CN102364027A - 矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器 - Google Patents

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本发明属于矿用救生舱内辅助救生装置的技术领域，具体为一种矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器。该装置将锥旋式液压救生钻孔器置于救生舱内，遇险进舱后的人员，可通过救生舱内预留的圆孔，实现主动救生的愿望。

Description

矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器
技术领域
本发明属于矿用救生舱内辅助救生装置的技术领域，具体为一种矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器。
背景技术
我国作为能源消费大国，煤炭在我国能源生产的大格局中占有绝对的比重，达到近70%。我国的煤炭产量虽然只占世界煤炭产量的1／3，但煤矿矿难死亡人数占世界煤矿事故死亡人数的4/5。世界每发生20起导致死亡人数最多的煤矿灾难中，就有8起发生在中国，频繁的矿难不仅造成了许多家庭的破裂，同时也严重影响了中国的国际形象。在人本理念成为世界发展潮流的大环境下，积极开展矿山安全保障技术的研究与开发，不仅是我国建设和谐社会的必然要求，更是时刻遭受矿井灾害威胁的煤矿工人的迫切愿望。
 “矿用可移动式救生舱”项目作为国家十一五重大科技支撑计划“遇险人员快速救护关键技术与装备研究”项目的一个子项，科研主旨就是用来研究解决矿山企业的重大灾害应急救援的一系列关键技术，为矿工在灾变环境下提供稳定可靠、保障齐全的维生空间，把灾害的损失降到最低。
2010年7月，国务院下发通知要求，煤矿和非煤矿山要在3年之内完成“六大系统”安装，具体包括监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统等。救生舱的生产是其中紧急避险系统中的重要技术装备。随后，国家安监总局也下发通知，其中一项要求“必须在距离工作面500米范围内建设避难硐室或设置救生舱”。2010年10月，智利33名矿工的成功获救震撼了世界，井下避难所的呼吁成为热议的话题。国家安监总局相关负责人在接受采访时表示：救生舱的建设将是我国矿山企业的重中之重。因此，目前国内已经生产出产品的厂家就有20多家，参与研发的30多家不止，并且还有越来越多的厂家对救生舱生产产生兴趣，加入研发队伍。
目前，国内外生产矿用救生舱的厂家的技术日益成熟，但是不论是国内厂家还是国外生产厂家，生产的产品都有一个明显的缺陷，就是，遇到矿难后，井下人员进入舱内后，完全处于一种被动等待救援的情况，救生舱内没有主动救生设备与设施，不利于被困人员脱困。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器。该装置克服了以上不足之处，将锥旋式液压救生钻孔器置于救生舱内，遇险进舱后的人员，可通过救生舱内预留的圆孔，实现主动救生的愿望。
本发明的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，包括锥旋切割头、液体旋转器、连接盘，所述的锥旋切割头通过转轴与液体旋转器的转孔固定连接，该锥旋切割头的顶部设有定位块；所述的液体旋转器的筒体内设有旋转轴，该旋转轴固定有叶片，该液体旋转器的进液管与储油池连接，该液体旋转器的回液管依次连接压力控制器、液压动力泵站、蓄电池；所述的连接盘一表面固定所述的液体旋转器，另一表面固定所述的进液管、回液管，所述的进液管、回液管位于固定于连接盘上的保护层内；在所述的保护层外套有与锥旋切割头等径的储屑管，该储屑管与连接盘通过支点固定并延伸至锥旋切割头。
本发明的特点还有：在所述的保护管内设有固定于连接盘上的通讯电缆；在所述的保护管内设有固定于连接盘上的定位芯片；在所述的保护管内设有固定于连接盘上的营养液输送管。
所述的旋转轴两端设置有助力轴承。
所述的锥旋切割头的切削槽为正旋旋向槽，切削槽为Ц形正旋旋向槽；所述的锥旋切割头的锥体切削刀带采用复合超硬陶瓷材料。
本发明的有益效果为：将锥旋式液压救生钻孔器置于救生舱内，遇险进舱后的人员，可通过救生舱内预留的圆孔，实现主动救生的愿望。
采用锥旋切割头，该锥旋切割头的顶部设有定位块，自下而上钻进时便于定位，因为在井下救生舱内人员无法出来操作，锥旋切割头先是点接触，点钻定位后再逐步是面，由小面到大面，力矩增大，钻头的接触面也增大，增加了钻头的强度，使钻头不易断或不易磨钝。钻孔时，不同的地域地质条件不同，地岩硬度也不同，当软硬面交换时会产生很大的冲击压力，本发明的旋转切割头锥体切削刀带采用复合超硬陶瓷主材热溶工艺制成，切削槽采用Ц形正旋旋向槽，保证在不同的地域不同的地质条件下切削过程中岩削不间断，避免因地质软硬交换时产生冲击，切削应力增大而使刀带崩裂的现象发生。
采用助力轴承，助力轴承为纳米线型接触面，无磨擦、惯性大，在此应用有助于液体旋转器旋转。
采用压力控制器，井下人员在救生舱里操作钻孔器，锥旋切割头的旋转速度和进给量是通过压力控制器中的溢油量来控制的，如果溢油量大，说明岩质比较软，如果溢油量小，说明岩质比较硬，通过岩质的软硬，调节压力的大小。
以蓄电池为动力源，通过液压动力泵站工作，使液体旋转器旋转从而带动锥旋切割头切屑并向上前进，至到达地面以上。当钻出地面后，系统内有定位芯片，地面可准确找到其位置，而后拆卸连接盘，拔出通讯电缆可实现与救生舱内避险人员通话，还可通过营养液输送管，实现向井下救生舱内避险人员输送营养液。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图；
图2为Ц形正旋旋向槽的放大图；
其中，1为锥旋切割头，2为液体旋转器，3为助力轴承，4为连接盘，5为定位芯片，6为储屑管，7为保护层，8为通讯电缆，9为进液管，10为营养液输送管，11为液压动力泵站，12为压力控制器，13为蓄电池，14为储油池，15为筒体，16为回液管，17为切削刀带，18为定位块，19为切削槽，20为叶片，21为密封圈，22为固定螺栓，23为转轴，24为转孔，25为旋转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，包括锥旋切割头1、液体旋转器2、连接盘4，所述的锥旋切割头1通过转轴23与液体旋转器2的转孔24固定连接，该锥旋切割头1的顶部设有定位块18；所述的液体旋转器2的筒体15内设有旋转轴25，该旋转轴25固定有叶片20，该液体旋转器2的进液管9与储油池14连接，该液体旋转器2的回液管16依次连接压力控制器12、液压动力泵站11、蓄电池13；所述的连接盘4一表面固定所述的液体旋转器2，另一表面固定所述的进液管9、回液管16，所述的进液管9、回液管16位于固定于连接盘4上的保护层7内；在所述的保护层7外套有与锥旋切割头1等径的储屑管6，该储屑管6与连接盘4通过支点固定并延伸至锥旋切割头1。
为了安装方便，锥旋切割头φA转轴上加工出与液体旋转器φA转孔上等尺寸的键槽，两者用键连接实现同步旋转。
液体旋转器筒体内有一正向旋转轴上镶有叶片，当液体由进液管向回液管运动时带动叶片旋转，叶片旋转又带动由键连接的锥旋切割头同步旋转实现钻进的目的。当液体旋转器筒体内的叶片受液体运动方向作用带动锥旋切割头旋转时，连接盘以下是不动的，储屑管6与连接盘4有三点支撑，其它地方是空的，保证漏屑。
在所述的保护管内设有固定于连接盘上的通讯电缆8；在所述的保护管内设有固定于连接盘上的定位芯片5；在所述的保护管内设有固定于连接盘上的营养液输送管10。
连接盘4的上下部分经由固定螺栓连接。
为了减少磨擦阻力，液体旋转器筒体15内的正向旋转轴两端带有助力轴承3。
所述的锥旋切割头的切削槽19为正旋旋向槽，切削槽为Ц形正旋旋向槽；所述的锥旋切割头的锥体切削刀带17采用复合超硬陶瓷材料。
液压动力泵站和储油池是连接的形成循环，但进油量比回油量要大，因为进油量大的目的是：既保持切割头旋转切割，又要保持切割头向上进给。
供参考的技术参数：
1、锥旋切割头的最大直径：φ80mm
2、最长钻孔距离：1000m
3、钻进速度：＞50m/h
4、蓄电池：额定容量　240Ah　电压24v 数量16块
5、体积：1.5m3
使用及工作过程：
1、使用前应先做好地质条件的确认，即救生舱距地面的垂直距离，以便备足钻孔器管路和线路的长度。
2、使用前，应将蓄电池充满电，储油池加满油，检查确认各管路、线路通畅。
3、压力控制器应有专人操作，压力适中，确保整个钻程安全、顺利、无障碍。
4、接通电源，液压动力泵站11工作，液压油通过进液管9运动时推动液体旋转器2顺时旋转，锥旋切割头1旋转切屑并前进。
5、锥旋切割头1的转速和进给量可通过压力控制器12调节。
6、锥旋切割头1旋转切割下来的尘屑直接落入储屑管6中。
7、当锥旋切割头钻出地面时，地面搜救人员可以通过定位芯片找到其位置。
8、地面人员找到井下救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器后，卸开紧固螺栓22，使用通讯电缆8可与井下人员通话，使用营养液输送管10可向井下人员输送营养液。

Claims (6)

1.一种矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，包括锥旋切割头、液体旋转器、连接盘，其特征在于，所述的锥旋切割头通过转轴与液体旋转器的转孔固定连接，该锥旋切割头的顶部设有定位块；所述的液体旋转器的筒体内设有旋转轴，该旋转轴固定有叶片，该液体旋转器的进液管与储油池连接，该液体旋转器的回液管依次连接压力控制器、液压动力泵站、蓄电池；所述的连接盘一表面固定所述的液体旋转器，另一表面固定所述的进液管、回液管，所述的进液管、回液管位于固定于连接盘上的保护层内；在所述的保护层外套有与锥旋切割头等径的储屑管，该储屑管与连接盘通过支点固定并延伸至锥旋切割头。
2..根据权利要求1所述的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，其特征在于，在所述的保护管内设有固定于连接盘上的通讯电缆。
3.根据权利要求1所述的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，其特征在于，在所述的保护管内设有固定于连接盘上的定位芯片。
4.根据权利要求1所述的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，其特征在于，在所述的保护管内设有固定于连接盘上的营养液输送管。
5.根据权利要求1所述的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，其特征在于，所述的旋转轴两端设置有助力轴承。
6.根据权利要求1所述的矿用救生舱内置锥旋式液压救生钻孔器，其特征在于，所述的锥旋切割头的切削槽为正旋旋向槽，切削槽为Ц形正旋旋向槽；所述的锥旋切割头的锥体切削刀带采用复合超硬陶瓷材料。
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