內缸迴轉式水壓鑿巖機的製作方法

2023-06-15 15:25:21

專利名稱：內缸迴轉式水壓鑿巖機的製作方法
內缸迴轉式水壓鑿巖機本發明涉及一種以壓力水為動力的衝擊式鑿巖機。現在已有單位、個人多年研製純水壓鑿巖機，但還未用於工業生產。其結構原理與油壓鑿巖機相似。且均採用高壓水(水壓10 15MPa)，材質、技術精度要求高、難度大。難以推廣使用。本發明只需一套中、低壓水管路供壓力水作動力。與風動鑿巖機比較，省掉了壓風設備及管路，降低能耗約三分之二，減少了噪音，消除了油霧、粉塵汙染。與油壓鑿巖機比較，不需把高壓油泵及管路搬置作業點，避免作業現場漏油汙染。本發明的目的是通過下述途徑實現的。內缸迴轉式水壓鑿巖機由機頭，獨特的迴轉機構和衝擊機構、機尾組成。本發明採用中、低壓水(油)作動力驅動。壓力水經機頭的長管中心孔一環形槽·—輪轂進水孔一進入迴轉工作腔，帶動葉片(可轉動70度到80度)和輪轂轉動(圖2)。輪轂下端部伸出一帶花鍵短軸與內缸上部的花鍵孔相連。帶動內缸同步迴轉。內缸下部有凸齒與迴轉套上的凹齒嚙合，通過迴轉套帶動釺尾套及釺杆、鑽頭轉動。衝擊是利用內缸迴轉配流換向，使缸內衝擊活塞作往復運動。即內缸上部和下部均開有四個孔，上、下孔從俯視看錯開45度(圖5)，內缸迴轉時，上、下孔分別接通對應外缸(外殼)上的進水孔和排水孔，達到配流換向之目的(圖3、圖4)。使活塞作往復運動打擊釺尾套。為減緩衝擊活塞空打和反程的衝擊力，內缸上部和下部均置有增壓緩衝氣墊儲能。機尾有進水孔連通進水通道和機尾上的環形水槽，再進入釺尾套中心，經釺杆中心孔衝洗炮眼排粉。本發明特點是I、本發明是以內缸迴轉配流換向的，改變現有(傳統)液壓、氣動鑿巖機均利用活塞往復運動配流換向的原理。它同樣也可利用油壓、氣壓作動力驅動。當調節好進排氣時差，可使壓氣在缸內充分膨脹作功而節能，並降低噪音。2、衝錘(活塞)是全端面受壓推動，受壓面積大，可採用中、低壓水驅動，材質、力口工製造易解決。而現有液壓鑿巖機衝錘是環形斷面受壓力，油壓要求高。本機迴轉機構葉片受壓面積大，因此扭力矩大。3、多孔同時進水和排水，水路暢通，減少進、排水阻力，適應壓力水沒有膨脹性的特性，可提高衝擊功和效率，加大頻率。4、動力水和排粉水合一，節省一套管路，降低成本。5、迴轉、衝擊機構在同一軸線上(與風動相似)，細長緊湊，且迴轉機構扭力矩大，研製成功，可考慮衝、轉一體的潛孔鑿巖機。6、尤其對於深井開採的礦山，可利用地面與井下的自然落差產生壓力水，節省了水泵，只稍增加礦井排水量。本發明是一種既節能、又安全、環保型機具。本發明結合附圖
中的實施例作進一步詳細的描述。圖I :內缸迴轉式水壓鑿巖機示意圖(摘要附圖)
圖2 :迴轉機構截面圖I-I視圖(雙腔)圖3 :衝擊機構上進、排水孔截面圖II-II視4 :衝擊機構下進、排水孔截面圖III-III視5 :內缸正面剖視、俯視剖面6 :葉片壓下閉合供水示意圖IV-IV視7 :另部件序號名稱對照圖 結構(圖I)水壓鑿巖機由機頭3、機身(迴轉機構5、衝擊機構15)、機尾23三部分組成，由二根長螺杆32緊固於一體。I、機頭由進水接頭I、控制閥2、環形槽及長管4組成。2、迴轉機構(圖2)分單環形腔、雙環形腔、多環形腔。雙腔結構四片可轉動一定角度(70° -80° )的葉片7，套裝於輪轂9(轉子)園孔內，輪轂套裝在機頭的長管4上，管有內孔通壓力水，其外壁的適當位置有二條環形槽(每條環形槽約佔圓周的100° )，此槽有孔與長管上的中心孔相通，當葉片通過隔離塊後，輪轂上的孔與環形槽相通，高壓水進入迴轉腔內，使葉片轉動。3、衝擊機構(圖I、圖2、圖4)由衝擊活塞17,可迴轉的內缸16 (內套筒)和外缸15 (外殼)組成。內缸上部與下部分別開有四個孔(每孔相隔90°，見圖五)。上孔編號1、2、3、4，下孔編號1』、2』、3』、4』。上下孔從俯視圖看錯開45°。下端有突齒，與迴轉套20嚙合。外缸是固定的，上部與下部對應於內缸部位有八個孔，即每45°有一進水孔和一個排水孔。排水孔與缸外的集水膠囊相通，由膠囊集中進入回水管。外殼有四條進水通道(每隔90°均布)由機頭環形槽經迴轉機構外殼(或隔離塊中的孔)至衝擊機構下部。4、機尾機尾23內有迴轉套20，緩衝環形增壓氣墊(儲能)21，止推軸承22，釺尾套24，環形進水孔及水封25等。迴轉、衝擊原理I、迴轉(見圖I、圖2、圖6)迴轉是一個輪轂(轉子)上裝有四塊活動葉片7 (葉片相隔90°均布)利用水壓推動完成的(見圖2)。高壓水由長管中心孔到外壁環形槽(有孔相通)，再經輪轂上的小孔進入環形水腔內，推動葉片2、4伸開迴轉。當葉片1、3迴轉到排水孔位置時，輪轂上的進水孔自行關閉，在葉片2、4的推動下輪轂轉動，葉片1、3在隔離塊和通過壓力水共同擠壓(見圖2、圖6)，緊貼在輪轂上槽內。順利通過隔離塊後，其下部的進水孔與長管上環形槽連通，葉片1、3會自行打(衝)開迴轉。當葉片2、4轉到排水孔及隔離塊位置時，會重覆葉片I、3的壓下動作，通過隔離塊。迴轉機構是繞長管慢速轉動的，不可逆轉。輪轂下部伸出一帶花鍵的短軸，與內缸上部的花鍵孔相連，帶動內缸同步迴轉，內缸下端部有凸齒與迴轉套上的凹齒相嚙合，迴轉套有六角形內孔，釺尾套上端置於此孔中，因此，內缸轉動帶動迴轉套、釺尾套、釺杆轉動。
2、衝擊(見圖I、圖3、圖4)內缸轉動時，其上部的四個孔1、2、3、4與外缸(機殼)的四個進水孔相通，壓力水進入內缸上部推動活塞向前運動，與此同時，內缸下部的四個孔與外缸排水孔相通(比上部進水稍提前)，把內缸下部的水排出，活塞最終打擊釺尾套。當內缸繼續轉動45°時，下部的四個孔1』、2』、3』、4』與外缸進水孔相通，推動活塞往上(返程)運動，與此同時，內缸上部的四個孔轉到與排水孔相通位置，把上腔內的水排出。內缸繼續轉動，開始下一循環。從截面圖3可以看出，內缸每轉一周，活塞衝擊四次。若內、外缸的進、排水孔加密，則內缸每轉一周活塞可衝擊六次或八次，增加或減少外缸上進、排水孔所佔平面角度(即進排水孔的寬度)，可增加或減少進入內缸進水或排水時間。同樣內缸轉速增加，也可增加衝擊頻率。為緩衝活塞空程的衝擊力和軸向壓力，內缸上部和迴轉套下部裝有緩衝增壓氣墊13,21和止推軸承12、22。本機可空打·釺尾套後端深入前腔(返程腔)內有一小距離L (圖I)，當軸向推力不足或沒有推力的情況下，活塞打擊釺尾套後端時，釺尾套往前運動，至使活塞直接打擊迴轉套，並壓縮前部的緩衝墊儲能。從圖上可看出活塞前端移到迴轉套位置時，把內缸前端的四個孔I』、2』、3』、4』封閉，水無法進入前腔內，只有當氣墊膨脹和上部四個孔1、2、3、4與排水孔相通時，活塞才能上移一段距離，使I』、2』、3』、4』孔與進水孔相通進入前腔內，因開啟進水孔的時間滯後了，進入前腔的水量比正常少，活塞返程距離也小，待到下一循環後腔進水時，活塞只能在一段短行程內運動，保持一種輕打勢態。當對鑽機施加一定軸向推力後，釺尾套後端又深入前腔內距離L。活塞恢復正常運動。潤滑活塞、內缸、止推軸承等運動部件均採用黃油壓注式潤滑。鑽孔排粉進水道下部有細小孔與機尾內的小孔及環形槽相通，經釺尾套上的小孔進入釺尾套中心一釺杆中心孔一孔底衝洗炮眼排粉，冷卻鑽頭。防鏽蝕水壓鑿巖機內腔充滿積水易鏽蝕。另部件最好採用不鏽鋼加工。若放置較久不用，作業完後，應接上油壓管打數秒鐘，排除(置換)腔內積水。下次使用前接壓力水管打數秒鐘，排出腔內機油盛裝，下次備用。實施方式與方法一、供排水I、本發明使用的水壓為2MPa 6MPa。若採用大功率鑿巖機,可增大水壓。2、壓力水可在距作業點較遠處設增壓泵(井下可設在硐室)，再用管路輸送到作業點，作業點需設緩衝容器。大於200米垂深的礦井，可在地面設水池，用管路把水直送作業地點。3、本機排水，可經排水管路輸送到增壓泵站循環使用，但需補充衝洗炮眼部份水，條件允許也可將排水直接導入排水溝，不循環使用(水源充足的情況)。
二、使用I、本發明可使用水支腿(有現成借鑑)支撐操作打眼。2、加大水壓，可增大衝擊功，迴轉機構採用多腔結構增大扭力矩，可製成導軌式鑿巖機，需安置在鑿巖臺車上。3、也可作成水力衝擊鎬採煤(用循環水)，據調查，現有的採煤機不適應南方地質複雜煤層和堅硬煤層採煤。本發明試圖在一種可移動支架平臺上安裝幾臺水力鎬採煤，平臺置有循環水增壓泵，以解決前述之不足。三、加工製造
本發明的內缸、機體外殼採用耐酸高強度優質厚壁無縫管加工,機頭、機尾採用鑄造加工，活塞、內缸、釺尾套葉片等需經熱處理，且加工精度高。另部件重量，體積均不大，一般機加工設備齊全的中、小型機械製造廠可製造。
權利要求
1.本發明屬於一種以中、低壓水(也可用油或乳化液)作動力驅動的內缸迴轉式水壓鑿巖機。由機頭3、迴轉機構5、衝擊機構15、機尾23組成。此四部件的外殻端部相互套接，用二根長螺杆緊固於一體。(圖一) 本發明的特徵在於機頭置有進水管(I)控制水閥(2)有中心孔可供水的長管(4)及環形水腔；機頭下端的是迴轉機構(5);它是由置於外殻(5)內的可繞長管迴轉的輪轂(9)裝於輪轂園孔內的可轉動一定角度(70度至80度)的葉片(7)(四片)及兩塊分開工作腔的隔離塊(8)和端蓋組成置於迴轉機構下部是衝擊機構(15);它是由有進水通道(四條)和上、下進水孔、排水孔的外缸(15)、套裝在外缸內的迴轉內缸(16)及置於缸中的衝擊活賽(17)組成，輪轂有帶花鍵的短軸連接內缸的花鍵孔帶動內缸同步迴轉。活塞往復運動是通過內缸上、下孔與外缸相對應的上、下進、排水孔輪流相通，產生配流換向完成的；內缸下端有凸齒與迴轉套上的凹齒嚙合、迴轉套中心有六角形內孔，置於機尾內的釺尾套上端套在此孔中；內缸上、下部有增壓緩衝氣墊儲能；機尾上有小孔連通進水通道和機尾內的環形槽與釺尾套中心孔相通。
2.權利要求I所述的迴轉機構其特徵是長管(4)中心給水，長管外壁有局部環形槽(6)二條，控制進、停水。
3.權利要求I所述的迴轉機構其特徵是葉片(7)只能從輪轂(9)端部插入。葉片前傾，可轉動70° -80°，閉合後壓入輪轂槽內。
4.權利要求I所述的迴轉機構葉片閉合壓下是受隔離塊(8)擠壓和壓力水施壓於其背面共同作用完成的。使葉片順利通過隔離塊(見圖三、圖六)，葉片打開也是靠壓力水施壓於葉片正面完成的。
5.權利要求I所述的衝擊機構是利用內缸(16)迴轉產生配流換向，使衝擊活塞(17)作往復運動。
6.權利要求I所述的衝擊機構，改變外缸(殼)(15)的進排水孔數(上、下分別至少有一個進水孔和一個排水孔)，內缸孔數也相應改變，可改變每轉一周的衝擊頻率。
7.權利要求I所述的衝擊機構特徵是改變進、排水孔(18、19)所佔平面角度(即進、排水孔寬度)可調節進排水時間。
8.權利要求I所述的內缸迴轉式水壓鑿巖機的特徵是為防止內腔鏽蝕是採用油(或乳化液)水置換解決的。
9.據權利要求I的特徵是衝擊機構上部和下部均有增壓緩衝氣墊起緩衝、儲能作用。
10.權利要求I的特徵是機尾有進水小孔通釺尾套中心。
全文摘要
內缸迴轉式水壓鑿巖機。整機由機頭，獨特的迴轉機構和衝擊機構、機尾組成。採用中、低、壓水(油)作動力驅動。壓力水經機頭的長管中心孔進入迴轉工作腔，帶動葉片和輪轂轉動。輪轂下端部伸出一帶花鍵短軸與內缸上部的花鍵孔相連。帶動內缸同步迴轉。內缸下部有凸齒與迴轉套上的凹齒嚙合，通過迴轉套帶動釺尾套及釺杆轉動。衝擊內缸上部和下部均開有四個孔，上、下孔錯開45度，內缸迴轉時，上、下孔別接通對應外缸上的進水孔和排水孔，達到配流換向的目的。使活塞作往復運動打擊釺尾套。內缸上部和下部均置有增壓緩衝氣墊儲能。機尾有進水小孔連通進水通道經纖尾套、釺杆中心孔排粉。迴轉機構葉片受壓面積大，因此扭力矩大。衝擊機構活塞全端面受壓(力)，可使用中、低、壓水(油)作動力。多孔進、排水、水路暢通。動力水與排粉水合一。
文檔編號E21B6/00GK102937000SQ20121024260
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月1日 優先權日2012年7月1日
發明者鄒叔儀 申請人:鄒叔儀, 鄒傑