一种节水增效自控水力截割头的制作方法

本发明涉及一种节水增效自控水力截割头，是一种适用于高压水射流掘进机的节水增效自控水力截割头。

背景技术：

目前，普通的截割头单纯依靠机械截齿破岩，无法截割硬岩，且截割头进行截割作业时截齿温度高，磨损快，破岩时粉尘量大，时有火花迸现，存在安全隐患。采用高压水射流辅助机械截齿破碎硬岩，是行之有效的方法之一。但是现有截割头上的高压水射流辅助破岩技术中，采用的喷嘴与截齿分开布置，由于受采掘机械截齿安装位置、喷嘴靶距、压力等因素影响，高压水射流不能有效作用于截齿破碎的裂纹，能量损耗大。由于井下工作空间小，高压水泵流量受到限制，制约着辅助水射流的安装数量，不能满足高效地耗破碎要求及最佳降尘效果，并且如果高压水射流过多，在井下射流流量无法得到控制，易在工作面处形成水患，降低工作效率。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题及矛盾，将自控水力截齿应用到现有截割头上并对截割头上的自控水力截齿进行间隔式布置，提供一种能够在尽可能多的高压水射流辅助作用下，提高巷道掘进效率，灭尘效果较好，且不会造成工作面水患的节水增效自控水力截割头。

技术方案：

一种节水增效自控水力截割头，包括截割头体，所述截割头体为中空结构，所述截割头体通过联轴器与中心设有水道的传动轴连接；

在所述截割头体外轮廓上安装有自控水力截齿和普通截齿；所述自控水力截齿包括喷嘴及与所述喷嘴连通的水道，在所述齿座内设有高压水入水口；所述自控水力截齿内设有通过自身受力以及高压水力控制所述水道与所述高压水入水口连通与封闭的自控装置；

在所述截割头体的轮廓上开设有若干用于安装所述自控水力截齿的通孔；在所述截割头体内设有高压水分配器，所述高压水分配器与所述传动轴中心的水道相连通；在所述高压水分配器上设有与所述通孔相对应的锥螺纹孔；所述自控水力截齿的高压水入水口与所述高压水分配器的锥螺纹孔之间通过高压软管连接。

所述自控水力截齿包括开有阶梯孔的齿座，齿座一侧面沿径向开设有与阶梯孔相通的高压水进水孔，齿座阶梯孔内插装有可在齿座上滑动的齿身，所述齿身临近齿座外端面处开有与高压水进水孔错位相通的环形凹槽，环形凹槽内开有径向水道，齿身前部沿轴向开有与径向水道相通的中心水道，齿身前端的中心水道出口处设有喷嘴，齿身的尾部端面与齿座底面间隙配合，齿座外端面内腔设有与齿身相配合的法兰套；

法兰套内侧端内孔倒角为小锥度内圆锥面，齿身的环形凹槽与法兰套内侧端内孔倒角相对一面的倒角为小锥度外圆锥面，所述小锥度外圆锥面的内侧设有与高压水进水孔孔口台肩相吻合的台阶。

所述自控水力截齿的数量根据掘进机在井下作业时的工作空间大小确定。

所述自控水力截齿的数量为6个。

所述高压软管两端分别通过管接头与高压水入水口及锥螺纹孔连接。

所述高压水分配器右端设有外螺纹与所述传动轴左侧的内螺纹孔配合连接，且连接面处设置有端面密封圈。

在所述截割头体上在没有截齿安装的轮廓处设有2个便于所述高压软管连接操作的手孔。

所述自控水力截齿和所述普通截齿之间采用间隔式布置。

所述自控水力截齿的布置位置根据煤岩张力以及所述节水增效自控水力截割头受力情况确定。

有益效果：

(1)截割头上部分自控水力截齿能根据工况自行调节水流量，保证高压水辅助截割作用的同时，极大地减少水资源及能量的浪费，避免工作面发生水患；

(2)在高压水泵流量一定的情况下，增加辅助水射流的数量，提高截割头破岩效率及降尘效果；

(3)自控水力截齿与普通截齿之间采用间隔式布置方式，且越靠近左侧自控水力截齿布置越密集，这样结合煤岩张力的变化部齿，能够高好地发挥水射流辅助截割的作用；

(4)截割头体在没有截齿安装的轮廓处设有2个手孔以便于高压软管与接头的连接操作；

(5)自控水力截齿高压入水口外侧通过穿过截割头体上的通孔的锥管螺纹接头与高压细软管一端连接，高压细软管另一端与高压水分配器通过管螺纹接头连接，很大程度上降低了密封要求与难度；

(6)自控水力截割头外形与普通截割头一样，只需在现有采掘机械上进行部分零部件改造即可安装，具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明的一种节水增效自控水力截割头整体结构图。

图2是本发明的一种节水增效自控水力截割头自控水力截齿的剖面图；

其中，1-1、喷嘴；1-2、齿身；1-3、中心水道；1-4、防尘密封圈；1-5、法兰套；1-6、内六角螺栓；1-7、紫铜密封圈；1-9、格来圈；1-10、径向流道；1-11、泄漏孔；1-12、环形凹槽、1-13、高压水进水孔。

图3是本发明的一种节水增效自控水力截割头普通截齿A、自控水力截齿B布置图。

图4是本发明的一种节水增效自控水力截割头半剖视图。

图5是本发明的一种节水增效自控水力截割头传动部分图。

图中：1、自控水力截齿；2、管接头Ⅰ；3、普通截齿；4、高压软管；5、管接头Ⅱ；6、截割头体；7、高压水分流器；8、连接螺栓；9、联轴器；10、传动轴；11、端面密封；12、键；6-1、管接头通孔；6-2、手孔；7-1、对称平面；7-2、外螺纹；7-3、锥螺纹孔；7-4、中心水道；10-1、水道；10-2、内螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明的具有节水增效能力的自控水力截割头，包括截割头体6，所述截割头体6为中空结构，所述截割头体6外轮廓面用于安放焊接自控水力截齿1和普通截齿3，右侧设有连接法兰通过联轴器9与传动轴10相连。

所述自控水力截齿1具体见专利：一种节水增效水力截齿(专利号：CN201610453901.5)，在自控水力截齿1齿尖处设置喷嘴1-1，齿身1-2中间设置中心水道1-3，靠近尾端处设置径向流道1-10及环形凹槽1-12；齿身1-2滑动设置在齿座1-8上，在力的作用下齿身可在齿座1-8内部轴向滑动来控制齿身流道与齿座上的环形流道是否实现畅通连接。所述自控水力截齿齿座1-8下侧设有高压水入水口1-13，其内侧与齿座1-8内的环形流道联通。当节水增效自控水力截割头工作时，自控水力截齿1接触到工作面并受力，齿身1-2向齿座1-8内部滑动，此时齿身1-2中间的中心水道1-3、径向流道1-10、环形凹槽1-12与齿座1-8上的高压水入水口1-13连通。当自控水力截齿1受力较弱或者不受力时，齿身1-2在高压水入水口的高压水力作用下滑动，环形凹槽1-12与高压水入水口1-13之间的连通通道变小或者封闭，从而使得从自控水力截齿1喷嘴1-1喷出的水力减小或者封闭，实现了截齿空载时可持续进行小流量喷射，极大地减少水资源及能量的浪费，避免工作面发生水患，同时解决了高压水喷出时间滞后以及喷咀易堵塞的问题。

在所述截割头体6上对称开设有若干个通孔6-1，通孔6-1的数量与自控水力截齿1的数量相同，自控水力截齿1安装在所述通孔6-1的位置上。在所述截割头体6右侧内部安装有高压水分配器7，在所述自控水力截齿1齿座下侧的高压入水口通过穿过通孔6-1的管接头Ⅰ2与高压细软管4一端连接，高压细软管4另一端与高压水分配器7通过管接头Ⅱ5连接。所述高压水分配器7的左端上设有若干个锥螺纹孔7-3，锥螺纹孔7-3的数量与自控水力截齿1的数量相同。所述高压水分配器7的中心设有水道与锥螺纹孔7-3连通。

所述高压水分配器7右端制有外螺纹7-2与中空的主传动轴10左侧的内螺纹孔10-2配合连接，且连接面处设置有端面密封圈11。所述中空传动轴10中心设有水道10-1，传动轴10与联轴器9通过键12连接。所述中空传动轴10中心设有水道10-1与所述高压水分配器7中心的水道相通。

本发明的自控水力截割头1安装在截割头上的自控水力截齿能够根据煤岩的硬度导致截齿受力不同，从而改变自控水力截齿内部的流量发生变化，实现高压水流量的自行调节，在进行掘进作业时，与岩石发生截割作用的自控水力截齿处于高压水开启状态增加破岩效率，降低截齿磨损，提高灭尘效果；与岩石不接触的空载状态下的自控水力截齿切换为低压水，降低水流量，节约水资源。

在本发明中，所述自控水力截割头的截割头体外轮廓安装6个自控水力截齿，利用自控水力截齿1的流量调节的功能根据工况来调节高压水流量，在高压水泵流量一定的情况下，增加辅助水射流的数量，提高截割头破岩效率及降尘效果。

所述自控水力截齿1与普通截齿3之间采用间隔式布置方式，且越靠近截割头顶部自控水力截齿布置越密集，这样结合煤岩张力的变化布齿，能够较好地发挥水射流辅助截割的作用。考虑到泵流量大小的限制，本发明专利设置6个自控水力截齿，为使整个截割头受力均匀以及考虑截割头顶部受力较大的情况，在顶部设置的数量多些；具体规律是在外缘螺旋线上设置3个自控水力截齿，在内部螺旋线设置3个自控水力截齿，并保证自控水力截齿的安装位置是对称的，如图3所示。

所述截割头体6在没有截齿安装的轮廓处设有2个手孔6-2以便于高压软管4与管接头的连接操作。

所述自控水力截齿1与高压水分流器7通过高压软管4及管接头在截割头体6内部连接，降低了密封的要求和难度。

所述高压水分流器7中心设有水道与其左端6个锥螺纹孔7-3连通。所述高压水分配器7右端制有外螺纹与中空的主传动轴10左侧的内螺纹孔配合连接，且在其外圆上加工有对称的平面以便使用工具把紧，连接面处设置有端面密封圈。

工作原理：

如图3所示，高压水由传动轴10的水道10-1通入到高压水分流器7的中心水道7-4，经高压水分流器7分成6路后依次流入锥螺纹孔7-3、管接头Ⅱ5、高压软管4、管接头Ⅰ2、自控水力截齿1，最后由焊接在自控水力截齿齿尖处的硬质合金喷嘴喷出，进行辅助截割和降尘。

当自控水力截齿1截割煤岩时，自控水力截齿1水道开启，高压水射流喷出辅助截齿截割破岩。

当截齿破碎硬岩后，自控水力截齿1脱离破碎岩石而处于空载状态，自控水力截齿1将高压水转变为低压水由喷嘴喷出进行降尘，最大限度地减少无用射流流量消耗，防止工作面发生水患。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。