CN106351658B - 多震源液压劈裂机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于岩层的多震源液压劈裂机，解决传统劈裂机对于液压站功率要求较高，且作用过程较慢，不能高效率的破坏岩层结构的问题，包括液压站和劈裂组件；所述劈裂组件包括一伸入到待劈裂物内的棒体，所述棒体由震动段和供压段构成，所述震动段中心处设有上端开口下端封闭的筒状的作用腔，所述供压段中部设有筒状的压力腔，所述震动段与供压段之间设有调节组件，在压力腔内通过压力油实现塞柱的上下往复运动，进而在作用腔内将该运动转化为捣震头的高频次往复震动，同时可利用调节组件实现震动频率的调节，主要用于破坏大块岩层，或者体积较大的岩石等，方便实用破坏强烈。

Description

多震源液压劈裂机

技术领域

本发明涉及材料的劈裂领域，特别是涉及一种多震源液压劈裂机。

背景技术

在采矿工程中，在进行破除大块岩石时通常采用劈裂机来进行，由于矿石的抗拉性能一般比较弱，采用劈裂机进行分裂矿石较为方便快捷。

传统的劈裂机一般采用液压进行驱动，利用楔形块将直线运动转化为推力，进而产生破坏。但是这种传统的劈裂机，其产生的压力近似于一种静力，必须达到岩层破坏极限才能产生作用，且压力增加到极限值需要一定的时间，因此造成了该种劈裂机其作用较慢，且对压力的要求较高，压力泵的功率也较高，十分不利于施工作业的快速完成。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用于岩层的多震源液压劈裂机，目的在于提供一种新的劈裂岩层的方式，解决传统劈裂机对于液压站功率要求较高，且作用过程较慢，不能高效率的破坏岩层结构的问题。

其技术方案是，包括液压站和劈裂组件；所述液压站包括提供油源的油箱和对液压油提供压力和动力的的液压泵，液压站通过压力油供油管道连接劈裂组件，所述劈裂组件包括一伸入到待劈裂物内的棒体，所述棒体由震动段和供压段构成，所述震动段中心处设有上端开口下端封闭的筒状的作用腔，所述供压段中部设有筒状的压力腔，所述震动段与供压段之间设有调节组件，所述调节组件包括与供压段上端固定密封连接的过渡件，所述过渡件外密封转动套接有一调节筒，调节筒上端设有环状的连接环，所述连接环伸入到压力腔下端并与压力腔内壁螺纹固定连接，形成供压段和震动段间距离可调节的结构，震动段与供压段之间设有一柱塞体，所述柱塞体由穿过过渡件并密封滑动配合的作用于作用腔的第一密封头和位于压力腔的第二密封头构成，第二密封头下端与调节筒之间设有弹性件，形成下压柱塞体后受弹性件回复力作用做往复运动的结构，第二密封头行程相对应的压力腔内壁处设有一通气孔，所述作用腔对应的震动段上设有竖直线状排列的多个捣震头，所述多个捣震头镜像对称成两列形成在同一竖直平面内的结构，各所述捣震头与震动段滑动密封连接，各所述捣震头的一端露出于震动段外，捣震头的另一端位于作用腔内，也即各捣震头与柱塞体形成作用腔的密封件使得密封腔形成密闭的空腔，所述作用腔内填满流动性介质，所述压力腔的内壁处设有一连通液压站油源处的泄压孔，所述第二密封头与压力腔内壁密封连接，第二密封头上端在弹性件自然状态下超出泄压孔形成阻挡压力腔与泄压孔连通的结构，所述压力腔内壁上设有一供油口，所述供油口位于第二密封头上方且通过供油管连通液压站的结构。

在一个实施例中，所述供压段上端设有棒头，供压段上端与棒头之间通过螺纹进行固定连接，供压段与棒头之间通过螺纹旋紧力紧压有密封垫，形成所述密封腔的结构，所述压力腔直径大于作用腔直径，相应的所述柱塞体为倒置的“凸”字型结构，所述弹性件为圆柱弹簧，所述弹性件套接在第一密封头上且位于压力腔内。

在一个实施例中，所述震动段上设有与捣震头对应的安装孔，安装孔内固定安装有衬套，衬套中心处设有与捣震头滑动密封连接的配合孔，捣震头的一端设有径向凸出的凸缘，捣震头中部套接有多个夹环，各夹环之间设有密封环，所述密封环其横截面为中间鼓两边下陷的结构，形成密封环受压后径向向外变形的结构，凸缘与夹环之间穿设固定螺栓，固定螺栓的一端与位于末端的夹环固定连接，固定螺栓的中部穿过各夹环且滑动连接，固定螺栓的另一端穿过凸缘并螺纹连接调节螺母，形成拧动调节螺母，各夹环沿捣震头轴向夹紧的结构。

在一实施例中，所述通气孔内设有一滤芯，所述滤芯包括与供压段行程固定连接的芯体，芯体包括钉体和钉帽，钉体伸入到通气孔内且为空心筒状结构，钉帽与供压段外壁形成限位结构，所述芯体内设有带有网眼的滤层。

在一个实施例中，所述配合孔设有凸缘轴向滑动的空间，且凸缘滑动行程不超出配合孔，所述配合孔设有与捣震头中部贴合的导向部，所述导向部内壁处镶嵌有防尘环。

在一个实施例中，所述作用腔内壁上设有一注油孔，注油孔连接一两路的开关，开关其中一路通过补油管连接进油管道，补油管上设置控制通断的控制阀，开关的另一通路连接通过管路连接真空泵。

在一个实施例中，所述捣震头的伸出震动段外的一端通过螺纹连接撞击部，所述撞击部设有棱锥状的尖端。

在一个实施例中，所述第一密封头、第二密封头的外壁处均套接有间隔设置的O型密封圈，形成与密封腔内壁密封的结构。

在一个实施例中，所述棒头的上端通过螺纹连接有一T型的把手。

本发明在使用时，压力腔在冲压和泄压之间来回循环，并带动柱塞体在密封腔内进行往复运动，柱塞体在进行往复运动时，作用腔的体积同样出现周期性变化，并将其转化为捣震头的往复运动，然后通过捣震头作用于岩层，进而实现劈裂岩层或其他待劈裂材料；通过设置弹性件的弹性系数以及泄压孔与柱塞体上端面之间的距离可实现柱塞体往复运动频率，选用适当的频率，可使得捣震头作用于材料效果大大增强，产生更大的破坏效果。

附图说明

图1为本发明的局部结构示意图(由于液压站等为现有技术，故图中并未画出具体结构)。

图2为本发明中捣震头10与衬套13、撞击部23的配合示意图。

图3为本发明中夹环15与与凸缘10a的作用原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

在一个实施例中，如图1至图3所示，液压站和劈裂组件；液压站为劈裂组件提供持续的液压油，驱动劈裂组件动作，当然液压站也可以替换为气泵，这一点可以根据劈裂机的使用环境进行选用，液压站中的油箱为储存油源的地方，该处液压油并无压力，油源处液压油经液压泵提取后形成工作的压力，劈裂组件包括一伸入到待劈裂物内的棒体1，棒体1需要承受液压油的压力和热冲击，所以材料选用耐高温和耐冲击的刚性材料制成，如不锈钢或者45钢等，压力腔3与作用腔2之间由一柱塞体6密封隔开，作用腔2对应的震动段1a上的多个捣震头10镜像对称成两列形成在同一竖直平面内的结构，当捣震头10在进行往复运动时都处在同一竖直平面内，且捣震头10产生的力方向相反，震动段1a本身由于捣震头10震动方向相反其力量相互抵消进而不会产生震动，使用更加的平稳，捣震头10与震动段1a滑动密封，各所述捣震头10的一端露出于震动段1a外，捣震头10的另一端位于作用腔2内，也即各捣震头10与柱塞体6形成作用腔2的密封件使得密封腔形成密闭的空腔，作用腔2内填满的流动性介质可以选用液压油，作用腔2内体积由于处在密封状态下因此理论上处于恒定不变状态，柱塞体6由作用于作用腔2的第一密封6a头和位于压力腔3的第二密封头6b构成，第二密封头6b与压力腔3之间设有弹性件7，当给予第二密封头6b一定压力后，柱塞体6下降，进而带动作用腔2的体积发生变化，为了弥补被压缩的体积各捣震头10向外伸出直至体积不变，当第二密封头6b受到的压力小于弹性件7基于柱塞体6向上的力时，柱塞体6上移进而带动捣震头10回缩，如此反复捣震头10将会产生周期性的往复运动，压力腔3的内壁处连通液压站油源处的泄压孔11就是使得压力腔3内压力发生变化的条件，第二密封头6b与压力腔3内壁密封连接，第二密封头6b上端在弹性件7自然状态下超出泄压孔11形成阻挡压力腔3与泄压孔11连通的结构，压力腔3内壁上设有一供油口12，供油口12位于第二密封头6b上方且通过供油管连通液压站的结构，压力油持续供给提供柱塞体6下行的压力并向下压缩弹性件7，柱塞体6下行至露出泄压孔11时，压力腔3内压力骤然变小，使得柱塞体6在弹性件7弹力作用下上行，然后柱塞体6阻挡住泄压孔11，压力腔3内压力再次提升促使柱塞体6下行，当压力腔3内持续提供压力油时，柱塞体6将会做往复运动，往复运动频率与弹性件7弹性系数和泄压孔11的位置相关，控制弹性系数可泄压孔11位置可得到合适的往复运动频率，使得捣震头10处于高频次震动，为了方便捣震头10的震动频率可以调节，由于压力腔3内的压力油压力在第二密封头6b未行驶到泄压孔11时一直保持恒定，分析第二密封头6b的受力，可知第二密封头6b到达泄压孔11位置处的时间与第二密封头6b上端面距离泄压孔11的距离有关，此时只需拧动调节筒5，调节筒5通过连接环5a实现与供压段1b的螺纹传递，进而改变第二密封头6b上端面与泄压孔11之间的相对位置关系。

在一个实施例中，如图1所示，为了便于密封腔的加工和内部零件装配，供压段1b做成分体式结构，供压段1b上端与棒头1c之间通过螺纹进行固定连接，供压段1b与棒头1c之间通过螺纹旋紧力紧压有密封垫，相柱塞体6为倒置的“凸”字型结构，弹性件7为圆柱弹簧，所述弹性件7套接在第一密封6a头上且位于压力腔3内，且位于连接环5a内，为了确保作用腔2与压力腔3的密封效果，第一密封6a头、第二密封头6b的外壁处均套接有间隔设置的O型密封圈，形成与密封腔内壁密封的结构。

在一个实施例中，如图1和图2所示，捣震头10在高频次的震动过程中会产生较多的热量和摩擦损伤，为了解决这一问题，防止捣震头10磨损过快，震动段1a上设置与捣震头10对应的安装孔，安装孔内固定安装有衬套13，衬套13选用材质较软的且导热良好的铜或者铜合金制成，衬套13中心处设有与捣震头10滑动密封连接的配合孔14，捣震头10的一端设有径向凸出的凸缘10a，捣震头10中部套接有多个夹环15，各夹环15之间设有密封环16，密封环16其横截面为中间鼓两边下陷的结构，形成密封环16受压后径向向外变形的结构，凸缘10a与夹环15之间穿设固定螺栓17，固定螺栓17的一端与位于末端的夹环15固定连接，固定螺栓17的中部穿过各夹环15且滑动连接，固定螺栓17的另一端穿过凸缘10a并螺纹连接调节螺母18，形成拧动调节螺母18，各夹环15沿捣震头10轴向夹紧的结构，当拧动调节螺母18时，夹环15各在末端夹环15作用下夹紧密封环16，密封环16在压力作用下产生径向的变形，中建的鼓起部贴紧配合孔14内壁，压片作用于各密封环16处时产生的压力致使各个密封环16紧贴配合孔14内壁，密封环16由于为弹性材料，在压力作用下与配合孔14内壁处微小的凹凸结构形成类似迷宫密封的结构，达到密封效果，其密封效果最好处在于密封环16的中间鼓起处，因此此处材料最多且与配合孔14贴合最为紧密处，每个密封环16都产生类似变形均形成一道密封，因此其密封效果良好，不会产生泄露或泄压；配合孔14设有凸缘10a轴向滑动的空间，也即允许凸缘10a可以来回往复移动，在进行高频次往复移动时，不需要捣震头10具有较高的振幅，而是只需其产生高频次震动即可，因此为了缩小捣震头10的周期达到最优的效果，凸缘10a滑动行程不超出配合孔14，配合孔14设有与捣震头10中部贴合的导向部10b帮助捣震头10运动更加平稳，导向部10b内壁处镶嵌有防尘环20。

在一个实施例中，在图1所示，在进行装配时或是在作用腔2内液压油发生渗漏不在填满时，需要对作用腔2进行补充液压油，因此在作用腔2内壁上设有一注油孔21，注油孔21充当补充液压油和排出空气的作用，在进行充满液压油时，需要将作用腔2内进行抽真空，因此为了方便操作，注油孔21连接一两路的开关，开关其中一路通过补油管22连接进油管道，补油管22上设置控制通断的控制阀，开关的另一通路连接通过管路连接真空泵。

在一实施例中，如图1所示，所述通气孔8内设有一滤芯19，所述滤芯19包括与供压段1b行程固定连接的芯体19a，芯体19a包括钉体和钉帽，钉体伸入到通气孔8内且为空心筒状结构，钉帽与供压段1b外壁形成限位结构，所述芯体19a内设有带有网眼的滤层19b，第二密封头在收到压力腔内压力时，为避免弹性件所在空间内的空气对第二密封头阻碍，避免第二密封头反应不灵敏，通气孔目的是为了保持弹性件所在空间与外界大气压保持一致，使得第二密封头反应更加迅速。

在一个实施例中，如图1和图2所示，所述捣震头10的伸出震动段1a外的一端通过螺纹连接撞击部23，所述撞击部23设有棱锥状的尖端，撞击部23采用耐冲击性材料制成，如高锰钢材料，为方便拿取，可以在供压段1b的上端通过螺纹连接有一T型的把手1d。

本发明在使用时，需要在待破裂的岩层上钻出一个用于震动段1a伸入的深孔，然后将本发明的震动段1a置于孔中，孔的内径应当与震动段1a相适应，保证捣震头10在进行震动时能够完全作然后打开液压站，对压力腔3输送压力油，将液压站调成恒压力输出，柱塞体6在恒定压力作用下迅速下行并压缩弹性件7，当柱塞体6下行至泄压孔11时，压力腔3内压力发生突变，柱塞体6在弹性件7作用下上行，泄压孔11封闭压力油压力再次大于弹性件7压力，柱塞体6再次发生下行，如此往复实现柱塞体6上下往复运动，柱塞体6的往复运动使得作用腔2的体积的周期性变化趋势，由于作用腔2的密闭环境，为了抵消该上述周期性变化趋势，捣震头10产生往复运动，进而产生震动，各捣震头10均为一震源，多个捣震头10同时作用于岩层的拉力方向，实现对岩层的捣震，最终破坏岩层，当然在使用的过程中可以时刻调节调节筒5实现对捣震头10捣震频率的调节，以达到最佳的捣震效果；在此使用过程中，压力油的供给一直处于恒定状态，功率一直稳定输出，但是传统的劈裂机，其压力逐渐增加，致使液压泵一直处于变载荷的情况下，恒定压力的输出对于液压泵负载较小。

Claims (4)

1.多震源液压劈裂机，包括液压站和劈裂组件；所述液压站包括提供油源的油箱和对液压油提供压力和动力的的液压泵，液压站通过压力油供油管道连接劈裂组件，所述劈裂组件包括一伸入到待劈裂物内的棒体(1)，其特征在于，所述棒体(1)由震动段(1a)和供压段(1b)构成，所述震动段(1a)中心处设有上端开口下端封闭的筒状的作用腔(2)，所述供压段(1b)中部设有筒状的压力腔(3)，所述震动段(1a)与供压段(1b)之间设有调节组件，所述调节组件包括与供压段(1b)上端固定密封连接的过渡件(4)，所述过渡件(4)外密封转动套接有一调节筒(5)，调节筒(5)上端设有环状的连接环(5a)，所述连接环(5a)伸入到压力腔(3)下端并与压力腔(3)内壁螺纹固定连接，形成供压段(1b)和震动段(1a)间距离可调节的结构，震动段(1a)与供压段(1b)之间设有一柱塞体(6)，所述柱塞体(6)由穿过过渡件(4)并密封滑动配合的作用于作用腔(2)的第一密封头(6a)和位于压力腔(3)的第二密封头(6b)构成，第二密封头(6b)下端与调节筒(5)之间设有弹性件(7)，形成下压柱塞体(6)后受弹性件(7)回复力作用做往复运动的结构，第二密封头(6b)行程相对应的压力腔(3)内壁处设有一通气孔(8)，所述作用腔(2)对应的震动段(1a)上设有竖直线状排列的多个捣震头(10)，所述多个捣震头(10)镜像对称成两列形成在同一竖直平面内的结构，各所述捣震头(10)与震动段(1a)滑动密封连接，各所述捣震头(10)的一端露出于震动段(1a)外，捣震头(10)的另一端位于作用腔(2)内，也即各捣震头(10)与柱塞体(6)形成作用腔(2)的密封件使得密封腔形成密闭的空腔，所述作用腔(2)内填满流动性介质，所述压力腔(3)的内壁处设有一连通液压站油源处的泄压孔(11)，所述第二密封头(6b)与压力腔(3)内壁密封连接，第二密封头(6b)上端在弹性件(7)自然状态下超出泄压孔(11)形成阻挡压力腔(3)与泄压孔(11)连通的结构，所述压力腔(3)内壁上设有一供油口(12)，所述供油口(12)位于第二密封头(6b)上方且通过供油管连通液压站的结构；所述供压段(1b)上端设有棒头(1c)，供压段(1b)上端与棒头(1c)之间通过螺纹进行固定连接，供压段(1b)与棒头(1c)之间通过螺纹旋紧力紧压有密封垫，形成所述密封腔的结构，所述压力腔(3)直径大于作用腔(2)直径，相应的所述柱塞体(6)为倒置的“凸”字型结构，所述弹性件(7)为圆柱弹簧，所述弹性件(7)套接在第一密封头(6a)上且位于压力腔(3)内；所述震动段(1a)上设有与捣震头(10)对应的安装孔，安装孔内固定安装有衬套(13)，衬套(13)中心处设有与捣震头(10)滑动密封连接的配合孔(14)，捣震头(10)的一端设有径向凸出的凸缘(10a)，捣震头(10)中部套接有多个夹环(15)，各夹环(15)之间设有密封环(16)，所述密封环(16)其横截面为中间鼓两边下陷的结构，形成密封环(16)受压后径向向外变形的结构，凸缘(10a)与夹环(15)之间穿设固定螺栓(17)，固定螺栓(17)的一端与位于末端的夹环(15)固定连接，固定螺栓(17)的中部穿过各夹环(15)且滑动连接，固定螺栓(17)的另一端穿过凸缘(10a)并螺纹连接调节螺母(18)，形成拧动调节螺母(18)，各夹环(15)沿捣震头(10)轴向夹紧的结构；所述通气孔(8)内设有一滤芯(19)，所述滤芯(19)包括与供压段(1b)行程固定连接的芯体(19a)，芯体(19a)包括钉体和钉帽，钉体伸入到通气孔(8)内且为空心筒状结构，钉帽与供压段(1b)外壁形成限位结构，所述芯体(19a)内设有带有网眼的滤层(19b)；所述配合孔(14)设有凸缘(10a)轴向滑动的空间，且凸缘(10a)滑动行程不超出配合孔(14)，所述配合孔(14)设有与捣震头(10)中部贴合的导向部(10b)，所述导向部(10b)内壁处镶嵌有防尘环(20)。

2.根据权利要求1所述的多震源液压劈裂机，其特征在于，所述作用腔(2)内壁上设有一注油孔(21)，注油孔(21)连接一两路的开关，开关其中一路通过补油管(22)连接进油管道，补油管(22)上设置控制通断的控制阀，开关的另一通路连接通过管路连接真空泵。

3.根据权利要求2所述的多震源液压劈裂机，其特征在于，所述捣震头(10)的伸出震动段(1a)外的一端通过螺纹连接撞击部(23)，所述撞击部(23)设有棱锥状的尖端。

4.根据权利要求2所述的多震源液压劈裂机，其特征在于，所述第一密封头(6a)、第二密封头(6b)的外壁处均套接有间隔设置的O型密封圈，形成与密封腔内壁密封的结构。