè)面上加工有一段螺紋，與柄體24深園孔口螺紋相配合，沿中心線開有一較深園孔，孔口加工有一段螺紋，另一端為平面，沿中心線開一小園孔，使水針22能穿過(guò)，小園孔與深園孔相通，在密封外套25中部沿徑向同一截面上上下開二個(gè)通孔，密封外套25用碳素鋼或合金鋼制成，配水套29外形呈園柱狀，沿中心線開一小通孔，在通孔上開一有寬的園環(huán)形凹槽，在其園柱面上也相應(yīng)地開一寬的園環(huán)形凹槽，在園環(huán)形凹槽上沿徑向同一截面上上下開二個(gè)通孔，用來(lái)通高壓水，配水套29用碳素鋼或合金鋼制成。密封蓋26呈端蓋狀，其上有一園柱體，一端有一六邊形凸起，在園柱體側(cè)面上加工有螺紋，與密封外套25深園孔口螺紋相配合，沿園柱體中心線開一小園通孔，使水針22穿過(guò)密封蓋26，密封蓋26用碳素鋼制成。導(dǎo)向套27、丫型密封圈28、配水套29、丫型密封圈28、導(dǎo)向管27依次套裝在密封外套25的深園孔內(nèi)，深園孔口用密封蓋26固定，其中部用水針22穿套在一起，且水針22上的徑向孔、配水套22上的徑向孔、密封外套25上的徑向孔相對(duì)應(yīng)，組成了回轉(zhuǎn)密封。釬尾套12裝在釬尾5的尾部的園柱體上，其一端緊挨著釬尾5上的釬耳，轉(zhuǎn)動(dòng)套11套裝在釬尾套12上，帶釬耳形槽孔的一端緊靠著釬尾5上的釬耳，園孔壁上開的斜孔與釬尾套5沿徑向開的園孔相對(duì)應(yīng)，掐套9套裝在釬耳上，其帶十字凹槽一端與轉(zhuǎn)動(dòng)套11十字凸起一端相配合，然后將其一體裝在安裝好機(jī)頭套10的機(jī)頭13內(nèi)，帶螺紋端口還裝有導(dǎo)向套8，其帶凸起端緊靠著掐套9的平面端，機(jī)頭蓋7帶螺紋孔與機(jī)頭13帶螺紋端相配合，小園孔內(nèi)正好卡裝著導(dǎo)向管8的園柱體，在機(jī)頭蓋7的小園孔端部安裝一密封罩，機(jī)頭13的另一端側(cè)面安裝一減速器32，其最后一級(jí)齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)套11的外齒輪相配合，減速器32上還帶一風(fēng)馬達(dá)18，釬尾5的頭部用連接套4與釬桿3的一端相連，釬桿3的另一端與釬頭2上的帶螺紋的深孔相配合，聯(lián)接套14的較大深園孔內(nèi)先后安裝墊環(huán)16和襯套15，然后將其套裝在連接套11的小園柱端，聯(lián)接體14的側(cè)面的凸起與機(jī)頭13的不帶螺紋端相配合，銅套17套裝在活塞21大園柱體一側(cè)的園柱體上，然后再裝到聯(lián)接體14的小園孔內(nèi)，其端部與釬尾5的尾部端面相靠近，水針22穿過(guò)活塞21的中心通孔插到釬尾5的尾部園孔內(nèi)，與釬尾5焊死，缸體20套裝在活塞21的大園柱體上，其一端與聯(lián)接體14一端面相配合，缸體20的側(cè)面還安裝著排氣罩19，缸體20的另一端與配氣體23的端相連，配氣體23的中心通孔內(nèi)安裝著活塞21的小園柱體，配氣體23的另一端與柄體24的喇叭口相配合，柄體24的園柱的較深園孔內(nèi)安裝著回轉(zhuǎn)密封裝置，固轉(zhuǎn)密封裝置與柄體24的較深園孔接合面的凹槽上有O型密封圈30、31，起密封作用。
參照附圖3所示附圖3為球齒形釬頭，外形呈園柱狀，一端為平面，且沿軸中心線開有一深園孔，在深園孔上加工有一段波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，另一端端面為球面狀，其上鑲焊有若干個(gè)球齒，球齒的材料為硬質(zhì)合金，在每個(gè)球齒的中心線上開一深園孔相通的小園孔，小園孔的直徑為0.5～2mm之間，最好為0.8～1.2mm，釬頭2是碳素鋼或合金鋼制成。
高壓水自柄體24進(jìn)水口進(jìn)入高壓回轉(zhuǎn)密封及水針22的中心通孔內(nèi)，通過(guò)釬尾5和釬桿3的中心孔將高壓水傳遞到釬頭2的深園孔內(nèi)，在釬刃中心線上開有一小園孔與深園孔相通，使高壓水穿過(guò)小園孔沖擊巖體1。釬頭2高頻迅速?zèng)_擊巖體1，首先在巖體1上產(chǎn)生粉碎核和徑向裂紋，釬刃上的小園孔也高頻迅速地被巖體關(guān)閉，使水射流產(chǎn)生水錘效應(yīng)，水壓增高，很易擴(kuò)展徑向裂紋，形成破碎坑。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)破巖機(jī)理優(yōu)越，釬頭易形成粉碎核，水射流易擴(kuò)展裂紋、形成破碎坑，綜合兩者優(yōu)點(diǎn)，使本實(shí)用新型在沖擊力小、水壓低的情況下，破巖效果好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，耗能低，鉆孔速度高。
權(quán)利要求1.一種高壓水射流鑿巖機(jī)，保留了旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)等，其特征在于釬頭2呈圓柱狀，一端為平面，且沿軸線開一深圓孔，在深圓孔口上加工有一段波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，另一端鑲焊一字形硬質(zhì)合金頭，端頭有二級(jí)削尖，在硬質(zhì)合金頭的中心線上開有與平面端深圓孔相通的二個(gè)斜的小圓孔，釬頭2的平面端所開的帶螺紋的深圓孔與釬桿3的一端相連接，水針22與釬尾5采用固定連接，柄體24的圓柱的較深圓孔內(nèi)安裝著回轉(zhuǎn)密封裝置，回轉(zhuǎn)密封裝置與柄體24的較深圓孔接合面的凹槽內(nèi)裝有O型密封圈30、31。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流鑿巖機(jī)，其特征在于所述的釬頭2如果是丫形或十字形或×形的釬刃，則分別在每個(gè)釬刃的中心線上開有斜的小圓孔，其也與端面開的深圓孔相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流鑿巖機(jī)，其特征在于所述的釬頭2是球齒形釬頭，外形呈圓柱狀，一端為平面，且沿軸中心線開有一深圓孔，在深圓孔上加工有一段波形螺紋，也可以是反鋸齒形螺紋或梯形螺紋，另一端端面為球面狀，其上鑲焊有若干個(gè)球齒，球齒的材料為硬質(zhì)合金，在每個(gè)球齒的中心線上開一與深圓孔相通的小圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高壓水射流鑿巖機(jī)，其特征在于所述的釬頭2上所開的斜的小圓孔的直徑為0.5～2mm，最好為0.8～1.2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流鑿巖機(jī)，其特征在于所述的回轉(zhuǎn)密封裝置由密封外套25、密封蓋26、導(dǎo)向套27、丫型密封圈28、配水套29等組成，密封外套25呈圓柱狀，其一端側(cè)面有六邊形凸起，緊靠著凸起的圓柱體側(cè)面上加工有一段螺紋，沿圓柱體中心線開有一較深圓孔，孔口加工有一段螺紋，另一端為平面，沿中心線開一小圓孔與深圓孔相通，在密封外套25中部沿徑向同一截面上上下開二個(gè)通孔，在通孔上開有一寬的園環(huán)形凹槽，在園環(huán)形凹槽上沿徑向同一截面上上下開二個(gè)通孔，密封蓋26呈端蓋狀，其上有一圓柱體，一端有一六邊形凸起，在圓柱體側(cè)面上加工有螺紋，與密封外套25深圓孔口螺紋相配合，沿圓柱體中心線開一小圓通孔，導(dǎo)向套27、丫型密封圈28、配水套29、丫型密封圈28、導(dǎo)向套27依次套裝在密封外套25的深圓孔內(nèi)，深圓孔口用密封蓋26固定，其中部用水針22穿套在一起。
專利摘要一種用于鉆孔的高壓水射流鑿巖機(jī)，是在保留原有旋轉(zhuǎn)沖擊式鑿巖機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)等，對(duì)釬頭作了改進(jìn)，將水射流噴嘴開在釬頭的刃口上，另外增加了高壓回轉(zhuǎn)密封裝置。在沖擊刀具高頻迅速作用巖石的同時(shí)，噴嘴也高頻迅速地被巖石關(guān)閉，使水射流產(chǎn)生水錘效應(yīng)，水壓增高十倍左右。該鑿巖機(jī)充分發(fā)揮了機(jī)械刀具和水射流的優(yōu)點(diǎn)，在水壓低、耗能少的情況下，鉆孔速度高，該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低。
文檔編號(hào)E21C25/00GK2047717SQ8920703
公開日1989年11月15日 申請(qǐng)日期1989年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月9日
發(fā)明者江山, 孫家駿 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)