CN204476409U - 掘进机组合式截割破岩涨裂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其安装在掘进机上，包括受PLC可编程逻辑控制器控制可在截割臂上左右回转和伸缩的组合式截割头、液压动力站、两个以上涨裂式岩石分裂器和至少一台机载液压钻机，组合式截割头与截割臂的前端固定连接，机载液压钻机固定在截割臂一侧或双侧，涨裂式岩石分裂器均匀安装在掘进机本体两侧，液压动力站固定在掘进机本体上，液压动力站提供涨裂式岩石分裂器的工作动力。本实用新型即可替代大型掘进机作业，又可取消传统的爆破作业，还能够将风冷与水冷快速切换，同时截齿损耗能够大幅度降低，粉尘浓度也会大大下降，整机重量仅为重型掘进机一半，利于运输与安装，具有创新性和实用性。

Description

掘进机组合式截割破岩涨裂装置

技术领域

本实用新型涉及掘进机配件领域，确切地说是采用目前多种技术进行整合用于切割或破碎硬质岩石并在掘进机上得以实现的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置。

背景技术

近年来，掘进机械化在我国得到了迅猛的发展，尤其是在煤矿的煤巷和半煤岩巷道施工中，显示出掘进速度快、用人少、效率高及安全程度高的特点，为扩大掘进机的使用范围，提高掘进机在岩石巷道施工的机械效能，尤其是当岩石单向抗压强度大于60Mpa时，工矿企业往往采用大功率及吨位重的大型掘进机进行施工，以期望掘进机对岩石切割硬度能有进一步的突破，生产实践中，虽然硬岩掘进机对岩石的截割能力有所提高，随之而来的问题是截齿损耗率急剧上升、截割粉尘严重飞扬、设备安装及回撤工期长，成为硬岩巷道掘进施工的难点，现有技术中存在的技术缺陷，成为采矿工程领域技术人员急待解决的技术及设计难题。

实用新型内容

本实用新型技术改进的目的是克服现有技术中，掘进机截割头工作期间破碎岩石阻力大，切割岩石方式的结构设计不甚合理，原有的设计仅考虑了重力挤压破碎岩石的机理，而忽略了岩石硬度增加,截齿强度不能完全相适应，出现了破岩效果差的技术问题，因此，提供一种截割工具损耗少，针对不同硬度岩石可选用不同工艺进行作业，可提高工作效率，实现用新型的机械装置代替挤压破碎岩石工艺和传统的爆破作业方式的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其安装在掘进机上，所述掘进机包括掘进机本体、截割臂和PLC可编程逻辑控制器，所述截割臂铰接在所述掘进机本体前端，所述PLC可编程逻辑控制器安装在所述掘进机本体后端，所述掘进机组合式截割破岩涨裂装置包括受所述PLC可编程逻辑控制器控制可在所述截割臂上左右回转及伸缩的组合式截割头、液压动力站、两个以上涨裂式岩石分裂器和至少一台机载液压钻机，所述组合式截割头与所述截割臂的前端固定连接，所述机载液压钻机固定在所述所述截割臂一侧或双侧，所述涨裂式岩石分裂器均匀安装在所述掘进机本体两侧，所述液压动力站固定在所述掘进机本体上，所述液压动力站提供所述涨裂式岩石分裂器的工作动力。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，所述组合式截割头包括横轴截齿式截割头、锯切式截割头、高速液压马达、低速液压马达、液压回转式减速器和大直径伸缩油缸，所述横轴截齿式截割头与所述锯切式截割头均设置在所述液压回转式减速器前端，且在竖直方向上为上下并列设置，所述横轴截齿式截割头位于所述锯切式截割头上方；所述高速液压马达设于所述锯切式截割头内部，所述低速液压马达设于所述横轴截齿式截割头内部；所述液压回转式减速器的后端与所述大直径伸缩油缸的前端转动连接，所述大直径伸缩油缸的后端与所述截割臂固定连接。

采用上述进一步技术方案的有益效果为，液压动力站、机载液压钻机、液压岩石分裂器、高低速液压马达、液压回转式减速器均属公知技术，配件选择对于工程机械及液压系统设计人员均可在网上和市场购买；掘进机组合式切割破岩装置由PLC可编程逻辑控制器控制，使得与截割臂上相连接的组合式截割头能够进行切割作业、可令组合式切割头由液压回转式减速器带动进行左右回转、可令大直径液压油缸给予组合式截割头动力进行伸缩式作业，再由掘进机大臂带动组合式截割头按照设掘进设计的断面完成有序切割作业。

进一步，所述横轴截齿式截割头上包括横轴、多个圆形截齿、多个环形轴套和截齿链条，所述轴套之间相互平行套设在所述横轴上，所述截齿链条固定在所述横轴中部的轴套上并与所述液压回转式减速器固定连接，所述截齿之间纵向相互平行固定在所述轴套和所述截齿链条上。

采用上述进一步技术方案的有益效果是所述轴套带动所述截齿链条做圆周运动。

进一步，所述锯切式截割头包括主轴、多个圆形金刚石锯片和多个圆形金属垫片，所述金刚石锯片之间相互平行套设于所述主轴上，所述金属垫片设于所述金刚石锯片之间并与所述金刚石锯片固定连接；所述金刚石锯片与所述轴套相互交错且纵向直线排列。

进一步，所述金刚石锯片的外直径大于所述截齿的的长度和所述轴套的外直径之和。

采用上述进一步方案的有益效果是锯切式截割头采用高转速小扭矩方式旋转切割，横轴截齿式截割头采用低转速大扭矩方式旋转切割，同时旋转切割岩体。锯切式截割头的锯片间距可用金属垫片调节，作为客户对煤、岩的切割成块率的选项，对于野外作业或缺水地区可采用更换无水冷却式金刚石锯片方式进行直接切割。

所述大直径液压油缸，用于掘进机截割头匀速伸缩切割作业，按施工设计要求切割出相应的巷道断面。组合式截割头、液压回转式减速器及大直径油缸均由可编程逻辑控制器PLC进行控制。组合式截割头采用模块化设计，上、下截割头可以根据岩石的硬度情况进行拆分使用，即中等硬度及以下岩石用横轴截齿式截割头配合机载液压钻机及涨裂式岩石分裂器进行施工，硬岩即单向抗压强度大于60Mpa的岩石则采用组合式截割头配合机载液压钻机及涨裂式岩石分裂器实施作业。

进一步，所述金刚石锯片与所述轴套之间设有至少90mm的安全间隙。

采用上述进一步方案的有益效果是所述安全间隙使所述锯切式截割头和所述横轴截齿式截割头在旋转工作时，不会因相互碰撞而造成组合式截割头的损坏。

进一步，所述液压回转式减速器的回转角度为0～90度。

采用上述进一步方案的有益效果是所述液压回转式减速器，可用于掘进机截割头根据不同的工况，使组合式截割头能够左、右回转，进行切割作业，其回转角为0-90度。

进一步，所述掘进机本体上还设有可为所述涨裂式岩石分裂器提供工作动力的电动机、液压油泵和增压器。

采用上述进一步方案的有益效果是由电动机驱动液压油泵，经增压器将大于50Mpa的高压油输送至涨裂式岩石分裂器，用涨裂式岩石分裂器将预先施工的岩石钻孔进行劈裂分解。在实施岩石涨裂破碎工序之前，先使用掘进机截割臂上的机载液压钻机施工钻孔，机载液压钻机安装在掘进机截割臂的单侧或双侧。机载液压钻机具有预施工超前钻孔、岩石分裂器钻孔、断层构造带探测、煤层或矿脉探测、高瓦斯矿井提前抽采瓦斯、冲击地压矿井超前缷压等功能。

综上所述，本实用新型依据岩石具有抗压强度大、抗剪强度弱的特性，通过先对岩石进行切割，由锯切式截割头所配置的多锯片造出多个自由面，将岩体由整体块状锯切成条状，从而使岩石出现较多的节理和裂隙，再进行敲击破碎，其方法具有以巧力破硬岩之效能，构思巧妙，显示出独特的新颖性。本实用新型即可以替代大型掘进机作业，又可以取消传统的爆破作业方式，还能够解除边远山区水资源缺乏而带来的施工困扰，同时截齿损耗能够大幅度降低，粉尘浓度也会大大下降，整机重量也仅仅是重型掘进机的二分之一，利于运输与安装，因此本实用新型是一项既有创新意义又有实用价值的技术选项。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型结构中组合式截割头结构示意图；

图3为本实用新型切割轨迹示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、组合式截割头，2、横轴截齿式截割头，2-1、横轴，2-2、截齿，2-3、轴套，2-4、截齿链条，3、锯切式截割头，3-1、主轴，3-2、金刚石锯片，3-3，金属垫片，4、高速液压马达，5、低速液压马达，6、液压回转式减速器，7、大直径伸缩油缸，8、截割臂，9、机载液压钻机，10、掘进机本体，11、涨裂式岩石分裂器，12、液压动力站，13、PLC可编程逻辑控制器，14、顶板，15、底板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其安装在掘进机上，所述掘进机包括掘进机本体10、截割臂8和PLC可编程逻辑控制器13，所述截割臂8铰接在所述掘进机本体10前端，所述PLC可编程逻辑控制器13安装在所述掘进机本体10后端，所述掘进机组合式截割破岩涨裂装置包括受所述PLC可编程逻辑控制器13控制可在所述截割臂8上左右回转及伸缩的组合式截割头1、液压动力站12、两个以上涨裂式岩石分裂器11和至少一台机载液压钻机9，所述组合式截割头1与所述截割臂8的前端固定连接，所述机载液压钻机9固定在所述所述截割臂8一侧或双侧，所述涨裂式岩石分裂器11均匀安装在所述掘进机本体10两侧，所述液压动力站12固定在所述掘进机本体10上，所述液压动力站12提供所述涨裂式岩石分裂器11的工作动力。

所述组合式截割头1包括横轴截齿式截割头2、锯切式截割头3、高速液压马达4、低速液压马达5、液压回转式减速器6和大直径伸缩油缸7，所述横轴截齿式截割头2与所述锯切式截割头3均设置在所述液压回转式减速器6前端，且在竖直方向上为上下并列设置，所述横轴截齿式截割头2位于所述锯切式截割头3上方；所述高速液压马达4设于所述锯切式截割头3内部，所述低速液压马达5设于所述横轴截齿式截割头2内部；所述液压回转式减速器6的后端与所述大直径伸缩油缸7的前端转动连接，所述大直径伸缩油缸7的后端与所述截割臂8固定连接。

如图2所示，所述横轴截齿式截割头2上包括横轴2-1、多个圆形截齿2-2、多个环形轴套2-3和截齿链条2-4，所述轴套2-3之间相互平行套设在所述横轴2-1上，所述截齿链条2-4固定在所述横轴2-1中部的轴套2-3上并与所述液压回转式减速器6固定连接，所述截齿2-2之间纵向相互平行固定在所述轴套2-3和所述截齿链条2-4上。

如图2所示，所述锯切式截割头3包括主轴3-1、多个圆形金刚石锯片3-2和多个圆形金属垫片3-3，所述金刚石锯片3-2之间相互平行套设于所述主轴3-1上，所述金属垫片3-3设于所述金刚石锯片3-2之间并与所述金刚石锯片3-2固定连接；所述金刚石锯片3-2与所述截齿2-2相互交错且纵向直线排列。

所述金刚石锯片3-2的外直径大于所述截齿2-2的长度和所述轴套2-3的外直径之和。

所述金刚石锯片3-2与所述轴套2-3之间设有至少90mm的安全间隙。所述安全间隙使所述锯切式截割头3和所述横轴截齿式截割头2在旋转工作时，不会因相互碰撞而造成组合式截割头1的损坏。

所述液压回转式减速器6的回转角度为0～90度。

所述掘进机本体10上还设有可为所述涨裂式岩石分裂器11提供工作动力的电动机、液压油泵和增压器。

本实用新型工作原理和工作过程：如图3所示实线作业即为组合式截割头1的运行轨迹，依据掘进机操作程序，首先在巷道中间沿顶板14位置从上向下开始切割直至底板15，然后操作液压回转式减速器使截割头转动90°上升至顶板14，由中间顶部位置向左侧进行切割至巷道边缘，依次下行切割截割头相应的宽度直到底板15；右侧切割与左侧相反，重复上述动作完成一个作业循环。需要修整巷道边缘时，可将组合式截割头1在0-90°范围内回转任意角度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其安装在掘进机上，所述掘进机包括掘进机本体(10)、截割臂(8)和PLC可编程逻辑控制器(13)，所述截割臂(8)铰接在所述掘进机本体(10)前端，所述PLC可编程逻辑控制器(13)安装在所述掘进机本体(10)后端，其特征在于，所述掘进机组合式截割破岩涨裂装置包括受所述PLC可编程逻辑控制器(13)控制可在所述截割臂(8)上左右回转及伸缩的组合式截割头(1)、液压动力站(12)、两个以上涨裂式岩石分裂器(11)和至少一台机载液压钻机(9)，所述组合式截割头(1)与所述截割臂(8)的前端固定连接，所述机载液压钻机(9)固定在所述所述截割臂(8)一侧或双侧，所述涨裂式岩石分裂器(11)均匀安装在所述掘进机本体(10)两侧，所述液压动力站(12)固定在所述掘进机本体(10)上，所述液压动力站(12)提供所述涨裂式岩石分裂器(11)的工作动力。

2.根据权利要求1所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述组合式截割头(1)包括横轴截齿式截割头(2)、锯切式截割头(3)、高速液压马达(4)、低速液压马达(5)、液压回转式减速器(6)和大直径伸缩油缸(7)，所述横轴截齿式截割头(2)与所述锯切式截割头(3)均设置在所述液压回转式减速器(6)前端，且在竖直方向上为上下并列设置，所述横轴截齿式截割头(2)位于所述锯切式截割头(3)上方；所述高速液压马达(4)设于所述锯切式截割头(3)内部，所述低速液压马达(5)设于所述横轴截齿式截割头(2)内部；所述液压回转式减速器(6)的后端与所述大直径伸缩油缸(7)的前端转动连接，所述大直径伸缩油缸(7)的后端与所述截割臂(8)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在 于，所述横轴截齿式截割头(2)上包括横轴(2-1)、多个圆形截齿(2-2)、多个环形轴套(2-3)和截齿链条(2-4)，所述轴套(2-3)之间相互平行套设在所述横轴(2-1)上，所述截齿链条(2-4)固定在所述横轴(2-1)中部的轴套(2-3)上并与所述液压回转式减速器(6)固定连接，所述截齿(2-2)之间纵向相互平行固定在所述轴套(2-3)和所述截齿链条(2-4)上。

4.根据权利要求3所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述锯切式截割头(3)包括主轴(3-1)、多个圆形金刚石锯片(3-2)和多个圆形金属垫片(3-3)，所述金刚石锯片(3-2)之间相互平行套设于所述主轴(3-1)上，所述金属垫片(3-3)设于所述金刚石锯片(3-2)之间并与所述金刚石锯片(3-2)固定连接；所述金刚石锯片(3-2)与所述轴套(2-3)相互交错且纵向直线排列。

5.根据权利要求4所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述金刚石锯片(3-2)的外直径大于所述截齿(2-2)的长度和所述轴套(2-3)的外直径之和。

6.根据权利要求5所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述金刚石锯片(3-2)与所述轴套(2-3)之间设有至少90mm的安全间隙。

7.根据权利要求6所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述液压回转式减速器(6)的回转角度为0～90度。

8.根据权利要求1至7任一项所述的一种掘进机组合式截割破岩涨裂装置，其特征在于，所述掘进机本体(10)上还设有可为所述涨裂式岩石分裂器(11)提供工作动力的电动机、液压油泵和增压器。