一種基于彈簧夾頭控制伸縮水槍的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于彈簧夾頭控制伸縮水槍，是由高壓水輸送系統、伸縮控制系統、水槍臂伸縮系統和排渣管道四部分組成，本實用新型的水槍臂采用彈簧夾頭鎖緊機構，解決了固定式水槍水射流的速度逐漸減低、破巖能力下降的問題，提高了礦產單孔開采量，相對應的降低了礦產的單位礦產開采成本。
【專利說明】
一種基于彈簧夾頭控制伸縮水槍
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于鉆孔水力開采礦物的伸縮水槍，特別涉及一種彈簧夾頭鎖緊機構的伸縮水槍。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的飛速發展，采礦業正面臨著地表和淺部富礦日趨枯竭的情況，而地下深部礦產、淺部不均勻的小礦、貧礦、湖海底礦產以及復雜水文和地質條件的礦產具有開采難度大的問題。采用傳統方法開采深部礦產和淺部不均勻小礦、貧礦等勢必帶來成本過高的問題。為此各國都在尋找一種低成本的采礦方法，鉆孔水力開采就是在這一歷史背景下產生的一種新的采礦方法。
[0003]鉆孔水力開采方法是在穿過礦層的鉆孔內，用高壓水射流破碎礦體，破碎下來的礦渣與循環水在孔底形成流動狀態的液固兩相的礦漿，然后由舉升設備將礦漿輸送到地表，礦漿經過沉淀分選即可得到有用礦石，水可以繼續作為循環介質進行下一步開采。該方法只需要操作人員在地面操作即可，具有開采深度大、基建投資少、建礦周期短、成本低、安全、高效、環境污染小等優點。
[0004]目前，在鉆孔水力開采工藝中使用的水槍都是固定式水槍，高壓噴嘴固定在鉆具外壁，這種鉆具在開采中存在以下不足:由于在地下空間中充滿循環介質，高壓水槍從高壓噴嘴射出之后，水射流的速度會逐漸減低，破巖能力隨之下降，這就限制了固定式水槍的破巖范圍。
[0005]正由于以上不足，造成了礦產單孔開采量較小，相對應的提高了礦產的單位礦產開米成本，與降低生產成本的初衷相違背。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是為了解決固定式水槍水射流的速度逐漸減低、破巖能力下降的問題而提供一種彈簧夾頭鎖緊機構的伸縮水槍。
[0007]本實用新型是由高壓水輸送系統、伸縮控制系統、水槍臂伸縮系統和排渣管道四部分組成；
[0008]所述高壓水輸送系統包括高壓水管、定位滑塊、滑塊、水槍座和保護管，其中高壓水管由上至下依次穿過定位滑塊、滑塊和水槍座，高壓水管分別與定位滑塊、滑塊和水槍座螺紋連接，定位滑塊、滑塊和水槍座通過螺栓固定連接在一起，保護管穿套在定位滑塊、滑塊和水槍座外，高壓水管上穿套固定有上擋板；
[0009]所述伸縮控制系統包括兩個限位桿、彈簧夾頭、彈簧夾頭套筒、彈簧夾頭解鎖頂管、解鎖頂管座、導向桿、導向桿上滑套和導向桿下滑套和基座，其中兩個限位桿通過螺釘分別對稱固定安裝在定位滑塊上面，起到限制定位滑塊運動上點的作用；彈簧夾頭套在導向桿上，并且安裝在彈簧夾頭套筒內，彈簧夾頭可以在彈簧夾頭套筒內上下移動；彈簧夾頭下部設置有彈簧夾頭解鎖頂管，彈簧夾頭解鎖頂管下部設置有導向桿下滑套，解鎖頂管座穿套設置在導向桿下滑套外部；解鎖頂管座設置在水槍座下部且與水槍座通過螺栓連接；定位滑塊、滑塊、水槍座均開設有通孔，彈簧夾頭、彈簧夾頭套筒、彈簧夾頭解鎖頂管均穿套在通孔中，導向桿通過導向桿上鎖緊螺母與上擋板固定，并且通過導向桿下鎖緊螺母與基座固定，導向桿依次穿過上擋板、導向桿上滑套、定位滑塊、彈簧夾頭、彈簧夾頭解鎖頂管、導向桿下滑套和基座；保護管與上擋板及基座通過螺紋連接，起到保護內部結構和支撐鉆具的作用；
[0010]所述水槍臂伸縮系統包括旋轉接頭、水槍臂、兩個水槍支撐件、支撐桿、連桿、支撐桿基座、導向管、導向管上滑套、導向管下滑套和噴嘴，其中噴嘴與水槍臂通過螺紋連接，旋轉接頭與水槍臂通過螺紋連接，旋轉接頭通過螺紋與水槍座連接；兩個水槍支撐件緊扣在水槍臂管體上面，并用螺釘緊固，兩個水槍支撐件分別與支撐桿和連桿鉸接，支撐桿基座固定在基座上，支撐桿、連桿分別與支撐桿基座鉸接；導向管通過導向管上鎖緊螺母與上擋板固定，并且通過導向管下鎖緊螺母與基座固定，導向管依次穿過定位滑塊、滑塊和水槍座；導向管上滑套與定位滑塊螺紋連接；導向管下滑套與水槍座螺紋連接；導向管上滑套、導向管下滑套穿套在導向管上；
[0011 ] 所述排渣管道部分由排渣管底座和排渣管組成，排渣管與排渣管底座通過螺紋連接；排渣管底座與基座固定連接。
[0012]工作原理及過程:
[0013]水槍伸出:利用鉆桿傳遞的壓力使中心高壓水管向下運動，帶動定位滑塊、滑塊、水槍座向下運動，旋轉接頭旋轉，此時旋轉接頭、水槍臂、支撐桿、連桿及基座構成曲柄滑塊機構，開始運動，從而使水槍展開；
[0014]機構鎖緊:中心高壓水管上提，利用彈簧夾頭相對于彈簧夾頭套筒向下運動，彈簧夾頭和彈簧夾頭套筒之間的斜面相對運動，使彈簧夾頭內徑變小，抱緊夾頭內導向桿，從而使水槍展開角度固定；
[0015]機構解鎖:當水槍伸展至最大角度后，定位滑塊、滑塊、水槍座等繼續向下運動，直到導向桿下滑套與導向桿底部臺階接觸，繼續向下運動，導向桿下滑套推動彈簧夾頭解鎖頂管及彈簧夾頭向上運動，直到彈簧夾頭上部結構卡入定位滑塊的臺階上，這樣，彈簧夾頭與彈簧夾頭套筒分離，彈簧夾頭始終處于張開狀態。
[0016]鉆具回轉運動由鉆機控制，為防止損壞鉆具及水槍端部噴嘴，水槍完全展開后鉆具回轉轉速應控制在2r/min內，故全液壓鉆機動力頭輸出的低速回轉運動由鉆桿傳遞至鉆具驅動其進行轉動。水槍的伸縮通過鉆機的給進與提升動作實現，當鉆具到達孔底后，排渣管底座支撐到孔底巖石上，此時滑塊、旋轉接頭、水槍臂、支撐桿及基座構成曲柄滑塊機構，當鉆機繼續給進時，滑塊沿導向管及導向桿向下運動，水槍逐漸展開，當需要鉆具進行開采時，在低速回轉的同時緩慢提升鉆具，此時，彈簧夾頭在彈簧夾頭套筒斜面作用下夾緊導向桿，從而保證水槍展開角度固定；當開采結束即水槍展開至最大角度時，解鎖套筒與基座接觸并在基座的推動下向上運動，推動彈簧夾頭頂管向上運動，從而使彈簧夾頭上部結構卡入定位滑塊的臺階上，彈簧夾頭與彈簧夾頭套筒脫離接觸，使鉆具解鎖，此時鉆機提升鉆具，水槍逐漸縮回，當水槍縮回至初始位置時，可將鉆具從鉆孔提出，完成一次開采任務。
[0017]有益效果:本實用新型的水槍臂采用彈簧夾頭鎖緊機構，解決了固定式水槍水射流的速度逐漸減低、破巖能力下降的問題，提高了礦產單孔開采量，相對應的降低了礦產的單位礦產開采成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型實施例的內部結構側面圖。
[0019]圖2為本實用新型實施例的內部結構正面圖。
[0020]圖3為本實用新型實施例的內部結構B-B剖面圖。
[0021]圖4為本實用新型實施例的彈簧接頭部位局部剖面圖。
【具體實施方式】
[0022]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，為本實用新型的實施例，是由高壓水輸送系統、伸縮控制系統、水槍臂伸縮系統和排渣管道四部分組成；
[0023]所述高壓水輸送系統包括高壓水管8、定位滑塊13、滑塊16、水槍座17和保護管31，其中高壓水管8由上至下依次穿過定位滑塊13、滑塊16和水槍座17，高壓水管8分別與定位滑塊13、滑塊16和水槍座17螺紋連接，定位滑塊13、滑塊16和水槍座17通過螺栓固定連接在一起，保護管31穿套在定位滑塊13、滑塊16和水槍座17外，高壓水管8上穿套固定有上擋板11;
[0024]所述伸縮控制系統包括兩個限位桿1、彈簧夾頭14、彈簧夾頭套筒15、彈簧夾頭解鎖頂管18、解鎖頂管座19、導向桿9、導向桿上滑套12和導向桿下滑套20和基座21，其中兩個限位桿I通過螺釘分別對稱固定安裝在定位滑塊13上面，起到限制定位滑塊13運動上點的作用；彈簧夾頭14套在導向桿9上，并且安裝在彈簧夾頭套筒15內，彈簧夾頭14可以在彈簧夾頭套筒15內上下移動；彈簧夾頭14下部設置有彈簧夾頭解鎖頂管18，彈簧夾頭解鎖頂管18下部設置有導向桿下滑套20，解鎖頂管座19穿套設置在導向桿下滑套20外部；解鎖頂管座19設置在水槍座17下部且與水槍座17通過螺紋連接；定位滑塊13、滑塊16、水槍座17均開設有通孔，彈簧夾頭14、彈簧夾頭套筒15、彈簧夾頭解鎖頂管18均穿套在通孔中，導向桿9通過導向桿上鎖緊螺母10與上擋板11固定，并且通過導向桿下鎖緊螺母22與基座21固定，導向桿9依次穿過上擋板11、導向桿上滑套12、定位滑塊13、彈簧夾頭14、彈簧夾頭解鎖頂管18、導向桿下滑套20和基座21 ;保護管31與上擋板11及基座21通過螺紋連接，起到保護內部結構和支撐鉆具的作用；
[0025]所述水槍臂伸縮系統包括旋轉接頭2、水槍臂3、兩個水槍支撐件4、支撐桿5、連桿
6、支撐桿基座7、導向管26、導向管上滑套27、導向管下滑套28和噴嘴30，其中噴嘴30與水槍臂3通過螺紋連接，旋轉接頭2與水槍臂3通過螺紋連接，旋轉接頭2通過螺紋與水槍座17連接；兩個水槍支撐件4緊扣在水槍臂3管體上面，并用螺釘緊固，兩個水槍支撐件4分別與支撐桿5和連桿6鉸接，支撐桿基座7固定在基座21上，支撐桿5、連桿6分別與支撐桿基座7鉸接；導向管26通過導向管上鎖緊螺母25與上擋板11固定，并且通過導向管下鎖緊螺母29與基座21固定，導向管26依次穿過定位滑塊13、滑塊16和水槍座17 ;導向管上滑套27與定位滑塊13螺紋連接；導向管下滑套28與水槍座17螺紋連接；導向管上滑套27、導向管下滑套28穿套在導向管26上；
[0026]所述排渣管道部分由排渣管底座23和排渣管24組成，排渣管24與排渣管底座23通過螺紋連接；排渣管底座23與基座21固定連接。
[0027]工作原理及過程:
[0028]水槍伸出:利用鉆桿傳遞的壓力使中心高壓水管向下運動，帶動定位滑塊13、滑塊16、水槍座17向下運動，旋轉接頭2旋轉，此時旋轉接頭2、水槍臂3、支撐桿5、連桿6及基座21構成曲柄滑塊機構，開始運動，從而使水槍展開；
[0029]機構鎖緊:中心高壓水管上提，利用彈簧夾頭14相對于彈簧夾頭套筒15向下運動，彈簧夾頭14和彈簧夾頭套筒15之間的斜面相對運動，使彈簧夾頭14內徑變小，抱緊夾頭內導向桿9,從而使水槍展開角度固定；
[0030]機構解鎖:當水槍伸展至最大角度后，定位滑塊13、滑塊16、水槍座17等繼續向下運動，直到導向桿下滑套20與導向桿9底部臺階接觸，繼續向下運動，導向桿下滑套20推動彈簧夾頭解鎖頂管18及彈簧夾頭14向上運動，直到彈簧夾頭14上部結構卡入定位滑塊13的臺階上，這樣，彈簧夾頭14與彈簧夾頭套筒15分離，彈簧夾頭14始終處于張開狀態。
[0031]鉆具回轉運動由鉆機控制，為防止損壞鉆具及水槍端部噴嘴，水槍完全展開后鉆具回轉轉速應控制在2r/min內，故全液壓鉆機動力頭輸出的低速回轉運動由鉆桿傳遞至鉆具驅動其進行轉動。水槍的伸縮通過鉆機的給進與提升動作實現，當鉆具到達孔底后，排渣管底座支撐到孔底巖石上，此時滑塊、旋轉接頭、水槍臂、支撐桿及基座構成曲柄滑塊機構，當鉆機繼續給進時，滑塊沿導向管及導向桿向下運動，水槍逐漸展開，當需要鉆具進行開采時，在低速回轉的同時緩慢提升鉆具，此時，彈簧夾頭在彈簧夾頭套筒斜面作用下夾緊導向桿，從而保證水槍展開角度固定；當開采結束即水槍展開至最大角度時，解鎖套筒與基座接觸并在基座的推動下向上運動，推動彈簧夾頭頂管向上運動，從而使彈簧夾頭上部結構卡入定位滑塊的臺階上，彈簧夾頭與彈簧夾頭套筒脫離接觸，使鉆具解鎖，此時鉆機提升鉆具，水槍逐漸縮回，當水槍縮回至初始位置時，可將鉆具從鉆孔提出，完成一次開采任務。
【權利要求】
1.一種基于彈簧夾頭控制伸縮水槍，其特征在于:是由高壓水輸送系統、伸縮控制系統、水槍臂伸縮系統和排渣管道四部分組成； 所述高壓水輸送系統包括高壓水管(8)、定位滑塊(13)、滑塊(16)、水槍座(17)和保護管(31)，其中高壓水管(8)由上至下依次穿過定位滑塊(13)、滑塊(16)和水槍座(17)，高壓水管(8)分別與定位滑塊(13)、滑塊(16)和水槍座(17)螺紋連接，定位滑塊(13)、滑塊(16)和水槍座(17)通過螺栓固定連接在一起，保護管(31)穿套在定位滑塊(13)、滑塊(16)和水槍座(17 )外，高壓水管(8 )上穿套固定有上擋板(11); 所述伸縮控制系統包括兩個限位桿(I )、彈簧夾頭(14)、彈簧夾頭套筒(15)、彈簧夾頭解鎖頂管(18)、解鎖頂管座(19)、導向桿(9)、導向桿上滑套(12)和導向桿下滑套(20)和基座(21)，其中兩個限位桿(I)通過螺釘分別對稱固定安裝在定位滑塊(13)上面，彈簧夾頭(14)套在導向桿(9)上，并且安裝在彈簧夾頭套筒(15)內，彈簧夾頭(14)可以在彈簧夾頭套筒(15)內上下移動；彈簧夾頭(14)下部設置有彈簧夾頭解鎖頂管(18)，彈簧夾頭解鎖頂管(18)下部設置有導向桿下滑套(20)，解鎖頂管座(19)穿套設置在導向桿下滑套(20)外部；解鎖頂管座(19)設置在水槍座(17)下部且與水槍座(17)通過螺紋連接；定位滑塊(13)、滑塊(16)、水槍座(17)均開設有通孔，彈簧夾頭(14)、彈簧夾頭套筒(15)、彈簧夾頭解鎖頂管(18)均穿套在通孔中，高壓水管(8)上穿套固定有上擋板(11)，導向桿(9)通過導向桿上鎖緊螺母(10)與上擋板(11)固定，并且通過導向桿下鎖緊螺母(22)與基座(21)固定，導向桿(9)依次穿過上擋板(11)、導向桿上滑套(12)、定位滑塊(13)、彈簧夾頭(14)、彈簧夾頭解鎖頂管(18)、導向桿下滑套(20)和基座(21);保護管(31)與上擋板(11)及基座(21)通過螺紋連接； 所述水槍臂伸縮系統包括旋轉接頭(2)、水槍臂(3)、兩個水槍支撐件(4)、支撐桿(5)、連桿(6)、支撐桿基座(7)、導向管(26)、導向管上滑套(27)、導向管下滑套(28)和噴嘴(30 )，其中噴嘴(30 )與水槍臂(3 )通過螺紋連接，旋轉接頭(2 )與水槍臂(3 )通過螺紋連接，旋轉接頭(2)通過螺紋與水槍座(17)連接；兩個水槍支撐件(4)緊扣在水槍臂(3)管體上面，并用螺釘緊固，兩個水槍支撐件(4 )分別與支撐桿(5 )和連桿(6 )鉸接，支撐桿基座(7 )固定在基座(21)上，支撐桿(5)、連桿(6)分別與支撐桿基座(7)鉸接；導向管(26)通過導向管上鎖緊螺母(25)與上擋板(11)固定，并且通過導向管下鎖緊螺母(29)與基座(21)固定，導向管(26)依次穿過定位滑塊(13)、滑塊(16)和水槍座(17);導向管上滑套(27)與定位滑塊(13)螺紋連接；導向管下滑套(28)與水槍座(17)螺紋連接；導向管上滑套(27)、導向管下滑套(28)穿套在導向管(26)上； 所述排渣管道部分由排渣管底座(23)和排渣管(24)組成，其中排渣管(24)與排渣管底座(23)通過螺紋連接；排渣管底座(23)與基座(21)固定連接。
【文檔編號】E21C45/00GK203961980SQ201420332193
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月21日 優先權日:2014年6月21日
【發明者】陳晨, 趙嵩穎, 李剛, 高帥, 趙貴杰, 錢方, 董雪嬌, 洪建俊, 王聰 申請人:吉林大學