CN220726186U - 一种煤矿井下水力稳压式割缝器 - Google Patents

Abstract

一种煤矿井下水力稳压式割缝器，包括带有公头和母头的杆体，所述杆体内设置有中心通孔，中心通孔内设置有水力射流组件，所述水力射流组件包括筒体、筒帽、切换活塞和压簧，筒体一端设置有出水孔，另一端与筒帽可拆卸连接，切换活塞和压簧依次设置在筒体内，所述杆体和筒体上开设有多个射流孔，切换活塞的圆周分别设置有低压水出孔以及高压水出孔。本实用新型结构简易，装配方便，故障率低，高低压水流切换稳定，射流冲孔造穴效果佳，有效提高了瓦斯抽采效率。

Description

一种煤矿井下水力稳压式割缝器

技术领域

本实用新型涉及煤矿设备技术领域，具体为一种煤矿井下水力稳压式割缝器。

背景技术

煤矿井下瓦斯抽放施工，随着钻孔深度的增加，煤层之间的应力越来越大，瓦斯抽放孔在煤层应力的作用下出现缩孔、塌孔的现象，进一步导致瓦斯抽放效率的降低。为应对这一现象，目前井下瓦斯抽放施工常投入使用水力割缝器，在钻孔顶点深度处进行高压水射流冲孔造穴，尤其是应对井下松软煤层效果显著，水力扩孔造穴可以有效提高煤层的透气性，增大钻孔内深度处煤层的暴露面积，以此来提高瓦斯抽采的效率。目前现有的水力割缝器存在结构复杂、故障率高，导致高低压水流切换不稳定，射流水压不稳定等一系列问题，从而致使孔内水力割缝造穴效果大打折扣，瓦斯抽放效率达不到预期。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提出一种煤矿井下水力稳压式割缝器，结构简易，装配方便，故障率低，高低压水流切换稳定，射流冲孔造穴效果佳，有效提高了瓦斯抽采效率。

本实用新型为了解决上述问题所采取的技术方案如下：

一种煤矿井下水力稳压式割缝器，包括带有公头和母头的杆体，所述杆体内设置有中心通孔，所述中心通孔内设置有水力射流组件，所述水力射流组件包括筒体、筒帽、切换活塞和压簧，所述筒体一端设置有出水孔，筒体另一端与所述筒帽可拆卸连接，所述切换活塞和压簧依次设置在筒体内，所述杆体和筒体上对应切换活塞位置的圆周均匀开设有多个射流孔，所述切换活塞的圆周分别设置有与出水孔贯通配合的低压水出孔以及与射流孔贯通配合的高压水出孔，以在水压小于所述压簧压力时，切换活塞位于将射流孔密封的位置处，水流经低压水出孔由出水孔排出；并在水压大于所述压簧压力时，切换活塞挤压压簧位移至将出水孔密封，水流经高压水出孔由射流孔排出。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述筒体一端敞口、一端密封，所述出水孔设置在所述筒体的密封端中心处，所述筒体和杆体上的射流孔位置对应。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述中心通孔的内径大于所述公头的中心孔孔径，以在两者衔接处形成缩径台阶，所述筒体端部抵靠在该缩径台阶处。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述筒帽呈类T型结构，筒帽的一端密封插接或螺纹连接在所述筒体的端部，所述筒帽的中心设置贯通的有中心孔。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述切换活塞滑动设置在所述筒体位于出水孔和筒帽之间的空腔中，其包括一活塞筒和设置在活塞筒圆周的活塞环，所述活塞筒朝向出水孔的一端密封、另一端敞口，所述活塞环将所述活塞筒分隔为密封段和敞口段，所述低压水出孔均匀开设在所述活塞筒的密封段圆周，所述高压水出孔均匀开设在所述活塞筒的敞口端圆周，所述活塞筒的外径小于所述筒体的内径，并与所述筒帽的内径相匹配；所述活塞环的外径与所述筒体的内径相匹配。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述压簧一端抵靠在所述筒体的端壁，另一端套接在所述活塞筒上后抵靠在所述活塞环上，以在自然状态下，所述压簧挤压所述活塞环使其抵靠在所述筒帽的端部上，以形成对射流孔的密封，同时所述活塞筒的敞口段连同所述高压水出孔一同密封插入到所述筒帽的中心孔内，形成对高压水出孔的密封；并在水压大于所述压簧压力时，切换活塞推动压簧位移至将出水孔密封，并同步解除对射流孔的密封，同时所述高压水出孔同步滑离所述筒帽后与所述射流孔贯通形成高压射流通道。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述出水孔朝向切换活塞一侧的孔口处设置有圆台形结构的扩口，所述切换活塞朝向出水孔一侧的端部设置有与所述扩口相匹配的圆台形结构的端头。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述射流孔上可拆卸设置有用于提高射流速度的射流阀。

作为上述技术方案的一种优选方案，所述杆体圆周对应筒体位置处均匀设置有多个用于固定筒体的内嵌螺栓。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本申请所述的割缝器，一方面，相比于现有技术，对其结构进行了进一步的优化与简化，精简了组件的数量，优化了组件之间的连接装配结构，不仅使得割缝器整体的结构得到了简化，同时还有效提高了结构之间衔接的稳定性，有效提高了结构组件的使用寿命，减少了故障率；另一方面，割缝器内的水力射流组件主体采用三个筒体结构的组件，尤其是切换活塞的结构设计，不论是高压水还是低压水状态，均能够有效提高水流送出压力的稳定性，进而能够确保射流冲孔造穴的效果，有效提高了瓦斯抽采效率。

附图说明

图1为本实用新型的装配结构示意图；

图2为本实用新型在低水压初始状态下的结构示意图；

图3为本实用新型在高压水射流状态下的结构示意图；

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为切换活塞的结构示意图；

图6为切换活塞的剖面结构示意图；

图7为筒帽的结构示意图；

图8为筒帽的剖面结构示意图。

图中标记：1、杆体，2、中心通孔，3、筒体，31、出水孔，4、筒帽，5、切换活塞，51、低压水出孔，52、高压水出孔，53、活塞筒，54、活塞环，6、压簧，7、射流孔，71、射流阀，8、内嵌螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。

如图所示，本实施例公开了一种煤矿井下水力稳压式割缝器，包括带有公头和母头的杆体1，所述杆体1内设置有中心通孔2，所述中心通孔2内设置有水力射流组件，所述水力射流组件包括筒体3、筒帽4、切换活塞5和压簧6，所述筒体3一端设置有出水孔31，所述筒体3一端敞口、一端密封，所述出水孔31设置在所述筒体3的密封端中心处，筒体3另一端与所述筒帽4可拆卸连接，所述切换活塞5和压簧6依次设置在筒体3内，所述杆体1和筒体3上对应切换活塞5位置的圆周均匀开设有多个射流孔7，所述筒体3和杆体1上的射流孔位置对应；所述切换活塞5的圆周分别设置有与出水孔31贯通配合的低压水出孔51以及与射流孔7贯通配合的高压水出孔52，以在水压小于所述压簧6压力时，切换活塞5位于将射流孔7密封的位置处，水流经低压水出孔51由出水孔31排出；并在水压大于所述压簧6压力时，切换活塞5挤压压簧6位移至将出水孔31密封，水流经高压水出孔52由射流孔7排出。

参见图1和2，所述中心通孔2的内径大于所述公头的中心孔孔径，以在两者衔接处形成缩径台阶，所述筒体3端部抵靠在该缩径台阶处，所述杆体1圆周对应筒体3位置处均匀设置有多个用于固定筒体3的内嵌螺栓8，内嵌螺栓8旋入杆体1上后将杆体1内的筒体3固定，该装配紧固结构非常便于筒体3整体的拆换，装配简单便捷。

参见图2、7和8，所述筒帽4呈类T型结构，筒帽4的最大外径稍小于所述筒体3的外径，筒帽4的一端密封插接或螺纹连接在所述筒体3的端部，优选的，采用螺纹连接的方式会更便于拆装，所述筒帽4的中心设置贯通的有中心孔，筒帽4在筒体3的该端的内部形成了一个抵靠固定台阶，为后续筒体3内切换活塞5的装配提供了结构基础。

参见图2、3、5和6，所述切换活塞5滑动设置在所述筒体3位于出水孔31和筒帽4之间的空腔中，其包括一活塞筒53和设置在活塞筒53圆周的活塞环54，活塞筒53和活塞环54为一体连接结构，所述活塞筒53朝向出水孔31的一端密封、另一端敞口，所述活塞环54将所述活塞筒53分隔为密封段和敞口段，所述低压水出孔51均匀开设在所述活塞筒53的密封段圆周，所述高压水出孔52均匀开设在所述活塞筒53的敞口段圆周，优选的，低压水出孔51和高压水出孔52的数量均设置为四个，所述活塞筒53的外径小于所述筒体3的内径，并与所述筒帽4的内径相匹配；所述活塞环54的外径与所述筒体3的内径相匹配，以使得活塞筒53能够滑动插入到筒帽4的中心孔内。

针对切换活塞5的工作原理：

参见图2，所述压簧6一端抵靠在所述筒体3的端壁，另一端套接在所述活塞筒53上后抵靠在所述活塞环54上，以在自然状态下，所述压簧6挤压所述活塞环54使其抵靠在所述筒帽4的端部上，以形成对射流孔7的密封，具体而言，射流孔7的位置与活塞筒53的敞口段位置相互对应，也就是说，射流孔7位于活塞环54的左侧，同时活塞环54又抵靠在筒帽4端部，此时射流孔7实际上位于活塞环54与筒帽4相互抵靠衔接的位置处，以此形成了对射流孔7的密封；

同时所述活塞筒53的敞口段连同所述高压水出孔52一同密封插入到所述筒帽4的中心孔内，形成对高压水出孔52的密封，具体来说，高压水出孔52位于活塞筒53的敞口段上，活塞筒53的敞口段在插入到筒帽4中之后，完全将高压水出孔52覆盖，以此形成对高压水出孔52的密封，在该状态下，高压水出孔52和射流孔7之间的高压射流通道处于断路状态，而位于活塞筒53密封段上的低压水出孔51则处于畅通状态，同时出水孔31也处于畅通状态，低压水出孔51和出水孔31之间便构成了相互贯通的低压水流通道；水流进入到切换活塞5内之后从低压水出孔51中流出，并进一步通过出水孔31排出；

参见图3，在水压大于所述压簧6压力时，切换活塞5推动压簧6位移至将出水孔31密封，此时活塞筒53的密封段端部密封抵靠在出水孔31上将出水孔31密封，低压水流通道断路；与此同时，活塞筒53的敞口段从筒帽4中滑出，高压水出孔52暴露而出，形成畅通状态，同时，活塞环54滑离筒帽4的端部，使得活塞环54与筒帽4的端部之间形成了一定的空腔，使得射流孔7畅通，进而同步解除了对射流孔7的密封，在此状态下,所述高压水出孔52同步滑离所述筒帽4后与所述射流孔7贯通形成高压射流通道，水流在进入切换活塞5中后，从高压水出孔52流出，并经过射流孔7射流而出。

其中，所述出水孔31朝向切换活塞5一侧的孔口处设置有圆台形结构的扩口，所述切换活塞5朝向出水孔31一侧的端部设置有与所述扩口相匹配的圆台形结构的端头，以在水压大于所述压簧6压力时，活塞筒53的端部能够密封抵靠在出水孔31的空口圆周，形成良好的密封。

本实施例中，为了提高从射流孔7涌出的水流的射流速度，可在所述射流孔7上可拆卸设置有用于提高射流速度的射流阀71，以此来提高射流冲孔造穴的效果。

总体来说，本申请所述的割缝器，一方面，相比于现有技术，对其结构进行了进一步的优化与简化，精简了组件的数量，优化了组件之间的连接装配结构，不仅使得割缝器整体的结构得到了简化，同时还有效提高了结构之间衔接的稳定性，有效提高了结构组件的使用寿命，减少了故障率；另一方面，割缝器内的水力射流组件主体采用三个筒体结构的组件，尤其是切换活塞的结构设计，不论是高压水还是低压水状态，均能够有效提高水流送出压力的稳定性，进而能够确保射流冲孔造穴的效果，有效提高了瓦斯抽采效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种煤矿井下水力稳压式割缝器，包括带有公头和母头的杆体(1)，所述杆体(1)内设置有中心通孔(2)，其特征在于：所述中心通孔(2)内设置有水力射流组件，所述水力射流组件包括筒体(3)、筒帽(4)、切换活塞(5)和压簧(6)，所述筒体(3)一端设置有出水孔(31)，筒体(3)另一端与所述筒帽(4)可拆卸连接，所述切换活塞(5)和压簧(6)依次设置在筒体(3)内，所述杆体(1)和筒体(3)上对应切换活塞(5)位置的圆周均匀开设有多个射流孔(7)，所述切换活塞(5)的圆周分别设置有与出水孔(31)贯通配合的低压水出孔(51)以及与射流孔(7)贯通配合的高压水出孔(52)，以在水压小于所述压簧(6)压力时，切换活塞(5)位于将射流孔(7)密封的位置处，水流经低压水出孔(51)由出水孔(31)排出；并在水压大于所述压簧(6)压力时，切换活塞(5)挤压压簧(6)位移至将出水孔(31)密封，水流经高压水出孔(52)由射流孔(7)排出。

2.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述筒体(3)一端敞口、一端密封，所述出水孔(31)设置在所述筒体(3)的密封端中心处，所述筒体(3)和杆体(1)上的射流孔位置对应。

3.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述中心通孔(2)的内径大于所述公头的中心孔孔径，以在两者衔接处形成缩径台阶，所述筒体(3)端部抵靠在该缩径台阶处。

4.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述筒帽(4)呈类T型结构，筒帽(4)的一端密封插接或螺纹连接在所述筒体(3)的端部，所述筒帽(4)的中心设置贯通的有中心孔。

5.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述切换活塞(5)滑动设置在所述筒体(3)位于出水孔(31)和筒帽(4)之间的空腔中，其包括一活塞筒(53)和设置在活塞筒(53)圆周的活塞环(54)，所述活塞筒(53)朝向出水孔(31)的一端密封、另一端敞口，所述活塞环(54)将所述活塞筒(53)分隔为密封段和敞口段，所述低压水出孔(51)均匀开设在所述活塞筒(53)的密封段圆周，所述高压水出孔(52)均匀开设在所述活塞筒(53)的敞口端圆周，所述活塞筒(53)的外径小于所述筒体(3)的内径，并与所述筒帽(4)的内径相匹配；所述活塞环(54)的外径与所述筒体(3)的内径相匹配。

6.如权利要求5所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述压簧(6)一端抵靠在所述筒体(3)的端壁，另一端套接在所述活塞筒(53)上后抵靠在所述活塞环(54)上，以在自然状态下，所述压簧(6)挤压所述活塞环(54)使其抵靠在所述筒帽(4)的端部上，以形成对射流孔(7)的密封，同时所述活塞筒(53)的敞口段连同所述高压水出孔(52)一同密封插入到所述筒帽(4)的中心孔内，形成对高压水出孔(52)的密封；并在水压大于所述压簧(6)压力时，切换活塞(5)推动压簧(6)位移至将出水孔(31)密封，并同步解除对射流孔(7)的密封，同时所述高压水出孔(52)同步滑离所述筒帽(4)后与所述射流孔(7)贯通形成高压射流通道。

7.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述出水孔(31)朝向切换活塞(5)一侧的孔口处设置有圆台形结构的扩口，所述切换活塞(5)朝向出水孔(31)一侧的端部设置有与所述扩口相匹配的圆台形结构的端头。

8.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述射流孔(7)上可拆卸设置有用于提高射流速度的射流阀(71)。

9.如权利要求1所述的一种煤矿井下水力稳压式割缝器，其特征在于：所述杆体(1)圆周对应筒体(3)位置处均匀设置有多个用于固定筒体(3)的内嵌螺栓(8)。