[發明專利]一種水射流輔助掘錨機及掘進方法

有效

• 申請號: 202110704368.6
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113266351B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 劉飛香;廖金軍;陳望;蔣海華;易達云;祝爽;范遠哲;張雙全;伍容
• 申請（專利權）人: 中國鐵建重工集團股份有限公司
• 主分類號: E21C25/60
• 分類號: E21C25/60;E21C25/10;E21C35/18;E21C35/22;E21C35/23;E21C35/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 劉伊旸;周曉艷

1.一種水射流輔助掘錨機，其特征在于，包括機身（7）、截割滾筒（1）和多個水射流噴射組件，在所述截割滾筒（1）的外表面設有多個截齒（3），所述截割滾筒（1）通過旋轉接頭（4）與機身（7）上的動力臂連接，并可在機身（7）的驅動下沿掌子面上下運動以及沿周向往復旋轉運動，多個所述水射流噴射組件沿截割滾筒（1）的軸向間隔布置，且每個水射流噴射組件均包括至少一個噴頭（2），所述噴頭（2）設置在截割滾筒（1）的外表面并通過水管與泵站連接；

所述噴頭（2）包括用于噴出集束射流的切割噴嘴（22）、用于噴出擴散射流的除塵噴嘴以及噴嘴切換組件和殼體（21），所述殼體（21）內設有過水通道，所述切割噴嘴（22）和除塵噴嘴沿水體流動方向依次設置在殼體（21）上且均與過水通道連通，所述噴嘴切換組件設置在過水通道內且位于切割噴嘴（22）和除塵噴嘴之間；

所述噴嘴切換組件包括封堵件（25）和彈性件（26），所述彈性件（26）的一端與過水通道靠近除塵噴嘴一端的內壁連接，另一端與封堵件（25）連接，使封堵件（25）在水流和彈性件（26）的共同作用下沿過水通道往復移動，所述封堵件（25）的形狀尺寸設置為：當彈性件（26）處于自然狀態下時，封堵件與過水通道間存在過水間隙，而當彈性件（26）處于壓縮狀態下時，封堵件實現對除塵噴嘴進水端的封閉。

2.根據權利要求1所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，所述噴頭（2）與截割滾筒（1）之間采用活動式連接，且所述噴頭（2）的動作控制方式為氣動控制或電動控制。

3.根據權利要求2所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，所述噴嘴切換組件還包括過水件（24），所述過水件（24）設置于封堵件（25）來水方向的一側且與過水通道的內壁固連，在所述過水件（24）中間設有與封堵件（25）對應的第一流道，在所述過水件（24）周邊設有與過水間隙對應的第二流道，所述過水件（24）在過水通道內的位置設置為：當彈性件（26）處于自然狀態下時，封堵件實現對第一流道出水端的封閉。

4.根據權利要求2所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，所述除塵噴嘴為扇形噴嘴（23）；所述封堵件（25）為球形或圓柱形；所述封堵件（25）的外表面采用彈性材料制備。

5.根據權利要求2所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，每個水射流噴射組件均包括多個數量相等的噴頭（2），且同一水射流噴射組件內的多個噴頭沿截割滾筒（1）的周向間隔排布，不同水射流噴射組件之間的噴頭一一對應且沿截割滾筒（1）的軸向排列分布。

6.根據權利要求2-5中任意一項所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，多個所述截齒（3）沿截割滾筒（1）的軸向呈螺旋式排布。

7.根據權利要求6所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，在所述截割滾筒（1）與機身（7）之間還設有擋水板（8）；所述擋水板（8）為L形結構且向截割滾筒（1）方向折彎，所述擋水板（8）折彎一端的高度高于所述截割滾筒（1）上截齒（3）最高點的高度。

8.根據權利要求7所述的水射流輔助掘錨機，其特征在于，所述水管通過多通接頭（5）與各個噴頭連接。

9.一種基于權利要求2-8中任意一項所述水射流輔助掘錨機的掘進方法，其特征在于，包括以下過程：

將掘錨機的各個部件組裝好，開始掘進作業；

通過控制截割滾筒的上下移動幅度以及自旋方向和自旋角度調整噴頭的噴射范圍，通過控制噴頭的活動角度調整噴頭的噴射角度，通過控制泵站輸出流量的壓力大小切換噴頭的作業模式；

控制泵站輸出的壓力升高，封堵件受到的水流作用力大于彈性件，使得封堵件沿過水通道向除塵噴嘴方向移動，進而關閉除塵噴嘴，此時水流僅能通過切割噴嘴噴出，形成集束射流，用于在矸石層上切割形成溝槽；

控制泵站輸出的壓力降低，封堵件受到的水流作用力小于彈性件，使得封堵件沿過水通道向切割噴嘴方向移動，進而關閉過水件上的第一流道，此時水流通過過水件上的第二流道以及封堵件與過水通道間的過水間隙從除塵噴嘴噴出，形成擴散射流，用于對截齒降溫以及施工除塵。