CN102912052A - 一种双打击一体化液压开口机 - Google Patents

Abstract

一种双打击一体化液压开口机，它包括钎具组件，钎具组件外部从前部至后部依次设有前支撑装置、冲击装置和旋转装置，钎具组件后端部设有止退组件，止退组件外端设有旋转接头组件，钎具组件后端部设有止退组件，止退组件外端设有旋转接头组件，所述的钎具组件包括振打杆，振打杆前端连接有钻杆接套；所述的冲击装置包括冲击功能模块和换向控制功能模块。本发明适应坚硬铁口，逆向冲击输出功率高，不退钻；正向、逆向冲击装置一体化，退钻时仅需台车后退即可逆向冲击，缩短退钻时间，避免误操作；模块化设计，维护性很好，故障率低；防护性能好，设备寿命长。

Description

一种双打击一体化液压开口机

技术领域

本发明涉及一种高效能双打击一体化液压开口机，适用于大中型炼铁高炉的炉前开口、地矿凿岩、冶金料罐清理、抢险破拆等。

背景技术

目前，高炉冶炼的开铁口操作难度日益增加，其主要原因是：高炉铁口烧结强度显著提高，耐火料烧结硬度高，铁口内夹铁，现有高炉设备基础及结构件实际承载偏小，对开口机自重有限制。面对此种工况，现有的开口机暴露出的主要是问题有：实际输出冲击功率小，频率低，无法克服退钻阻力。具有两套冲击装置，结构复杂设备故障率高，操作困难。自重大，使选型受限。现有设备结构不合理难于快速维护。防护不足，寿命短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对坚硬、复杂的铁口及岩体等对象，提供一种双打击一体化液压开口机，同时满足高功率、高频率、结构一体化、高可靠、易操作、易维护的要求。

本发明的目的是这样实现的：

一种双打击一体化液压开口机，它包括钎具组件，钎具组件外部从前部至后部依次设有前支撑装置、冲击装置和旋转装置，钎具组件后端部设有止退组件，止退组件外端设有旋转接头组件，所述的钎具组件包括振打杆，振打杆前端连接有钻杆接套；所述的冲击装置包括冲击功能模块和换向控制功能模块，冲击功能模块包括缸套，缸套内设有活塞，缸套两端设有前、后封套，缸套和活塞之间设有前后导套；换向控制功能模块包括阀座、阀套、阀盖和阀芯，换向控制模块用于控制活塞向不同方向运动；所述的活塞和缸套之间设有贯穿润滑气路，所述的活塞的两端液压作用面积不同，从而保证在活塞两端液压强相同情况下具有不同的压力。

上述的冲击装置还包括蓄能功能模块，所述的蓄能功能模块包括蓄能器座、蓄能器盖、充氮嘴、和隔膜，蓄能功能模块用于增加冲击能量。

上述的蓄能冲击模块设计2个，分布在缸套周围不同的位置。

上述的旋转装置包括液压马达，液压马达与马达座的止口定位并固连，花键轴的内花键与液压马达定位并传递扭矩，花键轴的外花键与小齿轮定位并传递扭矩，圆锥滚子轴承的外圆与齿轮箱上的孔定位，圆锥滚子轴承内孔与花键轴外圆定位，齿轮闷盖压紧圆锥滚子轴承，使得小齿轮轴向没有窜动；小齿轮外捏合大齿轮，并与大齿轮轴线平行，花键套、后支撑套、后限位环均与大齿轮同轴安装，花键套外花键与大齿轮的内花健连接传递扭矩，花键套内花键与振打杆外花健连接传递扭矩。

上述的大齿轮两侧设有滚针轴承、推力轴承一和推力轴承二，用于减小大齿轮与齿轮箱下孔定位偏差和回转摩擦力，后座从后向前与齿轮箱固连使推力轴承一和推力轴承二适当预紧。

上述的圆锥滚子轴承设置两个，分别分布在花键轴的两端；所述的滚针轴承设置两个，分别分布在大齿轮的两端。

上述的钎具止退组件包括止退环、吸震环、后盖和滑环。

上所述的前支撑装置包括前缓冲套、前限位环、前支座和前支撑套，前支座后部止口与压盖的外圆同轴定位，并通过螺栓与冲击装置连接。

上述的换向控制功能模块与左右通用机座的孔同轴定位，并在前后分别用一压盖通过螺栓压紧。

上述的钻杆接套内设有插销，便于连接钻杆和向钻杆传递冲击力和扭矩。

本发明取得了以下的技术效果：

本发明功率重量比高，冲击频率高，钻进效能高；逆向冲击力大、可用于高炉埋棒开口工艺；卡钻时仅需台车后退即可逆向冲击，缩短退钻时间，避免误操作；各功能为模块结构可维护性很好，故障率低；针对机械冲击和水流的防护性能好，使得设备寿命更长；可用于左右式送进台车，广泛用于该开口机适用于：大中型炼铁高炉的炉前开口、地矿凿岩、冶金料罐清理、抢险坡拆。 具体表现在：

1、分布及安装方式特点是：前支撑装置位于本开口机前部，冲击装置位于本开口机中部，旋转装置位于本开口机后部，钎具止退组件、旋转接头组件装在旋转装置后，快装钎具组件安装时从机体后部插入，整机不需调整即可与左、右向的送进台车安装；

2、冲击装置特点是：正向、逆向冲击采用一体化方式，液压往复采用后腔回油高频差动，冲击、换向、蓄能均为模块；

3、旋转装置特点是：齿轮采用滚动轴承支承，轴向、径向均为滚动支承，运行精度高阻力小，适应冲击载荷和少油环境；

4、防护特点是：钎具止退组件克服运行时的不利冲击。旋转接头组件、快装钎具组件可防止水流侵入其他机构、贯穿润滑气路从机体后部向前逐一润滑滑动件并起到冷却、防尘作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1在A-A处的剖视图；

图3是本发明的液压往复示意图；

图4是本发明的一体化冲击示意图；

图5是本发明的旋转结构示意图；

图6是本发明的钎具快装和左右通用示意图；

图7是本发明的水防护、贯穿润滑示意图。

具体实施方式

如图1-7所示一种双打击一体化液压开口机，它包括钎具组件，钎具组件外部从前部至后部依次设有前支撑装置、冲击装置和旋转装置，钎具组件后端部设有止退组件，止退组件外端设有旋转接头组件20，所述的钎具组件包括振打杆3，振打杆前端连接有钻杆接套2；所述的冲击装置包括冲击功能模块和换向控制功能模块，冲击功能模块包括缸套33，缸套内设有活塞4，缸套两端设有前、后封套35、31，缸套和活塞之间设有前后导套34、32；换向控制功能模块包括阀座44、阀套42、阀盖40、43和阀芯41，换向控制模块用于控制活塞向不同方向运动；所述的活塞和缸套之间设有贯穿润滑气路45，所述的活塞的两端液压作用面积不同，从而保证在活塞两端液压强相同情况下具有不同的压力。

所述的冲击装置还包括蓄能功能模块，所述的蓄能功能模块包括蓄能器座7、蓄能器盖8、充氮嘴9、和隔膜10，蓄能功能模块用于增加冲击能量。所述的蓄能冲击模块设计2个，分布在缸套周围不同的位置。

所述的旋转装置包括液压马达17，液压马达与马达座16的止口定位并固连，花键轴14的内花键与液压马达定位并传递扭矩，花键轴的外花键与小齿轮15定位并传递扭矩，圆锥滚子轴承13的外圆与齿轮箱11上的孔定位，圆锥滚子轴承内孔与花键轴外圆定位，齿轮闷盖12压紧圆锥滚子轴承，使得小齿轮轴向没有窜动；小齿轮外捏合大齿轮27，并与大齿轮轴线平行，花键套23、后支撑套28、后限位环29均与大齿轮同轴安装，花键套外花键与大齿轮的内花健连接传递扭矩，花键套内花键与振打杆3外花健连接传递扭矩。所述的大齿轮两侧设有滚针轴承25、推力轴承一26和推力轴承二30，用于减小大齿轮与齿轮箱11下孔定位偏差和回转摩擦力，后座24从后向前与齿轮箱固连使推力轴承一和推力轴承二适当预紧。所述的圆锥滚子轴承设置两个，分别分布在花键轴的两端；所述的滚针轴承设置两个，分别分布在大齿轮的两端。

所述的钎具止退组件包括止退环18、吸震环19、后盖21和滑环22。所述的前支撑装置包括前缓冲套36、前限位环37、前支座38和前支撑套39，前支座后部止口与压盖5的外圆同轴定位，并通过螺栓与冲击装置连接。所述的换向控制功能模块与左右通用机座6的孔同轴定位，并在前后分别用一压盖5通过螺栓压紧。所述的钻杆接套内设有插销1，便于连接钻杆和向钻杆传递冲击力和扭矩。

1、本发明的液压往复原理为：

开口机启动时如果活塞4位于后方位置，缸套33前腔的高压油经孔道进入缸套33的X腔，使阀芯41上行，阀芯41上行到位后使缸套33的后腔与高压油P接通，活塞4向前部位置运动。活塞4向前到位时，缸套33的X腔内的高压油经活塞4的环道流向低压T，使得阀芯41所受合力反向，阀芯41下行。阀芯41下行到位后，缸套33后腔与低压油T接通，活塞4向后位置运动，活塞4到达后位置后又开始下一个循环。当开口机启动时如果活塞4位于前位置，同样可以激活往复动作，并不断运行。

活塞4的两端液压作用面积不同，不论活塞4向前或向后运行，缸套33的前腔均保持与P接通，当缸套33的后腔与P接通时活塞向前运行，当缸套33的后腔与T接通时活塞向后运行。本发明的液压往复液压原理属于后腔回油差动类型，活塞4的线速度和往复频率均高于现有产品。活塞4为中空管状件，其零件质量、液压作用面积和接触面积都大于现有产品，因此本发明可在同等的液压源条件下获得较大的正、逆向冲击能和较大的实际输出功率。

2、本发明的一体化冲击原理为：

在设备运行时活塞4的往复运动范围并不变化。送进台车向前行走，遇到阻力时振打杆3相对活塞4向后移动，活塞4打击正冲击面，推动钻杆接套2和钻杆。送进台车向后行走，如果钻杆被卡住，振打杆3相对活塞向前移动，活塞4打击逆冲击面，向后拔钻杆接套2和钻杆。因此：正、逆打的转换是通过操作台车车向前或向后运动来实现的，单个冲击活塞4的往复动作即可实现正、逆向的冲击。

3、本发明的旋转传动原理为：

液压马达17产生扭矩和转速，旋转动作依次传向：花键轴14、小齿轮15、大齿轮27、花键套23、振打杆3、钻杆接套2、插销1、钻杆。

4、本发明的钎具快装原理为：

本发明更换振打杆3之前，先将液压马达17反向回转使钻杆接套2松脱，然后将后盖21连同旋转接头20一同向后拆出，接着将花键套23从大齿轮27中向后取出。此时振打杆3既可向后抽出，新零件装入时将上述方法反序进行即可。而现有产品拆出钎具时需要将设备大部分解体。本发明更换钎具时其前支撑装置、冲击装置、旋转装置的主要结构无需分解，实现了快装。过程中保持了设备的完整性，减少了劳动强度，实现设备在线维护，避免了意外污染。

5、本发明的水防护原理为：

本发明中由旋转接头组件20、振打杆3、钻杆接套2连接形成一路轴向孔道，相邻两件间均有密封，保证水雾从中通过时不会向本发明的其他机械结构泄漏，避免污染和侵蚀。其中旋转接头组件20与后盖21螺栓连接止口定位两者均与齿轮箱11保持相对静止，当振打杆3被驱动绕其轴线旋转时将与旋转接头20产生同轴的相对旋转运动。旋转接头20前端进入振打杆3后部的内孔，在此部位旋转接头上装有三组旋转密封件实现密封，在此三组密封件的中、后两者之间有一路孔道通向机体以外，随时将渗漏的水引出，保证在旋转密封处没有内漏。振打杆3与钻杆接套2以螺纹连接，该两件间有两处密封，其中钻杆接套2内螺纹底部台阶为内凹的锥面，振打杆3前端部为外凸的球面，此锥面与球面形成了机械密封，并且随着扭转与冲击的进行螺纹扭紧使得密封效果愈发严密。振打杆3与钻杆接套2之间另一处密封为静密封，此处装有密封件。此两处密封的严密程度和耐震动能力均比现有产品有显著提升。

6、本发明的贯穿式油雾化原理。

    本发明的油雾润滑通路从后向前贯穿整机，为滑动件提供冷却和气雾润滑。其中花键套23、振打杆3、活塞4、钻杆接套2各件同轴安装，非支撑部位环形缝隙1-2mm，支撑部位均开有气槽，容许0.5-1m³/min流量的气雾通过。由于该润滑流道贯穿机体，各部位流速平稳，获油均匀，冷却效果明显，可保持机体润滑油量5-7ml/min，在环境辐射温度75⁰C时仍保持机体工作温度低于55⁰C。当气流从逸出口排放时可带走热量并阻止灰尘进入。

    7、本发明的左右式小车通用原理

    由于开口机要安装到送进台车上工作，台车根据环境需要有左式、右式之分。而现有产品在安装左、右不同的台车时需要将机体各部分拆开后重新装配，容易对设备造成污染。有些产品甚至无法调整，只得需要订购左式或右式设备，造成了库存量大。根据本发明的左右通用机座6在设备工作轴线两侧均设有安装面，当与左式台车安装时采用左向安装面，当于右式小车安装时采用右向安装面。两安装面连接尺寸相同，与设备工作轴线平行且距离相同，使设备维护、使用更加快捷。

Claims (10)

1.一种双打击一体化液压开口机，其特征在于：它包括钎具组件，钎具组件外部从前部至后部依次设有前支撑装置、冲击装置和旋转装置，钎具组件后端部设有止退组件，止退组件外端设有旋转接头组件（20），所述的钎具组件包括振打杆（3），振打杆前端连接有钻杆接套（2）；所述的冲击装置包括冲击功能模块和换向控制功能模块，冲击功能模块包括缸套（33），缸套内设有活塞（4），缸套两端设有前、后封套（35、31），缸套和活塞之间设有前后导套（34、32）；换向控制功能模块包括阀座（44）、阀套（42）、阀盖（40、43）和阀芯（41），换向控制模块用于控制活塞向不同方向运动；所述的活塞和缸套之间设有贯穿润滑气路（45），所述的活塞的两端液压作用面积不同，从而保证在活塞两端液压强相同情况下具有不同的压力。

2.根据权利要求1所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的冲击装置还包括蓄能功能模块，所述的蓄能功能模块包括蓄能器座（7）、蓄能器盖（8）、充氮嘴（9）、和隔膜（10），蓄能功能模块用于增加冲击能量。

3.根据权利要求2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的蓄能冲击模块设计2个，分布在缸套周围不同的位置。

4.根据权利要求1或2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的旋转装置包括液压马达（17），液压马达与马达座（16）的止口定位并固连，花键轴（14）的内花键与液压马达定位并传递扭矩，花键轴的外花键与小齿轮（15）定位并传递扭矩，圆锥滚子轴承（13）的外圆与齿轮箱（11）上的孔定位，圆锥滚子轴承内孔与花键轴外圆定位，齿轮闷盖（12）压紧圆锥滚子轴承，使得小齿轮轴向没有窜动；小齿轮外捏合大齿轮（27），并与大齿轮轴线平行，花键套（23）、后支撑套（28）、后限位环（29）均与大齿轮同轴安装，花键套外花键与大齿轮的内花健连接传递扭矩，花键套内花键与振打杆（3）外花健连接传递扭矩。

5.根据权利要求4所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的大齿轮两侧设有滚针轴承（25）、推力轴承一（26）和推力轴承二（30），用于减小大齿轮与齿轮箱（11）下孔定位偏差和回转摩擦力，后座（24）从后向前与齿轮箱固连使推力轴承一和推力轴承二适当预紧。

6.根据权利要求5所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的圆锥滚子轴承设置两个，分别分布在花键轴的两端；所述的滚针轴承设置两个，分别分布在大齿轮的两端。

7.根据权利要求1或2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的钎具止退组件包括止退环（18）、吸震环（19）、后盖（21）和滑环（22）。

8.根据权利要求1或2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的前支撑装置包括前缓冲套（36）、前限位环（37）、前支座（38）和前支撑套（39），前支座后部止口与压盖（5）的外圆同轴定位，并通过螺栓与冲击装置连接。

9.根据权利要求1或2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的换向控制功能模块与左右通用机座（6）的孔同轴定位，并在前后分别用一压盖（5）通过螺栓压紧。

10.根据权利要求1或2所述的双打击一体化液压开口机，其特征在于：所述的钻杆接套内设有插销（1），便于连接钻杆和向钻杆传递冲击力和扭矩。

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