低压气液驱动扩孔器的制作方法

低压气液驱动扩孔器是针对于高瓦斯矿井使用的一种瓦斯增透造穴装置，尤其用于松软煤层地质条件的环境使用。

技术背景

煤层增透开采技术在近几年进行了多种技术开发应用，针对于底抽巷道的煤层瓦斯抽采技术在多个地区进行了许多方案的探讨使用，目前使用最广泛的孔底造穴钻孔技术，是增加瓦斯抽采浓度的有效解决方案，采用高压水进行水冲孔造穴可以快速有效的达到孔底造穴的目的，利用水射流对相对位置的煤层进行破碎切割，使局部空间增大从而提高瓦斯抽采率，但是遇有瓦斯含量过大，煤质疏松的松软煤层，采用高压水冲洗煤粉，容易造成煤粉的泡沫化流失，煤渣积聚严重造成压钻。

技术实现要素：

本发明提供的是低压气液驱动扩孔器，所谓低压，即利用不大于0.63mpa的压风或小于5mpa的液体作为动力输出，实现孔底机械扩孔造穴。

更进一步的说，利用低压的气液提供动力，驱动设置在扩孔器底部的多级倍力推进缸进行推动。

多级倍力推进缸为多倍递增推进结构，设置有大于1级的推进活塞，依托推进活塞的多级同步运动达到推力倍增的目的。

多级倍力推进缸底部设置有气液进口，当低压的压风或液体流经多级倍力推进缸时对一级推进活塞产生驱动推力，同时流经二级推进活塞以及其他多级推力活塞内，推力活塞伸出的活塞杆顶出与刀体活塞进行连接推进刀体活塞控制刀翼的张开以及闭合。

刀体采用双翼开合的刀翼结构，刀翼两侧外围均匀布置有用于煤体切割的合金。

刀体两侧设置有可用于供水冷却的通水口，用于对前端钻头进行供水冷却，所述的通水口为两个沿中心轴线对称布置的两个圆形通道。

刀体内部设置有活塞轴杆，轴杆表面外侧设置与齿轮接头，前端推进位置设置有多个喷射孔。

活塞轴杆端面与多级倍力推进缸的内置活塞杆连接，并提供轴向推力，当推力达到一定值后推动活塞轴杆进行轴向运动带动刀翼的开合运动。

综上所述，低压气液驱动扩孔器的动作为：

低压气液驱动扩孔器前端与钻头进行连接，后端与钻杆进行连接，通过钻机对其进行旋转，当进行钻进时，外侧进去的压风或冷却水对前端钻头进行降温，此时扩孔器处于闭合状态。

钻进到一定位置实施扩孔作业时，扩孔器通过内部提供的低压的压风或液体作为动力推动多级倍力推进缸进行运动从而带动刀体内部的活塞轴杆进行运动，通过活塞轴杆的齿条与刀翼上齿轮的啮合推动刀翼进行张开，从而对煤体进行切割破碎，完成作业后切断输入源，通过内部设置的复位弹簧进行反向推动复位。

附图说明

图1是低压气液驱动扩孔器的布局结构示意图；

图2是低压气液驱动扩孔器中的多级倍力推进缸的示意图；

图3是低压气液驱动扩孔器中的刀体布局示意图。

其中1—推进缸壳体，2—多级倍力推进缸，3—推进活塞，4—活塞密封圈，5—复位弹簧，6—扩孔刀翼，7—扩孔器刀体

其中101—内连接头，102—流道孔，103—壳体密封圈，104—壳体外连接头

其中201—进气口，202—出气口，203—推杆，204—缸体

其中301—活塞过渡节，302—运动活塞，303—活塞齿条

其中601—关节销轴，602—刀翼齿轮，603—复合片，604—刀翼合金

其中701—外连接头，702—刀体出水孔，703—刀体内连接头。

具体实施方式

根据所述的低压气液驱动扩孔器，其具体实施方式如下：

在低压气液驱动扩孔器的一侧设置有动力输出的多级倍力推进缸2，多级倍力推进缸2通过外部设置的推进缸壳体进行固定，多级倍力推进缸2在其一侧与推进活塞3连接，在推进活塞3外表面设置有活塞密封圈4，推进缸壳体1一侧与扩孔器刀体7进行连接，在推进活塞3与扩孔器刀体7形成的腔体内设置有复位弹簧5，扩孔器刀体7内部两侧按照对称结构设置有与推进活塞3进行配合连接的扩孔刀翼6。

综上所述的推进缸壳体1，在其一侧设置有内连接头101，与内连接头101贯通的为沿推进缸壳体1轴线方向进行对称布置的流道孔102，另一侧设置有壳体密封圈103，以及进行连接固定的壳体外连接头104。

综上所述的多级倍力推进缸2为大于一级的多体缸并列结构，设置有进气口201，在进气口201一侧设置有出气口202，沿轴线方向一侧布置有推杆203并通过缸体体204进行固定。

综上所述的扩孔器刀体7一侧设置有刀体内连接头703在其内部安装设置的推进活塞3上活塞过渡节301与推杆203连接，通过运动活塞302进行往复运动，在运动活塞302一侧设置有活塞齿条303，活塞齿条303与扩孔刀翼6上的刀翼齿轮602进行啮合，在扩孔刀翼的一侧设置有关节销轴601，从而保证刀翼的张开，在扩孔刀翼6的两侧焊接有复合片603，其前端焊接有刀翼合金604，扩孔器刀体7沿轴线两侧对称这是有刀体出水孔702，一侧设置有刀体内连接头703，对称侧设置有刀体外连接头701与配用的钻头进行连接。

技术特征：

1.低压气液驱动扩孔器，其特征在于推进缸壳体与扩孔器刀体进行连接，在推进活塞与扩孔器刀体形成的腔体内设置有复位弹簧，扩孔器刀体内部两侧按照对称结构设置有与推进活塞进行配合连接的扩孔刀翼，多级倍力推进缸通过外部设置的推进缸壳体进行固定，多级倍力推进缸在其一侧与推进活塞连接。

2.根据权利要求1所述的低压气液驱动扩孔器，其特征在于推动扩孔器运动为不大于0.63mpa的压风以及小于5mpa的液体作为动力输出。

3.根据权利要求1所述的低压气液驱动扩孔器，其特征在于多级倍力推进缸为多倍递增推进结构，设置有大于1级的推进活塞。

4.根据权利要求1所述的低压气液驱动扩孔器，其特征在于扩孔器刀体一侧设置有内连接头，在内连接头的内部安装有推进活塞，并通过活塞过渡节与推杆连接，通过推进活塞进行往复运动，在推进活塞一侧设置有活塞齿条，活塞齿条与扩孔刀翼上的刀翼齿轮进行啮合。

技术总结
本发明的主要内容是提供低压气液驱动扩孔器，其主要应用于高瓦斯矿井使用的一种瓦斯增透造穴装置，采用低压气液控制原理，利用低压进行动能转换驱动扩孔器进行运动，当低压的压风或液体流经多级倍力推进缸时对一级推进活塞产生驱动推力，同时流经二级推进活塞以及其他多级推力活塞内，推力活塞伸出的活塞杆顶出与刀体活塞进行连接推进刀体活塞控制刀翼的张开以及闭合。

技术研发人员：王海峰;王海瑞;董跃武;王刚
受保护的技术使用者：王海峰
技术研发日：2020.11.16
技术公布日：2021.08.24