CN116927685A - 一种脉冲式冲洗机构及工程机械 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脉冲式冲洗机构及工程机械，冲洗机构主要用于工程机械钻孔过程中钻头的冷却降温、冲洗、排渣。本机构采用非插入式水接头，从而实现注入冲洗介质时钻头中心脉冲式射出冲洗介质，这种结构简化零件加工难度，降低加工成本，同时脉冲式射出冲洗介质的方式能够增大压力，提高冲洗、排渣效率。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域，具体涉及一种脉冲式冲洗机构及工程机械。
背景技术
工程机械是钻爆法隧道掘进的关键设备，工程机械包括冲击总成、回转总成、机头总成与尾部等，冲洗机构属于工程机械的机头总成。在钻孔过程中，冲击机构做高频往复运动，不断地冲击钎尾，同时回转机构将扭矩传递到钎尾，钎尾再将能量传递到钻杆、钻头，从而实现钻孔作业。在钻孔过程中，钻头需要降温，同时需要将废渣排除，冲洗机构通过从机头壳体注入冲洗介质(主要以水为冲洗介质)，经过冲洗头进入钎尾内孔，再向前传递到钻杆、钻头，最后从钻头中心排出，在实现给钻头冷却降温的同时，依靠注入冲洗介质的压力将废渣排出；前端防尘圈为橡胶零件，防止掉落的废渣损坏机头壳体，内部前端防尘密封圈防止废渣碎屑进入到机构内部。
通常水接头与冲洗头的连接方式为水接头插入到冲洗头的进水孔中，同时水接头上带有密封圈，以免从水接头处发生泄漏。这种连接方式需要冲洗头与机头壳体上的进水孔同轴度较高，以免水接头安装不上；同时水接头上需要带有密封沟槽，增加了零件的加工难度以及加工成本。
另外这种连接方式排渣是依靠注入冲洗介质的压力，遇到较牢固的废渣时，排渣效率就会大为降低，进而影响钻孔作业的效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种脉冲式冲洗机构及工程机械，解决现有工程机械冲洗机构结构复杂、加工难度大、成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
第一方面，本发明公开了一种工程机械脉冲式冲洗机构，包括机头壳体、嵌套连接在所述机头壳体内的钎尾以及设置在机头壳体与钎尾之间的冲洗头；
所述冲洗头为中空形，冲洗头与机头壳体之间以及冲洗头和钎尾之间均存在空隙；
所述机头壳体上在与所述冲洗头存在空隙的位置开设有接水孔；所述接水孔连接有水接头，所述水接头在连接时仅伸入机头壳体中，不伸入冲洗头中，从而将冲洗介质导入机头壳体与冲洗头之间的腔体；
所述冲洗头上设置有连通冲洗头内孔和外部的导孔，所述导孔用于将冲洗介质从机头壳体与冲洗头之间的腔体导入冲洗头的内孔中；
所述钎尾上在与所述冲洗头存在空隙的位置设置有进水孔，用于将冲洗头内孔的冲洗介质导入钎尾内部。
上述设置达到的效果：在钻孔作业过程中，冲洗介质从水接头处注入，由于水接头没有插入到冲洗头中，冲洗介质首先进入机头壳体与冲洗头之间的腔体，然后再从冲洗头的导孔，进入到冲洗头的内孔，最后再从钎尾的进水孔进入到钎尾内孔。由于水接头不需插入到冲洗头中，水接头可用普通液压接头或者结构简单的零件代替，大幅降低零件加工难度以及加工成本。同时，由于冲洗头与钎尾之间的间隙，使间隙内的水量不足以形成连续的水流射出，形成脉冲式射出，脉冲式射出冲洗介质的方式能够增大压力，提高冲洗、排渣效率。
进一步的，所述冲洗头的内孔直径D1与钎尾直径D2的比值不大于1.1，且大于1。
上述设置达到的效果：如果冲洗头与钎尾之间的间隙过大，水流难以呈现脉冲式射出，增压效果不明显。冲洗头与钎尾之间的缝隙控制在本范围时，能够实现注入冲洗介质时钎尾前部的钻头能够持续脉冲式射出冲洗介质，当遇到较牢固的废渣时，脉冲式射出冲洗介质的排渣效率就会大为提高，避免影响钻孔作业的效率。
进一步的，所述冲洗头的内孔直径D1与冲洗头内的钎尾直径D2的比值为1.03。
上述设置达到的效果：经过试验，冲洗头的内孔直径D1与钎尾直径D2的比值为1.03时，脉冲效果最好。
进一步的，所述冲洗头上设置有环绕圆周分布的多个导孔。
上述设置达到的效果：冲洗头上圆周设有分布的导孔，这种设置能够保证冲洗头内部一直处于一个充满冲洗介质的状态，因为冲洗头结构影响，只设一个进水孔，不能完全保证充足的进水量。
进一步的，所述冲洗头的导孔为多排交错设置。
上述设置达到的效果：导孔多排交错设置能够保证冲洗头内部一直处于一个充满冲洗介质的状态。
进一步的，所述冲洗头在导孔分布的区域两端分别设置有密封圈。
上述设置达到的效果：密封圈能够防止冲洗介质泄漏至其他零件，水接头上不需要带有密封沟槽，降低了零件的加工难度以及加工成本。
进一步的，所述冲洗头为不锈钢材质。
上述设置达到的效果：不锈钢防止冲洗头因为长期浸泡在冲洗介质中生锈。
进一步的，钎尾与机头壳体的连接腔内的两端分别卡固有钎尾前导套和钎尾后导套；所述冲洗头分别抵接钎尾前导套和钎尾后导套；
所述冲洗头在与钎尾前导套或者钎尾后导套的连接面上设置有多个润滑槽。
上述设置达到的效果：润滑槽用于过润滑油气，同时避免冲洗头和钎尾前导套或者钎尾后导套粘连在一起。钎尾前导套和钎尾后导套用于钎尾导向。
进一步的，所述水接头与机头壳体的接水孔通过螺纹连接。
上述设置达到的效果：由于水接头在连接时仅伸入机头壳体中，不伸入冲洗头，本申请的水接头可以轻松与壳体螺纹连接，解决现有技术中需冲洗头与机头壳体上的进水孔同轴度较高的问题，拆卸方便，提高工作效率。
第二方面，本发明提供一种工程机械，包括如第一方面所述的工程机械脉冲式冲洗机构。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明公开了一种脉冲式冲洗机构及工程机械，采用非插入式水接头，这种结构简化零件加工难度，降低加工成本，同时脉冲式射出冲洗介质的方式能够增大压力，提高冲洗、排渣效率，主要用于工程机械钻孔过程中钻头的冷却降温、冲洗、排渣。
附图说明
图1是本发明一种脉冲式冲洗机构及工程机械示意图；
图2为冲洗头结构示意图；
图3为多排圆周分布进水口的冲洗头；
图中：1、钎尾；101、进水孔；2、防尘圈；3、防尘密封圈；4、机头壳体；5、阻尼接头；6、密封圈；7、冲洗头；71、内孔；72、导孔；73、润滑槽；8、钎尾后导套；9、止动环；10、水接头；11、钎尾前导套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。
实施例一：
本实施例提供一种工程机械脉冲式冲洗机构，包括机头壳体4、嵌套连接在机头壳体4内的钎尾1以及设置在机头壳体4与钎尾1之间的冲洗头7；
冲洗头7为中空形，冲洗头7与机头壳体4之间以及冲洗头7和钎尾1之间均存在空隙；
机头壳体4上在与冲洗头7存在空隙的位置开设有接水孔；接水孔连接有水接头10，水接头10在连接时仅伸入机头壳体4中，不伸入冲洗头7中，从而将冲洗介质导入机头壳体4与冲洗头7之间的腔体；
冲洗头7上设置有连通冲洗头7的内孔71和外部的导孔72，导孔72用于将冲洗介质从机头壳体4与冲洗头7之间的腔体导入冲洗头7的内孔71中；
钎尾1上在与冲洗头7存在空隙的位置设置有进水孔101，用于将冲洗头7内孔71的冲洗介质导入钎尾1内部。
图1是工程机械脉冲式冲洗机构示意图。
在图1中，冲洗介质从水接头10处注入，冲洗介质首先进入机头壳体4与冲洗头7之间的腔体，然后再从冲洗头7圆周分布的孔，进入到冲洗头7的内孔71，最后再从钎尾1的进水孔进入到钎尾1内孔。
在钻孔作业过程中，冲洗介质从水接头10处注入，由于水接头10没有插入到冲洗头7中，冲洗介质首先进入机头壳体4与冲洗头7之间的腔体，然后再从冲洗头7的导孔72，进入到冲洗头7的内孔71，最后再从钎尾1的进水孔101进入到钎尾1内孔71。由于水接头10不需插入到冲洗头7中，水接头10可用普通液压接头或者结构简单的零件代替，大幅降低零件加工难度以及加工成本。
优选的，冲洗头7的内孔71直径D1与钎尾1直径D2的比值不大于1.1，且大于1。
由于钎尾1只有一个导孔，所以需要控制冲洗头7的内孔与钎尾1表面的间隙(即冲洗头7导孔内侧直径D1与钎尾1直径D2比值不大于1.1，且优选值约为1.03)，才能实现脉冲式增压的目的，同时由于水接头10不需插入到冲洗头7中，水接头10可用普通液压接头或者结构简单的零件代替，大幅降低零件加工难度以及加工成本。
冲洗头7与钎尾1之间的缝隙控制在设置范围时，能够实现注入冲洗介质时钻头中心脉冲式射出冲洗介质，如果间隙过大，水流不会呈现脉冲式射出，就没有增压效果。当遇到较牢固的废渣时，脉冲式射出冲洗介质的排渣效率就会大为提高，避免影响钻孔作业的效率。
经过试验，冲洗头7的内孔71直径D1与钎尾1直径D2的比值为1.03时，脉冲效果最好。
本实施例提供以下实验数据，用测算不同D1/D2的最大输出水压作为评价脉冲效果的指标：
表1D1/D2及其对应的最大输出水压
| 序号 | 输入水压(MPa) | D1/D2 | 最大输出水压(MPa) |
| 1 | 1 | 1.01 | 1.2 |
| 2 | 1 | 1.02 | 1.3 |
| 3 | 1 | 1.03 | 1.4 |
| 4 | 1 | 1.04 | 1.3 |
| 5 | 1 | 1.11 | 1.0 |
| 6 | 1.5 | 1.01 | 1.7 |
| 7 | 1.5 | 1.02 | 1.8 |
| 8 | 1.5 | 1.03 | 2.0 |
| 9 | 1.5 | 1.04 | 1.9 |
| 10 | 1.5 | 1.11 | 1.5 |
优选的，冲洗头7上设置有环绕圆周分布的多个导孔72。冲洗头7上圆周设有分布的导孔72，这种设置能够保证冲洗头7内部一直处于一个充满冲洗介质的状态，因为冲洗头7结构影响，只设一个进水孔101，不能完全保证充足的进水量。
优选的，冲洗头7的导孔72为多排交错设置。导孔72多排交错设置能够保证冲洗头7内部一直处于一个充满冲洗介质的状态。
优选的，冲洗头7在导孔72分布的区域两端分别设置有密封圈6。密封圈6能够防止冲洗介质泄漏至其他零件。
优选的，钎尾1与机头壳体4的连接腔内的两端分别卡固有钎尾1前导套和钎尾1后导套；冲洗头7分别抵接钎尾1前导套和钎尾1后导套；
冲洗头7在与钎尾1前导套或者钎尾1后导套的连接面上设置有多个润滑槽73，用于过润滑油气，同时避免冲洗头7和钎尾1前导套或者钎尾1后导套粘连在一起。
优选的，水接头10与机头壳体4的接水孔通过螺纹连接。
由于水接头10在连接时仅伸入机头壳体4中，不伸入冲洗头7，本申请的水接头10可以轻松与壳体螺纹连接，没有现有技术中需冲洗头7与机头壳体4上的进水孔101同轴度较高的问题，拆卸方便，提高工作效率。
图1中，机头壳体4还设置有润滑气道，气道末端设置有阻尼接头5，阻尼接头5的作用是节流，主要为了让每个气道都能进润滑气。
钎尾1与机头壳体4的连接腔内两端还设置有钎尾1前导套和钎尾1后导套，即在冲洗头7的两端，钎尾1前导套和钎尾1后导套起到导向的作用。优选的，钎尾1前导套和钎尾1后导套内侧均设置有密封圈6。
另外，冲洗头7分别抵接钎尾1前导套和钎尾1后导套，在冲洗头7与钎尾1前导套以及冲洗头7与钎尾1后导套的连接面上，冲洗头7设置有多个润滑槽73，用于润滑端面，同时避免冲洗头7和钎尾1前导套或者钎尾1后导套粘连在一起。
钎尾1末端可安装止动环9，止动环9作用是为了限定钎尾向前的位移，同时吸收钎尾1的冲击力。
钻头前端防尘圈2为橡胶零件，防止掉落的废渣损坏机头壳体4，内部前端防尘密封圈3防止废渣碎屑进入到机构内部。
图2是冲洗头7结构示意图。冲洗头7材质为不锈钢，防止其因为长期浸泡在冲洗介质中生锈；其内部设有两道密封圈6，防止冲洗介质泄漏至其他零件，密封圈6中间区域圆周设有分布的导孔72，这种设置能够保证冲洗头7内部一直处于一个充满冲洗介质的状态。
在本发明的其他实施例中，还可以将本实例中的冲洗头7进水口分布方式改为多排设置，如图3所示，以及在本发明的基础上进行优化或改进。
实施原理：在钻孔过程中，使用人员将水接头10插入机头壳体4的接水孔中，从水接头10处注入冲洗介质(主要以水为冲洗介质)，经过机头壳体4与冲洗头7之间的腔体，从冲洗头7的导孔72进入到冲洗头7内部，再从钎尾1的进水孔101进入到钎尾1内部，最后从钻头处射出。由于冲洗头7两端设有密封圈6，所以冲洗介质会充满冲洗头7与钎尾1之间的腔体。本发明采用非插入式水接头10，这种结构简化零件加工难度，降低加工成本，同时基于控制冲洗头7与钎尾1之间的间隙，使间隙内的水量不足以形成连续的水流射出，形成脉冲式射出，脉冲式射出冲洗介质的方式能够增大压力，提高冲洗、排渣效率，能够用于工程机械钻孔过程中钻头的冷却降温、冲洗、排渣。
实施例二：
本实施例提供一种工程机械，包括如实施例一所述的工程机械脉冲式冲洗机构。
本发明所涉及的工程机械可以为液压凿岩机。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，包括机头壳体(4)、嵌套连接在所述机头壳体(4)内的钎尾(1)以及设置在机头壳体(4)与钎尾(1)之间的冲洗头(7)；
所述冲洗头(7)为中空形，冲洗头(7)与机头壳体(4)之间以及冲洗头(7)和钎尾(1)之间均存在空隙；
所述机头壳体(4)上在与所述冲洗头(7)存在空隙的位置开设有接水孔；所述接水孔连接有水接头(10)，所述水接头(10)在连接时仅伸入机头壳体(4)中，不伸入冲洗头(7)中，从而将冲洗介质导入机头壳体(4)与冲洗头(7)之间的腔体；
所述冲洗头(7)上设置有连通内孔(71)和外部的导孔(72)，所述导孔(72)用于将冲洗介质从机头壳体(4)与冲洗头(7)之间的腔体导入冲洗头(7)的内孔(71)中；
所述钎尾(1)上在与所述冲洗头(7)存在空隙的位置设置有进水孔(101)，用于将冲洗头(7)的内孔(71)的冲洗介质导入钎尾(1)内部。
2.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)的内孔(71)直径D1与冲洗头(7)内的钎尾(1)直径D2的比值不大于1.1，且大于1。
3.根据权利要求2所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)的内孔(71)直径D1与冲洗头(7)内的钎尾(1)直径D2的比值为1.03。
4.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)上设置有环绕圆周分布的多个导孔(72)。
5.根据权利要求4所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)的导孔(72)为多排交错设置。
6.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)在导孔(72)分布的区域两端分别设置有密封圈(6)。
7.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述冲洗头(7)为不锈钢材质。
8.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，钎尾(1)与机头壳体(4)的连接腔内的两端分别卡固有钎尾(1)前导套和钎尾(1)后导套；所述冲洗头(7)分别抵接钎尾(1)前导套和钎尾(1)后导套；
所述冲洗头(7)在与钎尾(1)前导套或者钎尾(1)后导套的连接面上设置有多个润滑槽(73)。
9.根据权利要求1所述的工程机械脉冲式冲洗机构，其特征在于，所述水接头(10)与机头壳体(4)的接水孔通过螺纹连接。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的工程机械脉冲式冲洗机构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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