[发明专利]一种具有定向高速磨料射流超前切缝功能的振动式硬岩截割机构

说明书

本发明公开了一种具有定向高速磨料射流超前切缝功能的振动式硬岩截割机构，工作时，高压磨料射流发生系统出口与截割机构磨料射流入口连接，磨料射流经配流盘、截割主轴、盘型滚刀内的流道进入磨料射流喷嘴形成定向高速磨料射流，截割主轴由轴向永磁电机直接驱动旋转，截割机构在振动电机作用下使盘型滚刀振动，旋转磨料射流在岩体上形成宏观裂缝，摆动截割机构即可将旋转的盘型滚刀振动楔入已形成的裂缝中使其迅速扩展断裂，实现坚硬岩体的高效截割破碎。本发明坚硬岩体截割方法安全高效，可以有效地解决坚硬岩体巷道和隧道施工效率低、成本高、粉尘量大、安全性差等问题。

技术领域

本发明涉及一种具有定向高速磨料射流超前切缝功能的振动式硬岩截割机构，适用于坚硬岩石巷道和隧道的掘进。

背景技术

随着各类岩石开挖机械在矿山开采、隧道掘进、油气井钻进等实际工程中的广泛应用，对坚硬岩石破碎技术提出了更高的要求和新的挑战。机械破岩具有破碎块度大、作业效率高等优点，其已被广泛运用于矿山开采、建筑工程及资源勘探等领域。然而，现有装备在坚硬岩体掘进施工中，刀具磨损加大，可靠性和工作效率降低，如何实现硬岩的高效破碎已经成为亟待解决的问题和难题，亟需研究新的岩石破碎方法实现坚硬岩石的高效破碎，对实现矿山高效开采、隧道高效掘进乃至我国能源资源的高效开发具有极其重要的意义。

以往主要通过增大机械驱动功率实现机械破碎坚硬岩石，但机械截齿破岩能力没有发生改变，仅增大功率会导致岩石破碎机构的磨损加剧、工作面粉尘量增大，难以有效提升机械的破岩效率，且安全隐患增大。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种具有定向高速磨料射流超前切缝功能的振动式硬岩截割机构，先采用高压磨料射流在盘型滚刀截割路径上形成裂缝面，以大大降低岩体的截割阻抗，同时盘型滚刀切入岩体裂缝面，盘型滚刀在振动电机联合作用下振动截割破碎岩体，以大大提高机械破岩效率和能力；本发明能够在巷道或隧道施工过程中存在坚硬岩体情况下，解决设备严重磨损、破岩效率低、粉尘量大等问题，实现坚硬岩体巷道的安全、高效、低成本掘进。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有定向高速磨料射流超前切缝功能的振动式硬岩截割机构，包括盘型滚刀、截割主轴和配流盘；

所述配流盘外侧设有一个磨料射流入口，配流盘内侧设有一个弧形凹槽流道，通过流道I连通磨料射流入口和弧形凹槽流道；配流盘内侧、弧形凹槽流道的两侧设置有旋转动密封圈凹槽，旋转动密封圈凹槽内安装有O型圈，通过O型圈实现配流盘和截割主轴之间的密封连接；

所述截割主轴内均匀布置有一组流道II，在截割主轴的旋转过程中，始终保持一个以上流道II与弧形凹槽流道连通；

所述盘型滚刀包括刀体和一组合金刀头，在刀体内设置有一组流道III，流道III或流道III的分支延伸至刀体的刀口位置，在对应位置加工切口以镶嵌磨料射流喷嘴，在相邻磨料射流喷嘴之间周向安装合金刀头；刀体通过紧固螺栓I固定在截割主轴前端，确保流道III与流道II连通。

优选的，所述弧形凹槽流道的圆弧角为60°～180°。

优选的，所述刀体与截割主轴的连接位置设置有静密封圈凹槽I，在静密封圈凹槽I内安装有橡胶O圈。

优选的，所述旋转动密封圈凹槽内安装的O型圈为聚四氟乙烯O型圈。

优选的，所述流道II数量为2～4。