专利名称：内缸回转式水压凿岩机的制作方法
内缸回转式水压凿岩机本发明涉及一种以压力水为动力的冲击式凿岩机。现在已有单位、个人多年研制纯水压凿岩机，但还未用于工业生产。其结构原理与油压凿岩机相似。且均采用高压水(水压10 15MPa)，材质、技术精度要求高、难度大。难以推广使用。本发明只需一套中、低压水管路供压力水作动力。与风动凿岩机比较，省掉了压风设备及管路，降低能耗约三分之二，减少了噪音，消除了油雾、粉尘污染。与油压凿岩机比较，不需把高压油泵及管路搬置作业点，避免作业现场漏油污染。本发明的目的是通过下述途径实现的。内缸回转式水压凿岩机由机头，独特的回转机构和冲击机构、机尾组成。本发明采用中、低压水(油)作动力驱动。压力水经机头的长管中心孔一环形槽·—轮毂进水孔一进入回转工作腔，带动叶片(可转动70度到80度)和轮毂转动(图2)。轮毂下端部伸出一带花键短轴与内缸上部的花键孔相连。带动内缸同步回转。内缸下部有凸齿与回转套上的凹齿啮合，通过回转套带动钎尾套及钎杆、钻头转动。冲击是利用内缸回转配流换向，使缸内冲击活塞作往复运动。即内缸上部和下部均开有四个孔，上、下孔从俯视看错开45度(图5)，内缸回转时，上、下孔分别接通对应外缸(外壳)上的进水孔和排水孔，达到配流换向之目的(图3、图4)。使活塞作往复运动打击钎尾套。为减缓冲击活塞空打和反程的冲击力，内缸上部和下部均置有增压缓冲气垫储能。机尾有进水孔连通进水通道和机尾上的环形水槽，再进入钎尾套中心，经钎杆中心孔冲洗炮眼排粉。本发明特点是I、本发明是以内缸回转配流换向的，改变现有(传统)液压、气动凿岩机均利用活塞往复运动配流换向的原理。它同样也可利用油压、气压作动力驱动。当调节好进排气时差，可使压气在缸内充分膨胀作功而节能，并降低噪音。2、冲锤(活塞)是全端面受压推动，受压面积大，可采用中、低压水驱动，材质、力口工制造易解决。而现有液压凿岩机冲锤是环形断面受压力，油压要求高。本机回转机构叶片受压面积大，因此扭力矩大。3、多孔同时进水和排水，水路畅通，减少进、排水阻力，适应压力水没有膨胀性的特性，可提高冲击功和效率，加大频率。4、动力水和排粉水合一，节省一套管路，降低成本。5、回转、冲击机构在同一轴线上(与风动相似)，细长紧凑，且回转机构扭力矩大，研制成功，可考虑冲、转一体的潜孔凿岩机。6、尤其对于深井开采的矿山，可利用地面与井下的自然落差产生压力水，节省了水泵，只稍增加矿井排水量。本发明是一种既节能、又安全、环保型机具。本发明结合附图
中的实施例作进一步详细的描述。图I :内缸回转式水压凿岩机示意图(摘要附图)
图2 :回转机构截面图I-I视图(双腔)图3 :冲击机构上进、排水孔截面图II-II视4 :冲击机构下进、排水孔截面图III-III视5 :内缸正面剖视、俯视剖面6 :叶片压下闭合供水示意图IV-IV视7 :另部件序号名称对照图 结构(图I)水压凿岩机由机头3、机身(回转机构5、冲击机构15)、机尾23三部分组成，由二根长螺杆32紧固于一体。I、机头由进水接头I、控制阀2、环形槽及长管4组成。2、回转机构(图2)分单环形腔、双环形腔、多环形腔。双腔结构四片可转动一定角度(70° -80° )的叶片7，套装于轮毂9(转子)园孔内，轮毂套装在机头的长管4上，管有内孔通压力水，其外壁的适当位置有二条环形槽(每条环形槽约占圆周的100° )，此槽有孔与长管上的中心孔相通，当叶片通过隔离块后，轮毂上的孔与环形槽相通，高压水进入回转腔内，使叶片转动。3、冲击机构(图I、图2、图4)由冲击活塞17,可回转的内缸16 (内套筒)和外缸15 (外壳)组成。内缸上部与下部分别开有四个孔(每孔相隔90°，见图五)。上孔编号1、2、3、4，下孔编号1’、2’、3’、4’。上下孔从俯视图看错开45°。下端有突齿，与回转套20啮合。外缸是固定的，上部与下部对应于内缸部位有八个孔，即每45°有一进水孔和一个排水孔。排水孔与缸外的集水胶囊相通，由胶囊集中进入回水管。外壳有四条进水通道(每隔90°均布)由机头环形槽经回转机构外壳(或隔离块中的孔)至冲击机构下部。4、机尾机尾23内有回转套20，缓冲环形增压气垫(储能)21，止推轴承22，钎尾套24，环形进水孔及水封25等。回转、冲击原理I、回转(见图I、图2、图6)回转是一个轮毂(转子)上装有四块活动叶片7 (叶片相隔90°均布)利用水压推动完成的(见图2)。高压水由长管中心孔到外壁环形槽(有孔相通)，再经轮毂上的小孔进入环形水腔内，推动叶片2、4伸开回转。当叶片1、3回转到排水孔位置时，轮毂上的进水孔自行关闭，在叶片2、4的推动下轮毂转动，叶片1、3在隔离块和通过压力水共同挤压(见图2、图6)，紧贴在轮毂上槽内。顺利通过隔离块后，其下部的进水孔与长管上环形槽连通，叶片1、3会自行打(冲)开回转。当叶片2、4转到排水孔及隔离块位置时，会重覆叶片I、3的压下动作，通过隔离块。回转机构是绕长管慢速转动的，不可逆转。轮毂下部伸出一带花键的短轴，与内缸上部的花键孔相连，带动内缸同步回转，内缸下端部有凸齿与回转套上的凹齿相啮合，回转套有六角形内孔，钎尾套上端置于此孔中，因此，内缸转动带动回转套、钎尾套、钎杆转动。
2、冲击(见图I、图3、图4)内缸转动时，其上部的四个孔1、2、3、4与外缸(机壳)的四个进水孔相通，压力水进入内缸上部推动活塞向前运动，与此同时，内缸下部的四个孔与外缸排水孔相通(比上部进水稍提前)，把内缸下部的水排出，活塞最终打击钎尾套。当内缸继续转动45°时，下部的四个孔1’、2’、3’、4’与外缸进水孔相通，推动活塞往上(返程)运动，与此同时，内缸上部的四个孔转到与排水孔相通位置，把上腔内的水排出。内缸继续转动，开始下一循环。从截面图3可以看出，内缸每转一周，活塞冲击四次。若内、外缸的进、排水孔加密，则内缸每转一周活塞可冲击六次或八次，增加或减少外缸上进、排水孔所占平面角度(即进排水孔的宽度)，可增加或减少进入内缸进水或排水时间。同样内缸转速增加，也可增加冲击频率。为缓冲活塞空程的冲击力和轴向压力，内缸上部和回转套下部装有缓冲增压气垫13,21和止推轴承12、22。本机可空打·钎尾套后端深入前腔(返程腔)内有一小距离L (图I)，当轴向推力不足或没有推力的情况下，活塞打击钎尾套后端时，钎尾套往前运动，至使活塞直接打击回转套，并压缩前部的缓冲垫储能。从图上可看出活塞前端移到回转套位置时，把内缸前端的四个孔I’、2’、3’、4’封闭，水无法进入前腔内，只有当气垫膨胀和上部四个孔1、2、3、4与排水孔相通时，活塞才能上移一段距离，使I’、2’、3’、4’孔与进水孔相通进入前腔内，因开启进水孔的时间滞后了，进入前腔的水量比正常少，活塞返程距离也小，待到下一循环后腔进水时，活塞只能在一段短行程内运动，保持一种轻打势态。当对钻机施加一定轴向推力后，钎尾套后端又深入前腔内距离L。活塞恢复正常运动。润滑活塞、内缸、止推轴承等运动部件均采用黄油压注式润滑。钻孔排粉进水道下部有细小孔与机尾内的小孔及环形槽相通，经钎尾套上的小孔进入钎尾套中心一钎杆中心孔一孔底冲洗炮眼排粉，冷却钻头。防锈蚀水压凿岩机内腔充满积水易锈蚀。另部件最好采用不锈钢加工。若放置较久不用，作业完后，应接上油压管打数秒钟，排除(置换)腔内积水。下次使用前接压力水管打数秒钟，排出腔内机油盛装，下次备用。实施方式与方法一、供排水I、本发明使用的水压为2MPa 6MPa。若采用大功率凿岩机,可增大水压。2、压力水可在距作业点较远处设增压泵(井下可设在硐室)，再用管路输送到作业点，作业点需设缓冲容器。大于200米垂深的矿井，可在地面设水池，用管路把水直送作业地点。3、本机排水，可经排水管路输送到增压泵站循环使用，但需补充冲洗炮眼部份水，条件允许也可将排水直接导入排水沟，不循环使用(水源充足的情况)。
二、使用I、本发明可使用水支腿(有现成借鉴)支撑操作打眼。2、加大水压，可增大冲击功，回转机构采用多腔结构增大扭力矩，可制成导轨式凿岩机，需安置在凿岩台车上。3、也可作成水力冲击镐采煤(用循环水)，据调查，现有的采煤机不适应南方地质复杂煤层和坚硬煤层采煤。本发明试图在一种可移动支架平台上安装几台水力镐采煤，平台置有循环水增压泵，以解决前述之不足。三、加工制造
本发明的内缸、机体外壳采用耐酸高强度优质厚壁无缝管加工,机头、机尾采用铸造加工，活塞、内缸、钎尾套叶片等需经热处理，且加工精度高。另部件重量，体积均不大，一般机加工设备齐全的中、小型机械制造厂可制造。
权利要求
1.本发明属于一种以中、低压水(也可用油或乳化液)作动力驱动的内缸回转式水压凿岩机。由机头3、回转机构5、冲击机构15、机尾23组成。此四部件的外殻端部相互套接，用二根长螺杆紧固于一体。(图一) 本发明的特征在于机头置有进水管(I)控制水阀(2)有中心孔可供水的长管(4)及环形水腔；机头下端的是回转机构(5);它是由置于外殻(5)内的可绕长管回转的轮毂(9)装于轮毂园孔内的可转动一定角度(70度至80度)的叶片(7)(四片)及两块分开工作腔的隔离块(8)和端盖组成置于回转机构下部是冲击机构(15);它是由有进水通道(四条)和上、下进水孔、排水孔的外缸(15)、套装在外缸内的回转内缸(16)及置于缸中的冲击活赛(17)组成，轮毂有带花键的短轴连接内缸的花键孔带动内缸同步回转。活塞往复运动是通过内缸上、下孔与外缸相对应的上、下进、排水孔轮流相通，产生配流换向完成的；内缸下端有凸齿与回转套上的凹齿啮合、回转套中心有六角形内孔，置于机尾内的钎尾套上端套在此孔中；内缸上、下部有增压缓冲气垫储能；机尾上有小孔连通进水通道和机尾内的环形槽与钎尾套中心孔相通。
2.权利要求I所述的回转机构其特征是长管(4)中心给水，长管外壁有局部环形槽(6)二条，控制进、停水。
3.权利要求I所述的回转机构其特征是叶片(7)只能从轮毂(9)端部插入。叶片前倾，可转动70° -80°，闭合后压入轮毂槽内。
4.权利要求I所述的回转机构叶片闭合压下是受隔离块(8)挤压和压力水施压于其背面共同作用完成的。使叶片顺利通过隔离块(见图三、图六)，叶片打开也是靠压力水施压于叶片正面完成的。
5.权利要求I所述的冲击机构是利用内缸(16)回转产生配流换向，使冲击活塞(17)作往复运动。
6.权利要求I所述的冲击机构，改变外缸(壳)(15)的进排水孔数(上、下分别至少有一个进水孔和一个排水孔)，内缸孔数也相应改变，可改变每转一周的冲击频率。
7.权利要求I所述的冲击机构特征是改变进、排水孔(18、19)所占平面角度(即进、排水孔宽度)可调节进排水时间。
8.权利要求I所述的内缸回转式水压凿岩机的特征是为防止内腔锈蚀是采用油(或乳化液)水置换解决的。
9.据权利要求I的特征是冲击机构上部和下部均有增压缓冲气垫起缓冲、储能作用。
10.权利要求I的特征是机尾有进水小孔通钎尾套中心。
全文摘要
内缸回转式水压凿岩机。整机由机头，独特的回转机构和冲击机构、机尾组成。采用中、低、压水(油)作动力驱动。压力水经机头的长管中心孔进入回转工作腔，带动叶片和轮毂转动。轮毂下端部伸出一带花键短轴与内缸上部的花键孔相连。带动内缸同步回转。内缸下部有凸齿与回转套上的凹齿啮合，通过回转套带动钎尾套及钎杆转动。冲击内缸上部和下部均开有四个孔，上、下孔错开45度，内缸回转时，上、下孔别接通对应外缸上的进水孔和排水孔，达到配流换向的目的。使活塞作往复运动打击钎尾套。内缸上部和下部均置有增压缓冲气垫储能。机尾有进水小孔连通进水通道经纤尾套、钎杆中心孔排粉。回转机构叶片受压面积大，因此扭力矩大。冲击机构活塞全端面受压(力)，可使用中、低、压水(油)作动力。多孔进、排水、水路畅通。动力水与排粉水合一。
文档编号E21B6/00GK102937000SQ20121024260
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月1日 优先权日2012年7月1日
发明者邹叔仪 申请人:邹叔仪, 邹杰