[发明专利]一种掘进机高压水射流辅助截割头

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿、矿山及隧道工程设备领域，特别是掘进机上的一种高压水射流辅助截割头。

背景技术

随着煤矿井下巷道机械化掘进技术的发展，不断更新的机械化掘进工具仍不能满足生产的需求。应用于薄煤层半煤岩、夹矸和小断层煤岩掘进的小型功率掘进机掘进效率低，但在截割机构不变的情况下采用加大功率的方法来解决以上存在的问题势必会造成刀具磨损严重，并存在安全隐患，基于此急需研发一种掘进机高压水射流辅助截割头。目前掘进机截割头流道设计，留有一个水腔，方便低压水通过喷嘴喷出，可以满足喷雾降尘工作需求，但水射流辅助破岩时，所需水压高达几十兆帕，如果整个水腔充满高压水，截割头各壳体及焊缝将承受巨大压力，严重影响其使用寿命，且存在安全隐患，所以需要研发一种流道合理布置的掘进机高压水射流辅助截割头。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种掘进机高压水射流辅助截割头，不必以加大功率造成刀具磨损为代价即可有效解决现有技术中小型功率掘进机效率低下的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种掘进机高压水射流辅助截割头，包括同轴设置的截割轴、锥体、芯套、截齿总成和芯头，所述芯头贴合在芯套前端，锥体大小两端均设有开口，锥体的内腔设有与芯头、芯套分别相匹配的孔，所述锥体套接在芯头和芯套外周，锥体小端的开口与芯头适配并且与芯头的端面位置齐平，所述截割轴伸入芯套内腔与芯套内腔配合且截割轴向前伸入芯头内部相匹配的内腔中；

所述截齿总成均匀地分布在锥体外周，每个截齿总成包括齿座、齿体和齿尖，在齿座上设有齿座流道，在齿体上设有齿体流道，在齿尖上设有喷嘴，所述齿体流道连接齿座流道和喷嘴；

所述截割轴上设有入水孔和主流道，所述主流道设置在截割轴内部，所述入水孔一端接高压水源另一端与主流道连通，所述芯头上设置有与主流道相连通的芯头流道，所述锥体上设置有锥体流道，所述芯头流道与锥体流道连通，所述锥体流道进而连接至齿座流道。

高压水经入水孔进入主流道，通过芯头流道，进而流入与之对应的锥体流道，然后通过锥体流道流入截齿总成内，在截齿总成内先后经过齿座流道、齿体流道进入喷嘴，形成高压水射流，辅助截割头破岩。

进一步的，在本发明中，所述芯头焊接在芯套上，所述芯套焊接在锥体内腔中。焊接连接牢固可靠，防止在高压水的强力冲击下破坏部件之间的连接。

进一步的，在本发明中，所述截割轴和芯头之间设有密封圈一；所述齿体与齿座之间设置有密封圈二。工作时，因截割轴与芯头之间、齿体与齿座之间均具有相对运动，故设置了密封圈用以实现密封。

针对各种现有的截割头的形状，设计下列3种更为具体的结构。

基于上述基本结构，在本发明中，还包括锥体盖板和芯头盖板；所述锥体盖板覆盖在锥体外部将整个锥体的锥面包裹住，所述截齿总成焊接固定在锥体盖板上，截齿总成所在位置的锥体盖板上开设有盖板流道，盖板流道与相应的截齿总成上的齿座流道连通；所述芯头盖板覆盖在芯头前端且芯头盖板与锥体盖板焊接后相连；所述芯头流道包括芯头干流道和芯头支流道，所述芯头干流道设置在芯头内部且与主流道直接相连，所述芯头支流道沿芯头前端面的圆周布置且与芯头干流道相连；所述锥体流道包括锥体干流道和锥体支流道，所述锥体干流道沿锥体的外表面上设置，且锥体干流道与芯头支流道一一连通对应；所述锥体支流道设置在锥体干流道上形成支流，所述锥体支流道连接至盖板流道。

同样的，基于上述基本结构，在本发明中，所述锥体流道为开设在锥体上的螺栓孔式锥体流道，所述芯头流道为开设在芯头上的螺栓孔式芯头流道；还包括高压软管，所述高压软管两端设有螺纹接头，高压软管分别与螺栓孔式锥体流道和螺栓孔式芯头流道连接。

同样的，基于上述基本结构，在本发明中，所述锥体为实心锥体，在锥体内部开设有锥体流道，所述锥体流道连通芯头流道和齿座流道。

有益效果：

本发明装置将流道巧妙地布置在截割头内部，并在部件之间的连接以及密封性能上尽可能地完善，将高压水安全有效地输送至截齿总成上的喷嘴后直接喷出，能充分利用岩石的水楔效应扩展裂纹，破岩靶距小，极大程度地降低截齿受力，提高截齿寿命及破岩效率；

本装置在设计上保持外形与普通的截割头相同，方便应用于同样类型的掘进机的截割机构上，通用度广泛。

附图说明

图1是本发明的齿座及截齿结构图；

图2是本发明实施例一的掘进机高压水射流辅助截割头结构图；