[发明专利]高水基液压凿岩机

说明书

技术领域

本发明涉及凿岩设备，特别涉及一种用于采矿和巷道掘进作业、手持式、 带支腿的液压凿岩设备，具体为一种高水基液压凿岩机。

背景技术

在煤炭等工程施工中，凿岩设备是不可缺少的主要施工设备之一，目前我 国已成为世界矿业大国之一，世界上几乎所有矿种在我国均有发现。但是凿岩 设备仍大量使用气动凿岩机和部分液压凿岩机，虽然在结构性能上不断改进， 产品不断更新换代，但受能源、结构的限制，仍存在凿岩速度低，能耗大，噪 声、振动粉尘和油雾污染严重等问题，对矿工健康(耳聋、手发颤)危害大，凿 岩成本高，影响矿山、煤矿等经济效益，已不适应现代生产和环境保护要求。

油压驱动的凿岩机具有许多优点，包括动力大、效率高等，其技术的应用 已经发展到相当成热的水平，但由于石油资源的日益枯竭以及人们环保意识的 日益增强等原因，使得人们致力于寻求新的液压驱动工作介质。

在巷道掘进中必须有液压支架，驱动液压支架的介质为乳化油，从驱动液 压支架的液压系统中引出一个管路，将液压能提供给凿岩机，这样无需配备专 用的(油)液压工作站。乳化液为含95％(质量比)水配成的水包油型乳化液 (由于含水较高，因此为高水基)，与传统的液压油相比，该乳化液的润滑、 密封性能将显著降低，因此现有油压式凿岩机的结构、构造、包括材料无法完 全适应高水基乳化液。

液压凿岩机，包括油压凿岩机或其它压力介质驱动的凿岩机，它们的工作 原理都基本相同，它们的工作过程中有三个能量转换环节，首先是压力液的液 压能转变为冲击活塞的动能；然后是活塞的动能转变为钎杆的应变能；最后是 应变能使岩石破碎转变为岩屑的表面能。

油压凿岩机是目前液压凿岩机中较成熟的一种。油压凿岩机在结构上包括 机头部分、冲击机构、柄体部分、支腿及回转机构。

机头部分位于冲击机构的前端，主要用于固定钎杆。

冲击机构将高压液体产生的压力能转换为冲击破碎岩石所需的高频冲击 能，它是凿岩机的核心部分。冲击机构包括一个缸体1，缸体上有活塞腔和控制 滑阀腔，活塞腔和控制滑阀腔之间有多个连通孔，控制滑阀腔与设置于缸体上 的压力液进液口2和压力液回流口3相通，同时活塞腔上也有与压力液回流口 3相通的连接孔，缸体1还有沟通活塞腔前部(腔)与后部(腔)的旁路孔27， 在控制滑阀腔内置有阀芯4，在活塞腔内设置有杆式活塞5，杆式活塞5的两 端分别套有前支撑套座6、前支撑套7和后支撑套座8、后支撑套9，杆式活塞 5的中部套有缸套10，缸套上开有三个控制信号孔，即第一控制信号孔K1、 第二控制信号孔K2和第三控制信号孔K3。杆式活塞5前端腔为常压腔、后腔 为交变压力腔，控制滑阀的阀芯前腔为常压腔。在凿岩过程中，杆式活塞5和控 制滑阀处于一种相互制约的随动状态，控制滑阀的位置控制着杆式活塞前后腔 体的高压液体进出，杆式活塞前后腔高压液体作用面积不同产生的压力差使杆 式活塞前后运动，而杆式活塞的位置又决定着控制滑阀后腔进出高压液体的时 间，从而控制滑阀阀芯的位置，实现液压凿岩机杆式活塞连续冲击运动。冲击杆 式活塞向前冲击钎尾的过程中，冲击活塞的动能以应力波的形式通过钎杆、钎 头传递给岩石，从而使其破碎。其更具体的工作原理、工作过程为(如图？所 示)：图中k1、k2、k3均为缸套10上的控制信号孔，当活塞回程控制边到达 k1控制孔时，活塞前腔的高压油通过k1控制口进入滑阀的右腔(后腔)，因 滑阀右端控制面积大于左端，在压力差的作用下，驱动滑阀阀芯向左运行，而 开通旁路孔27，使活塞前、后两腔都通高压油，活塞后腔面积大于前腔，活塞 在压力差的作用下向左运行(冲击)。当活塞冲程控制边越过k2控制孔时，滑 阀右腔(后腔)高压油通过k2、k3进入压力液回流口3，滑阀右腔(后腔) 失压，阀芯右移，活塞在压力液的作用下右移(即回程)，活塞又进入下一个 循环。即滑阀的左腔(前腔)为常压腔，右腔(后腔)为交变腔；活塞的前腔 为常压腔，后腔为交变腔。液压凿岩机的冲击机构的工作原理、结构、工作过 程基本上是相同的。在油压凿岩机的冲击机构中，杆式活塞的后端与后支撑套 之间为活动密封配合，无法做到完全密封，由于压力油的润滑、密封性能相对 较好，现有油压凿岩机在杆式活塞与后支撑套之间只有少量压力油泄漏，还不 足以影响油压凿岩机的正常运行。当压力介质变为高水基乳化液时，由于乳化 液的润滑、密封性能将显著降低，在现有结构下，杆式活塞与后支撑套之间的 压力液泄漏将会变得非常严重，造成凿岩机冲击不平稳、甚至出现卡死现象。