CN103939095A - 阀控直动型破岩截齿 - Google Patents

Abstract

一种阀控直动型破岩截齿，适用于高压水射流采煤机、掘进机、凿岩机上的阀控直动型破岩截齿。它包括齿座、齿体、环形自控滑套、挡齿套；所述齿体滑动嵌套在齿座第三阶梯孔内；所述环形自控滑套滑动套装在齿体上，环形自控滑套的前滑杆嵌套在挡齿套上的前滑杆孔内，环形自控滑套的后滑杆嵌套在齿座上的后滑杆孔内；所述挡齿套套装在齿体上，通过两个挡圈和齿座第二阶梯孔端面轴向固定安装在齿座前部。本发明可根据截齿受力情况自动调节喷射流量，节省水量，提高截齿寿命，同时环形自控滑套惯量小，动态响应速度快，拆装方便，能够破碎硬度较大岩石、破岩效果好；适应性强。

Description

阀控直动型破岩截齿

技术领域

本发明涉及一种阀控直动型破岩截齿，尤其是一种适用于高压水射流采煤机、掘进机、凿岩机的阀控直动型破岩截齿。

背景技术

煤炭是我国最主要的能源，采掘机械是煤炭开采的主要工具，截齿作为采掘机械截割机构的重要组成部分，直接参与破岩破煤，其截割性能的优劣直接关系着煤炭开采的产量和效率。目前，普通截齿采用齿尖合金头进行破岩，由于截齿材料的限制，难以截割硬度较大的煤岩，且存在能耗大、截齿磨损严重、寿命低、有安全隐患等问题。采用高压水射流和截齿联合破岩具有降低截齿载荷、降低粉尘等优点，但截齿同时持续喷水，造成水量浪费，容且易在采掘面产生水患。一些新型截齿能够根据截齿受力自动调节流量，但截齿行程大，运行过程阻力较大，动态响应速度慢，且密封圈磨损严重，截齿寿命低。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种能够破碎硬度较大岩石、破岩效果好、节约水量、动态响应速度快、寿命高的阀控直动型破岩截齿。

技术方案：本发明的阀控直动型破岩截齿，包括齿座、齿体，所述的齿座与齿体之间依次设有环形自控滑套、挡齿套，所述的齿座包括截面呈缺角矩形的座体，座体上部沿轴向从左向右开有由大到小的四段阶梯型圆柱孔，第一段阶梯孔内设有挡圈槽，第三阶梯孔的阶梯孔端面上开有多个环绕在第三阶梯孔周围的后滑杆孔，后滑杆孔的底部达第四阶梯孔端面处与第三阶梯孔连通，第四阶梯孔的底部开有穿透座体右端面的泄漏孔；所述的齿体滑动嵌套在齿座第三阶梯孔内；所述的座体沿第二阶梯孔径向开设有高压水进水孔，座体沿第三阶梯孔径向开设有与后滑杆孔底部相连通的进油孔；

所述的齿体包括齿尖喷嘴和齿柄，齿尖喷嘴焊接在齿柄头部；所述齿尖喷嘴沿轴向开有喷孔；所述齿柄沿轴向设有与喷孔相通的中心流道；所述的齿柄中部沿径向依次开有与中心流道相通的微阻尼孔Ⅰ、高压水通孔，微阻尼孔Ⅰ和高压水通孔两侧的齿柄上分别设有密封沟槽，齿柄的尾部设有调节凸台，调节凸台上设有密封沟槽；

所述的环形自控滑套包括滑套体、对称设在滑套体两端面上的多个前滑杆、后滑杆；

所述挡齿套的后端面上开有多个前滑杆孔，挡齿套的前端面上开有与前滑杆孔相通的微阻尼孔Ⅱ；挡齿套的外壁上开有密封沟槽Ⅰ，挡齿套的内孔为与齿柄相配合的阶梯内孔；挡齿套套装在齿体上，通过挡圈和齿座的第二阶梯孔端面轴向固定安装在齿座前部；

所述的多个前滑杆、后滑杆的个数与多个后滑杆孔、前滑杆孔个数相同；

所述环形自控滑套滑动套装在齿体上，环形自控滑套的前滑杆嵌套在挡齿套的前滑杆孔内，环形自控滑套的后滑杆嵌套在齿座上的后滑杆孔内。

所述的后滑杆孔的前端开有密封沟槽Ⅴ；所述的进油孔内设有油塞；所述的前滑杆、后滑杆与滑套体过盈配合固定连接；所述的多个前滑杆、后滑杆分别为3-6个。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)截齿从齿尖喷嘴直接喷出高压水，能充分利用岩石的水楔效应扩展裂纹，破岩靶距小，很大程度上降低截齿受力，提高截齿寿命及破岩效率；

(2)根据截齿受力情况，自动调节水压、流量，最大限度地减少无用射流流量消耗，节省水量；

(3)截齿运动行程短，齿柄、阀套、齿座之间的密封圈滑动摩擦大大减小，能够有效提高密封圈寿命和截齿寿命及工作稳定性；

(4)由于高压水通道的关闭和开启都是由环形自控滑套决定的，滑套惯量小，运动过程中阻力小，齿体在短行程内就能使滑动套产生较大的行程，快速开启高压水通道，截齿动态响应速度快；

(5)拆装方便，能够破碎硬度较大岩石、破岩效果好；

(6)截齿外形普通截齿基本一样，方便应用于大部分采掘机械的截割机构上。

附图说明

图1是本发明的阀控直动型破岩截齿高压水通道开启结构图；

图2是本发明的阀控直动型破岩截齿高压水通道关闭结构图；

图3是本发明的阀控直动型破岩截齿齿体结构图；

图4是本发明的阀控直动型破岩截齿挡齿套结构图；

图5是本发明的阀控直动型破岩截齿环形自控滑套结构图；

图6是图的A－A剖视结构图；

图7是本发明的一种阀控直动型破岩截齿齿座结构图。

图中：1、齿体；1-1、齿尖喷嘴；1-2、喷孔；1-3、齿柄；1-4、中心流道；1-5、齿柄前端面；1-6、密封沟槽Ⅱ；1-7、密封沟槽Ⅲ；1-8、齿柄后端面；1-9、微阻尼孔Ⅰ；1-10、高压水通孔；1-11、密封沟槽Ⅳ；1-12、调节凸台；2、弹性挡圈；3、挡齿套；3-1、前端面；3-2、密封沟槽Ⅰ；3-3、前滑杆孔；3-4、微阻尼孔Ⅱ；3-5、挡齿套环形端面；3-6、后滑杆孔端面；3-7、后端面；4、O型密封圈Ⅰ；5、O型密封圈Ⅱ；6、环形自控滑套；6-1、前滑杆端面；6-2、前滑杆；6-3、后滑杆端面Ⅰ；6-4、后滑杆；6-5、后滑杆端面Ⅱ；6-6、滑套体前端面；6-7、滑套体；6-8、滑套体后端面；7、O型密封圈Ⅲ；8、齿座；8-1、挡圈槽；8-2、第一阶梯孔；8-3、第二阶梯孔端面；8-4、第二阶梯孔；8-5、第三阶梯孔端面；8-6、第三阶梯孔；8-7、进油孔；8-8、第四阶梯孔端面；8-9、高压水进水孔；8-10、后滑杆孔；8-11、密封腔；8-12、第四阶梯孔；8-13、泄漏孔；8-14、密封沟槽Ⅴ；9、油塞；10、O型密封圈Ⅳ；11、O型密封圈Ⅴ

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的阀控直动型破岩截齿，主要由齿座8、齿体1、环形自控滑套6、挡齿套3构成，环形自控滑套6、挡齿套3依次设在齿座8与齿体1之间，所述的齿座8包括截面呈缺角矩形的座体，座体上部沿轴向从左向右开有由大到小的四段阶梯型圆柱孔，第一段阶梯孔8-2内设有挡圈槽8-1，第三阶梯孔8-6的第三阶梯孔端面8-5上均布有四个环绕在第三阶梯孔8-6周围的后滑杆孔8-10，后滑杆孔8-10的底部达第四阶梯孔端面8-8处与第三阶梯孔8-6连通，进油孔8-7内设有油塞9；后滑杆孔8-10的前端开有密封沟槽Ⅴ8-14；第四阶梯孔8-12的底部开有穿透座体右端面的泄漏孔8-13；所述的齿体1滑动嵌套在齿座第三阶梯孔8-6内,靠第二阶梯孔端面8-3进行轴向固定；齿座8的座体沿第二阶梯孔8-4径向开设有高压水进水孔8-9，即第二段阶梯孔8-4内沿径向开有穿透座体下部的高压水进水孔8-9，齿座8的座体沿第三阶梯孔8-6径向开设有与后滑杆孔8-10底部相连通的进油孔8-7；齿柄后端面1-8与第四阶梯孔端面8-8之间形成密封腔8-11；齿柄1-3底部与齿座8间设有O型密封圈Ⅳ10，后滑杆6-4与齿座8间设有O型密封圈Ⅴ11。

所述的齿体1包括齿尖喷嘴1-1和齿柄1-3，齿尖喷嘴1-1焊接在齿柄1-3头部；所述齿尖喷嘴1-1沿轴向开有喷孔1-2；所述齿柄1-3沿轴向设有与喷孔1-2相通的中心流道1-4；所述的齿柄1-3中部沿径向依次开有与中心流道1-4相通的微阻尼孔Ⅰ1-9、高压水通孔1-10，高压水通孔1-10和微阻尼孔Ⅰ1-9均与中心流道1-4相导通，微阻尼孔Ⅰ1-9和高压水通孔1-10两侧的齿柄1-3上分别设有密封沟槽密Ⅱ1-6、密封沟槽Ⅲ1-7，齿柄1-3的尾部设有调节凸台1-12，调节凸台1-12上设有密封沟槽1-11；所述喷孔1-2和中心流道1-4沿轴向相互导通；齿柄前端面1-5与挡齿套环形端面3-5轴向配合，齿柄后端面1-8与齿座第四阶梯孔端面8-8轴向配合。

所述的环形自控滑套6包括滑套体6-7、分别设在滑套体6-7两端面上的四个前滑杆6-2、四个后滑杆6-4，滑套体6-7为环形体，前滑杆6-2和后滑杆6-4均为圆柱体，前滑杆6-2、后滑杆6-4与滑套体6-7过盈配合固定连接，四个前滑杆6-2和四个后滑杆6-4通过过盈配合与滑套体连接；前滑杆端面6-1与后滑杆孔端面3-6轴向配合，后滑杆端面Ⅰ6-3与齿座第三阶梯孔端面8-5轴向配合，滑套体前端面6-6和滑套体前端面6-8均为高压水作用面。

所述挡齿套3的后端面3-7上开有与前滑杆6-2个数相同的前滑杆孔3-3，挡齿套3的前端面3-1上开有与前滑杆孔3-3相通的微阻尼孔Ⅱ3-4；挡齿套3的外壁上开有密封沟槽Ⅰ3-2，挡齿套3的内孔为与齿柄1-3相配合的阶梯内孔；挡齿套3套装在齿体1上，通过两个挡圈2和齿座8的第二阶梯孔端面8-3轴向固定安装在齿座8前部；前端面3-1与挡圈2端面贴合，挡齿套环形端面3-5与齿柄前端面1-5轴向配合，后滑杆孔端面3-6与前滑杆端面6-1轴向配合，后端面3-7与齿座第三阶梯孔端面8-5贴合。

所述环形自控滑套6滑动套装在齿体1上，环形自控滑套6的前滑杆6-2嵌套在挡齿套3的前滑杆孔3-3内，环形自控滑套6的后滑杆6-4嵌套在齿座8上的后滑杆孔8-9内。

根据实际情况，多个前滑杆6-2、后滑杆6-4分别为3-6个，多个前滑杆6-2、后滑杆6-4的个数与多个后滑杆孔8-10、前滑杆孔3-3个数相同。

工作原理：

如图1所示，高压水经过高压水进水孔8-9，进入齿座8内腔，分别作用在滑套体前端面6-6和滑套体后端面6-8，由于滑套体前端面6-6的面积大于滑套体后端面6-8的面积，作用在环形自控滑套的合力将后滑杆端面Ⅰ6-3压紧在齿座第三阶梯孔端面8-5上，高压水通道关闭。由于齿柄1-3上开有微阻尼孔Ⅰ1-9，在高压水通道关闭时，高压水通过微阻尼孔Ⅰ1-9变为低压水，齿尖喷嘴1-1保持喷出稳定的低压低速水，如果粉尘进入齿尖喷嘴的喷孔1-2并将喷孔堵塞，这时截齿内低压水由于停止流动变为高压水，将粉尘喷出后，恢复为低压水。

当截齿截割硬岩时，齿体1受截割阻力向后移动，直至齿柄后端面1-8抵于齿座第四阶梯孔端面8-8，在这个过程中，齿柄1-3挤压密封腔8-11内的液压油，使密封腔8-11内的液压油由低压变为高压，使作用在后滑杆端面Ⅱ6-5和滑套体后端面6-8的压力和大于作用在滑套体前端面6-6的压力，从而推动环形自控滑套6向前移动，直至环形自控滑套的前滑杆端面6-1抵至后滑杆孔端面3-6时停止，高压水通道完全打开。由于齿柄1-3中心流道1-4已充满低压水，高压水通过齿柄高压水通孔1-10至中心流道1-4的水射流流量迅速增大，进而水射流速度升高，冲击动能以三次方关系迅速增大，高压水信号及时、准确通过流体传递到齿尖喷嘴1-1，保证喷出高压水与截齿受力同步。并且当高压水通道完全打开时，齿柄后端面1-8与齿座第四阶梯孔端面8-8接触，保证截齿截割的稳定性。

如图2所示，当截齿破碎硬岩后，截齿脱离破碎岩石而不再收到截割阻力，密封腔8-11内的液压油由高压变为低压，使作用在滑套体前端面6-6的压力大于滑套体后端面6-8和后滑杆端面Ⅱ6-5的压力和，环形自控滑套6向后移动，直至后滑杆端面Ⅰ6-3与第三阶梯孔端面8-5贴合，密封腔8-11内的液压油推动齿体1向前移动，高压水通道关闭，高压水通过微阻尼孔变为低压水，保持稳定小流量喷射。

Claims (5)

1.一种阀控直动型破岩截齿，包括齿座(8)、齿体(1)，其特征在于：所述的齿座(8)与齿体(1)之间依次设有环形自控滑套(6)、挡齿套(3)，所述的齿座(8)包括截面呈缺角矩形的座体，座体上部沿轴向从左向右开有由大到小的四段阶梯型圆柱孔，第一段阶梯孔(8-2)内设有挡圈槽(8-1)，第三阶梯孔(8-6)的阶梯孔端面(8-5)上开有多个环绕在第三阶梯孔(8-6)周围的后滑杆孔(8-10)，后滑杆孔(8-10)的底部达第四阶梯孔端面(8-8)处与第三阶梯孔(8-6)连通，第四阶梯孔(8-12)的底部开有穿透座体右端面的泄漏孔(8-13)；所述的齿体(1)滑动嵌套在齿座第三阶梯孔(8-6)内；所述的座体沿第二阶梯孔(8-4)径向开设有高压水进水孔(8-9)，座体沿第三阶梯孔(8-6)径向开设有与后滑杆孔(8-10)相连通的进油孔(8-7)，并；

所述的齿体(1)包括齿尖喷嘴(1-1)和齿柄(1-3)，齿尖喷嘴(1-1)焊接在齿柄(1-3)头部；所述齿尖喷嘴(1-1)沿轴向开有喷孔(1-2)；所述齿柄(1-3)沿轴向设有与喷孔(1-2)相通的中心流道(1-4)；所述的齿柄(1-3)中部沿径向依次开有与中心流道(1-4)相通的微阻尼孔Ⅰ(1-9)、高压水通孔(1-10)，微阻尼孔Ⅰ(1-9)和高压水通孔(1-10)两侧的齿柄(1-3)上分别设有密封沟槽，齿柄(1-3)的尾部设有调节凸台(1-12)，调节凸台(1-12)上设有密封沟槽(1-11)；

所述的环形自控滑套(6)包括滑套体(6-7)、对称设在滑套体(6-7)两端面上的多个前滑杆(6-2)、后滑杆(6-4)；

所述挡齿套(3)的后端面(3-7)上开有多个前滑杆孔(3-3)，挡齿套(3)的前端面(3-1)上开有与前滑杆孔(3-3)相通的微阻尼孔Ⅱ(3-4)；挡齿套(3)的外壁上开有密封沟槽Ⅰ(3-2)，挡齿套(3)的内孔为与齿柄(1-3)相配合的阶梯内孔；挡齿套(3)套装在齿体(1)上，通过挡圈(2)和齿座(8)的第二阶梯孔端面(8-3)轴向固定安装在齿座(8)前部；

所述的多个前滑杆(6-2)、后滑杆(6-4)的个数与多个后滑杆孔(8-10)、前滑杆孔(3-3)个数相同；

所述环形自控滑套(6)滑动套装在齿体(1)上，环形自控滑套(6)的前滑杆(6-2)嵌套在挡齿套(3)的前滑杆孔(3-3)内，环形自控滑套(6)的后滑杆(6-4)嵌套在齿座(8)上的后滑杆孔(8-9)内。

2.根据权利要求1所述的一种阀控直动型破岩截齿，其特征在于：所述的后滑杆孔(8-10)的前端开有密封沟槽Ⅴ(8-14)。

3.根据权利要求1所述的一种阀控直动型破岩截齿，其特征在于：所述的进油孔(8-7)内设有油塞(9)。

4.根据权利要求1所述的一种阀控直动型破岩截齿，其特征在于：所述的前滑杆(6-2)、后滑杆(6-4)与滑套体(6-7)过盈配合固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种阀控直动型破岩截齿，其特征在于：所述的多个前滑杆(6-2)、后滑杆(6-4)分别为3-6个。