CN213510445U - 一种水射流式造穴装置 - Google Patents

Abstract

一种水射流式造穴装置，包括装置本体，所述装置本体内设有轴向内腔，所述装置本体的侧面设有高压水出水口，高压水出水口和轴向内腔连通，以构成高压水通道的出口，所述装置本体上连接钻头的一端设有低压水出水口，作为低压水通道的出口，所述装置本体上连接钻杆的一端设有与轴向内腔连通的进水口；所述轴向内腔中设有高低压通道切换机构，以实现高、低压水通道的切换，高低压通道切换机构包括弹簧座以及能够相对于弹簧座滑动的活塞及滑套，弹簧座内设有弹簧，还包括调整弹簧预紧力的调节机构。本实用新型通过调整弹簧预紧力，和作用在活塞上的水压相互作用，实现连通高压水通道所需压力值的调节，以满足不同情况下造穴、钻头冷却和排渣的需要。

Description

一种水射流式造穴装置

技术领域

本实用新型属于煤矿钻孔设备领域，具体涉及一种水射流式造穴装置。

背景技术

为提高瓦斯抽采率，在松软煤层常采用高压水射流切割煤壁来增大钻孔直径的方法。但是传统的水力冲孔造穴设备结构复杂，加工困难，且使用过程中易发生故障，使用寿命短，在使用过程中水射流开启的压力为固定值，不能根据现场实际情况进行调整。在这种背景下，就迫切需要一种新结构、新工艺的水力冲孔造穴设备，来解决这些问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水射流式造穴装置，该结构构造简单，易于加工组装，能够自动根据水压调整出水位置，并可以对高压水通道连通时需要的压力值进行调节，以满足不同情况下造穴、钻头冷却和冲孔排渣的需要。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种水射流式造穴装置，包括装置本体，所述装置本体内设有轴向内腔，所述装置本体的侧面设有高压水出水口，高压水出水口和轴向内腔连通，以构成高压水通道的出口，所述装置本体上连接钻头的一端设有低压水出水口，作为低压水通道的出口，所述装置本体上连接钻杆的一端设有与轴向内腔连通的进水口；所述轴向内腔中设有高低压通道切换机构，以实现高、低压水通道的切换；所述高低压通道切换机构包括一个位置不动的弹簧座以及能够相对于弹簧座滑动的活塞及滑套，所述活塞和所述滑套内设有连通的进水通道，进水通道的进水端和所述进水口连通，所述活塞外壁和所述轴向内腔的内壁贴合，所述滑套一端插设在活塞内，另一端以与所述弹簧座外壁贴合的方式滑动套设在弹簧座上；所述弹簧座与所述轴向内腔的内壁之间留有过水间隙，所述过水间隙和所述低压水出水口连通，所述活塞上设有第一通孔，第一通孔连通所述进水通道和所述高压水出水口后形成高压水通道，所述滑套上设有第二通孔，第二通孔连通所述进水通道和所述过水间隙后与所述低压水出水口形成低压水通道；所述弹簧座上安装的弹簧顶在滑套端部的弹簧支撑件上，所述弹簧支撑件顶在所述活塞上，并具有过水孔，所述弹簧座上还设有调整弹簧预紧力的调节机构；通过所述活塞和滑套在轴向内腔中朝不同方向的滑动实现高压水通道和低压水通道的切换。

所述弹簧支撑件为位于所述滑套端部的环形挡块，环形挡块的内孔连通所述活塞的进水通道和滑套的管腔，所述环形挡块的内径小于所述弹簧的直径。

所述弹簧支撑件为所述滑套端部所连接的环形凸台，环形凸台的中心孔与所述活塞的进水通道相接，环形凸台的内径小于所述弹簧的直径。

所述调节机构包括调节螺栓和滑块，所述滑块滑动设置在所述弹簧座的座腔内，所述弹簧顶在该滑块上，所述调节螺栓和弹簧座底板螺纹连接，且调节螺栓穿过弹簧座的底板顶在所述滑块上。

所述弹簧座的底板为三角法兰，其角部顶在所述连接头轴向内腔的限位凸台上。

所述高压水出水口包括环形槽和多个喷水孔，所述环形槽围绕所述活塞设置，环形槽内缘开口于壳体内壁，所述多个喷水孔均布在环形槽的外围，喷水孔一端和环形槽连通，另一端沿壳体的径向延伸并贯穿壳体侧壁。

所述喷水孔内安装有喷头。

所述第一通孔沿所述活塞的径向延伸。

所述第二通孔沿所述滑套的径向延伸。

所述连接头和所述壳体为螺纹连接，并在两者的端面之间设置密封结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型结构简单，安装拆卸方便，在水压较大时，活塞被推动，从而接通高压水通道，并切断低压水通道，使得高压水从喷头高速射出，可以对煤壁切割扩孔；当水压较小不足以克服弹簧弹力时，弹簧推动活塞，使得高压水通道被切断，而打开低压水通道，从而水流从低压水出口流出，可用于钻头的冷却以及冲孔排渣。

本实用新型中通过调节机构可以对弹簧的预紧力进行调整，从而增大或减小所述高压水通道被打开时对应的开启压力，满足造穴时对煤壁切割和钻头冷却所需的不同水压的要求。

附图说明

图1为实施例1中本实用新型的结构示意图；

图2为实施例2中本实用新型的结构示意图；

图中标记：1、壳体，1.1、进水口，1.2、环形槽，2、活塞，2.1、第一通孔，2.2、进水通道，3、环形挡块，3.1、挡块内孔，4、喷头，5、滑套，5.1、第二通孔，5.2、环形凸台，5.3、凸台中心孔，6、弹簧座，6.1、座腔，7、连接头，7.1、低压水出水口，7.2、过水间隙，8、调节螺栓，9、密封圈，10、滑块，11、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。

实施例1：参照附图1所示，一种水射流式造穴装置，包括壳体1、活塞2、滑套5、弹簧座6、弹簧11、连接头7和调节机构；所述连接头7通过螺纹连接在所述壳体1的一端，并在两者的端面之间设置密封圈9作为密封结构。所述壳体1上远离连接头7的一端设有进水口1.1，壳体1侧壁沿圆周设置高压水出水口，连接头7上远离壳体1的一端设有低压水出水口7.1，所述壳体1内部和所述连接头7内部设有彼此连通的轴向内腔，以连接所述进水口1.1和所述低压水出水口7.1。

所述活塞2设置在所述壳体1的轴向内腔中，活塞2的长度小于壳体1中轴向内腔的长度，且活塞2在轴向内腔中滑动的过程中，活塞2的外壁和该轴向内腔的内壁始终相贴合，活塞2内部设有轴向贯穿活塞2的进水通道2.2，所述进水通道2.2的周围环绕设置多个第一通孔2.1，第一通孔2.1和进水通道2.2连通；进水通道2.2的进水端直径小于活塞2端部直径，也小于所述进水口1.1在活塞2端部位置处的直径，使得水流可以作用在活塞2端部的端面上，当水压达到一定数值能够推动活塞2在壳体1的轴向内腔中向右（如图1所示）滑动时，可使得活塞2上的第一通孔2.1和所述壳体1上的高压水出水口连通，从而形成高压水通道，此时，进入壳体1的高压水经活塞2的进水通道2.2、第一通孔2.1从高压水出水口高速射出，可以对周围的煤壁切割扩孔。在此过程中，活塞2的向右活动可以同时切断连接头7内的低压水通道，关于低压水通道的形成将在后面详细描述。

所述高压水出水口包括环形槽1.2和多个喷水孔，所述环形槽1.2围绕活塞2设置，环形槽1.2内缘开口于壳体1内壁，所述多个喷水孔均布在环形槽1.2的外围，喷水孔一端和环形槽1.2连通，另一端沿壳体1的径向延伸以贯穿壳体1侧壁，喷水孔中还可以安装喷头4，以增大射流的水压。

作为变形，所述喷水孔的轴向和壳体1的径向也可以错开一个角度，以使水流倾斜射出。

低压水通道的形成：所述的弹簧座6设置在所述连接头7对应的轴向内腔中，弹簧座6的底板顶在该轴向内腔的凸台上，弹簧座6和活塞2之间设置所述的滑套5，滑套5的一端插设在活塞2的进水通道2.2中，并通过台阶结构和活塞2形成配合，滑套5的另一端可滑动的套设在所述弹簧座6座腔6.1外，且滑套5的内壁和弹簧座6座腔6.1的外壁贴合；所述弹簧11一端设置在弹簧座6的座腔6.1内，另一端伸出弹簧座6后顶在滑套5端部的弹簧支撑件上，所述弹簧支撑件顶在所述活塞2上，弹簧支撑件上设有过水孔，以连通活塞2的进水通道和滑套5；所述滑套5侧壁上沿周向均布有多个第二通孔5.1，所述弹簧座6与所述连接头7的内壁之间留有过水间隙7.2，所述第二通孔5.1、所述过水间隙7.2和所述低压水出水口7.1形成低压水通道。

在不通水的情况下，所述弹簧11处于被预紧的压缩状态，弹簧11的弹力通过弹簧支撑件传递到活塞2上，使活塞2的第一通孔2.1位于所述高压水出水口中环形槽1.2的左侧，被壳体1内壁封堵，以切断高压水通道，同时第二通孔5.1位于所述弹簧座6以外，确保低压水通道的开启。

当进水口1.1处水流压力不足以克服所述弹簧11的弹力而不能推动活塞2向右移动时，水流经活塞2的进水通道2.2进入滑套5，再从滑套5侧面的第二通孔5.1流出，进入连接头7的过水间隙7.2，最后经连接头7的低压水出水口7.1流出，可进行钻头的冷却以及冲孔排渣。

在本实施例中，所述弹簧支撑件采用环形挡块3，环形挡块3可以连接在所述滑套5的端部，使得活塞2、滑套5在左右滑动时可以保持更好的一致性。所述环形挡块3中心的挡块内孔3.1连通所述活塞2的进水通道2.2，实现所述弹簧支撑件上过水孔的功能。所述环形挡块3的内径小于所述弹簧11的直径，使得弹簧11端部可以固定在或顶在环形挡块3的端面上。

所述的弹簧座6底板为三角法兰，其角部顶在所述连接头7轴向内腔的限位凸台上。

所述第二通孔5.1沿所述滑套5的径向延伸设置。

所述的调节机构主要用于对弹簧11的预紧力进行调整，包括调节螺栓8和滑块10，所述滑块10滑动设置在所述弹簧座6的座腔6.1内，所述弹簧11固定在该滑块10上，所述调节螺栓8和弹簧座6底板螺纹连接，且调节螺栓8穿过弹簧座6的底板和所述滑块10转动连接。通过旋转调节螺栓8，可以推动滑块10左右移动，直接调整弹簧11的长度，进而实现弹簧11预紧力的调整。当滑块10向左移动时，弹簧11被进一步压缩，预紧力增大，活塞2向右移动就需要克服更大的弹力，因此需要更大的水压才可以推动活塞2的右移，以开启高压水通道；同理，当滑块10向右移动时，弹簧11预紧力减小，开启高压水通道所需的水压就会减小。因此，可以满足不同的使用环境的要求。

实施例2：本实施例和实施例1相比，区别之处在于，如图2所示，所述弹簧支撑件为设置在滑套5端部向滑套5中心延伸形成的环形凸台5.2，环形凸台5.2的凸台中心孔5.3与所述活塞2的进水通道2.2相接，实现所述弹簧支撑件上过水孔的功能。环形凸台5.2的内径小于所述弹簧11的直径，弹簧11固定在该环形凸台5.2上。本实施例中的其他结构与实施例1均相同。

本实用新型中通过调节机构对弹簧预紧力的调整，实现射流压力阈值的增大或减小。射流压力阈值增大的意义在于：在钻头需要低压水进行冷却降温时，如果供水压力过大，就可能打开高压水通道，关闭低压水通道，使得钻头无法得到冷却水供应而损坏加剧；但是，此时调整调节螺栓后，增大了射流压力阈值，使得水压无法推动活塞右移，这样就可以保证低压水通道的畅通，进而确保对钻头的冷却水供应。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水射流式造穴装置，包括装置本体，所述装置本体内设有轴向内腔，所述装置本体的侧面设有高压水出水口，高压水出水口和轴向内腔连通，以构成高压水通道的出口，所述装置本体上连接钻头的一端设有低压水出水口，作为低压水通道的出口，所述装置本体上连接钻杆的一端设有与轴向内腔连通的进水口；所述轴向内腔中设有高低压通道切换机构，以实现高、低压水通道的切换；其特征在于：所述高低压通道切换机构包括一个位置不动的弹簧座以及能够相对于弹簧座滑动的活塞及滑套，所述活塞和所述滑套内设有连通的进水通道，进水通道的进水端和所述进水口连通，所述活塞外壁和所述轴向内腔的内壁贴合，所述滑套一端插设在活塞内，另一端以与所述弹簧座外壁贴合的方式滑动套设在弹簧座上；所述弹簧座与所述轴向内腔的内壁之间留有过水间隙，所述过水间隙和所述低压水出水口连通，所述活塞上设有第一通孔，第一通孔连通所述进水通道和所述高压水出水口后形成高压水通道，所述滑套上设有第二通孔，第二通孔连通所述进水通道和所述过水间隙后与所述低压水出水口形成低压水通道；所述弹簧座上安装的弹簧顶在滑套端部的弹簧支撑件上，所述弹簧支撑件顶在所述活塞上，并具有过水孔，所述弹簧座上还设有调整弹簧预紧力的调节机构；通过所述活塞和滑套在轴向内腔中朝不同方向的滑动实现高压水通道和低压水通道的切换。

2.根据权利要求1所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述装置本体包括螺纹连接的壳体和连接头，壳体和连接头连接部位的端面之间设置密封结构，所述进水口设置在壳体端部，所述低压水出水口设置在连接头的端部。

3.根据权利要求2所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述弹簧支撑件为位于所述滑套端部的环形挡块，所述环形挡块的内径小于所述弹簧的直径。

4.根据权利要求2所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述弹簧支撑件为所述滑套端部所连接的环形凸台，环形凸台的内径小于所述弹簧的直径。

5.根据权利要求3或4所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述调节机构包括调节螺栓和滑块，所述滑块滑动设置在所述弹簧座的座腔内，所述弹簧顶在所述滑块上，所述调节螺栓和弹簧座底板螺纹连接，且调节螺栓穿过弹簧座的底板顶在所述滑块上。

6.根据权利要求5所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述弹簧座的底板为三角法兰，其角部顶在所述轴向内腔的限位凸台上。

7.根据权利要求5所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述高压水出水口包括环形槽和多个喷水孔，所述环形槽围绕所述活塞设置，环形槽内缘开口于壳体内壁，所述多个喷水孔均布在环形槽的外围，喷水孔一端和环形槽连通，另一端沿壳体的径向延伸并贯穿壳体侧壁。

8.根据权利要求7所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述喷水孔内安装有喷头。

9.根据权利要求1或2所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述第一通孔沿所述活塞的径向延伸。

10.根据权利要求1或2所述的水射流式造穴装置，其特征在于：所述第二通孔沿所述滑套的径向延伸。

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