CN104018840B - 一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪 - Google Patents
一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪，是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成，本发明扩大了机械式滑轨锁紧机构的伸缩水枪钻具开采矿层的区域，增加了单孔采矿量，相对的降低了开采单位矿石的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钻孔水力开采矿物的伸缩水枪，特别涉及一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，采矿业正面临着地表和浅部富矿日趋枯竭的情况，而地下深部矿产、浅部不均匀的小矿、贫矿、湖海底矿产以及复杂水文和地质条件的矿产具有开采难度大的问题。采用传统方法开采深部矿产和浅部不均匀小矿、贫矿等势必带来成本过高的问题。为此各国都在寻找一种低成本的采矿方法，钻孔水力开采就是在这一历史背景下产生的一种新的采矿方法。
钻孔水力开采方法是在穿过矿层的钻孔内，用高压水射流破碎矿体，破碎下来的矿渣与循环水在孔底形成流动状态的液固两相的矿浆，然后由举升设备将矿浆输送到地表，矿浆经过沉淀分选即可得到有用矿石，水可以继续作为循环介质进行下一步开采。该方法只需要操作人员在地面操作即可，具有开采深度大、基建投资少、建矿周期短、成本低、安全、高效、环境污染小等优点。
目前，在水力开采工艺中使用的水枪都是固定式水枪，高压喷嘴固定在钻具外壁，这种钻具在开采中存在以下不足：由于在地下空间中充满循环介质，高压水枪从高压喷嘴射出之后，水射流的速度会逐渐减低，破岩能力随之下降，这就限制了固定式水枪的破岩范围。
正由于以上不足，造成了矿产单孔开采量较小，相对应的提高了矿产的单位矿产开采成本，与降低生产成本的初衷相违背。
发明内容
本发明的目的是为了解决固定式水枪水射流的速度逐渐减低、破岩能力下降的问题而提供一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪。
本发明是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；
所述滑动控制部分包括高压水管、滑块上板、偏心接管、弹簧、滑块下板和旋转弯接头、棘爪，其中高压水管穿过上挡板的中心滑套，并与偏心接管通过螺栓连接，偏心接管穿过滑块上板和滑块下板，偏心接管分别与滑块上板和滑块下板焊接，并与旋转弯接头螺纹连接，旋转弯接头与水枪通过螺纹连接，滑块下板上设置有两个棘爪，滑块上板、滑块下板上分别开设有滑动孔，导向杆和排渣管分别卡进滑动孔内；
所述水枪伸缩部分包括水枪臂、水枪支撑轴、支撑杆、第一下固定板，其中水枪臂的中部与水枪支撑轴固定连接，水枪臂与支撑杆通过水枪支撑轴铰接，支撑杆与第一下固定板通过铰接支座铰接，铰接支座与第一下固定板焊接；
所述保护管部分包括排渣管、上挡板、导向杆、导向杆锁紧螺母、保护管、第一下固定板、下固定板连接螺栓、下固定板间隔管、第二下固定板和排渣管导向套，其中上挡板上开设有用于排渣管、高压水管和导向杆穿过的预留孔；第一下固定板上开设有排渣管、导向杆穿过的预留孔，第二下固定板上开设有排渣管的预留孔，排渣管依次贯穿上挡板、第一下固定板和第二下固定板，并与第二下固定板通过排渣管锁紧螺母固定，导向杆上部与上挡板通过螺母固定，导向杆下部与第一下固定板通过螺母固定，其中导向杆穿过滑块上板、滑块下板的预留孔，保护管的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条，齿条上的齿与棘爪相互啮合，保护管分别与上挡板和第一下固定板焊接。
工作原理及过程：在工作过程中，滑动控制部分沿导向杆向下滑动，滑块下板上的棘爪在弹簧拉力作用下紧贴保护管上的齿条，此时，滑动控制部分与第一下固定板的距离缩短，旋转弯接头、水枪、水枪支撑轴、支撑杆以及第一下固定板和铰接支座组成的曲柄滑块机构产生运动，支撑杆支撑水枪沿钻具径向张开一定角度，达到需要的角度后，当钻具提升时，在自重作用下，保护管部分会有相对于滑动控制部分有向下的运动趋势，即滑动控制部分有相对于保护管部分向上的运动趋势，此时棘爪在弹簧拉力的作用下卡入保护管两侧齿条上的齿槽内，滑动部分被固定在此位置；钻具内通入高压水，高压水从水枪前端的喷嘴高速射出，不断破碎矿层，破碎一定空间后，钻具下降至孔底后，滑动控制部分继续相对于保护管部分向下移动，重复同样的动作，保护管继续向外侧张开，继续破碎矿层，直到水枪处于接近水平位置；滑动控制部分继续往下运动，此时定位解锁杆就会推动棘爪，使棘爪绕转轴向远离齿条的方向旋转一定角度，棘爪越过转动圆弧最高点后，在弹簧的拉力作用下，将棘爪和齿分离，滑动控制部分往上移动，水枪收回到保护管内，收回钻具，矿层开采完毕。
本发明的有益效果：
本发明的保护管起到保护管路和内部部件的作用，并作为水枪和支撑杆的收容腔；本发明扩大了固定式水枪钻具开采矿层的区域，增加了单孔采矿量，相对的降低了开采单位矿石的成本。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的剖视图。
图3为本发明实施例的B-B方向剖视图。
图4为本发明实施例的C-C方向剖视图。
图5为本发明实施例的保护管正视图
图6为本发明实施例的保护管俯视图。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6为本发明的实施例，是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；
所述滑动控制部分包括高压水管1、滑块上板8、偏心接管9、弹簧10、滑块下板11和旋转弯接头12、棘爪25，其中高压水管1穿过上挡板3的中心滑套，并与偏心接管9通过螺栓7连接，偏心接管9穿过滑块上板8和滑块下板11，偏心接管9分别与滑块上板8和滑块下板11焊接，并与旋转弯接头12螺纹连接，旋转弯接头12与水枪13通过螺纹连接，滑块下板11上设置有两个棘爪25，滑块上板8、滑块下板11上分别开设有滑动孔26，导向杆4和排渣管2分别卡进滑动孔26内；
所述水枪伸缩部分包括水枪臂13、水枪支撑轴15、支撑杆17、第一下固定板18，其中水枪臂13的中部与水枪支撑轴15固定连接，，水枪13与支撑杆17通过水枪支撑轴15铰接，支撑杆17与第一下固定板18通过铰接支座24铰接，铰接支座24与第一下固定板18焊接；
所述保护管部分包括排渣管2、上挡板3、导向杆4、导向杆锁紧螺母5、保护管14、第一下固定板18、下固定板连接螺栓19、下固定板间隔管20、第二下固定板21和排渣管导向套22，上挡板3上开设有用于排渣管2、高压水管1和导向杆4穿过的预留孔；第一下固定板18上开设有排渣管2、导向杆4穿过的预留孔，第二下固定板21上开设有排渣管2的预留孔，排渣管2依次贯穿上挡板3、第一下固定板18和第二下固定板21，并与第二下固定板21通过排渣管锁紧螺母22固定，导向杆4上部与上挡板3通过螺母固定，导向杆4下部与第一下固定板18通过螺母固定，其中导向杆4穿过滑块上板8、滑块下板11的预留孔，保护管14的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条6，齿条6上的齿与棘爪25相互啮合，保护管14分别与上挡板3和第一下固定板18焊接。
工作原理及过程：在工作过程中，滑动控制部分沿导向杆4向下滑动，滑块下板11上的棘爪25在弹簧10拉力作用下紧贴保护管14上的齿条6，此时，滑动控制部分与第一下固定板18的距离缩短，旋转弯接头12、水枪13、水枪支撑轴15、支撑杆17以及第一下固定板18和铰接支座24组成的曲柄滑块机构产生运动，支撑杆17支撑水枪13沿钻具径向张开一定角度，达到需要的角度后，当钻具提升时，在自重作用下，保护管部分会有相对于滑动控制部分有向下的运动趋势，即滑动控制部分有相对于保护管部分向上的运动趋势，此时棘爪25在弹簧10拉力的作用下卡入保护管6两侧齿条6上的齿槽内，滑动部分被固定在此位置；钻具内通入高压水，高压水从水枪13前端的喷嘴高速射出，不断破碎矿层，破碎一定空间后，钻具下降至孔底后，滑动控制部分继续相对于保护管部分向下移动，重复同样的动作，保护管14继续向外侧张开，继续破碎矿层，直到水枪13处于接近水平位置；滑动控制部分继续往下运动，此时定位解锁杆16就会推动棘爪25，使棘爪25绕转轴向远离齿条的方向旋转一定角度，棘爪25越过转动圆弧最高点后，在弹簧10的拉力作用下，将棘爪25和齿条6分离，滑动控制部分往上移动，水枪13收回到保护管14内，收回钻具，矿层开采完毕。
Claims (1)
1.一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪，其特征在于：是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；
所述滑动控制部分包括高压水管(1)、滑块上板(8)、偏心接管(9)、弹簧(10)、滑块下板(11)和旋转弯接头(12)、棘爪(25)，其中高压水管(1)穿过上挡板(3)的中心滑套，并与偏心接管(9)通过螺栓(7)连接，偏心接管(9)穿过滑块上板(8)和滑块下板(11)，偏心接管(9)分别与滑块上板(8)和滑块下板(11)焊接，并与旋转弯接头(12)螺纹连接，旋转弯接头(12)与水枪(13)通过螺纹连接，滑块下板(11)上设置有两个棘爪(25)，滑块上板(8)、滑块下板(11)上分别开设有滑动孔(26)，导向杆(4)和排渣管(2)分别卡进滑动孔(26)内；
所述水枪伸缩部分包括水枪臂(13)、水枪支撑轴(15)、支撑杆(17)、第一下固定板(18)，其中水枪臂(13)的中部与水枪支撑轴(15)固定连接，水枪臂(13)与支撑杆(17)通过水枪支撑轴(15)铰接，支撑杆(17)与第一下固定板(18)通过铰接支座(24)铰接，铰接支座(24)与第一下固定板(18)焊接；
所述保护管部分包括排渣管(2)、上挡板(3)、导向杆(4)、导向杆锁紧螺母(5)、保护管(14)、第一下固定板(18)、下固定板连接螺栓(19)、下固定板间隔管(20)、第二下固定板(21)和排渣管导向套(22)，其中上挡板(3)上开设有用于排渣管(2)、高压水管(1)和导向杆(4)穿过的预留孔；第一下固定板(18)上开设有排渣管(2)、导向杆(4)穿过的预留孔，第二下固定板(21)上开设有排渣管(2)的预留孔，排渣管(2)依次贯穿上挡板(3)、第一下固定板(18)和第二下固定板(21)，并与第二下固定板(21)通过排渣管锁紧螺母(22)固定，导向杆(4)上部与上挡板(3)通过螺母固定，导向杆(4)下部与第一下固定板(18)通过螺母固定，其中导向杆(4)穿过滑块上板(8)、滑块下板(11)的预留孔，保护管(14)的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条(6)，齿条(6)上的齿与棘爪(25)相互啮合，保护管(14)分别与上挡板(3)和第一下固定板(18)焊接。
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