一种凿岩风炮的制作方法

本发明涉及风炮凿岩领域，特别是涉及一种凿岩风炮。

背景技术

所谓凿岩，就是在岩石(或矿石)上钻凿炮孔。在采矿工程中，眼孔常用以装填炸药，进行爆破。有时借助凿岩形成大口径的眼孔，不用爆破，直接用作井巷，眼孔还用于地质勘探、输送物料、安装锚杆、管道、电缆等设施或作为采油工程中的油、气井，所以凿岩在地质、石油、水电、交通等有关岩石破碎工程中亦有着广泛的应用。

目前大部分的凿岩钻孔时用气缸式风炮作为动力，风炮是用压缩空气作为动力对钎杆进行推出和推回，钎杆冲程时对岩石进行冲击并钻进去一点点，钎杆回程时旋转一个角度，相当于钻进岩石的钎杆在里面扭动岩石让岩石破裂，同时钎杆中间通水，水起到钻孔时润滑和把泥土从孔中冲出的作用。现有的风炮凿岩时对钎杆的作用是硬碰硬造成振动引起比较大的噪音。

技术实现要素：

基于此，本发明的目的在于，提出一种凿岩风炮，解决了现有的凿岩风炮噪音大的技术问题，采用直线电机代替气缸，达到了振动小、噪音小的技术效果。

一种凿岩风炮，包括直线电机组件、钎杆组件和连接组件：

所述直线电机组件包括：

定子，所述定子具有第一容纳腔；

动子，滑动设置在所述第一容纳腔中，可沿所述定子轴向运动，所述动子具有第二容纳腔；

所述钎杆组件包括：

钎杆导向座，与所述动子相邻设置，并滑动设置在所述第一容纳腔中，可沿所述定子轴向运动；

钎杆，沿所述定子的轴向设置，其一端通过单向轴承安装在所述钎杆导向座中，另一端伸出所述定子；

所述连接组件包括：

螺母，固设在所述第二容纳腔中；

螺杆，沿所述定子的轴向设置，与所述螺母螺纹连接，其一端与所述单向轴承固接；

弹性件，其一端与所述螺母连接，另一端与所述钎杆导向座连接，可沿着所述定子的轴向发生弹性形变。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，所述弹性件包括导向杆和压簧；所述导向杆与所述螺母滑动连接，其一端与所述钎杆导向座固接；所述压簧套设在所述导向杆上，并位于所述螺母和钎杆导向座之间。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，所述钎杆组件还包括钎杆安装座，所述钎杆安装座通过所述单向轴承的支撑安装在所述钎杆导向座中，所述钎杆位于定子中的一端固定在所述钎杆安装座上。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，所述螺杆、钎杆和钎杆安装座中设置有互相连通的水管，所述钎杆的水管出口设置在伸出所述定子的一端。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，还包括水管旋转接头，旋转设置在所述螺杆和单向轴承的连接处，连通所述螺杆和钎杆安装座的水管。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，还包括第一支撑轴承，设置在所述钎杆导向座中，并支撑所述钎杆安装座。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，还包括第二支撑轴承，设置在所述钎杆导向座中，并支撑所述钎杆安装座，所述第二支撑轴承设置在所述单向轴承和第一支撑轴承之间。

作为上述凿岩风炮的进一步改进，所述钎杆包括钎杆本体和凸出部，所述凸出部位于伸出所述定子的一端，所述凸出部径向凸出于所述钎杆本体。

相比于现有技术，本发明所述的凿岩风炮至少具有如下技术效果：

1、本发明所述的凿岩风炮采用直线电机作为驱动源、采用钎杆导向座固定钎杆，还通过螺杆螺母以及弹性件传递冲击力，达到了振动小、噪音小的技术效果。

2、直线电机具有冲击力可调、反作用力可反馈的特点，能够对凿岩进行柔性冲击，可以实时监控反作用力换算出岩石的硬度，能为下次的凿岩提供参考价值。

3、通过单向轴承连接螺母和钎杆，使得钎杆在冲击时不转动，在动子回程时才跟着螺母一起转动，使钻孔中的岩石松动。

4、通过所述水管的引导，水从钎杆端部喷出，在动子回程时，水冲击岩石，岩石颗粒跟着流水一起流出孔。

5、所述钎杆安装座通过第一支撑轴承和第二支撑轴承，使钎杆更加稳定，减少振动和噪音的产生。

6、所述钎杆的凸出部使得钎杆转动时更容易让岩石松动。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述凿岩风炮的剖视图；

图2为本发明所述凿岩风炮的立体图。

具体实施方式

本发明提供了提出一种凿岩风炮，解决了现有的凿岩风炮噪音大的技术问题，采用直线电机代替气缸，达到了振动小、噪音小的技术效果。

请参阅附图，附图中显示了本发明所述凿岩风炮的一个实施例。然而，本发明可体现为多种不同的形式，并且不应理解为限于本文中所提出的特定实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另外限定，否则，本文中所使用的术语(包括技术性和科学性术语)应理解为具有与本发明所属的领域中的技术人员通常所理解的意义相同的意义。而且，要理解的是，本文中所使用的术语应理解为具有与本说明书和相关领域中的意义一致的意义，并且不应通过理想的或者过度正式的意义对其进行解释，除非本文中明确这样规定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，图1为本发明所述凿岩风炮的剖视图；图2为本发明所述凿岩风炮的立体图。

一种凿岩风炮，包括直线电机组件、钎杆组件和连接组件，所述直线电机组件作为驱动源，通过连接组件与钎杆组件连接进行凿岩作业。

以下分别对本实施例凿岩风炮的各个组成部分进行详细描述。

所述直线电机组件为产生动力的驱动源，其包括：

定子11，作为直线电机的主要部件，所述定子11具有第一容纳腔，所述定子11的上设置有永磁铁，所述定子11的内部沿着轴向设置有导轨。

动子12，为直线电机的另一主要部件，滑动设置在所述第一容纳腔中，可沿所述定子11轴向运动，所述动子12具有第二容纳腔。所述动子12上设置有线圈，通电后产生的磁通与定子11上的永磁铁产生斥力而让动子12移动。所述动子12滑动设置在所述定子的导轨上，可沿着导轨做直线运动。所述钎杆组件包括：

钎杆导向座21，与所述动子12相邻设置，并滑动设置在所述第一容纳腔中，可沿所述定子11轴向运动。所述钎杆导向座起到钎杆的导向作用，用于带动钎杆22运动，传递直线电机所产生的动力。

钎杆22，沿所述定子11的轴向设置，其一端通过单向轴承23安装在所述钎杆导向座21中，另一端伸出所述定子11。所述钎杆22为凿岩的主要部件，用于冲击岩石并进行钻孔。

所述连接组件用于连接钎杆组件和直线电机组件，传递动力，其包括：

螺母31，固设在所述第二容纳腔中，与所述动子12同步运动。具体地，所述螺母的螺纹为梯形螺纹。

螺杆32，沿所述定子11的轴向设置，与所述螺母31螺纹连接，其一端与所述单向轴承23固接。具体，所述螺杆32的螺纹为梯形螺纹。

弹性件，其一端与所述螺母31连接，另一端与所述钎杆导向座21连接，可沿着所述定子11的轴向发生弹性形变。

工作时，在直线电机组件通电产生动力时，所述动子11带动螺母31向所述钎杆22方向移动，钎杆22冲击到岩石时所述弹性件被压缩同时迫使钎杆22凿进岩石，弹性件压缩存储能力，同时，螺杆32在螺母31的限制下进行旋转，螺杆32与钎杆22之间的单向轴承23旋转但不让钎杆转动22。所述动子12冲击到一定距离后回程，动子12回程同时弹性件的能量释放迫使螺杆32在螺母31中旋转，因单向轴承23在螺杆32的这个方向旋转时内外圈也一起旋转，从而带动钎杆22旋转扭动岩石松动。

具体地，所述弹性件包括导向杆33和压簧34；所述导向杆33与所述螺母31滑动连接，其一端与所述钎杆导向座21固接；所述压簧34套设在所述导向杆33上，并位于所述螺母31和钎杆导向座21之间。在冲击时，动子移动通过所述压簧34推动所述钎杆导向座21。所述导向杆33可以限制动子12和钎杆导向座21的距离，不会让压簧34把前两者撑开太远。

作为优选的实施例，所述钎杆组件还包括钎杆安装座25，所述钎杆安装座25通过所述单向轴承23的支撑安装在所述钎杆导向座21中，所述钎杆22位于定子11中的一端固定在所述钎杆安装座25上。所述钎杆安装座25的设置使钎杆22的拆装更方便，并且更稳定。具体地，还可包括第一支撑轴承26，设置在所述钎杆导向座21中，并支撑所述钎杆安装座25；以及第二支撑轴承27，设置在所述钎杆导向座21中，并支撑所述钎杆安装座25，所述第二支撑轴承27设置在所述单向轴承23和第一支撑轴承26之间。所述钎杆安装25通过单向轴承23、第一支撑轴承26以及第二支撑轴承27共同支撑在所述钎杆导向座21中，使得钎杆22在冲击以及旋转时更稳定，减少振动。

作为优选的实施例，所述螺杆32、钎杆22和钎杆安装座25中设置有互相连通的水管，所述钎杆22的水管出口设置在伸出所述定子11的一端。该设置可将水从钎杆22冲击岩石的一端喷出，在钎杆22旋转时，岩石颗粒跟着流水一起流出孔。

作为优选的实施例，还包括水管旋转接头4，旋转设置在所述螺杆32和单向轴承23的连接处，连通所述螺杆32和钎杆安装座25的水管。所述水管旋转接头4的作用是钎杆22旋转时水路的进口端水管不需要旋转，通过钎杆22和水管旋转接头4的相对转动，使水路的进口端水管保持不旋转。具体地，所述水管旋转接头4的一端设置在所述螺杆32中，另一端穿过所述单向轴承23伸入所述钎杆安装座25，以连通钎杆安装座25和螺杆32中的水管。

作为优选的实施例，所述钎杆22包括钎杆本体和凸出部221，所述凸出部221位于伸出所述定子11的一端，所述凸出部221径向凸出于所述钎杆本体。具体地，所述凸出部221的截面为六角形，在钎杆22旋转时，更有效地搅碎岩石，提高工作效率。

工作原理：直线电机组件通电产生磁通从而产生动子的动力12时，所述动子12带动螺母31使所述压簧34推动钎杆导向座21，钎杆22冲击到岩石时所述压簧34被压缩同时迫使钎杆22凿进岩石，压簧34压缩存储能力，同时，螺杆32在螺母31的限制下进行旋转，螺杆32与钎杆22之间的单向轴承23旋转但不让钎杆转动22。所述动子12冲击到一定距离后回程，动子12回程同时压簧34的能量释放迫使螺杆32在螺母31中旋转，因单向轴承23在螺杆32的这个方向旋转时内外圈也一起旋转，从而带动钎杆22旋转扭动岩石松动，同时水路中的水从钎杆尾部冲击岩石，岩石颗粒跟着流水一起流出孔。具体地，本发明所述的凿岩风炮每秒钟可冲击数十次，每冲击一次，所述钎杆22凿进岩石一点，所述动子12回程时，钎杆组件在岩石的限制下不会跟着缩回，而是在螺杆32的带动下旋转搅松岩石，如此反复循环进行凿岩作业。

其中，可以通过调节电流大小控制直线电机组件提供的冲击力，并通过撞击时电流的变化大小反馈，判断出反作用力的大小从而换算出岩石的硬度，然后根据岩石的硬度调节冲击力，实现柔性冲击。进一步的，一个隧道面上多个点的反作用力可以反应岩石的硬度分布区域，硬度大的地方可多钻孔放炸药爆破。

相比于现有技术，本发明所述的凿岩风炮至少具有如下技术效果：

1、本发明所述的凿岩风炮采用直线电机作为驱动源、采用钎杆导向座固定钎杆，还通过螺杆螺母以及弹性件传递冲击力，达到了振动小、噪音小的技术效果。

2、直线电机具有冲击力可调、反作用力可反馈的特点，能够对凿岩进行柔性冲击，可以实时监控反作用力换算出岩石的硬度，能为下次的凿岩提供参考价值。

3、通过单向轴承连接螺母和钎杆，使得钎杆在冲击时不转动，在动子回程时才跟着螺母一起转动，使钻孔中的岩石松动。

4、通过所述水管的引导，水从钎杆端部喷出，在动子回程时，水冲击岩石，岩石颗粒跟着流水一起流出孔。

5、所述钎杆安装座通过第一支撑轴承和第二支撑轴承，使钎杆更加稳定，减少振动和噪音的产生。

6、所述钎杆的凸出部使得钎杆转动时更容易让岩石松动。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。