CN204754924U - 逆旋切割截割头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆旋切割截割头，包括切割部分和换向部分，所述切割部分包括主转筒，依次同轴套接于主转筒外侧的若干从转筒，以及设于主转筒和从转筒端部的齿刀，所述换向部分包括A齿轮，B齿轮，以及设于转筒内、外壁上的内、外齿圈，且相邻转筒之间的内、外齿圈的位置相对应，所述相邻转筒通过A、B齿轮与内、外齿圈的咬合连接在一起，所述A、B齿轮通过固定轴安装在载体上，所述主转筒直接与驱动装置相连。本实用新型因采用更高效率多组齿刀逆向排列，且相邻组齿刀以相反方向旋转以及配合剪切作用的工作方式，在现有材料，能耗的要求下可以在相同工作条件下以更高的速度工作，有效地提高了工作效率。

Description

逆旋切割截割头

技术领域

本实用新型具体一种逆旋切割截割头，属于掘进机截割部及普通钻进、钻掘技术领域。

背景技术

在矿井采煤时，首先需要开凿通往煤层的隧道，而隧道开掘又是最为复杂困难的工作，一般有炮掘和机械化掘进两种方式，在大型钻探凿岩过程中，经常会遇到强度较大的岩体，而现有的机械化掘进，只能在硬度较小的岩层工作(工作原理和普通的钻头打孔类似)，硬度较大的一般采用炮掘，而炮掘工艺复杂，成本高，不易控制，安全度低，劳动条件较差，对其破坏程度有限，钻探难度较大、效率低，这使得钻进速度大幅减慢，成本增加。

不管是炮掘还是机械化掘进均是通过截割头进行切割、开凿，而传统截割头具有以下几个缺点：

1.结构和工作原理已经固定，其工作效率取决于材料和功率。在材料方面短时间内很难取得较好的进展，而动力方面，更高的动力意味着更大的发动机，则需要更多的成本、能耗和高要求的技术；

2.由于现有材料和动力技术有限，一般截割头仅适合对岩体强度相对较小的进行切割，这使得一般截割头工作条件限制较多；

3.现有截割头在岩体性质变化较大的环境下难以稳定效率工作，使得起平均工作效率下降，费时费力，提高了成本；

4.由于一般截割头突出结构工作时与岩体接触面积较大，增加了其磨损程度，缩短了切割头的使用寿命；

5.传统的截割头结构仅能用于掘进机上，却无法用于其他用于钻孔的设备上，使用范围较窄，不具有通用性。

发明内容

针对上述背景技术存在的问题，本实用新型提供一种逆旋切割截割头，利用剪力的剪切作用，使点范围内岩体受到密集的剪切作用,在同等功率下大幅增加钻头对岩体的破坏作用，以达到很好的切割破碎效果，且能够用于其他钻孔设备上，具有通用性。

为了实现上述目的，本实用新型一种逆旋切割截割头，包括切割部分和换向部分，所述切割部分包括主转筒，依次同轴套接于主转筒外侧的若干从转筒，以及设于主转筒和从转筒端部的齿刀，所述换向部分包括A齿轮，B齿轮，以及设于转筒内、外壁上的内、外齿圈，且相邻转筒之间的内、外齿圈的位置相对应，所述相邻转筒通过A、B齿轮与内、外齿圈的咬合连接在一起，所述A、B齿轮通过固定轴安装在载体上，所述主转筒直接与驱动装置相连。

优选地，齿刀为鱼鳍状，且相邻转筒的齿刀排列方向相反，以达到单体最佳切割效果。

进一步，主转筒和从转筒上安装有刀座，上安装有刀座，刀齿活动安装在刀座内。

优选地，相邻转筒之间的齿轮均设置多个，且上述多个齿轮中心对称设置，齿轮的数量应遵循离主转筒越远时，适当增加数量以达到良好的传动效果。

优选地，驱动装置为液压马达或电机。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型因采用更高效率多组齿刀逆向排列，且相邻组齿刀以相反方向旋转以及配合剪切作用的工作方式，在现有材料，能耗的要求下可以在相同工作条件下以更高的速度工作，有效地提高了工作效率；

2.本实用新型巧用剪切作用，使得同等工件可以切割硬度较大的岩体，从而使本实用新型适用更多的环境，可以在复杂岩体条件下工作，尤其是岩体强度大的条件下；

3.本实用新型由于增加了齿刀的数目，且齿刀体积较小，这一定程度上减小了磨损，节约了成本；

4.本实用新型结构简单，易于制造，且制造成本低，性价比高；

5.本实用新型不仅用于掘进机，还可用于其他的钻孔设备，如钻墙打孔所用的钻具等，通用性强。

附图说明

图1为本实用新型切割端剖面结构示意图；

图2为图1俯视图；

图3为本实用新型齿刀排列示意图；

图4为本实用新型某组齿刀排向图；

图5为本实用新型齿刀横向剖面图；

图6为本实用新型换向部分齿轮与齿圈连接结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型应用在不同的载体，其驱动装置也相应不同，作为本实用新型的优选方案，所述驱动装置为液压马达或电机，大型载体，一般选用液压马达，小型载体则选用电机，当然，根据载体的实际情况，也可以选择其他的驱动装置。

如图1、图2、图3和图6所示，本实用新型一种逆旋切割截割头，包括切割部分和换向部分，所述切割部分包括主转筒1，依次同轴套接于主转筒1外侧的若干从转筒2，以及设于主转筒1和从转筒2端部的齿刀4，所述相邻转筒之间设有轴承，以减少转筒在转动时的磨损，且有效地防止转筒径向跳动和横向窜动；所述换向部分包括A齿轮5、B齿轮6，以及设于转筒内、外壁上的内、外齿圈7、8，且相邻转筒之间的内、外齿圈7、8的位置相对应，所述A齿轮5和B齿轮6相间设置在相邻转筒之间，所述相邻转筒通过A齿轮5、B齿轮6与内、外齿圈7、8的咬合连接在一起，所述A齿轮5和B齿轮6通过固定轴安装在掘进机上，以保证A、B齿轮5、6在原地转动，所述主转筒1直接与掘进机上的液压马达输出端相连，以获得动力，使主转筒1转动。

如图4和图5所示，作为本实用新型对上述技术方案的第一优选方案，所述齿刀4为鱼鳍状，且相邻转筒的齿刀4排列方向和旋转方向相反，切割效果更好。

作为本实用新型对上述技术方案的改进，所述主转筒1和从转筒2上安装有刀座，刀齿4活动安装在刀座内，此种结构，便于刀齿4的更换，若刀齿4在使用过程中磨损，可直接将刀齿4从刀座中拿出，更换一个新的刀齿4即可，而不需要更换整个转筒。

作为本实用新型对上述技术方案的第二优选方案，所述相邻转筒之间的A齿轮5和B齿轮6均设置多个，上述多个A齿轮5和多个B齿轮6中心对称设置，主转筒1和第一层从转筒2之间的A齿轮5与第一层从转筒2和第二层从转筒2之间的B齿轮6为一组，第二层从转筒2和第三层从转筒2之间的A齿轮5与第三层从转筒2与第四层从转筒2之间的B齿轮6为一组，依次类推，即相邻的A齿轮5和B齿轮6为一组，每一组中的A、B齿轮5、6数量相等，另外，A齿轮5和B齿轮6的数量应遵循离主转筒1越远时，数量越多，但应适量增加齿轮5数量，以达到良好的传动效果。

另外，鉴于是密集切割，故理论上从转筒2数越密集越好减小体积，增加个数，但是也需要根据实际情况来设置从转筒2的个数，且个数也与截割头规模大小有关。以现有的直径60cm左右大小的截割头为例，主转筒1和从转筒2加起来共设置6～7个效果较好，当然，也可根据截割头规模的大小，来设置从转筒2的个数。

齿轮可根据具体情况增加为多个齿轮，且齿轮通过固定轴固定在载体上，即只能旋转，不能位移。由于转筒之间的齿轮是固定的，所以相邻转筒会以不同方向转动，其工作原理为：主转筒1与掘进机上的液压马达输出轴连接，由液压马达带动主转筒1转动，为主动轴，从转筒2均为从动轴，主转筒1转动时，通过主转筒1外壁上的外齿圈8传动给A齿轮5，A齿轮5与第一层从转筒2(距主转筒1最近的从转筒2为“第一层从转筒”，距主转筒1最远的从转筒2为“第N层从转筒”)内壁上的内齿圈7接触，于是传动给第一层从转筒2，使第一层从转筒2转动，同时，第一层从转筒2通过其外壁上的外齿圈8传动给B齿轮6，B齿轮6与第二层从转筒2内壁上的内齿圈7接触，于是传动给第二层从转筒2，从而带动第二层从转筒2转动，依次类推，最后带动最外层的第N层从转筒2，利用齿轮传动实现了相邻转筒的互逆选转。

另外，通过采用不同模数的齿轮和齿圈，其所带动转筒转动的速度不同，从而实现每个转筒的转动速度不同。

当截割头工作时，液压马达带动主动轴即主转筒1转动，相邻转筒以不同方向转动如主转筒1为顺时针，则第一层从转筒2为逆时针，第二层从转筒2为顺时针，依次类推，此时，齿刀4便可以切割岩体。同时，有岩石位于相邻两组的齿刀4中间时，由于相邻组转向相反，所以，相邻的齿刀4就会对其中的岩石有剪切作用，以达到破坏坚硬岩石的作用。如图5，鱼鳍状的齿刀4也可以将部分硬度较小岩体破碎或直接剥离，所剩较硬岩体则有剪切作用来破坏。

本实用新型不仅限于掘进机的使用，还可当作各种钻具的钻头使用，具有很强的通用性。用于钻具时，本实用新型中的驱动装置则为电机，而载体则为钻具，工作原理与安装在掘进机上的原理相同，只需按相应比例制作本发明。且此处是通过电机带动主转筒1转动。

本实用新型的所述的剪切原理，材料力学中定义“剪切”是在一对相距很近、大小相同、指向相反的横向外力即垂直于作用面的力作用下，材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象。能够使材料产生剪切变形的力称为剪力或剪切力。由于他们的作用点相距很近，当两个力开始作用时，很容易就可将一定硬度的物体折断，类比剪刀作用。

本实用新型利用套管式转筒实现了相邻组的独立运动，利用剪切作用达到了切割硬度较大岩石的目的，利用大数量的小齿刀的密集切割较好地碎化了岩石，同时利用设于相邻转筒之间的A齿轮5和B齿轮6实现了相邻转筒的不同的转向，或不同速度，具有很高的性价比。

Claims (5)

1.一种逆旋切割截割头，其特征在于，包括切割部分和换向部分，所述切割部分包括主转筒(1)，依次同轴套接于主转筒(1)外侧的若干从转筒(2)，以及设于主转筒(1)和从转筒(2)端部的齿刀(4)，所述换向部分包括A齿轮(5)，B齿轮(6)，以及设于转筒内、外壁上的内、外齿圈(7、8)，且相邻转筒之间的内、外齿圈(7、8)的位置相对应，所述A齿轮(5)和B齿轮(6)相间设置于相邻转筒2之间，所述相邻转筒通过A齿轮(5)、B齿轮(6)与内、外齿圈(7、8)的咬合连接在一起，所述A齿轮(5)和B齿轮(6)通过固定轴安装在载体上，所述主转筒(1)直接与驱动装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种逆旋切割截割头，其特征在于，所述齿刀(4)为鱼鳍状，且相邻转筒的齿刀(4)排列方向相反。

3.根据权利要求1或2所述的一种逆旋切割截割头，其特征在于，主转筒(1)和从转筒(2)上安装有刀座，上安装有刀座，刀齿(4)活动安装在刀座内。

4.根据权利要求3所述的一种逆旋切割截割头，其特征在于，所述A齿轮(5)和B齿轮(6)均设置多个，上述多个A齿轮5和多个B齿轮6中心对称设置。

5.根据权利要求3所述的一种逆旋切割截割头，其特征在于，所述驱动装置为液压马达或电机。