CN207349186U - 柱塞式液压裂石机具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种柱塞式液压裂石机具，包括柱塞式液压裂石棒和超高压油泵站两个总成。其特征是一根裂石棒轴线横向串连多个柱塞筒，由一道超高管道供油，驱动柱塞伸出，每一根裂石棒能产生数百吨的横向推力，多个裂石棒串连或并连能产生上千吨的横向裂石推力，可以快速的将整体岩石定向的分裂。而柱塞筒受一个花键卡环的限制不会脱缸。柱塞筒回程靠弹簧，回程油又不经过换向阀的专用低压回油管道，直接流入油箱。它的优点很明显：结构间单，制造间单，液压系统间单，操作维修间单，安全可靠，裂石效率很高，适用于掘山，修路，挖洞及大规模或特大块的采石。

Description

柱塞式液压裂石机具

技术领域

本实用新型涉及掘山采石工程的机械设备，具体涉及一种柱塞式液压裂石机具。

背景技术

1990年专利号90204102.9，运用楔块分裂原理，公开了一种无后座力的液压顶劈器，它是以手动超高压油泵作压源，驱动双作用油缸中的活塞，推动连接活塞杆的中间楔板，轴向伸出，迫使两侧带法兰的楔块横向移动，将轴向力转换成横向分力，把整体岩石定向分裂。为了避免油缸后退，将两侧楔块上的法兰与油缸筒连接起来，使中间楔板上的摩擦力平衡了油缸的后座力。以保持油缸体静止不动。这种液压顶劈器用于花岗岩，大理石及各种岩石矿体开采工程中，具有体积小，重量轻，使用简单，省电省力，安全可靠的特点。但是，由于当时矿山采石和掘进大多采用廉价高效率的爆破方法来完成，而无后座力的液压顶劈器的楔块斜度不宜太大，分裂间隙较小，限制了它的使用范围，故这种液压顶劈器未曾获得推广应用。

2005年专利号200510040294.1，发明了非爆破采矿和掘进用岩石分裂机，它运用双作用油缸中的活塞往复直线运动，推动活塞杆直接产生推力的原理，将多个活塞连接活塞杆，安装在一个长棒机体沿轴线的横向盲孔中，串联起来。长棒机体与活塞，活塞杆之间，还设置一个活塞套，它们之间安装超高压密封圈，在活塞两边形成两个油腔，启动油源，超高压油横向推动各个活塞带着活塞杆向外伸出，对岩体产生方向一致的横向静推力，定向顶裂岩体，能产生较大的裂缝间隙。裂石效率很高。这时，虽然国家对使用爆破法开山采石有了严格的规定，但是，由于爆破法对生态环境及人身安全的危害认识不足！对违犯规定人的处罚也不力。而且，这种双作用活塞串接式液压分裂机，需要钻较大的孔，影响采石的效率，加工精度要求高，密封易漏油，也未获得推广应用。

近几年来，国家对使用爆破法挖山采石有了严格的法律规定，及操作细则，违犯规定和细则的人，国家采取零荣忍，处罚力度很大。所以，目前用非爆破静力挖山采石的裂石机具开发，得到高度的重视，现在以楔块原理为基础的液压胀裂机具，作了许多改进，市场上的产品比较成熟，但是，受楔块原理的限制，分裂岩石钻孔的深度和裂缝间隙还是比较小，使用范围有限，生产效率已满足不了目前大规模挖山采石的需要。而双作用活塞串接式液压分裂棒，目前结构设计方面作了许多改进，见专利号：201520242343.9(劈石机的劈裂棒)；及专利号：201520597645.8(一种串接式液压分裂棒)。但是，双作用活塞串接式液压分裂棒，受双作用活塞动密封厚度及两个油腔的限制，活塞的行程与钻孔直径之比难以最大化，而且，增加了密封的难度，加工精度要求也高，增加了制造成本。

发明内容

为了满足目前矿山高效率快速大规模掘挖山采石的需要，克服上述现有技术中所存在的问题，本实用新型提供一种：结构间单，动力大，效率高，密封可靠，制造容易，操作间单，作业成本低的一种柱塞式液压裂石机具。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：包括柱塞式液压裂石棒和超高压油泵站两个总成。

一个柱塞式液压裂石棒：包括裂石棒缸体、密封导套、行程限位花键卡环、柱塞筒、回程弹簧组件及两个快换管接头组成。

裂石棒缸体的直径要考虑岩石的硬度和钻孔效率，硬度高的岩石，要选较小的裂石棒缸体直径；裂石棒缸体的长度要考虑岩石钻孔不垂直，一套裂石棒缸体要有不同规格的长度。沿裂石棒缸体长度轴线上镗有4-12个安装柱塞的盲孔。在每一个盲孔的背面钻有四个带沉孔的螺钉孔，以备连接回程弹簧组件，在各盲孔后面钻一个高压进油深孔，装上一个高压进油的快换管接头与各盲孔相通，而在裂石棒缸体的上端，平行于高压进油深孔，再钻一个直径较大的的回油孔，装上一个低压回油的快换管接头，二孔也相连。以便使卸载时，回程油不走高压进油深孔的快换管接头。为了防止柱塞脱缸，在裂石棒缸体盲孔出口端镗有花键开口的行程限位凹槽，以便安装行程限位的花键式卡环。

柱塞筒为一中空的圆柱体，在柱塞筒底部设有止挡轴台肩，柱塞筒伸出，受裂石棒缸体盲孔出口端限位凹槽中花键卡环的限制，机械式的阻止柱塞脱缸，很安全。在柱塞圆柱面头端，钻有沉孔的螺钉孔，以备连接回程弹簧组件。

密封导套用带有挡环的耐超高压O形密封。

回程弹簧组件，用两端面平整的压缩弹簧，装入螺口堵头，一端连接柱塞，另一端连接分裂棒缸体，活塞横向伸出将压缩弹簧拉长，当超高压油卸载后，压缩弹簧起到回程的作用。

超高压油泵站：包括油箱、超高压油泵、，手动四连三位六通换向阀组成。油箱容积要根据带四个分裂棒的计算，超高压油泵、手动四连三位四通换向阀都有标准的产品，因为柱塞是单作用，回程靠弹簧，它的液压系统很简单，但是，本实用新最大的特点是；裂石棒缸体上装了两个快换管接头，使分裂棒缸体内的活塞回程时，高压油不从原进油的高压管内回油箱，也不经过手动的四连三位六通换向阀，而是直接经一个液控单向阀回油箱，这样就把回油阻力减小到最低限度。为了双保险，在高压进油端安装一个电接点数字压力表，以防止裂石间隙扩展过程中二次超载而脱缸。

本实用新型的优点很显明：结构简单，制造简单，液压系统简单，操作维修简单，安全可靠；但裂石效率很高，很适用于掘山，修路，挖洞及大规模或特大块的采石。

附图说明

图1是本实用新型裂石棒的立体结构图。

图2是本实用新型裂石棒的局部剖视立体结构图。

图3是本实用新型裂石棒缸体的局部剖视立体结构图。

图4是本实用新型裂石棒花键卡环的立体结构图。

图5是本实用新型超高压油泵站的液压系统图。

图中：柱塞式液压裂石棒10：裂石棒缸体11、密封导套12、行程限位花键卡环13、柱塞筒14、回程弹簧组件15、高压进油快换管接头16、回程快换管接头17。超高压油泵站20：超高压油泵21、直通单向阀22、超高压溢流阀23、超高压压力表24、三位四通电磁换向阀25、低压压力表26、低压溢流阀27、超高压溢流阀23、液控单向阀28、手动三位六通换向阀29、电接点数字压力表210、超高压进油管道211、低压回油管道212。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的，技术方案，及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进一步祥细说明，应当理解，此处所描述的具体实例，仅仅用于解释本实用新型，并非用于限制。

本实用新型方案：包括柱塞式液压裂石棒10，和超高压油泵站20两个总成，中间经由带有快换管接头的高压进油管211，和带有快换管接头的回油管道212来连接。它的工作原理是；在岩石体上钻好两个以上的深孔，深孔的直径为80-150mm，深度为400-1500mm，插入相应个数的柱塞式液压裂石棒10，以超高压油泵站作压源，驱动串联或并联各个液压裂石棒10中的活塞伸出，一根液压裂石棒10能产生数百吨横向推力，多个裂石棒串连或并连能产生上千吨的横向分裂推力，可以快速的将整体岩石分裂。

参考图1、图2本实用新型裂石棒的立体结构及其局部剖视图；一个柱塞式液压裂石棒10，包括裂石棒缸体11、密封导套12、行程限位花键卡环13、柱塞筒14、回程弹簧组件15、高压进油快换管接头16、回程快换管接头17。

参考图1、图2本实用新型裂石棒的立体结构及其局部剖视图；

裂石棒缸体11的直径要考虑岩石的硬度和钻孔效率，优化的直径为；80mm，90mm，100mm，120mm.150mm。硬度高的岩石，要选较小的裂石棒缸体11直径；裂石棒缸体11的长度要考虑岩石钻孔不垂直。一套裂石棒缸体11要有不同规格的长度，优化的长度为400mm，800mm，1200mm，1500mm。在沿裂石棒缸体11长度轴线上镗有4-12个安装柱塞的盲孔。在每一个盲孔的背面钻有四个带沉孔的螺钉孔，以备连接回程弹簧组件15，在裂石棒缸体11的上端，钻φ8～10的高压进油深孔，平行于分裂棒缸体轴线，并与各盲孔相通。在裂石棒缸体11的上端，钻有一个φ10mm的高压进油深孔并与一个φ12mm的回油孔相连，二孔平行于裂石棒缸体轴线，高压进油深孔与各盲孔相通。在裂石棒缸体11的上端，安装了高压快换管接头16和低压快换管接头17两个快换管接头，以便使卸载时，回程油不走高压进油深孔的快换管接头16，减少了过换向阀的阻力，，而走低压快换管接头17较粗的管道，直接流回油箱；为了防止柱塞脱缸，在裂石棒缸体11盲孔出口端镗有安装有花键卡环13的限位凹槽，

参考图1、图2本实用新型裂石棒的立体结构及其局部剖视图；柱塞筒14 为一中空的圆柱体，在柱塞筒14底部设有止挡轴台肩，柱塞筒伸出，受裂石棒缸体11盲孔出口端限位凹槽中花键卡环13的限制，机械式的阻止柱塞筒14脱缸，很安全。在柱塞圆柱面头端，钻有沉孔的螺钉孔，以备连接回程弹簧组件15。回程弹簧组件15，用两端面平整的压缩弹簧，装入螺口堵头，一端连接柱塞筒14，另一端连接裂石棒缸体11，活塞筒14横向伸出将压缩弹簧组件15拉长，超高压油卸载，压缩弹簧组件15起到回程的作用。

参考图3，图4的立体结构图：行程限位花键卡环13，安装在裂石棒缸体11盲孔出口端花键开口凹槽内，旋转90度，阻止柱塞筒14底部止挡轴台肩的伸出，机械式的阻止柱塞脱缸，很安全。

参考图5超高压油泵站20的液压系统图：包括超高压油泵21，直通单向阀22、超高压溢流阀23、超高压压力表24、三位四通电磁换向阀25、低压压力表26、低压溢流阀27、液控单向阀28、手动三位六通换向阀29、电接点数字压力表210、超高压进油管道211、低压回油管道212。

参考图5本实用新型超高压油泵站20的液压系统图：它的操作过程是；待裂石棒10插入钻好的深孔内，连接好与超高压油泵站20的高压管道211和回程低压管道212，启动电源，超高压油泵21出油经溢流阀22回油箱，空载启动。人员离开裂石区，安工作电按钮，依据不同岩石裂石规范要求，操纵手动三位六通换向阀29、实现串连或并连操作，压力表23升压瞬间岩石裂开，压力表23与电接点数字压力表210骤然降压，而后再次升压，岩石裂缝间隙扩展，依据不同岩石裂石规范表压要求，电接点数字压力表210二次到达规定值，三位四通电磁换向阀25断电，超高压油泵21空载运行，裂石棒保压，柱塞筒停止伸出，岩石裂缝间隙不再扩展，此时柱塞筒14底部止挡轴台肩并未到达花键卡环13行程限位止点，很安全，然后再依据不同岩石裂石规范要求，操纵手动三位六通换向阀29、实现串连或并连操作，启动液控单向阀28、卸压，压缩弹簧组件15收缩，驱动低压油不经过高压管道211和手动四连三位四通换向阀29，而直接经低压回油管道212流回油箱，柱塞筒回复到原位。

最后应说明的是，以上实例仅用以说明本实用新型技术方案，而非限制。本技术的技术人员应该理解，对本实用新型的技术方案，进行修改或等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.柱塞式液压裂石机具，其特征在于：包括有柱塞式液压裂石棒和超高压油泵站两个总成：柱塞式液压裂石棒总成是由裂石棒缸体、密封导套、行程限位花键卡环、柱塞筒、回程弹簧组件及两个快换管接头组成；超高压油泵站是由超高压油泵、手动三位六通换向阀标准件及一些阀门构成的集成块组成，二者是由一根超高压进油软管和一根低压回油软管连接。

2.根据权利要求1所述的柱塞式液压裂石机具；其柱塞式液压裂石棒总成中的裂石棒缸体为一根圆形横截面的长棒体，沿裂石棒缸体的轴线横向镗有数个盲孔，在各盲孔底面钻有一个进出油孔，与沿其轴线的进出油孔并连，在沿其轴线进出油孔的上端，另钻一直径较大的回油孔与之连通，在各盲孔出口处镗有安装花键行程限位卡环的凹槽。

3.根据权利要求1所述的柱塞式液压裂石机具：其柱塞式液压裂石棒总成中的柱塞为一中空的圆柱体，内装弹簧组件起回程作用，在柱塞圆柱体底部设有止挡轴台肩，以防脱缸。

4.根据权利要求1所述的柱塞式液压裂石机具：其柱塞式液压裂石棒总成中的行程限位卡环为一花键卡环，装入裂石棒缸体各盲孔出口处花键开口的凹槽内，旋转一角度即可防止柱塞脱缸。

5.根据权利要求1所述的柱塞式液压裂石机具：其超高压油泵站总成的液压系统中，设置了由裂石棒缸体回油孔直通油箱的软管通道，卸压回程，是由手动三位六通换向阀发出信号，打开液控单向阀，控制柱塞回程。

6.根据权利要求1所述的柱塞式液压裂石机具：其超高压油泵站总成的液压系统中，在裂石棒缸体超高进油孔，安装电接点数字压力表，当电接点数字压力表，在每一个裂石工作中，第二次升压到规定值便自动控制一个电磁换向阀，超高压油泵空载运行，裂石棒保压，柱塞停止裂石工作，起到自动保护作用。