[發明專利]高水基液壓鑿巖機

無效

• 申請號: 200910075752.3
• 申請日: 2009-10-17
• 公開（公告）號: CN101694147A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發明（設計）人: 辛志杰;于大國;沈興全;李耀明;翟寧
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: E21B1/26
• 分類號: E21B1/26
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及鑿巖設備，特別涉及一種用于采礦和巷道掘進作業、手持式、 帶支腿的液壓鑿巖設備，具體為一種高水基液壓鑿巖機。

背景技術

在煤炭等工程施工中，鑿巖設備是不可缺少的主要施工設備之一，目前我 國已成為世界礦業大國之一，世界上幾乎所有礦種在我國均有發現。但是鑿巖 設備仍大量使用氣動鑿巖機和部分液壓鑿巖機，雖然在結構性能上不斷改進， 產品不斷更新換代，但受能源、結構的限制，仍存在鑿巖速度低，能耗大，噪 聲、振動粉塵和油霧污染嚴重等問題，對礦工健康(耳聾、手發顫)危害大，鑿 巖成本高，影響礦山、煤礦等經濟效益，已不適應現代生產和環境保護要求。

油壓驅動的鑿巖機具有許多優點，包括動力大、效率高等，其技術的應用 已經發展到相當成熱的水平，但由于石油資源的日益枯竭以及人們環保意識的 日益增強等原因，使得人們致力于尋求新的液壓驅動工作介質。

在巷道掘進中必須有液壓支架，驅動液壓支架的介質為乳化油，從驅動液 壓支架的液壓系統中引出一個管路，將液壓能提供給鑿巖機，這樣無需配備專 用的(油)液壓工作站。乳化液為含95％(質量比)水配成的水包油型乳化液 (由于含水較高，因此為高水基)，與傳統的液壓油相比，該乳化液的潤滑、 密封性能將顯著降低，因此現有油壓式鑿巖機的結構、構造、包括材料無法完 全適應高水基乳化液。

液壓鑿巖機，包括油壓鑿巖機或其它壓力介質驅動的鑿巖機，它們的工作 原理都基本相同，它們的工作過程中有三個能量轉換環節，首先是壓力液的液 壓能轉變為沖擊活塞的動能；然后是活塞的動能轉變為釬桿的應變能；最后是 應變能使巖石破碎轉變為巖屑的表面能。

油壓鑿巖機是目前液壓鑿巖機中較成熟的一種。油壓鑿巖機在結構上包括 機頭部分、沖擊機構、柄體部分、支腿及回轉機構。

機頭部分位于沖擊機構的前端，主要用于固定釬桿。

沖擊機構將高壓液體產生的壓力能轉換為沖擊破碎巖石所需的高頻沖擊 能，它是鑿巖機的核心部分。沖擊機構包括一個缸體1，缸體上有活塞腔和控制 滑閥腔，活塞腔和控制滑閥腔之間有多個連通孔，控制滑閥腔與設置于缸體上 的壓力液進液口2和壓力液回流口3相通，同時活塞腔上也有與壓力液回流口 3相通的連接孔，缸體1還有溝通活塞腔前部(腔)與后部(腔)的旁路孔27， 在控制滑閥腔內置有閥芯4，在活塞腔內設置有桿式活塞5，桿式活塞5的兩 端分別套有前支撐套座6、前支撐套7和后支撐套座8、后支撐套9，桿式活塞 5的中部套有缸套10，缸套上開有三個控制信號孔，即第一控制信號孔K1、 第二控制信號孔K2和第三控制信號孔K3。桿式活塞5前端腔為常壓腔、后腔 為交變壓力腔，控制滑閥的閥芯前腔為常壓腔。在鑿巖過程中，桿式活塞5和控 制滑閥處于一種相互制約的隨動狀態，控制滑閥的位置控制著桿式活塞前后腔 體的高壓液體進出，桿式活塞前后腔高壓液體作用面積不同產生的壓力差使桿 式活塞前后運動，而桿式活塞的位置又決定著控制滑閥后腔進出高壓液體的時 間，從而控制滑閥閥芯的位置，實現液壓鑿巖機桿式活塞連續沖擊運動。沖擊桿 式活塞向前沖擊釬尾的過程中，沖擊活塞的動能以應力波的形式通過釬桿、釬 頭傳遞給巖石，從而使其破碎。其更具體的工作原理、工作過程為(如圖？所 示)：圖中k1、k2、k3均為缸套10上的控制信號孔，當活塞回程控制邊到達 k1控制孔時，活塞前腔的高壓油通過k1控制口進入滑閥的右腔(后腔)，因 滑閥右端控制面積大于左端，在壓力差的作用下，驅動滑閥閥芯向左運行，而 開通旁路孔27，使活塞前、后兩腔都通高壓油，活塞后腔面積大于前腔，活塞 在壓力差的作用下向左運行(沖擊)。當活塞沖程控制邊越過k2控制孔時，滑 閥右腔(后腔)高壓油通過k2、k3進入壓力液回流口3，滑閥右腔(后腔) 失壓，閥芯右移，活塞在壓力液的作用下右移(即回程)，活塞又進入下一個 循環。即滑閥的左腔(前腔)為常壓腔，右腔(后腔)為交變腔；活塞的前腔 為常壓腔，后腔為交變腔。液壓鑿巖機的沖擊機構的工作原理、結構、工作過 程基本上是相同的。在油壓鑿巖機的沖擊機構中，桿式活塞的后端與后支撐套 之間為活動密封配合，無法做到完全密封，由于壓力油的潤滑、密封性能相對 較好，現有油壓鑿巖機在桿式活塞與后支撐套之間只有少量壓力油泄漏，還不 足以影響油壓鑿巖機的正常運行。當壓力介質變為高水基乳化液時，由于乳化 液的潤滑、密封性能將顯著降低，在現有結構下，桿式活塞與后支撐套之間的 壓力液泄漏將會變得非常嚴重，造成鑿巖機沖擊不平穩、甚至出現卡死現象。