一种高低压水流自动转换型割煤装置的制作方法

本实用新型涉及井下煤矿机械设备领域，具体为一种高低压水流自动转换型割煤装置。

背景技术：

随着煤层钻孔深度的增加，煤层之间的应力也逐渐增大，普通的小钻头打的瓦斯抽放孔很容易被煤层之间的应力挤压回去，大大降低了瓦斯抽放的效率。水力钻孔技术自上世纪80年代被发现以后直到现在才逐渐被应用到煤层开采中去。但是由于水力钻孔作业方式在冲孔时需要将钻杆拔出，换成冲孔设备，才能实现水力冲孔。这些设备大多比较笨重，附件较多，工序复杂且二次导入钻杆时会因塌孔等原因造成导入不顺利，严重影响瓦斯抽采工作，造成了钻进效率低下工人劳动强度增大，井下生产效率等各方面的不良影响。现有的水刀割煤装置虽然实现了水力割煤，但该打孔与冲孔装置磨损后，难以拆卸、更换，原有的钻头与造穴装置采用锥螺纹连接，经过打钻旋转后螺纹过于紧固，拆卸难度较大，也容易损坏造穴装置。

技术实现要素：

为了解决上述水力冲孔作业中存在的问题，本实用新型提出了一种用于煤矿水力冲孔作业中的高低压水流自动转换型割煤装置，其结构简单、磨损后方便更换，并能够满足冲孔与打孔要求。

本实用新型为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种高低压水流自动转换型割煤装置，包括外壁带有绞龙的杆体以及与杆体连接的钻头，杆体中具有供水流流通的中心通道，杆体沿冲孔方向的尾端设有多个贯穿杆体侧壁并置于中心通道内的射流喷头，杆体两端均设置有母接头，中心通道尾部与母接头相接处设置有环形限位凸起，杆体通过一连接头与钻头连接，连接头一端与杆体首端螺纹连接，连接头另一端通过该端的杆状连接部插设在钻头中，且杆状连接部侧壁设置有用于固定钻头的限位销，杆体位于连接头与限位凸起之间的中心通道内设置有高低压水流切换机构；

所述高低压水流切换机构包括活塞筒以及滑动插设在活塞筒内的活塞阀，活塞筒与活塞阀均为沿冲孔方向首端密封、尾端敞开的筒体，活塞筒尾部侧壁开设有与射流喷头相互贯通的高压射流孔；活塞筒的筒体与中心通道之间形成低压水流通道，活塞筒的侧壁开设有与低压水流通道连通的低压水流通孔Ⅰ，活塞阀的侧壁开设有低压水流通孔Ⅱ，活塞阀通过设置在活塞筒筒体内的弹性件与活塞筒密封端的底壁连接，且在弹性件自然状态下，低压水流通孔Ⅱ与低压水流通孔Ⅰ相互贯通，而活塞阀的阀壁末端密封高压射流孔，并在水压增大时，活塞阀前移压缩弹性件后封闭低压水流通孔Ⅱ，打开高压射流孔。

作为优选的，所述活塞筒首端通过丝堵密封。

作为优选的，所述活塞筒的两端均具有与中心通道内径匹配的连接凸部，活塞筒位于两个连接凸部之间的筒体外径小于中心通道内径，低压水流通孔Ⅰ设置在活塞筒筒体上相邻活塞筒尾端连接凸部的位置处，高压射流孔设置在活塞筒尾端的连接凸部上。

作为优选的，所述连接头具有与中心通道相贯通的通孔。

作为优选的，所述钻头内设置有与杆体内的中心通道以及连接头内的通孔相贯通的用于降温的通腔。

作为优选的，所述活塞筒的敞口端处设置有用于限制活塞阀位置的限位挡圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

该高低压转换造穴装置是集打钻、冲孔为一体的装置，结构简单，成本低廉，只需改变水流压力或流速就可轻松实现打钻与冲孔功能的转换。同时在磨损后拆卸方便，解决了常规设备中打钻与冲孔转换更换零配件较多、工人劳动强度大、效率低下的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种高低压水流自动转换型割煤装置的结构示意图；

图2为本实用新型一种高低压水流自动转换型割煤装置中杆体的结构示意图；

图3为本实用新型一种高低压水流自动转换型割煤装置中高低压水流切换机构的结构示意图；

图4为本实用新型一种高低压水流自动转换型割煤装置中连接头的结构示意图；

图5为本实用新型一种高低压水流自动转换型割煤装置中钻头的结构示意图；

图中标记：1、杆体，101、射流喷头，102、母接头，2、环形限位凸起，3、连接头，301、限位销，4、活塞筒，401、高压射流孔，402、低压水流通孔Ⅰ，403、连接凸部，5、活塞阀，501、低压水流通孔Ⅱ，6、弹性件，7、低压水流通道，8、钻头，801、空腔，9、丝堵，10、限位挡圈。

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，本实用新型为一种高低压水流自动转换型割煤装置，包括外壁带有绞龙的杆体1以及与杆体1连接的钻头8，杆体1中具有供水流流通的中心通道，杆体1沿冲孔方向的尾端设有多个贯穿杆体1侧壁并置于中心通道内的射流喷头101，杆体1两端均设置有母接头102，中心通道尾部与母接头102相接处设置有环形限位凸起2，杆体1通过一连接头3与钻头8连接，连接头3一端与杆体1首端螺纹连接，连接头3另一端通过该端的杆状连接部插设在钻头1中，且杆状连接部侧壁设置有用于固定钻头8的限位销301，杆体1位于连接头3与环形限位凸起2之间的中心通道内设置有高低压水流切换机构；

所述高低压水流切换机构包括活塞筒4以及滑动插设在活塞筒4内的活塞阀5，活塞筒4与活塞阀5均为沿冲孔方向首端密封、尾端敞开的筒体，活塞筒4尾部侧壁开设有与射流喷头101相互贯通的高压射流孔401；活塞筒4的筒体与中心通道之间形成低压水流通道7，活塞筒4的侧壁开设有与低压水流通道7连通的低压水流通孔Ⅰ402，活塞阀5的侧壁开设有低压水流通孔Ⅱ501，活塞阀5通过设置在活塞筒4筒体内的弹性件6与活塞筒4密封端的底壁连接，且在弹性件6自然状态下，低压水流通孔Ⅱ501与低压水流通孔Ⅰ402相互贯通，而活塞阀5的阀壁末端密封高压射流孔401，并在水压增大时，活塞阀5前移压缩弹性件6后封闭低压水流通孔Ⅱ501，打开高压射流孔401。

以上为本实用新型的基本实施方式，可在以上基础上作进一步的改进、优化或限定。

进一步的，所述活塞筒4首端通过丝堵9密封。

进一步的，所述活塞筒4的两端均具有与中心通道内径匹配的连接凸部403，活塞筒4位于两个连接凸部403之间的筒体外径小于中心通道内径，低压水流通孔Ⅰ402设置在活塞筒4筒体上相邻活塞筒尾端连接凸部403的位置处，高压射流孔401设置在活塞筒尾端的连接凸部403上。

进一步的，所述连接头3具有与中心通道相贯通的通孔。

进一步的，所述钻头8内设置有与杆体1内的中心通道以及连接头3内的通孔相贯通的用于降温的通腔801。

进一步的，所述活塞筒4的敞口端处设置有用于限制活塞阀5位置的限位挡圈10。

在正常打钻过程中，水的流速及压力比较低，水流先经杆体1内的中心通道进入活塞阀5，此时水压不足以压缩弹性件6，活塞阀5的低压水流通孔Ⅱ501与活塞筒4的低压水流通孔Ⅰ402相互贯通，且活塞阀5的阀壁末端密封高压射流孔401，整个割煤装置处于低压水流冲洗冷却状态，水流先后经低压水流通孔Ⅱ501、低压水流通孔Ⅰ402后流入低压水流通道7，并经低压水流通道7进入到连接头3的通孔中后流入到钻头8内的通腔801中，对钻头8进行水力冷却。

在钻头冷却环节运用小孔节流的原理：水流通过连接头3后，水流遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使水流的压力急剧下降，其所对应的蒸发温度也会相应下降，因此液体就会在较低温度下蒸发，蒸发过程吸收本身的热量，从而对钻头8进行冷却。

在冲孔造穴过程中，加大水流的压力与流速，水流先经杆体1内的中心通道进入活塞阀5，此时水压冲撞活塞阀5密封垫的力足以压缩弹性件6，弹性件6收缩，活塞阀5前移，活塞阀5的低压水流通孔Ⅱ501与活塞筒4的低压水流通孔Ⅰ402失去贯通的状态，关闭水流的前进通道，至活塞阀5的阀壁末端脱离对高压射流孔401的密封，此时，高压射流孔401和射流喷头101与杆体1的中心通道处于相互贯通的状态，高压的水流经过高压射流孔401和射流喷头101后对煤层进行高压冲孔造穴。

另外，在钻头8磨损后，只需要连接头3上的限位销301，即可迅速完成8钻头的更换。

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。