[发明专利]一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于钻孔水力开采矿物的伸缩水枪，特别涉及一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，采矿业正面临着地表和浅部富矿日趋枯竭的情况，而地下深部矿产、浅部不均匀的小矿、贫矿、湖海底矿产以及复杂水文和地质条件的矿产具有开采难度大的问题。采用传统方法开采深部矿产和浅部不均匀小矿、贫矿等势必带来成本过高的问题。为此各国都在寻找一种低成本的采矿方法，钻孔水力开采就是在这一历史背景下产生的一种新的采矿方法。

钻孔水力开采方法是在穿过矿层的钻孔内，用高压水射流破碎矿体，破碎下来的矿渣与循环水在孔底形成流动状态的液固两相的矿浆，然后由举升设备将矿浆输送到地表，矿浆经过沉淀分选即可得到有用矿石，水可以继续作为循环介质进行下一步开采。该方法只需要操作人员在地面操作即可，具有开采深度大、基建投资少、建矿周期短、成本低、安全、高效、环境污染小等优点。

目前，在水力开采工艺中使用的水枪都是固定式水枪，高压喷嘴固定在钻具外壁，这种钻具在开采中存在以下不足：由于在地下空间中充满循环介质，高压水枪从高压喷嘴射出之后，水射流的速度会逐渐减低，破岩能力随之下降，这就限制了固定式水枪的破岩范围。

正由于以上不足，造成了矿产单孔开采量较小，相对应的提高了矿产的单位矿产开采成本，与降低生产成本的初衷相违背。

发明内容

本发明的目的是为了解决固定式水枪水射流的速度逐渐减低、破岩能力下降的问题而提供一种基于棘爪锁紧机构的伸缩水枪。

本发明是由滑动控制部分、水枪伸缩部分和保护管部分组成；

所述滑动控制部分包括高压水管、滑块上板、偏心接管、弹簧、滑块下板和旋转弯接头、棘爪，其中高压水管穿过上挡板的中心滑套，并与偏心接管通过螺栓连接，偏心接管穿过滑块上板和滑块下板，偏心接管分别与滑块上板和滑块下板焊接，并与旋转弯接头螺纹连接，旋转弯接头与水枪通过螺纹连接，滑块下板上设置有两个棘爪，滑块上板、滑块下板上分别开设有滑动孔，导向杆和排渣管分别卡进滑动孔内；

所述水枪伸缩部分包括水枪臂、水枪支撑轴、支撑杆、第一下固定板，其中水枪臂的中部与水枪支撑轴固定连接，水枪臂与支撑杆通过水枪支撑轴铰接，支撑杆与第一下固定板通过铰接支座铰接，铰接支座与第一下固定板焊接；

所述保护管部分包括排渣管、上挡板、导向杆、导向杆锁紧螺母、保护管、第一下固定板、下固定板连接螺栓、下固定板间隔管、第二下固定板和排渣管导向套，其中上挡板上开设有用于排渣管、高压水管和导向杆穿过的预留孔；第一下固定板上开设有排渣管、导向杆穿过的预留孔，第二下固定板上开设有排渣管的预留孔，排渣管依次贯穿上挡板、第一下固定板和第二下固定板，并与第二下固定板通过排渣管锁紧螺母固定，导向杆上部与上挡板通过螺母固定，导向杆下部与第一下固定板通过螺母固定，其中导向杆穿过滑块上板、滑块下板的预留孔，保护管的截面为圆弧形，在圆弧开口的两侧设置有齿条，齿条上的齿与棘爪相互啮合，保护管分别与上挡板和第一下固定板焊接。

工作原理及过程：在工作过程中，滑动控制部分沿导向杆向下滑动，滑块下板上的棘爪在弹簧拉力作用下紧贴保护管上的齿条，此时，滑动控制部分与第一下固定板的距离缩短，旋转弯接头、水枪、水枪支撑轴、支撑杆以及第一下固定板和铰接支座组成的曲柄滑块机构产生运动，支撑杆支撑水枪沿钻具径向张开一定角度，达到需要的角度后，当钻具提升时，在自重作用下，保护管部分会有相对于滑动控制部分有向下的运动趋势，即滑动控制部分有相对于保护管部分向上的运动趋势，此时棘爪在弹簧拉力的作用下卡入保护管两侧齿条上的齿槽内，滑动部分被固定在此位置；钻具内通入高压水，高压水从水枪前端的喷嘴高速射出，不断破碎矿层，破碎一定空间后，钻具下降至孔底后，滑动控制部分继续相对于保护管部分向下移动，重复同样的动作，保护管继续向外侧张开，继续破碎矿层，直到水枪处于接近水平位置；滑动控制部分继续往下运动，此时定位解锁杆就会推动棘爪，使棘爪绕转轴向远离齿条的方向旋转一定角度，棘爪越过转动圆弧最高点后，在弹簧的拉力作用下，将棘爪和齿分离，滑动控制部分往上移动，水枪收回到保护管内，收回钻具，矿层开采完毕。

本发明的有益效果：

本发明的保护管起到保护管路和内部部件的作用，并作为水枪和支撑杆的收容腔；本发明扩大了固定式水枪钻具开采矿层的区域，增加了单孔采矿量，相对的降低了开采单位矿石的成本。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。