[发明专利]一种高压水射流辅助掘进机截割机构

说明书

技术领域

本发明属于煤矿采掘设备技术领域，涉及一种针对煤岩的截割装置，特别是一种高压水射流辅助掘进机截割机构。

背景技术

近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之密不可分的煤机行业也日益受到重视。煤岩的截割一直是一个工程技术难题，现有的掘进机截割存在较多的不足之处，其具体为：作业中截齿和齿座损坏严重，致使截割头的使用寿命短；并且操作过程中，机身的振动较大，截割时粉尘较大等，这一系列因素都制约着煤岩截割技术的发展。

高压水射流技术是近三十年发展起来的一门新技术，其应用日趋广泛。近年来，高压水射流在煤层钻孔和割缝方面正得到越来越多专家学者的关注。高压水射流基本原理是利用高压水发生设备产生高压水，通过喷嘴将压力能转变为高度聚集的水射流动能，可用这种射流对物料进行切割、破碎和清洗。

但现有技术中使用的高压水射流技术的设计方案不够合理、完善，使射流与截割没有达到良好的配合，在高速旋转运作中不能起到预期的辅助效果，进而没有完全发挥高压水射流技术的应用效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种通过喷嘴与截齿相互配合位置的布设，并整体组合集成后排布及角度的设置，以达到作为有效射流撞击、侵蚀、高压楔的辅助截割手段的高压水射流辅助掘进机截割机构。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高压水射流辅助掘进机截割机构,包括呈锥体的截割头，且锥体的顶端呈球面形状，所述截割头的表面上固设若干截齿，所述若干截齿自锥体顶端向后螺旋曲线延伸排布，且若干截齿的齿尖沿锥形面上螺旋曲线的走势连续转向布设，所述截齿固连截割头的根部朝前固设喷嘴，所述截割头的内部开设连通喷嘴的输送道，所述喷嘴的射流方向与截齿的截割方向相一致。

本高压水射流辅助掘进机截割机构中，若干截齿连续排列形成的螺旋曲线为顺时针旋向延伸，且若干截齿的齿尖也由内圈逐步向外圈转向打开。喷嘴的轴线与截齿的轴线相平行，且两者的朝向相同。整体掘进机的高压水射流部分包括：电机、水箱、超高压泵或增压器、磨料罐、控制器、输送道以及喷嘴；整体掘进机的截割部分包括：截割头、齿座以及截齿。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述喷嘴内的喷道包括位于外端的直流道与位于内侧的锥形道，所述直流道衔接锥形道的锥顶口，所述锥形道的锥底口衔接上述输送道。其中连接喷嘴的输送道为高压管，且喷嘴的材料采用碳化钨合金。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述直流道的直径为0.8～1.2mm。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述锥形道的锥角角度为10°～15°。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述截割头的表面上沿螺旋曲线排布若干齿座，所述齿座呈倾斜状与截割头定位固连，所述截齿垂直固穿于齿座上，且截齿的齿尖朝向螺旋曲线的前端侧。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述截齿的轴线与截割头表面的定位点处切线的夹角为30°～45°。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述喷嘴定位设置于齿座的正前方根部位置，所述喷嘴的出料口朝向螺旋曲线的前端侧。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述截齿与喷嘴的搭配组合设置为两列，该两列搭配组合自截割头的锥体顶端向后螺旋曲线延伸排布。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述每列搭配组合中的前半数量中设置有喷嘴，后半数量中无喷嘴设置。由此形成螺旋曲线的内几圈具有喷嘴，而外几圈无喷嘴；进一步使得喷嘴集中安设于截割头锥顶处的球面形状上。

在上述的高压水射流辅助掘进机截割机构中，所述每列搭配组合的螺旋曲线排布自前向后逐渐延长排布间距。由此从截割头正面整体形成由内向外的逐步扩散结构。

与现有技术相比，本高压水射流辅助掘进机截割机构利用超高压水射流辅助截割头进行煤岩破碎，且射流与截割相平行设置的作用方向，优化了两者的配合技术，可以显著降低截齿受力，并有效击碎煤岩；同时射流可以冷却截齿，从而极大地延长截齿以及整个截割头的使用寿命；射流还可以降低截割时产生的粉尘，同时抑制截割时可能产生的火花，增强截割生产的安全性；使用超高压水射流辅助截割作业可以提高煤的块度，大大提高经济效益。

附图说明

图1是本高压水射流辅助掘进机截割机构的局部剖视图。

图2是本高压水射流辅助掘进机截割机构中喷嘴的剖视图。

图中，1、截割头；2、齿座；3、截齿；4、喷嘴。

具体实施方式