一種超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及煤層巷道掘進設備，尤其是一種適用于難開采煤層巷道掘進施工的超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構。
【背景技術】
[0002]我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，隨著經濟的增長，煤炭的需求越來越大。難開采煤層分布廣、儲量大，探明儲量占煤炭總儲量的20%之多，但開采量僅占總產量的8%左右，遠低于其儲量所占比例。各煤礦企業都面臨著難開采煤層的開采問題，特別是中厚煤層儲量的日益減少，難開采煤層開采技術的發展格外重要，其開采已經是一個全局性的亟待解決的問題。難開采煤層通常厚度小、地質構造復雜、斷層多、硬包裹體多、普氏硬度系數高。由于受到掘進機機身高度和寬度的限制，在難開采煤層地質條件下進行巷道施工往往需要截割煤層的頂底板，導致掘進機可靠性低、效率低，巷道斷面利用率低，巷道掘進成本增大。雖然爆破掘進法具有靈活、方便、成本低、適應性強以及不受地質條件變化影響的特點，但其存在工序多、安全性低、掘進效率低等缺點。因此，目前的巷道掘進方法或設備用于難開采煤層巷道掘進施工工程都存在很大的局限性。為了使掘進機能夠適用于難開采煤層巷道施工工程，在保證掘進機截割能力和效率的前提下，減小普通掘進機的體積和重量，其對難開采煤層巷道工程的高效施工以及煤炭資源回收有極其重要的意義。
[0003]由于難開采煤層巷道高效、安全掘進存在困難，我國于上世紀70年代研究將水射流技術應用到滾筒式采煤機、刨煤機及鉆機，其較普通采掘設備在巖石截割中具有顯著的優點:減小了采掘設備的體積，改善了工作面環境、提高了采掘設備截割煤巖的能力，取得了一定的社會經濟效益；但目前的采掘設備均采用連續的輔助射流，其對堅硬巖石的沖擊破碎能力不足，且單位時間內耗水量過大容易引起采掘工作面的水患，造成工作面無法正常施工。

【發明內容】

[0004]發明目的:本發明的目的是克服已有技術存在的不足，提供一種結構緊湊、耗水量低、破巖能力強的超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案:一種超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構，包括水射流截割頭、破巖機構殼體和截割主軸，截割主軸置于破巖機構殼體內部，截割主軸中部與破巖機構殼體之間通過軸承組件連接，截割主軸前端連接水射流截割頭，截割主軸后端連接驅動裝置，截割主軸內部開設有中心水道，所述驅動裝置包括減速器和液壓馬達，液壓馬達輸出軸與減速器輸入軸連接，減速器輸出軸與截割主軸后端連接；所述中心水道后端設有增壓腔，增壓腔內設有增壓活塞桿，增壓活塞桿包括大徑端和桿部，增壓活塞桿的大徑端與增壓腔相匹配，增壓活塞桿的桿部與中心水道相匹配，增壓活塞桿的桿部外圓與增壓腔內壁之間形成環形腔，所述截割主軸后端設有入水通道和出水通道，截割主軸后端與破巖機構殼體之間設有高壓旋轉密封導套，高壓旋轉密封導套開設有入水凹槽和出水凹槽，所述破巖機構殼體設有高頻電磁換向閥，高頻電磁換向閥的進水口、入水凹槽、入水通道和增壓腔依次連通，高頻電磁換向閥的出水口、出水凹槽、出水通道和環形腔依次連通，高頻電磁換向閥換向后，高頻電磁換向閥的進水口和出水口對調。
[0006]進一步的，所述截割主軸開設球體水道I，所述高壓旋轉密封導套內設有球體水道II，中心水道、球體水道1、球體水道II和出水通道依次連通，球體水道II內設有錐形結構面，錐形結構面大直徑端設有堵塞，堵塞上設有多個小孔，錐形結構面與堵塞(之間設置球體。
[0007]進一步的，所述增壓腔橫截面積為增壓活塞桿的桿部橫截面積的3?5倍。
[0008]進一步的，所述增壓活塞桿的大徑端外圓設有動密封II1、增壓活塞桿的桿部外圓設有動密封I1、高壓旋轉密封導套的內圓設有動密封I，高壓旋轉密封導套的外圓設有靜密封。
[0009]進一步的，所述動密封1、動密封II及動密封III均為組合密封圈，靜密封為O型密封圈。
[0010]進一步的，所述增壓活塞桿大徑端端面鑲嵌橡膠塊。
[0011]有益效果:本發明采用液壓驅動，液壓馬達體積小，動力大，破巖機構的結構簡單緊湊，便于安裝、拆卸，減小破巖機構的整體尺寸，提高采掘設備對難開采煤層地質條件的適應性；采用高頻電磁換向閥實現增壓活塞桿在截割主軸中心水道中高頻往復運動，形成高頻脈沖射流，沖擊破碎堅硬的煤巖，提高采掘設備的破巖能力和效率，超高壓脈沖水射流不僅可以很好的抑制工作面的截割粉塵，還能滿足井下難開采煤層堅硬巖巷的掘進要求，提高了井下難開采煤層的開采效率和資源回收率，對我國煤炭工業的可持續發展有重要的社會意義。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構的剖視示意圖；
[0013]圖2是本發明超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構的截割主軸剖視圖；
[0014]圖3是本發明超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構的高壓旋轉密封導套剖視圖；
[0015]圖中:1 一水射流截割頭；2—破巖機構殼體；3—截割主軸；4一調心滾子軸承I ;5—推力軸承；6—調心滾子軸承II ;7—高壓旋轉密封導套；8—減速器；9一液壓馬達；
10—高頻電磁換向閥；11一增壓活塞桿；12—球體；1_1 一噴嘴；3-1—入水通道；3-2—出水通道；3-3—球體水道I ;3-4_中心水道；3-5_增壓腔；3-6_環形腔；7_1—入水凹槽；7_2—出水凹槽；7-3—動密封I ;7-4—靜密封；7-5—球體水道II，7-6-錐形結構面，7_7_堵塞；
11-1-橡膠塊；11-2-動密封II;11-3-動密封III。
【具體實施方式】
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[0016]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0017]如圖1至3所示，本發明的超高壓旋轉脈沖水射流破巖機構包括水射流截割頭1、破巖機構殼體2和截割主軸3。
[0018]截割主軸3置于破巖機構殼體2內部，截割主軸3中部與破巖機構殼體2之間通過軸承組件連接，所述軸承組件包括推力軸承5，推力軸承5兩端對稱設置調心滾子軸承14和調心滾子軸承116，三個軸承分別在三個點支撐截割主軸3，調心滾子軸承14和調心滾子軸承116保證截割主軸3的同軸度，推力軸承5承受來自水射流截割頭I的軸向推力。
[0019]截割主軸3前端通過花鍵連接水射流截割頭I，截割主軸3后端連接驅動裝置，所述驅動裝置包括減速器8和液壓馬達9，減速器8為二級行星齒輪減速器，液壓馬達9輸出軸與二級行星齒輪減速器輸入軸通過花鍵連接，二級行星齒輪減速器輸出軸與截割主軸3后端通過花鍵連接。液壓馬達9輸出軸、二級行星齒輪減速器輸入、輸出軸、截割主軸3和水射流截割頭I位于同一軸線。
[0020]截割主軸3內部開設有中心水道3-4，所述中心水道3-4后端設有增壓腔3_5，增壓腔3-5內設有增壓活塞桿11，增壓活塞桿11包括大徑端和桿部，增壓活塞桿11大徑端與增壓腔3-5相匹配，增壓活塞桿11大徑端端面鑲嵌橡膠塊11-1，橡膠塊11-1減緩增壓活塞桿11與截割主軸3后端的沖擊，增壓活塞桿11桿部與中心水道3-4相匹配，增壓活塞桿11桿部外圓與增壓腔3-5內