具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的制作方法

1.本实用新型属于煤矿用机械设备技术领域，具体涉及具有弹簧的矿用钻割一体化钻头。


背景技术：

2.高压水射流增透防突技术研究始于上世纪80年代，目前国外高压水射流增透防突技术已经非常成熟，广泛应用于路面清洗、工业除锈、弹药除锈、油井腐蚀防护、金属及非金属板材切割、喷射注浆、路面破碎、破碎大豆分离蛋白、煤矿瓦斯抽采等，尤其澳大利亚在地面和井下钻孔中应用高压水辅助钻进和切缝增透技术已经非常成熟，在全世界占领先地位。
3.国内高压水射流增透防突技术研究始于上世纪90年代，分别有研究磨料高压水射流增透防突设备及技术，由于添加磨料工艺复杂，适用于较浅防突瓦斯抽放钻孔；及利用钻机旋转带动钻割一体化钻头切割增透防突设备，无法实现钻头在打钻状态和割缝状态之间顺利切换，存在切换故障率高的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供具有弹簧的矿用钻割一体化钻头，以解决现有技术中钻头在打钻状态和割缝状态之间无法直接切换的问题。
5.本实用新型采用以下技术方案：具有弹簧的矿用钻割一体化钻头，包括主轴、和同轴间隔设置在主轴出口的钻头，主轴和钻头内部贯通形成过水通道；
6.其还包括：
7.一弹簧，同轴设置在钻头的进水侧，其一端安装至钻头上；
8.一过水换向段，为位于主轴出口处的一段腔体；
9.一压盖，为两端敞口的空心柱体结构，两端分别为进水口和出水口，同轴套设在钻头的外侧，进水口可拆卸安装在过水换向段的内壁，出水口可拆卸安装在钻头上；其内壁为向出口端放大的锥体；
10.一滑块，置于过水换向段内，用于在过水换向段内往复移动，并在与压盖内侧面接触或不接触的状态之间切换；其一端固定连接至弹簧远离钻头的一端；其包括一体连接的密封段和过水段，密封段为上底面固连至弹簧的圆台结构，密封段的侧面为密封面，过水段为花键结构；
11.至少一个喷嘴，垂直开设在主轴外壁、且靠近主轴进水口的位置处；
12.滑块，用于在从主轴导入低压水时，其上的密封面与压盖进口端内侧面之间形成过水间隙，以导通主轴和钻头之间的过水通道，进行钻孔工作；
13.滑块，还用于在从主轴导入高压水时，压缩弹簧、并继续向钻头的出水方向移动，直到其上的密封面与压盖进口端内侧面接触、封闭过水间隙，以使高压水反向流动、并从各个喷嘴处向外射出，进行割缝工作。
14.进一步的，过水换向段内、远离压盖的一端设置有一台阶；台阶，用于作为在主轴内高压或负压迫使煤渣由钻头通入钻头内孔时，与滑块上远离压盖的一侧端面形成密封和防倒吸的限位。
15.进一步的，主轴上开设有喷嘴安装孔，喷嘴安装孔内安装有喷嘴，喷嘴安装孔为盲孔，其底部开设有多个通水孔，喷嘴与主轴连接处分别安装有喷嘴密封圈和防脱卡簧。
16.本实用新型的有益效果是：割缝直径大，比常规割缝设备大0.4m；实现了钻孔、割缝一体化，钻孔施工过程中即可进行切割，避免了钻孔施工退钻后再次更换割缝专用工具进行钻孔内割缝，节省人力、时间成本；一体化钻头结构合理，采用高压水压力和纵向机械零件相配合，进行割缝和钻孔施工两种不同的工作状态；不加磨料，纯水割缝，克服了磨料高压水射流割缝对设备的磨损和割缝孔深受限的问题。
附图说明
17.图1是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头在钻孔工作状态的结构示意图；
18.图2是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头在切割工作状态的结构示意图；
19.图3是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的钻头与滑块和弹簧的安装结构示意图；
20.图4是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的主轴结构示意图；
21.图5是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的压盖结构示意图；
22.图6是本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的喷嘴的安装结构示意图。
23.其中：1.主轴，2.钻头，3.滑块，4.压盖，5.弹簧，6.卡簧，7.喷嘴密封圈，8.
24.喷嘴，9.密封面，10.密封段，11.过水段，12.台阶，13.过水换向段。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
26.本实用新型提供了具有弹簧的矿用钻割一体化钻头，如图1
‑
图6所示，其包括主轴1、和同轴间隔设置在主轴1出口的钻头2，主轴1和钻头2内部贯通形成过水通道。其还包括弹簧5、压盖4、过水换向段13、滑块3和喷嘴8。
27.如图3所示，弹簧5同轴设置在钻头2的进水侧，其一端可拆卸安装至钻头2上，其另一端固定连接至滑块3的密封段10的圆台上。如图4所示，过水换向段13为位于主轴1出口处的一段腔体，其腔体用于作为滑块3往复移动的空间。
28.如图1和图2所示，压盖4为两端敞口的空心柱体结构，两端分别为进水口和出水口，同轴套设在钻头2的外侧，进水口可拆卸安装在过水换向段13的内壁，出水口可拆卸安装在钻头2上；其内壁为向出口端放大的锥体。
29.如图1和图2所示，滑块3置于过水换向段13内，用于在过水换向段13内往复移动，并在与压盖4内侧面接触或不接触的状态之间切换；其一端固定连接至弹簧5远离钻头2的一端。如图5所示，其包括一体连接的密封段10和过水段11，密封段10为上底面固连至弹簧5的圆台结构，密封段10的侧面为密封面9，过水段11为花键结构。
30.如图1和图2所示，至少一个喷嘴8垂直开设在主轴1外壁、且靠近主轴1进水口的位置处。
31.如图1所示，滑块3，用于在从主轴1导入低压水时，低压水不足以推动弹簧5，其上的密封面9与压盖4进口端内侧面之间形成过水间隙，以导通主轴1和钻头2之间的过水通道，进行钻孔工作；
32.如图2所示，滑块3，还用于在从主轴1导入高压水时，使滑块3压缩弹簧5、并继续向钻头2的出水方向移动，直到其上的密封面9与压盖4进口端内侧面接触、封闭过水间隙，以使高压水反向流动、并从各个喷嘴8处向外射出，进行割缝工作。
33.在一些实施例中，过水换向段13内、远离压盖4的一端设置有一台阶12；台阶12，用于作为在主轴1内高压或负压迫使煤渣由钻头2通入钻头内孔时，与滑块3上远离压盖4的一侧端面形成密封和防倒吸的限位。
34.在一些实施例中，主轴1上开设有喷嘴8安装孔，喷嘴8安装孔内安装有喷嘴8，喷嘴8安装孔为盲孔，其底部开设有多个通水孔，喷嘴8与主轴1连接处分别安装有喷嘴8密封圈7和防脱卡簧6。
35.本实用新型还提供了一种具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的工作方法，将主轴1的入口与高压钻杆相连接，高压钻杆带动本实用新型高速旋转并通入低压水或高压水。通入低压水时进行钻孔，通入高压水进行割缝。
36.如图1所示，将钻头2的工作面与煤层壁面接触，从主轴1导入低压水，滑块3与压盖4之间不接触、并在两者之间形成过水间隙，以导通主轴1和钻头2之间的过水通道；
37.低压水从主轴1导入、经滑块3侧壁与过水换向段13内壁的间隙、以及过水间隙，至压盖4的内部腔体，最终经钻头2内的过水通道排出，以实现钻孔工作。
38.如图2所示，从主轴1导入高压水，使滑块3压缩弹簧5、并继续向钻头2的出水方向移动，直到其上的密封面9与压盖4进口端内侧面接触、封闭过水间隙；然后高压水反向流动、并从各个喷嘴8处向外射出，以实现割缝工作。
39.实施例
40.如图1和图2所示，本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头，包括内腔开有通孔的主轴1，主轴1的前端安装有压盖4，压盖4的后端伸入主轴1内且与主轴1螺纹连接。压盖4为环形结构，其中内腔为水流通道，压盖4前端设置有锥螺纹，用于连接独立钻头2；压盖4后端设置有锥形面，用于配合滑块3锥形面形成密封状态；主轴1的后端设置有锥螺纹用于和高压钻杆相连接。
41.主轴1上径向方向安装有用于切割煤层的喷嘴8，喷嘴8数量不定，具体数量根据煤层硬度和割缝压力不同调整；且沿主轴1的圆周方向均匀分布。主轴1上开有用于安装喷嘴8的安装孔。
42.如图6所示，为保证密封性，喷嘴8和主轴1连接处安装有喷嘴密封圈7，具体是位于喷嘴8和主轴1之间。为保证喷嘴8和主轴1两者的内腔相连通，在喷嘴8安装孔和主轴1的空腔之间还具有一隔层，隔层上开有多个均匀分布的通水孔，以保证割缝时高压水的通过无杂质堵塞喷嘴8，隔层和主轴1是一体式结构，不需要另外设置独立的过滤网等装置。喷嘴8的数量为多个，且沿主轴1圆周方向均匀分布，喷嘴8和主轴1连接处安装有喷嘴密封圈7及防脱卡簧6；喷嘴密封圈7安装槽可设置在主轴1上或喷嘴8上；喷嘴8外部设置有用于安装更
换的多边形突起；喷嘴8出水孔径内端倒角，外端不能倒角，孔数量、孔径根据施工环境变化。
43.主轴1内腔中安装有滑块3，如图1和图2所示滑块3和主轴1及压盖4、独立钻头2之间具有用于形成水流通道的空隙，滑块3在水压升高时向前位移，如图2所示，滑块3和压盖4通过锥面密封，切断并封闭压盖4和主轴1之间的水流通道。
44.主轴1内腔中过水换向段内、远离压盖的一端设置有一台阶12；台阶12用于作为在主轴1内高压或负压迫使煤渣由钻头2通入钻头内孔时，与滑块的过水段形成密封和防倒吸的限位。如图5所示，滑块3为花键轴，花键轴的外径与其在过水换向段内腔中的直径相适应；滑块3前端设置有锥形面及凸台，与压盖4的内部锥形面配合在高压时形成密封状态；具体是：滑块3的过水段11的底面为平面，在低压时回落到台阶12处形成密封，防止倒吸形成煤渣堵塞各个出水孔。
45.钻头2内开设与主轴1内腔相连通的水流通道，水流通道的数量和位置均与该钻头2上的钻齿相对应。
46.本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头的工作原理是：将本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头与高压钻杆相连接，高压钻杆带动本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头高速旋转并通入高压水或低压水。如图1所示，在实现打钻工作时，只需向主轴1内通入低压水，此时，高压钻杆带动本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头高速旋转，钻头2的钻齿高速旋转实现打钻工作。如图2所示，此工作状态下的水流通途径是：水流入主轴1的内腔，再流经滑块3过水段与主轴1之间的水流通道，继而通过压盖4内腔，最后经钻头2内的水流通道排出，起到钻头2降温孔内排渣的作用。
47.如图2所示，在实现割缝作业时，只需要向主轴1内腔通入高压水，高压水压力迫使滑块3受力前移推动弹簧5，滑块3的密封面和压盖4的内部锥面密封关闭水流通道，高压水无法从钻头2的水流通道流出，喷嘴8开始工作向外喷出高压水，实现割缝作业。
48.本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头采用弹簧、滑块和压盖的配合结构，实现了钻孔、割缝一体化，钻孔施工过程中，通过通入高压水流即可进行切割，避免了钻孔施工退钻后再次更换割缝专用工具进行钻孔内割缝，节省人力、时间成本。本实用新型具有弹簧的矿用钻割一体化钻头使用过程中，不加磨料，使用纯水割缝，克服了磨料高压水射流割缝对设备的磨损和割缝孔深受限的问题，同时，使用本实用新型的具有弹簧的矿用钻割一体化钻头进行割缝作业时，割缝直径大，比常规割缝设备大0.4m。