一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪，是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成，本实用新型扩大了机械式滑轨锁紧机构的伸缩水枪钻具开采矿层的区域，增加了单孔采矿量，相对的降低了开采单位矿石的成本。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种用于钻孔水力开采矿物的伸缩水枪，特别涉及一种基于棘爪 锁紧机构的伸缩水枪。 一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的飞速发展，采矿业正面临着地表和浅部富矿日趋枯竭的情况，而 地下深部矿产、浅部不均匀的小矿、贫矿、湖海底矿产以及复杂水文和地质条件的矿产具有 开采难度大的问题。采用传统方法开采深部矿产和浅部不均匀小矿、贫矿等势必带来成本 过高的问题。为此各国都在寻找一种低成本的采矿方法，钻孔水力开采就是在这一历史背 景下产生的一种新的采矿方法。
[0003] 钻孔水力开采方法是在穿过矿层的钻孔内，用高压水射流破碎矿体，破碎下来的 矿渣与循环水在孔底形成流动状态的液固两相的矿浆，然后由举升设备将矿浆输送到地 表，矿浆经过沉淀分选即可得到有用矿石，水可以继续作为循环介质进行下一步开采。该方 法只需要操作人员在地面操作即可，具有开采深度大、基建投资少、建矿周期短、成本低、安 全、高效、环境污染小等优点。
[0004] 目前，在水力开采工艺中使用的水枪都是固定式水枪，高压喷嘴固定在钻具外壁， 这种钻具在开采中存在以下不足：由于在地下空间中充满循环介质，高压水枪从高压喷嘴 射出之后，水射流的速度会逐渐减低，破岩能力随之下降，这就限制了固定式水枪的破岩范 围。
[0005] 正由于以上不足，造成了矿产单孔开采量较小，相对应的提高了矿产的单位矿产 开米成本，与降低生产成本的初衷相违背。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是为了解决固定式水枪水射流的速度逐渐减低、破岩能力下降 的问题而提供一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪。
[0007] 本实用新型是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；
[0008] 所述滑动控制部分包括高压水管、滑块上板、偏心接管、弹簧、滑块下板和旋转弯 接头、棘爪，其中高压水管穿过上挡板的中心滑套，并与偏心接管通过螺栓连接，偏心接管 穿过滑块上板和滑块下板，偏心接管分别与滑块上板和滑块下板焊接，并与旋转弯接头螺 纹连接，旋转弯接头与水枪通过螺纹连接，滑块下板上设置有两个棘爪，滑块上板、滑块下 板上分别开设有滑动孔，导向杆和排渣管分别卡进滑动孔内；
[0009] 所述水枪伸缩部分包括水枪臂、水枪支撑轴、支撑杆、第一下固定板，其中水枪臂 的中部与水枪支撑轴固定连接，水枪臂与支撑杆通过水枪支撑轴铰接，支撑杆与第一下固 定板通过铰接支座铰接，铰接支座与第一下固定板焊接；
[0010] 所述保护管部分包括排渣管、上挡板、导向杆、导向杆锁紧螺母、保护管、第一下固 定板、下固定板连接螺栓、下固定板间隔管、第二下固定板和排渣管导向套，其中上挡板上 开设有用于排渣管、高压水管和导向杆穿过的预留孔；第一下固定板上开设有排渣管、导向 杆穿过的预留孔，第二下固定板上开设有排渣管的预留孔，排渣管依次贯穿上挡板、第一下 固定板和第二下固定板，并与第二下固定板通过排渣管锁紧螺母固定，导向杆上部与上挡 板通过螺母固定，导向杆下部与第一下固定板通过螺母固定，其中导向杆穿过滑块上板、滑 块下板的预留孔，保护管的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条，齿条上的齿与棘 爪相互啮合，保护管分别与上挡板和第一下固定板焊接。
[0011] 工作原理及过程：在工作过程中，滑动控制部分沿导向杆向下滑动，滑块下板上的 棘爪在弹簧拉力作用下紧贴保护管上的齿条，此时，滑动控制部分与第一下固定板的距离 缩短，旋转弯接头、水枪、水枪支撑轴、支撑杆以及第一下固定板和铰接支座组成的曲柄滑 块机构产生运动，支撑杆支撑水枪沿钻具径向张开一定角度，达到需要的角度后，当钻具提 升时，在自重作用下，保护管部分会有相对于滑动控制部分有向下的运动趋势，即滑动控制 部分有相对于保护管部分向上的运动趋势，此时棘爪在弹簧拉力的作用下卡入保护管两侧 齿条上的齿槽内，滑动部分被固定在此位置；钻具内通入高压水，高压水从水枪前端的喷嘴 高速射出，不断破碎矿层，破碎一定空间后，钻具下降至孔底后，滑动控制部分继续相对于 保护管部分向下移动，重复同样的动作，保护管继续向外侧张开，继续破碎矿层，直到水枪 处于接近水平位置；滑动控制部分继续往下运动，此时定位解锁杆就会推动棘爪，使棘爪绕 转轴向远离齿条的方向旋转一定角度，棘爪越过转动圆弧最高点后，在弹簧的拉力作用下， 将棘爪和齿分离，滑动控制部分往上移动，水枪收回到保护管内，收回钻具，矿层开采完毕。
[0012] 本实用新型的有益效果：
[0013] 本实用新型的保护管起到保护管路和内部部件的作用，并作为水枪和支撑杆的收 容腔；本实用新型扩大了固定式水枪钻具开采矿层的区域，增加了单孔采矿量，相对的降低 了开采单位矿石的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本实用新型实施例的结构示意图。
[0015] 图2为本实用新型实施例的剖视图。
[0016] 图3为本实用新型实施例的B-B方向剖视图。
[0017] 图4为本实用新型实施例的C-C方向剖视图。
[0018] 图5为本实用新型实施例的保护管正视图 [0019] 图6为本实用新型实施例的保护管俯视图。
【具体实施方式】
[0020] 请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6为本实用新型的实施例，是由滑动控制部 分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；
[0021] 所述滑动控制部分包括高压水管1、滑块上板8、偏心接管9、弹簧10、滑块下板11 和旋转弯接头12、棘爪25,其中高压水管1穿过上挡板3的中心滑套，并与偏心接管9通过 螺栓7连接，偏心接管9穿过滑块上板8和滑块下板11，偏心接管9分别与滑块上板8和滑 块下板11焊接，并与旋转弯接头12螺纹连接，旋转弯接头12与水枪13通过螺纹连接，滑 块下板11上设置有两个棘爪25,滑块上板8、滑块下板11上分别开设有滑动孔26,导向杆 4和排渣管2分别卡进滑动孔26内；
[0022] 所述水枪伸缩部分包括水枪臂13、水枪支撑轴15、支撑杆17、第一下固定板18,其 中水枪臂13的中部与水枪支撑轴15固定连接，，水枪13与支撑杆17通过水枪支撑轴15 铰接，支撑杆17与第一下固定板18通过铰接支座24铰接，铰接支座24与第一下固定板18 焊接；
[0023] 所述保护管部分包括排渣管2、上挡板3、导向杆4、导向杆锁紧螺母5、保护管14、 第一下固定板18、下固定板连接螺栓19、下固定板间隔管20、第二下固定板21和排渣管导 向套22,上挡板3上开设有用于排渣管2、高压水管1和导向杆4穿过的预留孔；第一下固 定板18上开设有排渣管2、导向杆4穿过的预留孔，第二下固定板21上开设有排渣管2的 预留孔，排渣管2依次贯穿上挡板3、第一下固定板18和第二下固定板21，并与第二下固定 板21通过排渣管锁紧螺母22固定，导向杆4上部与上挡板3通过螺母固定，导向杆4下部 与第一下固定板18通过螺母固定，其中导向杆4穿过滑块上板8、滑块下板11的预留孔，保 护管14的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条6,齿条6上的齿与棘爪25相互啮 合，保护管14分别与上挡板3和第一下固定板18焊接。
[0024] 工作原理及过程：在工作过程中，滑动控制部分沿导向杆4向下滑动，滑块下板11 上的棘爪25在弹簧10拉力作用下紧贴保护管14上的齿条6,此时，滑动控制部分与第一下 固定板18的距离缩短，旋转弯接头12、水枪13、水枪支撑轴15、支撑杆17以及第一下固定 板18和铰接支座24组成的曲柄滑块机构产生运动，支撑杆17支撑水枪13沿钻具径向张 开一定角度，达到需要的角度后，当钻具提升时，在自重作用下，保护管部分会有相对于滑 动控制部分有向下的运动趋势，即滑动控制部分有相对于保护管部分向上的运动趋势，此 时棘爪25在弹簧10拉力的作用下卡入保护管6两侧齿条6上的齿槽内，滑动部分被固定 在此位置；钻具内通入高压水，高压水从水枪13前端的喷嘴高速射出，不断破碎矿层，破碎 一定空间后，钻具下降至孔底后，滑动控制部分继续相对于保护管部分向下移动，重复同样 的动作，保护管14继续向外侧张开，继续破碎矿层，直到水枪13处于接近水平位置；滑动控 制部分继续往下运动，此时定位解锁杆16就会推动棘爪25,使棘爪25绕转轴向远离齿条 的方向旋转一定角度，棘爪25越过转动圆弧最高点后，在弹簧10的拉力作用下，将棘爪25 和齿条6分离，滑动控制部分往上移动，水枪13收回到保护管14内，收回钻具，矿层开采完 毕。
【权利要求】
1. 一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪，其特征在于：是由滑动控制部分、水枪伸缩部 分和保护管部分组成； 所述滑动控制部分包括高压水管（1)、滑块上板（8)、偏心接管（9)、弹簧（10)、滑块下 板（11)和旋转弯接头（12)、棘爪（25)，其中高压水管（1)穿过上挡板（3)的中心滑套，并 与偏心接管（9)通过螺栓（7)连接，偏心接管（9)穿过滑块上板（8)和滑块下板（11)，偏 心接管（9)分别与滑块上板（8)和滑块下板（11)焊接，并与旋转弯接头（12)螺纹连接，旋 转弯接头（12)与水枪（13)通过螺纹连接，滑块下板（11)上设置有两个棘爪（25)，滑块上 板（8)、滑块下板（11)上分别开设有滑动孔（26)，导向杆（4)和排渣管（2)分别卡进滑动 孔（26)内； 所述水枪伸缩部分包括水枪臂（13)、水枪支撑轴（15)、支撑杆（17)、第一下固定板 (18)，其中水枪臂（13)的中部与水枪支撑轴（15)固定连接，水枪臂（13)与支撑杆（17)通 过水枪支撑轴（15)铰接，支撑杆（17)与第一下固定板（18)通过铰接支座（24)铰接，铰接 支座（24)与第一下固定板（18)焊接； 所述保护管部分包括排渣管（2)、上挡板（3)、导向杆（4)、导向杆锁紧螺母（5)、保护 管（14)、第一下固定板（18)、下固定板连接螺栓（19)、下固定板间隔管（20)、第二下固定板 (21)和排渣管导向套（22)，其中上挡板（3)上开设有用于排渣管（2)、高压水管（1)和导 向杆⑷穿过的预留孔；第一下固定板（18)上开设有排渣管（2)、导向杆（4)穿过的预留 孔，第二下固定板（21)上开设有排渣管（2)的预留孔，排渣管（2)依次贯穿上挡板（3)、第 一下固定板（18)和第二下固定板（21)，并与第二下固定板（21)通过排渣管锁紧螺母（22) 固定，导向杆（4)上部与上挡板（3)通过螺母固定，导向杆（4)下部与第一下固定板（18) 通过螺母固定，其中导向杆（4)穿过滑块上板（8)、滑块下板（11)的预留孔，保护管（14)的 截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条（6)，齿条（6)上的齿与棘爪（25)相互啮合， 保护管（14)分别与上挡板（3)和第一下固定板（18)焊接。
【文档编号】E21C45/00GK203891884SQ201420334228
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月21日 优先权日:2014年6月21日
【发明者】陈晨, 高帅, 李刚, 钱方, 董雪娇, 王聪, 洪建俊, 赵贵杰 申请人:吉林大学