CN103821511A - 一种掘进机高压水射流辅助截割头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掘进机高压水射流辅助截割头，包括截割轴、锥体、芯套、截齿总成和芯头，锥体套接在芯头和芯套外周；截割轴套接在芯套内腔中且截割轴向前伸入芯头内部相匹配的内腔中带动截割头运动；截齿总成内部设有齿座流道、齿体流道和喷嘴；截割轴上设有入水孔和主流道，入水孔一端接高压水源另一端与主流道连通，芯头上设置有芯头流道，锥体上设置有锥体流道。高压水经入水孔进入主流道，通过芯头流道，进而流入锥体流道，然后流入截齿总成内，在截齿总成内先后经过齿座流道、齿体流道进入喷嘴，形成高压水射流，辅助截割头破岩。本装置在设计上保持外形与普通的截割头相同，方便应用于同样类型的掘进机的截割机构上，通用度大。

Description

一种掘进机高压水射流辅助截割头

技术领域

本发明涉及煤矿、矿山及隧道工程设备领域，特别是掘进机上的一种高压水射流辅助截割头。

背景技术

随着煤矿井下巷道机械化掘进技术的发展，不断更新的机械化掘进工具仍不能满足生产的需求。应用于薄煤层半煤岩、夹矸和小断层煤岩掘进的小型功率掘进机掘进效率低，但在截割机构不变的情况下采用加大功率的方法来解决以上存在的问题势必会造成刀具磨损严重，并存在安全隐患，基于此急需研发一种掘进机高压水射流辅助截割头。目前掘进机截割头流道设计，留有一个水腔，方便低压水通过喷嘴喷出，可以满足喷雾降尘工作需求，但水射流辅助破岩时，所需水压高达几十兆帕，如果整个水腔充满高压水，截割头各壳体及焊缝将承受巨大压力，严重影响其使用寿命，且存在安全隐患，所以需要研发一种流道合理布置的掘进机高压水射流辅助截割头。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种掘进机高压水射流辅助截割头，不必以加大功率造成刀具磨损为代价即可有效解决现有技术中小型功率掘进机效率低下的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种掘进机高压水射流辅助截割头，包括同轴设置的截割轴、锥体、芯套、截齿总成和芯头，所述芯头贴合在芯套前端，锥体大小两端均设有开口，锥体的内腔设有与芯头、芯套分别相匹配的孔，所述锥体套接在芯头和芯套外周，锥体小端的开口与芯头适配并且与芯头的端面位置齐平，所述截割轴伸入芯套内腔与芯套内腔配合且截割轴向前伸入芯头内部相匹配的内腔中；

所述截齿总成均匀地分布在锥体外周，每个截齿总成包括齿座、齿体和齿尖，在齿座上设有齿座流道，在齿体上设有齿体流道，在齿尖上设有喷嘴，所述齿体流道连接齿座流道和喷嘴；

所述截割轴上设有入水孔和主流道，所述主流道设置在截割轴内部，所述入水孔一端接高压水源另一端与主流道连通，所述芯头上设置有与主流道相连通的芯头流道，所述锥体上设置有锥体流道，所述芯头流道与锥体流道连通，所述锥体流道进而连接至齿座流道。

高压水经入水孔进入主流道，通过芯头流道，进而流入与之对应的锥体流道，然后通过锥体流道流入截齿总成内，在截齿总成内先后经过齿座流道、齿体流道进入喷嘴，形成高压水射流，辅助截割头破岩。

进一步的，在本发明中，所述芯头焊接在芯套上，所述芯套焊接在锥体内腔中。焊接连接牢固可靠，防止在高压水的强力冲击下破坏部件之间的连接。

进一步的，在本发明中，所述截割轴和芯头之间设有密封圈一；所述齿体与齿座之间设置有密封圈二。工作时，因截割轴与芯头之间、齿体与齿座之间均具有相对运动，故设置了密封圈用以实现密封。

针对各种现有的截割头的形状，设计下列3种更为具体的结构。

基于上述基本结构，在本发明中，还包括锥体盖板和芯头盖板；所述锥体盖板覆盖在锥体外部将整个锥体的锥面包裹住，所述截齿总成焊接固定在锥体盖板上，截齿总成所在位置的锥体盖板上开设有盖板流道，盖板流道与相应的截齿总成上的齿座流道连通；所述芯头盖板覆盖在芯头前端且芯头盖板与锥体盖板焊接后相连；所述芯头流道包括芯头干流道和芯头支流道，所述芯头干流道设置在芯头内部且与主流道直接相连，所述芯头支流道沿芯头前端面的圆周布置且与芯头干流道相连；所述锥体流道包括锥体干流道和锥体支流道，所述锥体干流道沿锥体的外表面上设置，且锥体干流道与芯头支流道一一连通对应；所述锥体支流道设置在锥体干流道上形成支流，所述锥体支流道连接至盖板流道。

同样的，基于上述基本结构，在本发明中，所述锥体流道为开设在锥体上的螺栓孔式锥体流道，所述芯头流道为开设在芯头上的螺栓孔式芯头流道；还包括高压软管，所述高压软管两端设有螺纹接头，高压软管分别与螺栓孔式锥体流道和螺栓孔式芯头流道连接。

同样的，基于上述基本结构，在本发明中，所述锥体为实心锥体，在锥体内部开设有锥体流道，所述锥体流道连通芯头流道和齿座流道。

有益效果：

本发明装置将流道巧妙地布置在截割头内部，并在部件之间的连接以及密封性能上尽可能地完善，将高压水安全有效地输送至截齿总成上的喷嘴后直接喷出，能充分利用岩石的水楔效应扩展裂纹，破岩靶距小，极大程度地降低截齿受力，提高截齿寿命及破岩效率；

本装置在设计上保持外形与普通的截割头相同，方便应用于同样类型的掘进机的截割机构上，通用度广泛。

附图说明

图1是本发明的齿座及截齿结构图；

图2是本发明实施例一的掘进机高压水射流辅助截割头结构图；

图3是图2的A-A视图；

图4是本发明实施例二的掘进机高压水射流辅助截割头结构图；

图5是本发明实施例三的掘进机高压水射流辅助截割头结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的3这种具体结构作更进一步的说明。

实施例一

如图1至图3所示，本发明的掘进机高压水射流辅助截割头，包括截割轴1、锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5、锥体盖板6、芯头盖板7，所述锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5、锥体盖板6和芯头盖板7之间均为焊接连接，截割轴1通过花键与芯套3连接，带动整个截割头工作，截割轴1和芯头5之间设有密封圈一1-3。

截割轴1上开设有入水孔1-1和主流道1-2，芯头5上开设有芯头干流道5-1和四道芯头支流道5-2，四道芯头支流道5-2沿芯头5圆周均匀布置，锥体2上开设有四道锥体干流道2-1和若干锥体支流道2-2，四道锥体干流道2-1和四道芯头支流道5-2一一对应，锥体盖板6上开设有盖板流道6-1。

截齿总成4主要包括齿座4-2、齿体4-3和齿尖4-4，在齿座4-2上设有齿座流道4-5，在齿体4-3上设有齿体流道4-6，在齿尖4-4上设有喷嘴4-7，所述齿体流道4-6连接齿座流道4-5和喷嘴4-7，齿座4-2和齿体4-3之间为焊接，并设有O型密封圈二4-1，所述齿体4-3和齿尖4-4之间也为焊接。

掘进机工作时，高压水经入水孔1-1进入主流道1-2，通过芯头干流道5-1流入芯头支流道5-2，并流入与之对应的锥体干流道2-1，然后通过锥体支流道2-2流入盖板流道6-1，接着高压水流入齿座流道4-5，经过齿体流道4-6进入喷嘴4-7，形成高压水射流，辅助截割头破岩。

实施例二

如图1和图4所示，本发明的掘进机高压水射流辅助截割头，包括截割轴1、锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5、高压软管8，所述锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5之间均为焊接连接，截割轴1通过花键与芯套3连接，带动整个截割头工作，截割轴1和芯头5之间设有密封圈一1-3。

截割轴1上开设有入水孔1-1、主流道1-2和出水孔1-4，锥体2上开设有螺栓孔式锥体流道2-3，芯头5上开设有螺纹孔式芯头流道5-3，所述出水孔1-4连接主流道和螺纹孔式芯头流道5-3，高压软管8通过其两端自带的螺纹接头分别与螺纹孔式芯头流道5-3和螺栓孔式锥体流道2-3连接。

截齿总成4主要包括齿座4-2、齿体4-3和齿尖4-4，在齿座4-2上设有齿座流道4-5，在齿体4-3上设有齿体流道4-6，在齿尖4-4上设有喷嘴4-7，所述齿体流道4-6连接齿座流道4-5和喷嘴4-7，齿座4-2和齿体4-3之间为焊接，并设有O型密封圈二4-1，所述齿体4-3和齿尖4-4之间也为焊接。

掘进机工作时，高压水经入水孔1-1进入主流道1-2，通过芯头流道5-3流入高压软管8，接着高压水流经螺栓孔式锥体流道2-3，流入齿座流道4-5，经过齿体流道4-6进入喷嘴4-7，形成高压水射流，辅助截割头破岩。

实施例三

如图1和图5所示，本发明的掘进机高压水射流辅助截割头，包括截割轴1、锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5，所述锥体2、芯套3、截齿总成4、芯头5之间均为焊接连接，截割轴1通过花键与芯套3连接，带动整个截割头工作，截割轴1和芯头5之间设有密封圈一1-3。

截割轴1上开设有入水孔1-1、主流道1-2和出水孔1-4，锥体2为实心锥体，并开设有锥体流道2-4，芯头5上开设有芯头流道5-4，所述出水口1-4连接主流道1-2和芯头流道5-4。

截齿总成4主要包括齿座4-2、齿体4-3和齿尖4-4，在齿座4-2上设有齿座流道4-5，在齿体4-3上设有齿体流道4-6，在齿尖4-4上设有喷嘴4-7，齿座4-2和齿体4-3之间为焊接，并设有密封圈二4-1，齿体4-3和齿尖4-4之间为焊接。

掘进机工作时，高压水经入水孔1-1进入主流道1-2，通过芯头流道5-4流入锥体流道2-4，接着高压水流入齿座流道4-5，经过齿体流道4-6进入喷嘴4-7，形成高压水射流，辅助截割头破岩。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：包括同轴设置的截割轴（1）、锥体（2）、芯套（3）、截齿总成（4）和芯头（5），所述芯头（5）贴合在芯套（3）前端，锥体（2）大小两端均设有开口，锥体（2）的内腔设有与芯头（5）、芯套（3）分别相匹配的孔，所述锥体（3）套接在芯头（5）和芯套（3）外周，锥体（2）小端的开口与芯头（5）适配并且与芯头（5）的端面位置齐平，所述截割轴（1）伸入芯套（3）内腔与芯套（3）内腔配合且截割轴（1）向前伸入芯头（5）内部相匹配的内腔中；

所述截齿总成（4）均匀地分布在锥体（2）外周，每个截齿总成（4）包括齿座（4-2）、齿体（4-3）和齿尖（4-4），在齿座（4-2）上设有齿座流道（4-5），在齿体（4-3）上设有齿体流道（4-6），在齿尖（4-4）上设有喷嘴（4-7），所述齿体流道（4-6）连接齿座流道（4-5）和喷嘴（4-7）；

所述截割轴（1）上设有入水孔（1-1）和主流道（1-2），所述主流道（1-2）设置在截割轴（1）内部，所述入水孔（1-1）一端接高压水源另一端与主流道（1-2）连通，所述芯头（5）上设置有与主流道（1-2）相连通的芯头流道，所述锥体（2）上设置有锥体流道，所述芯头流道与锥体流道连通，所述锥体流道进而连接至齿座流道（4-5）。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：所述芯头（5）焊接在芯套（3）上，所述芯套（3）焊接在锥体（2）内腔中。

3.根据权利要求1所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：齿座（4-2）和齿体(4-3)之间为焊接连接，所述齿体(4-3)和齿尖(4-4)之间为焊接连接。

4.根据权利要求2所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：所述截割轴（1）和芯头（5）之间设有密封圈一（1-3）。

5.根据权利要求2所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：所述齿体（4-3）与齿座（4-2）之间设置有密封圈二（4-1）。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：还包括锥体盖板（6）和芯头盖板（7）；所述锥体盖板（6）覆盖在锥体（2）外部将整个锥体（2）的锥面包裹住，所述截齿总成（4）焊接固定在锥体盖板（6）上，截齿总成（4）所在位置的锥体盖板（6）上开设有盖板流道（6-1），盖板流道（6-1）与相应的截齿总成（4）上的齿座流道（4-5）连通；所述芯头盖板（7）覆盖在芯头（5）前端且芯头盖板（7）与锥体盖板（6）焊接后相连；所述芯头流道包括芯头干流道（5-1）和芯头支流道（5-2），所述芯头干流道（5-1）设置在芯头（5）内部且与主流道（1-2）直接相连，所述芯头支流道（5-2）沿芯头（5）前端面的圆周布置且与芯头干流道（5-1）相连；所述锥体流道包括锥体干流道（2-1）和锥体支流道（2-2），所述锥体干流道（2-1）沿锥体（2）的外表面上设置，且锥体干流道（2-1）与芯头支流道（5-1）一一连通对应；所述锥体支流道（2-2）设置在锥体干流道（2-1）上形成支流，所述锥体支流道（2-2）连接至盖板流道（6-1）。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：所述锥体流道为开设在锥体（2）上的螺栓孔式锥体流道（2-3），所述芯头流道为开设在芯头（5）上的螺栓孔式芯头流道（5-3）；还包括高压软管（8），所述高压软管（8）两端设有螺纹接头，高压软管（8）分别与螺栓孔式锥体流道（2-3）和螺栓孔式芯头流道（5-3）连接。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的一种掘进机高压水射流辅助截割头，其特征在于：所述锥体（2）为实心锥体，在锥体内部开设有锥体流道（2-4），所述锥体流道（2-4）连通芯头流道（5-4）和齿座流道（4-5）。

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