一種節水增效水力截齒的制作方法
【專利摘要】一種節水增效水力截齒，適用于高壓水射流采煤機、掘進機和鑿巖機。截齒包括齒身，齒身上設有合金齒尖噴咀，齒身尾端外圓與齒座內右部內孔間隙配合，齒座左部內孔設有法蘭套，法蘭套右側外圓與齒座左側內孔過渡配合，通過法蘭與截齒座連接，法蘭套內孔與齒身中部間隙配合，法蘭套右端錐面與齒身中部錐面錐度一致；合金齒尖噴咀和齒身沿軸向均設有相互導通的噴孔和中心流道，齒身中部有與中心水道聯通的徑向水道，齒身在小錐度外圓錐面左側設有聯通齒身各徑向水道的環形凹槽，齒座沿徑向開設有高壓水進水孔。可實現高壓水流量自控，截割硬巖可增加破巖效率，降低截齒磨損，提高滅塵效果；空載時可切換為低壓水，降低水流量，節約水資源。
【專利說明】
一種節水増效水力截齒
技術領域
[0001]本發明涉及一種節水增效水力截齒，是一種適用于高壓水射流采煤機、掘進機、鑿巖機的節水增效水力截齒。
【背景技術】
[0002]目前，單純依靠機械截齒破巖，無法截割硬巖，且掘進機工作時截齒溫度高，磨損快，破巖時粉塵量大，存在安全隱患。采用高壓水射流輔助機械截齒破碎硬巖，是行之有效的方法之一。但是現有高壓水射流輔助破巖技術中，采用的噴咀與截齒分開布置，由于受采掘機械截齒安裝位置、噴嘴靶距、壓力等因素影響，高壓水射流不能有效作用于截齒破碎的裂紋，能量損耗大，不能滿足高效低耗破碎要求及最佳降塵效果，并且在井下射流流量難以控制，易在工作面處形成水患，影響工作面效率。

【發明內容】

[0003]技術問題:本發明的目的是針對已有技術中存在的問題，提供一種能夠控制水流量，提高破碎硬巖效率，且降塵效果較好的節水增效水力截齒。
[0004]技術問題:本發明的節水增效水力截齒，包括開有階梯孔的齒座，齒座的底部中央開有泄漏孔，齒座一側面沿徑向開設有與階梯孔相通的高壓水進水孔，齒座階梯孔內插裝有齒身所述齒身臨近齒座外端面處開有與高壓水進水孔錯位相通的環形凹槽，環形凹槽內開有徑向水道，齒身前部沿軸向開有與徑向水道相通的中心水道，齒身前端的中心水道出口處設有合金齒尖噴咀，齒身的尾部端面與齒座底面間隙配合，所述齒座外端面內腔設有與齒身相配合的法蘭套；
[0005]所述法蘭套內側端內孔倒角為小錐度內圓錐面，所述齒身的環形凹槽與法蘭套內側端內孔倒角相對一面的倒角為小錐度外圓錐面，所述小錐度外圓錐面的內側設有與高壓水進水孔孔口臺肩相吻合的臺階；
[0006]當齒身向左移動直至小錐度內圓錐面與小錐度外圓錐面配合時，高壓水從高壓水進水孔進入、經小錐度內圓錐面和小錐度外圓錐面的配合間隙轉變為中低壓水流至環形凹槽內，再依次流過徑向水道、中心流道，最后由合金噴咀體的噴孔噴出；
[0007]當齒身向右移動直至齒身尾端抵于齒座內腔底部時，小錐度內圓錐面和小錐度外圓錐面的間距擴大，高壓水進入高壓進水孔，流經小錐度內圓錐面和小錐度外圓錐面之間至環形凹槽內，再依次流過徑向水道、中心流道，最后由合金噴咀體的噴孔噴出。
[0008]所述的小錐度內圓錐面與小錐度外圓錐面錐度一致，小錐度內圓錐面限定齒身的移動范圍。
[0009]所述的法蘭套外側端設有防塵密封槽，防塵密封槽內設有與齒身相配合的防塵密封圈。
[0010]所述的法蘭套與齒座由內六角螺栓連接。
[0011 ]所述法蘭套與齒座配合端面上設有紫銅密封圈。
[0012]所述的齒身尾端外圓面與齒座內孔的配合面上設有格來圈；齒身中部外圓面與法蘭套內孔配合面上設有格來圈。
[0013]所述法蘭套內側端外圓面與齒座內側內孔過渡配合，法蘭套內孔與齒身中部外圓間隙配合。
[0014]所述徑向水道至少有一條。
[0015]有益效果:由于采用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0016](I)采用錐面閥口結構，自控動態性能更好；
[0017](2)截齒空載時可持續進行小流量噴射，極大地減少水資源及能量的浪費，避免工作面發生水患，同時解決了高壓水噴出時間滯后以及噴咀易堵塞的問題；
[0018](3)采用新型法蘭套結構，縮短齒身長度，減小截齒座所受彎矩；
[0019](4)采用法蘭連接裝配形式，便于截齒的拆裝，提高零部件的可互換性；
[0020](5)采用格來圈密封減小摩擦力，提高密封性能，裝設防塵密封圈，避免截齒內部進入灰塵，提尚使用壽命；
[0021](6)截齒外形與普通截齒一樣，在現有采掘機械上直接安裝，具有廣泛的適用性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的節水增效水力截齒高壓水道開啟狀態結構圖；
[0023]圖2是本發明的節水增效水力截齒高壓水道關閉狀態結構圖；
[0024]圖3是本發明的節水增效水力截齒高壓水道開啟狀態下閥口局部放大結構圖；
[0025]圖4是本發明的節水增效水力截齒高壓水道關閉狀態下閥口局部放大結構圖。
[0026]圖中:I一合金齒尖噴咀；2 —齒身；3—中心水道;4一防塵密封圈；5 —法蘭套;6 —內六角螺檢;7—紫銅密封圈；8—截齒座;9一格來圈；10—徑向流道;11 一泄漏孔;12—環形凹槽;13—高壓水進水孔;14一小錐度內圓錐面;15—小錐度外圓錐面;16 —臺階。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的描述:
[0028]如圖1至3所示，本發明的節水增效水力截齒，主要由合金齒尖噴咀1、齒身2、法蘭套5和齒座8構成。所述的齒座8上開有階梯孔，齒座8的底部中央開有泄漏孔11，通過泄漏孔11可以將泄漏至齒身尾端與齒座構成的空腔內的水順利排出，以免影響截齒的工作性能。所述齒座8的一側面沿徑向開設有與階梯孔相通的高壓水進水孔13，齒座8階梯孔內插裝有齒身2，所述齒身2臨近齒座8外端面處開有與高壓水進水孔13錯位相通的環形凹槽12，環形凹槽12內開有至少一條徑向水道10，齒身2前部沿軸向開有與徑向水道10相通的中心水道3，齒身2前端的中心水道出口處設有合金齒尖噴咀I，齒身2的尾部端面與齒座8底面間隙配合，所述齒座8外端面內腔設有與齒身2相配合的法蘭套5;所述的齒身2尾端外圓面與齒座8內孔的配合面上設有格來圈9;齒身2中部外圓面與法蘭套5內孔配合面上設有格來圈9。合金齒尖噴咀I和齒身2沿軸向分別開設有相互導通的噴孔和中心水道3，齒身2外圓錐面15左側的環形凹槽12底部開設徑向水道10，齒身2徑向水道10與中心水道3相導通，齒座8沿徑向開設有尚壓水進水孔13。
[0029]所述法蘭套5內側端外圓面與齒座8內側內孔過渡配合，法蘭套5內孔與齒身2中部外圓間隙配合;法蘭套5的外側端設有防塵密封槽，防塵密封槽內設有與齒身2相配合的防塵密封圈4;法蘭套5與齒座8由內六角螺栓連接;法蘭套5與齒座8配合端面上設有紫銅密封圈7。法蘭套5右側外圓與齒座8左側內孔過渡配合以定位法蘭套5中心，法蘭套5內孔與齒身2中部外圓間隙配合，間隙用格來圈密封9;利用法蘭套5右側內圓錐面14與齒身2中部的外圓錐面15之間的配合程度來實現水流量的自控；
[0030]所述法蘭套5內側端內孔倒角為小錐度內圓錐面14，所述齒身2的環形凹槽12與法蘭套5內側端內孔倒角相對一面的倒角為小錐度外圓錐面15，所述小錐度外圓錐面15的內側設有與高壓水進水孔13孔口臺肩相吻合的臺階16;高壓水作用于臺階16上為截齒的自動關閉提供動力;所述的小錐度內圓錐面14與小錐度外圓錐面15錐度一致，小錐度內圓錐面14限定齒身2的移動范圍。
[0031]當齒身2向左移動直至小錐度內圓錐面14與小錐度外圓錐面15配合時，高壓水從高壓水進水孔13進入、經小錐度內圓錐面14和小錐度外圓錐面15的配合間隙轉變為中低壓水流至環形凹槽12內，再依次流過徑向水道10、中心流道3，最后由合金噴咀體I的噴孔噴出；
[0032]當齒身2向右移動直至齒身2尾端抵于齒座8內腔底部時，小錐度內圓錐面14和小錐度外圓錐面15的間距擴大，高壓水進入高壓進水孔13，流經小錐度內圓錐面14和小錐度外圓錐面15之間至環形凹槽12內，再依次流過徑向水道10、中心流道3，最后由合金噴咀體I的噴孔噴出。
[0033]工作原理:
[0034]如圖1所示，齒身2尾部在齒座8內孔主要有三個作用面受到高壓水的軸向壓力，這三個高壓水作用截面分別為:環形凹槽12內的兩側面，以及臺階16的右側面。當高壓水經高壓水進水孔13進入從齒座8內孔后，由于高壓水作用在環形凹槽12內的兩側面上的力相互抵消，所以齒身2所受高壓水整體作用力為高壓水作用在臺階16右側面上的力，該力使得齒身2向左移動，直至外圓錐面15與內圓錐面14接觸。如圖4所示，此時齒身2與法蘭套5之間只有非均勻間隙，高壓水進水孔13和齒身環形凹槽12被非均勻間隙阻隔，高壓水經過非均勻間隙轉變為低壓水經各流道由噴嘴噴出。合金齒尖噴咀I時刻保持噴出穩定的低壓水，如果粉塵進入齒尖噴咀體I的噴孔并將噴孔堵塞，這時截齒內低壓水立刻由于停止流動變為高壓水，將粉塵噴出后，恢復為低壓水。
[0035]如圖3所示，當截齒截割硬巖時，齒身2受截割阻力作用向右移動，直至齒身2尾部與齒座8內孔底部接觸，此時齒身2上的外圓錐面15與法蘭套5上的內圓錐面14之間的距離增大，高壓水通道打開。由于截齒各處流道已充滿低壓水，高壓水通道一打開，高壓水通過齒身徑向水道1至中心流道3的水射流流量迅速增大，進而水射流速度升高，沖擊動能以三次方關系迅速增大，高壓水信號及時、準確通過流體傳遞到齒尖噴咀體I，保證噴出高壓水與截齒受力接近同步。并且當高壓水通道完全打開時，齒身2右端面與齒座8內孔底部接觸，保證截齒截割時的穩定性。
[0036]如圖4所示，當截齒破碎硬巖后，截齒脫離破碎巖石而處于空載狀態，由于齒身2所受高壓水作用使得齒身2向左移動，齒身2的外圓錐面15與法蘭套5上的內圓錐面14之間形成極小的非均勻間隙將高壓水轉變為低壓水由噴嘴噴出，最大限度地減少無用射流流量消耗，防止工作面發生水患。
【主權項】
1.一種節水增效水力截齒，其特征在于:它包括開有階梯孔的齒座(8)，齒座(8)的底部中央開有泄漏孔(11)，齒座(8)—側面沿徑向開設有與階梯孔相通的高壓水進水孔(13)，齒座(8)階梯孔內插裝有齒身(2)，所述齒身(2)臨近齒座(8)外端面處開有與高壓水進水孔(13)錯位相通的環形凹槽(12)，環形凹槽(12)內開有徑向水道(10)，齒身(2)前部沿軸向開有與徑向水道(1)相通的中心水道(3 )，齒身(2)前端的中心水道出口處設有合金齒尖噴咀(I)，齒身(2)的尾部端面與齒座(8)底面間隙配合，所述齒座(8)外端面內腔設有與齒身(2)相配合的法蘭套(5); 所述法蘭套(5)內側端內孔倒角為小錐度內圓錐面(14)，所述齒身(2)的環形凹槽(12)與法蘭套(5)內側端內孔倒角相對一面的倒角為小錐度外圓錐面(15)，所述小錐度外圓錐面(15)的內側設有與高壓水進水孔(13)孔口臺肩相吻合的臺階(16); 當齒身(2)向左移動直至小錐度內圓錐面(14)與小錐度外圓錐面(15)配合時，高壓水從高壓水進水孔(13)進入、經小錐度內圓錐面(14)和小錐度外圓錐面(15)的配合間隙轉變為中低壓水流至環形凹槽(12)內，再依次流過徑向水道(10)、中心流道(3)，最后由合金噴阻體(I)的噴孔噴出；當齒身(2)向右移動直至齒身(2)尾端抵于齒座(8)內腔底部時，小錐度內圓錐面(14)和小錐度外圓錐面(15)的間距擴大，高壓水進入高壓進水孔(13)，流經小錐度內圓錐面(14)和小錐度外圓錐面(15)之間至環形凹槽(12)內，再依次流過徑向水道(10)、中心流道(3)，最后由合金噴咀體(I)的噴孔噴出。2.根據權利要求1所述的節水增效水力截齒，其特征在于:所述的小錐度內圓錐面(14)與小錐度外圓錐面(15)錐度一致，小錐度內圓錐面(14)限定齒身(2)的移動范圍。3.根據權利要求1所述的一種新型節水增效水力截齒，其特征在于:所述的法蘭套(5)外側端設有防塵密封槽，防塵密封槽內設有與齒身(2)相配合的防塵密封圈(4)。4.根據權利要求1或3所述的一種新型節水增效水力截齒，其特征在于:所述的法蘭套(5)與齒座(8)由內六角螺栓連接。5.根據權利要求1或3所述的節水增效水力截齒，其特征在于:所述法蘭套(5)與齒座(8)配合端面上設有紫銅密封圈(7)。6.根據權利要求1所述的節水增效水力截齒，其特征在于:所述的齒身(2)尾端外圓面與齒座(8)內孔的配合面上設有格來圈(9);齒身(2)中部外圓面與法蘭套(5)內孔配合面上設有格來圈(9)。7.根據權利要求1所述的節水增效水力截齒，其特征在于:所述法蘭套(5)內側端外圓面與齒座(8)內側內孔過渡配合，法蘭套(5)內孔與齒身(2)中部外圓間隙配合。8.根據權利要求1所述的節水增效水力截齒，其特征在于:所述徑向水道(10)至少有一條。
【文檔編號】E21C35/187GK106050232SQ201610453901
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】劉送永, 崔新霞, 江紅祥, 李偉, 沈剛, 唐瑋, 段新奇, 李洪盛, 吳洪狀, 韓玉輝
【申請人】中國礦業大學