本發(fā)明涉及一種節(jié)水增效自控水力截割頭，是一種適用于高壓水射流掘進(jìn)機的節(jié)水增效自控水力截割頭。

背景技術(shù)：

目前，普通的截割頭單純依靠機械截齒破巖，無法截割硬巖，且截割頭進(jìn)行截割作業(yè)時截齒溫度高，磨損快，破巖時粉塵量大，時有火花迸現(xiàn)，存在安全隱患。采用高壓水射流輔助機械截齒破碎硬巖，是行之有效的方法之一。但是現(xiàn)有截割頭上的高壓水射流輔助破巖技術(shù)中，采用的噴嘴與截齒分開布置，由于受采掘機械截齒安裝位置、噴嘴靶距、壓力等因素影響，高壓水射流不能有效作用于截齒破碎的裂紋，能量損耗大。由于井下工作空間小，高壓水泵流量受到限制，制約著輔助水射流的安裝數(shù)量，不能滿足高效地耗破碎要求及最佳降塵效果，并且如果高壓水射流過多，在井下射流流量無法得到控制，易在工作面處形成水患，降低工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的問題及矛盾，將自控水力截齒應(yīng)用到現(xiàn)有截割頭上并對截割頭上的自控水力截齒進(jìn)行間隔式布置，提供一種能夠在盡可能多的高壓水射流輔助作用下，提高巷道掘進(jìn)效率，滅塵效果較好，且不會造成工作面水患的節(jié)水增效自控水力截割頭。

技術(shù)方案：

一種節(jié)水增效自控水力截割頭，包括截割頭體，所述截割頭體為中空結(jié)構(gòu)，所述截割頭體通過聯(lián)軸器與中心設(shè)有水道的傳動軸連接；

在所述截割頭體外輪廓上安裝有自控水力截齒和普通截齒；所述自控水力截齒包括噴嘴及與所述噴嘴連通的水道，在所述齒座內(nèi)設(shè)有高壓水入水口；所述自控水力截齒內(nèi)設(shè)有通過自身受力以及高壓水力控制所述水道與所述高壓水入水口連通與封閉的自控裝置；

在所述截割頭體的輪廓上開設(shè)有若干用于安裝所述自控水力截齒的通孔；在所述截割頭體內(nèi)設(shè)有高壓水分配器，所述高壓水分配器與所述傳動軸中心的水道相連通；在所述高壓水分配器上設(shè)有與所述通孔相對應(yīng)的錐螺紋孔；所述自控水力截齒的高壓水入水口與所述高壓水分配器的錐螺紋孔之間通過高壓軟管連接。

所述自控水力截齒包括開有階梯孔的齒座，齒座一側(cè)面沿徑向開設(shè)有與階梯孔相通的高壓水進(jìn)水孔，齒座階梯孔內(nèi)插裝有可在齒座上滑動的齒身，所述齒身臨近齒座外端面處開有與高壓水進(jìn)水孔錯位相通的環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)開有徑向水道，齒身前部沿軸向開有與徑向水道相通的中心水道，齒身前端的中心水道出口處設(shè)有噴嘴，齒身的尾部端面與齒座底面間隙配合，齒座外端面內(nèi)腔設(shè)有與齒身相配合的法蘭套；

法蘭套內(nèi)側(cè)端內(nèi)孔倒角為小錐度內(nèi)圓錐面，齒身的環(huán)形凹槽與法蘭套內(nèi)側(cè)端內(nèi)孔倒角相對一面的倒角為小錐度外圓錐面，所述小錐度外圓錐面的內(nèi)側(cè)設(shè)有與高壓水進(jìn)水孔孔口臺肩相吻合的臺階。

所述自控水力截齒的數(shù)量根據(jù)掘進(jìn)機在井下作業(yè)時的工作空間大小確定。

所述自控水力截齒的數(shù)量為6個。

所述高壓軟管兩端分別通過管接頭與高壓水入水口及錐螺紋孔連接。

所述高壓水分配器右端設(shè)有外螺紋與所述傳動軸左側(cè)的內(nèi)螺紋孔配合連接，且連接面處設(shè)置有端面密封圈。

在所述截割頭體上在沒有截齒安裝的輪廓處設(shè)有2個便于所述高壓軟管連接操作的手孔。

所述自控水力截齒和所述普通截齒之間采用間隔式布置。

所述自控水力截齒的布置位置根據(jù)煤巖張力以及所述節(jié)水增效自控水力截割頭受力情況確定。

有益效果：

(1)截割頭上部分自控水力截齒能根據(jù)工況自行調(diào)節(jié)水流量，保證高壓水輔助截割作用的同時，極大地減少水資源及能量的浪費，避免工作面發(fā)生水患；

(2)在高壓水泵流量一定的情況下，增加輔助水射流的數(shù)量，提高截割頭破巖效率及降塵效果；

(3)自控水力截齒與普通截齒之間采用間隔式布置方式，且越靠近左側(cè)自控水力截齒布置越密集，這樣結(jié)合煤巖張力的變化部齒，能夠高好地發(fā)揮水射流輔助截割的作用；

(4)截割頭體在沒有截齒安裝的輪廓處設(shè)有2個手孔以便于高壓軟管與接頭的連接操作；

(5)自控水力截齒高壓入水口外側(cè)通過穿過截割頭體上的通孔的錐管螺紋接頭與高壓細(xì)軟管一端連接，高壓細(xì)軟管另一端與高壓水分配器通過管螺紋接頭連接，很大程度上降低了密封要求與難度；

(6)自控水力截割頭外形與普通截割頭一樣，只需在現(xiàn)有采掘機械上進(jìn)行部分零部件改造即可安裝，具有廣泛的適用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種節(jié)水增效自控水力截割頭整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的一種節(jié)水增效自控水力截割頭自控水力截齒的剖面圖；

其中，1-1、噴嘴；1-2、齒身；1-3、中心水道；1-4、防塵密封圈；1-5、法蘭套；1-6、內(nèi)六角螺栓；1-7、紫銅密封圈；1-9、格來圈；1-10、徑向流道；1-11、泄漏孔；1-12、環(huán)形凹槽、1-13、高壓水進(jìn)水孔。

圖3是本發(fā)明的一種節(jié)水增效自控水力截割頭普通截齒A、自控水力截齒B布置圖。

圖4是本發(fā)明的一種節(jié)水增效自控水力截割頭半剖視圖。

圖5是本發(fā)明的一種節(jié)水增效自控水力截割頭傳動部分圖。

圖中：1、自控水力截齒；2、管接頭Ⅰ；3、普通截齒；4、高壓軟管；5、管接頭Ⅱ；6、截割頭體；7、高壓水分流器；8、連接螺栓；9、聯(lián)軸器；10、傳動軸；11、端面密封；12、鍵；6-1、管接頭通孔；6-2、手孔；7-1、對稱平面；7-2、外螺紋；7-3、錐螺紋孔；7-4、中心水道；10-1、水道；10-2、內(nèi)螺紋孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明的具有節(jié)水增效能力的自控水力截割頭，包括截割頭體6，所述截割頭體6為中空結(jié)構(gòu)，所述截割頭體6外輪廓面用于安放焊接自控水力截齒1和普通截齒3，右側(cè)設(shè)有連接法蘭通過聯(lián)軸器9與傳動軸10相連。

所述自控水力截齒1具體見專利：一種節(jié)水增效水力截齒(專利號：CN201610453901.5)，在自控水力截齒1齒尖處設(shè)置噴嘴1-1，齒身1-2中間設(shè)置中心水道1-3，靠近尾端處設(shè)置徑向流道1-10及環(huán)形凹槽1-12；齒身1-2滑動設(shè)置在齒座1-8上，在力的作用下齒身可在齒座1-8內(nèi)部軸向滑動來控制齒身流道與齒座上的環(huán)形流道是否實現(xiàn)暢通連接。所述自控水力截齒齒座1-8下側(cè)設(shè)有高壓水入水口1-13，其內(nèi)側(cè)與齒座1-8內(nèi)的環(huán)形流道聯(lián)通。當(dāng)節(jié)水增效自控水力截割頭工作時，自控水力截齒1接觸到工作面并受力，齒身1-2向齒座1-8內(nèi)部滑動，此時齒身1-2中間的中心水道1-3、徑向流道1-10、環(huán)形凹槽1-12與齒座1-8上的高壓水入水口1-13連通。當(dāng)自控水力截齒1受力較弱或者不受力時，齒身1-2在高壓水入水口的高壓水力作用下滑動，環(huán)形凹槽1-12與高壓水入水口1-13之間的連通通道變小或者封閉，從而使得從自控水力截齒1噴嘴1-1噴出的水力減小或者封閉，實現(xiàn)了截齒空載時可持續(xù)進(jìn)行小流量噴射，極大地減少水資源及能量的浪費，避免工作面發(fā)生水患，同時解決了高壓水噴出時間滯后以及噴咀易堵塞的問題。

在所述截割頭體6上對稱開設(shè)有若干個通孔6-1，通孔6-1的數(shù)量與自控水力截齒1的數(shù)量相同，自控水力截齒1安裝在所述通孔6-1的位置上。在所述截割頭體6右側(cè)內(nèi)部安裝有高壓水分配器7，在所述自控水力截齒1齒座下側(cè)的高壓入水口通過穿過通孔6-1的管接頭Ⅰ2與高壓細(xì)軟管4一端連接，高壓細(xì)軟管4另一端與高壓水分配器7通過管接頭Ⅱ5連接。所述高壓水分配器7的左端上設(shè)有若干個錐螺紋孔7-3，錐螺紋孔7-3的數(shù)量與自控水力截齒1的數(shù)量相同。所述高壓水分配器7的中心設(shè)有水道與錐螺紋孔7-3連通。

所述高壓水分配器7右端制有外螺紋7-2與中空的主傳動軸10左側(cè)的內(nèi)螺紋孔10-2配合連接，且連接面處設(shè)置有端面密封圈11。所述中空傳動軸10中心設(shè)有水道10-1，傳動軸10與聯(lián)軸器9通過鍵12連接。所述中空傳動軸10中心設(shè)有水道10-1與所述高壓水分配器7中心的水道相通。

本發(fā)明的自控水力截割頭1安裝在截割頭上的自控水力截齒能夠根據(jù)煤巖的硬度導(dǎo)致截齒受力不同，從而改變自控水力截齒內(nèi)部的流量發(fā)生變化，實現(xiàn)高壓水流量的自行調(diào)節(jié)，在進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)時，與巖石發(fā)生截割作用的自控水力截齒處于高壓水開啟狀態(tài)增加破巖效率，降低截齒磨損，提高滅塵效果；與巖石不接觸的空載狀態(tài)下的自控水力截齒切換為低壓水，降低水流量，節(jié)約水資源。

在本發(fā)明中，所述自控水力截割頭的截割頭體外輪廓安裝6個自控水力截齒，利用自控水力截齒1的流量調(diào)節(jié)的功能根據(jù)工況來調(diào)節(jié)高壓水流量，在高壓水泵流量一定的情況下，增加輔助水射流的數(shù)量，提高截割頭破巖效率及降塵效果。

所述自控水力截齒1與普通截齒3之間采用間隔式布置方式，且越靠近截割頭頂部自控水力截齒布置越密集，這樣結(jié)合煤巖張力的變化布齒，能夠較好地發(fā)揮水射流輔助截割的作用?？紤]到泵流量大小的限制，本發(fā)明專利設(shè)置6個自控水力截齒，為使整個截割頭受力均勻以及考慮截割頭頂部受力較大的情況，在頂部設(shè)置的數(shù)量多些；具體規(guī)律是在外緣螺旋線上設(shè)置3個自控水力截齒，在內(nèi)部螺旋線設(shè)置3個自控水力截齒，并保證自控水力截齒的安裝位置是對稱的，如圖3所示。

所述截割頭體6在沒有截齒安裝的輪廓處設(shè)有2個手孔6-2以便于高壓軟管4與管接頭的連接操作。

所述自控水力截齒1與高壓水分流器7通過高壓軟管4及管接頭在截割頭體6內(nèi)部連接，降低了密封的要求和難度。

所述高壓水分流器7中心設(shè)有水道與其左端6個錐螺紋孔7-3連通。所述高壓水分配器7右端制有外螺紋與中空的主傳動軸10左側(cè)的內(nèi)螺紋孔配合連接，且在其外圓上加工有對稱的平面以便使用工具把緊，連接面處設(shè)置有端面密封圈。

工作原理：

如圖3所示，高壓水由傳動軸10的水道10-1通入到高壓水分流器7的中心水道7-4，經(jīng)高壓水分流器7分成6路后依次流入錐螺紋孔7-3、管接頭Ⅱ5、高壓軟管4、管接頭Ⅰ2、自控水力截齒1，最后由焊接在自控水力截齒齒尖處的硬質(zhì)合金噴嘴噴出，進(jìn)行輔助截割和降塵。

當(dāng)自控水力截齒1截割煤巖時，自控水力截齒1水道開啟，高壓水射流噴出輔助截齒截割破巖。

當(dāng)截齒破碎硬巖后，自控水力截齒1脫離破碎巖石而處于空載狀態(tài)，自控水力截齒1將高壓水轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪核蓢娮靽姵鲞M(jìn)行降塵，最大限度地減少無用射流流量消耗，防止工作面發(fā)生水患。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。