CN114809921A - 一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备 - Google Patents

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温志辉
魏建平
司磊磊
张宏图
刘勇
李波
徐向宇
张健
姚邦华
王建伟
张安生
陈攀
任培良
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Abstract

本发明涉及一种钻扩设备，尤其涉及一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备。技术问题：提供一种操作简单方便，可自动进行钻扩，工作强度低的煤矿用防爆高压水射流钻扩设备。一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，包括有底座、安装架等；底座的顶部转动式设有安装架，安装架的前后两侧均连接有导向板。本发明启动伺服电机，伺服电机便会带动螺杆进行旋转，进而会通过移动块带动导管向左侧移动，从而使得喷头移动至需要钻扩的地方，在导管向左侧移动时，便会带动固定板向左侧移动，进而会带动第一皮带轮、平皮带、第二皮带轮和第一柱状凸轮向左侧移动，通过第一柱状凸轮与第二柱状凸轮配合，便会带动连接盘旋转，从而自动带动喷头旋转进行钻扩。

Description

一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备
技术领域
本发明涉及一种钻扩设备，尤其涉及一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备。
背景技术
在煤矿生产中采用多采用钻孔进行煤层瓦斯的抽排，进行抽排钻孔的钻扩是加强瓦斯抽排和消除煤与瓦斯突出危险性的关键技术措施，可以大大降低煤层瓦斯涌出防止工作面瓦斯超限和消除煤层的突出危险性。
专利授权公开号为CN204060514U的专利公开了一种煤矿穿层钻扩高压水射流钻扩装置，包括钻机、高压水射流系统、钻杆及钻头，钻机带动钻杆旋转及钻入煤矿层，高压水射流系统包括水箱、高压水泵及高压胶管，高压胶管通过高压旋转接头与钻杆的尾部连接并相通，钻头上设有供高压水射出的喷嘴，钻头在所述钻杆的旋转带动下可自轴旋转，喷嘴包括设于钻头前端的推进喷嘴及设于钻头侧壁的侧向喷嘴，侧向喷嘴包括倾斜于钻头轴线向后开设的排渣喷嘴；推进喷嘴对前方的煤体至少形成轴向冲击力，使得受力煤体经受高压水浸泡而逐渐破碎或者由钻头研磨破碎，通过增设朝向后方的排渣喷嘴，能够推动破碎煤渣向钻扩入口一侧运动，加速煤渣的排出，避免煤渣堆积造成排渣不畅，增加成孔深度。但是该装置需要人工进行控制设备进行钻扩操作，工作强度大，且容易导致工作人员疲劳，进而影响钻扩效果。
因此，还需要设计一种操作简单方便，可自动进行钻扩，工作强度低的煤矿用防爆高压水射流钻扩设备。
发明内容
为了克服现有技术需要人工进行控制设备进行钻扩操作，工作强度大，且容易导致工作人员疲劳，进而影响钻扩效果的缺点，本发明的技术问题是：提供一种操作简单方便，可自动进行钻扩，工作强度低的煤矿用防爆高压水射流钻扩设备。
一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，包括有底座、安装架、导向板、滑动板、导管、增压泵、喷射机构和移动机构，底座的顶部转动式设有安装架，安装架的前后两侧均连接有导向板，导向板之间滑动式连接有左右两个滑动板，滑动板的之间连接有导管，导管的右部上侧设有增压泵，增压泵位于两个滑动板之间，导管的左部设有喷射机构，安装架上设有用于带动导管移动的移动机构。
进一步说明，喷射机构包括有转动套、喷头、连接杆和连接盘，导管的左端转动式套接有转动套，转动套的左侧设有喷头，转动套的右侧均匀间隔的连接有4个连接杆，连接杆的右侧之间连接有连接盘，连接盘套在导管的外侧。
进一步说明，移动机构包括有安装板、伺服电机、螺杆和移动块，安装架的右部下侧连接有安装板，安装板的中部设有伺服电机，伺服电机的输出轴上连接有螺杆，螺杆上通过螺纹连接有移动块，移动块与导管相连接。
进一步说明，还包括有转动机构，转动机构包括有固定板、第一皮带轮、平皮带、第二皮带轮、第一柱状凸轮、转动盘、第二柱状凸轮和第一弹簧，导管上设有固定板，固定板的下部内侧转动式设有第一皮带轮，固定板的上部内侧转动式设有第二皮带轮，第二皮带轮与连接盘相连接，第二皮带轮与第一皮带轮之间套接有平皮带，第一皮带轮的左侧设有第一柱状凸轮，第一皮带轮与第一柱状凸轮套在螺杆外，螺杆的左侧连接有转动盘，转动盘的右侧滑动式连接有第二柱状凸轮，第二柱状凸轮与第一柱状凸轮配合，第二柱状凸轮与转动盘之间连接有4个第一弹簧。
进一步说明，还包括有导流机构，导流机构包括有转杆、挡板、转板、滑动套、第一连接板、第二弹簧和固定杆，导管的右侧通过扭簧转动式连接有转杆，转杆的中部设有挡板，挡板位于导管内侧，转杆的前后两侧均连接有转板，导管的右侧滑动式连接有滑动套，滑动套的前后两侧均连接有第一连接板，第一连接板分别与同侧转板滑动式相连接，滑动套与导管之间连接有第二弹簧，安装架的右侧连接有固定杆，固定杆与滑动套接触。
进一步说明，还包括有角度调节机构，角度调节机构包括有固定块、滑杆、卡位块和第三弹簧，安装架的前后两侧均设有固定块，固定块上均滑动式设有滑杆，滑杆的右侧均连接有卡位块，卡位块与底座配合，卡位块与固定块的上下两侧之间均连接有第三弹簧。
进一步说明，还包括有稳定机构，稳定机构包括有滑块、第二连接板和手柄，底座的中部滑动式设有滑块，滑块上连接有第二连接板，第二连接板的上侧连接有手柄。
本发明的有益效果为：1、本发明启动伺服电机，伺服电机便会带动螺杆进行旋转，进而会通过移动块带动导管向左侧移动，从而使得喷头移动至需要钻扩的地方，在导管向左侧移动时，便会带动固定板向左侧移动，进而会带动第一皮带轮、平皮带、第二皮带轮和第一柱状凸轮向左侧移动，通过第一柱状凸轮与第二柱状凸轮配合，便会带动连接盘旋转，从而自动带动喷头旋转进行钻扩。
2、本发明在导管向左侧移动时，会使得滑动套向左侧移动与固定杆脱离，第二弹簧回弹，便会使得滑动套和第一连接板向远离转杆的方向进行移动，此时第一连接板便会拉动转板进行逆时针旋转90度，进而带动转杆和挡板逆时针旋转90度，此时挡板便不再阻挡水进入导管内。
3、本发明卡位块会卡人底座，从而在他人未控制设备的情况下，安装架不会随意进行旋转，在调节导管的角度时，用力控制安装架进行旋转，进入因第三弹簧的收缩性，便会使得卡位块卡入底座上的另一卡槽内，以此达到角度调节的效果。
4、本发明安装架在旋转后，会使得设备的重心偏移，此时便可控制手柄，从而带动滑块和第二连接板进行移动，此时第二连接板便会增加设备与地面的受力面积，进而增加设备的稳定性。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的部分立体结构示意图。
图3为本发明喷射机构的立体结构示意图。
图4为本发明喷射机构的立体结构剖视图。
图5为本发明移动机构的立体结构示意图。
图6为本发明转动机构的立体结构示意图。
图7为本发明转动机构的立体结构局部放大图。
图8为本发明转动机构的部分立体结构示意图。
图9为本发明转动机构的部分立体结构剖视图。
图10为本发明导流机构的立体结构示意图。
图11为本发明导流机构的第一种部分立体结构示意图。
图12为本发明导流机构的部分立体结构剖视图。
图13为本发明导流机构的第二种部分立体结构示意图。
图14为本发明角度调节机构的立体结构示意图。
图15为本发明角度调节机构的立体结构局部放大图。
图16为本发明稳定机构的立体结构示意图。
附图中的标记：1：底座，2：安装架，3：导向板，31：滑动板，4：导管，41：增压泵，5：喷射机构，50：转动套，51：喷头，52：连接杆，53：连接盘，6：移动机构，60：安装板，61：伺服电机，62：螺杆，63：移动块，7：转动机构，70：固定板，71：第一皮带轮，72：平皮带，73：第二皮带轮，74：第一柱状凸轮，75：转动盘，76：第二柱状凸轮，77：第一弹簧，8：导流机构，80：转杆，81：挡板，82：转板，83：滑动套，84：第一连接板，85：第二弹簧，86：固定杆，9：角度调节机构，90：固定块，91：滑杆，92：卡位块，93：第三弹簧，10：稳定机构，101：滑块，102：第二连接板，103：手柄。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，如图1-5所示，包括有底座1、安装架2、导向板3、滑动板31、导管4、增压泵41、喷射机构5和移动机构6，底座1的顶部转动式设有安装架2，安装架2的前后两侧均连接有导向板3，导向板3之间滑动式连接有左右两个滑动板31，滑动板31的之间连接有导管4，导管4的右部上侧设有增压泵41，增压泵41位于两个滑动板31之间，导管4的左部设有喷射机构5，安装架2上设有用于带动导管4移动的移动机构6。
喷射机构5包括有转动套50、喷头51、连接杆52和连接盘53，导管4的左端转动式套接有转动套50，转动套50的左侧设有喷头51，转动套50的右侧均匀间隔的连接有4个连接杆52，连接杆52的右侧之间连接有连接盘53，连接盘53套在导管4的外侧。
移动机构6包括有安装板60、伺服电机61、螺杆62和移动块63，安装架2的右部下侧通过螺栓固接有安装板60，安装板60的中部设有伺服电机61，伺服电机61的输出轴上连接有螺杆62，螺杆62上通过螺纹连接有移动块63，移动块63与导管4相连接。
当需要对煤矿进行钻扩时，将本设备移动至合适位置，然后控制安装架2进行旋转，从而调节导管4的角度，进而适应对煤矿不同角度的钻扩；调节完成后，将水源与导管4的右端相连接，启动伺服电机61，伺服电机61便会带动螺杆62进行旋转，进而会通过移动块63带动导管4向左侧移动，从而使得喷头51移动至需要钻扩的地方，然后启动增压泵41，增压泵41便会使得水流通过导管4从喷头51喷出，从而形成高压水射流，同时还可控制连接盘53进行旋转，进而通过连接杆52带动喷头51进行旋转，从而使得高压水在旋转中将煤体逐层切割下来，并且通过喷射水流进行钻扩，能够防止煤尘浮起，进而防止煤矿爆破，当煤矿钻扩完成后，关闭增压泵41，此时水射流强度便会减少，随后控制伺服电机61反向运作，进而使得导管4向右侧移动复位，此时喷头51内还会继续流出水，从而对煤壁进行冲洗，从而进一步防止煤矿爆破，复位后，关闭伺服电机61，随后断开水源与导管4的连接即可。
实施例2
在实施例1的基础之上，如图6、图7、图8和图9所示，还包括有转动机构7，转动机构7包括有固定板70、第一皮带轮71、平皮带72、第二皮带轮73、第一柱状凸轮74、转动盘75、第二柱状凸轮76和第一弹簧77，导管4上设有固定板70，固定板70的下部内侧转动式设有第一皮带轮71，固定板70的上部内侧转动式设有第二皮带轮73，第二皮带轮73与连接盘53相连接，第二皮带轮73与第一皮带轮71之间套接有平皮带72，第一皮带轮71的左侧设有第一柱状凸轮74，第一皮带轮71与第一柱状凸轮74套在螺杆62外，螺杆62的左侧连接有转动盘75，转动盘75的右侧滑动式连接有第二柱状凸轮76，第二柱状凸轮76与第一柱状凸轮74配合，第二柱状凸轮76与转动盘75之间连接有4个第一弹簧77。
当导管4向左侧移动时，便会带动固定板70向左侧移动，进而会带动第一皮带轮71、平皮带72、第二皮带轮73和第一柱状凸轮74向左侧移动，当第一柱状凸轮74移动至与第二柱状凸轮76配合时，第一柱状凸轮74继续向左侧移动，便会挤压第二柱状凸轮76向左侧移动，第一弹簧77被压缩，此时移动块63便会正好与螺杆62的螺纹部分脱离，同时螺杆62旋转还会带动转动盘75进行旋转，进而会通过第二柱状凸轮76带动第一柱状凸轮74旋转，进而会带动连接盘53旋转，从而自动带动喷头51进行旋转。
如图10、图11、图12和图13所示，还包括有导流机构8，导流机构8包括有转杆80、挡板81、转板82、滑动套83、第一连接板84、第二弹簧85和固定杆86，导管4的右侧通过扭簧转动式连接有转杆80，转杆80的中部设有挡板81，挡板81位于导管4内侧，转杆80的前后两侧均连接有转板82，导管4的右侧滑动式连接有滑动套83，滑动套83的前后两侧均连接有第一连接板84，第一连接板84分别与同侧转板82滑动式相连接，滑动套83与导管4之间连接有第二弹簧85，安装架2的右侧通过螺栓固接有固定杆86，固定杆86与滑动套83接触。
初始时，第二弹簧85处于压缩状态，当导管4向左侧移动时，便会带动转杆80、挡板81、转板82、滑动套83和第一连接板84一起向左侧移动，此时滑动套83便会与固定杆86脱离，第二弹簧85回弹，便会使得滑动套83和第一连接板84向远离转杆80的方向进行移动，此时第一连接板84便会拉动转板82进行逆时针旋转90度，进而带动转杆80和挡板81逆时针旋转90度，扭簧发生形变，此时挡板81便不再阻挡水进入导管4内；当导管4向右侧移动复位时，便会带动转杆80、挡板81、转板82、滑动套83和第一连接板84一起向右侧移动复位，此时滑动套83便会再次与固定杆86接触，此时滑动套83和第一连接板84便不再继续向右侧移动，转杆80、挡板81和转板82继续向右侧移动复位，便会使得第二弹簧85被压缩，此时，扭簧复原便会带动转板82、转杆80和挡板81顺时针旋转90度，此时挡板81便会再次阻挡水进入导管4内。
如图14和图15所示，还包括有角度调节机构9，角度调节机构9包括有固定块90、滑杆91、卡位块92和第三弹簧93，安装架2的前后两侧均设有固定块90，固定块90上均滑动式设有滑杆91，滑杆91的右侧均连接有卡位块92，卡位块92与底座1配合，卡位块92与固定块90的上下两侧之间均连接有第三弹簧93。
卡位块92会卡人底座1，从而在他人未控制设备的情况下，安装架2不会随意进行旋转，在调节导管4的角度时，用力控制安装架2进行旋转，进入因第三弹簧93的收缩性，便会使得卡位块92卡入底座1上的另一卡槽内，以此达到角度调节的效果。
如图16所示，还包括有稳定机构10，稳定机构10包括有滑块101、第二连接板102和手柄103，底座1的中部滑动式设有滑块101，滑块101上连接有第二连接板102，第二连接板102的上侧连接有手柄103。
安装架2在旋转后，会使得设备的重心偏移，此时便可控制手柄103，从而带动滑块101和第二连接板102进行移动，此时第二连接板102便会增加设备与地面的受力面积，进而增加设备的稳定性。
尽管已经仅相对于有限数量的实施方式描述了本公开，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以设计各种其他实施方式。因此，本发明的范围应仅由所附权利要求限制。

Claims (7)

1.一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，包括有底座(1)、安装架(2)、导向板(3)、滑动板(31)、导管(4)、增压泵(41)、喷射机构(5)和移动机构(6)，底座(1)的顶部转动式设有安装架(2)，安装架(2)的前后两侧均连接有导向板(3)，导向板(3)之间滑动式连接有两个滑动板(31)，滑动板(31)的之间连接有导管(4)，导管(4)的右部上侧设有增压泵(41)，导管(4)的左部设有喷射机构(5)，安装架(2)上设有用于带动导管(4)移动的移动机构(6)。
2.按照权利要求1所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，喷射机构(5)包括有转动套(50)、喷头(51)、连接杆(52)和连接盘(53)，导管(4)的左端转动式套接有转动套(50)，转动套(50)的左侧设有喷头(51)，转动套(50)的右侧均匀间隔的连接有4个连接杆(52)，连接杆(52)的右侧之间连接有连接盘(53)，连接盘(53)套在导管(4)的外侧。
3.按照权利要求2所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，移动机构(6)包括有安装板(60)、伺服电机(61)、螺杆(62)和移动块(63)，安装架(2)的右部下侧连接有安装板(60)，安装板(60)的中部设有伺服电机(61)，伺服电机(61)的输出轴上连接有螺杆(62)，螺杆(62)上通过螺纹连接有移动块(63)，移动块(63)与导管(4)相连接。
4.按照权利要求3所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，还包括有转动机构(7)，转动机构(7)包括有固定板(70)、第一皮带轮(71)、平皮带(72)、第二皮带轮(73)、第一柱状凸轮(74)、转动盘(75)、第二柱状凸轮(76)和第一弹簧(77)，导管(4)上设有固定板(70)，固定板(70)的下部内侧转动式设有第一皮带轮(71)，固定板(70)的上部内侧转动式设有第二皮带轮(73)，第二皮带轮(73)与连接盘(53)相连接，第二皮带轮(73)与第一皮带轮(71)之间套接有平皮带(72)，第一皮带轮(71)的左侧设有第一柱状凸轮(74)，第一皮带轮(71)与第一柱状凸轮(74)套在螺杆(62)外，螺杆(62)的左侧连接有转动盘(75)，转动盘(75)的右侧滑动式连接有第二柱状凸轮(76)，第二柱状凸轮(76)与第一柱状凸轮(74)配合，第二柱状凸轮(76)与转动盘(75)之间连接有4个第一弹簧(77)。
5.按照权利要求4所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，还包括有导流机构(8)，导流机构(8)包括有转杆(80)、挡板(81)、转板(82)、滑动套(83)、第一连接板(84)、第二弹簧(85)和固定杆(86)，导管(4)的右侧通过扭簧转动式连接有转杆(80)，转杆(80)的中部设有挡板(81)，挡板(81)位于导管(4)内侧，转杆(80)的两侧均连接有转板(82)，导管(4)的右侧滑动式连接有滑动套(83)，滑动套(83)的两侧均连接有第一连接板(84)，第一连接板(84)分别与同侧转板(82)滑动式相连接，滑动套(83)与导管(4)之间连接有第二弹簧(85)，安装架(2)的右侧连接有固定杆(86)，固定杆(86)与滑动套(83)接触。
6.按照权利要求5所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，还包括有角度调节机构(9)，角度调节机构(9)包括有固定块(90)、滑杆(91)、卡位块(92)和第三弹簧(93)，安装架(2)的前后两侧均设有固定块(90)，固定块(90)上均滑动式设有滑杆(91)，滑杆(91)上均连接有卡位块(92)，卡位块(92)与底座(1)配合，卡位块(92)与固定块(90)的上下两侧之间均连接有第三弹簧(93)。
7.按照权利要求6所述的一种煤矿用防爆高压水射流钻扩设备，其特征是，还包括有稳定机构(10)，稳定机构(10)包括有滑块(101)、第二连接板(102)和手柄(103)，底座(1)的中部滑动式设有滑块(101)，滑块(101)上连接有第二连接板(102)，第二连接板(102)的上侧连接有手柄(103)。
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CN117536539A (zh) * 2024-01-09 2024-02-09 山东科技大学 一种用于矿山破壁开采的钻进装置及方法
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