一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统，包括高压脉冲射流发生系统、密封装置、钻进装置、高压软管以及自激振荡喷嘴。高压脉冲射流发生系统通过高压软管与密封装置相连，密封装置与钻进装置的钻杆内部水路相通，并到达钻头内的自激振荡喷嘴。高压脉冲射流发生系统产生高压水在自激振荡喷嘴中可产生连续的水锤压力，对岩石进行反复压力冲击，并配合钻头，可大大提交破岩效率，而且，本系统的密封装置可在钻杆工作时保证其密封性、安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统


[0001]本专利技术涉及破岩
，具体涉及一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统。

技术介绍

[0002]随着城镇化速度的加快，我国在铁路、公路以及水电等基础设施建设方面的隧道开挖工程量日益加大，而隧道的开挖是基础建设中的一项难度大、劳动条件差、耗资耗时多,但又是非常重要和关键的施工作业。当前我国隧道开挖方法一般有钻爆法、盾构掘进机法。相较于盾构掘进机法，钻爆法施工比较灵活,断面适应性好，同时钻爆法施工的主导设备凿岩台车凿岩速度快、钻臂定位耗时短和误差小、钻孔精度高、爆破效果好、工作环境好以及施工安全等优点，所以采用凿岩台车打炮眼﹐然后装药钻爆来开挖隧道的应用日益广泛。
[0003]但是凿岩台车在遭遇高围压硬岩时，其机械破岩能力严重不足，易出现贯入度低、钻头磨损严重等问题。
[0004]在众多新型辅助破岩方式中，水射流辅助破岩具有清洁环保、低能高效、易于实现的特点，能够提高破岩效率，降低破岩阻力，减少机械齿的磨损。但高压水射流辅助破岩技术仍然存在以下问题：
[0005](1)连续高压水射流辅助破岩仅能产生单一的“水锤压力”，应力波损伤破岩能力有限，而后续的“滞止压力”难以加剧岩石内部损伤或裂纹扩展，导致其未能在开挖装备破碎硬岩工程中得到广泛的应用；
[0006](2)现有高压水射流系统与目前凿岩淘车的施工过程兼容困难，无法避免钻臂工作对高压水传输管路带来的安全性、可靠性方面的风险。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统，高压脉冲射流可以间隙性产生多个“水锤压力”，应力波在岩石内部叠加、反射等作用加剧岩石破碎和疲劳破坏；本系统能够保证高压水生成、传输及释放的安全性、可靠性，能够最大限度地降低高压水传输的压力损失，能够与凿岩台车施工过程兼容，保证高压脉冲射流辅助钻进装置破岩施工的有效性及可行性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统，包括高压脉冲射流发生系统、密封装置、钻进装置、高压软管以及自激振荡喷嘴；
[0009]所述高压脉冲射流发生系统包括控制柜、水箱、管道泵、高压柱塞泵和三相异步电机；所述三相异步电机为所述高压柱塞泵提供动力，所述水箱分别与所述高压柱塞泵和所述管道泵连接，所述控制柜与所述管道泵连接，用于调节高压脉冲射流压力；
[0010]所述密封装置包括端盖、填料密封套、V型填料密封、水套、密封筒、加强套、O型密封圈、唇形密封；所述加强套套在钻进装置的钻杆上，所述钻杆位于所述密封筒的中心，所述水套位于所述密封筒内，并与所述加强套外表面接触；所述密封筒中间一侧开设有进水
口，所述进水口与所述水套连通，所述水套与所述钻杆内部的水道相通；所述端盖位于所述密封筒两端并与所述密封筒螺栓连接；所述填料密封套位于所述端盖与所述水套之间，所述V型填料密封位于所述填料密封套的开式密封槽内；所述O型密封圈位于所述填料密封套外侧的密封槽内，用于所述密封筒与所述填料密封套之间的密封；所述唇形密封位于所述端盖外侧的密封槽内，用于所述端盖与所述加强套之间的密封；
[0011]所述钻进装置还包括推进梁、凿岩机和钻头；所述凿岩机与所述密封装置均位于所述推进梁的导轨上，所述凿岩机与所述密封装置通过所述钻杆连接；所述自激振荡喷嘴位于所述钻头内部中心位置，所述自激振荡喷嘴包括上喷嘴、振荡腔以及下喷嘴，所述上喷嘴位于所述振荡腔一端并与所述振荡腔螺纹连接，所述下喷嘴位于所述振荡腔另一端并与所述振荡腔螺纹连接；所述上喷嘴、所述振荡腔和所述下喷嘴内部水路相通；
[0012]所述高压脉冲射流发生系统与所述密封装置通过所述高压软管连接。
[0013]进一步地，所述高压脉冲射流发生系统还包括过滤器，所述过滤器与所述水箱相连，用于废水回收。
[0014]进一步地，所述振荡腔内设有圆锥面，所述圆锥面的截面夹角为1600。
[0015]进一步地，所述高压脉冲射流发生系统的射流压力及流量通过所述控制柜面板上的变频器进行调节，所述高压柱塞泵出口处水压表及智能涡街流量计可对柱塞泵出口处水压和流量进行检测。
[0016]进一步地，所述推进梁上安装有链条和电机，所述凿岩机可通过链传动实现在所述推进梁上的推进与回退。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术通过控制调节射流压力和流量，使得高压脉冲射流与钻头相互配合，降低钻头的磨损，提高破岩效率；
[0019](2)本专利技术通过在钻头内安装自激振荡喷嘴，可以间隙性产生多个“水锤压力”，应力波在岩石内部叠加、反射等作用，提高钻头破岩能力；
[0020](3)本专利技术所述方案中使用的密封装置内设有多种密封构件，可以钻杆在工作时的良好密封。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的高压脉冲射流辅助钻进破岩系统整体结构图；
[0022]图2为本专利技术的高压脉冲射流发生系统结构图；
[0023]图3为本专利技术的密封装置结构示意图；
[0024]图4为本专利技术的钻进装置结构示意图；
[0025]图5为本专利技术的自激振荡喷嘴结构示意图；
[0026]图中，1
‑
高压脉冲射流发生系统，2
‑
密封装置，3
‑
钻进装置，4
‑
高压软管，5
‑
自激振荡喷嘴，1
‑1‑
控制柜，1
‑2‑
水箱，1
‑3‑
过滤器，1
‑4‑
管道泵，1
‑5‑
高压柱塞泵，1
‑6‑
三相异步电机，2
‑1‑
端盖，2
‑2‑
填料密封套，2
‑3‑
V型填料密封，2
‑4‑
水套，2
‑5‑
密封筒，2
‑6‑
加强套，2
‑7‑
O型密封圈，2
‑8‑
唇形密封，3
‑1‑
推进梁，3
‑2‑
凿岩机，3
‑3‑
钻杆，3
‑4‑
钻头，5
‑1‑
上喷嘴，5
‑2‑
振荡腔，5
‑3‑
下喷嘴。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0028]如图1所示，一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统，包括高压脉冲射流发生系统1、密封装置2、钻进装置3、高压软管4以及自激振荡喷嘴5。其中，高压脉冲射流发生系统1包括控制柜1
‑
1、水箱1
‑
2、滤器1
‑
3、管道泵1
‑
4、高压柱塞泵1
‑
5和三相异步电机1
‑
6，如图2所示，三相异步电机1
‑
6为高压柱塞泵1
‑
5提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压脉冲射流辅助钻进破岩系统，其特征在于，包括高压脉冲射流发生系统(1)、密封装置(2)、钻进装置(3)、高压软管(4)以及自激振荡喷嘴(5)；所述高压脉冲射流发生系统(1)包括控制柜(1
‑
1)、水箱(1
‑
2)、管道泵(1
‑
4)、高压柱塞泵(1
‑
5)和三相异步电机(1
‑
6)；所述三相异步电机(1
‑
6)为所述高压柱塞泵(1
‑
5)提供动力，所述水箱(1
‑
2)分别与所述高压柱塞泵(1
‑
5)和所述管道泵(1
‑
4)连接，所述控制柜(1
‑
1)与所述管道泵(1
‑
4)连接，用于调节高压脉冲射流压力；所述密封装置(2)包括端盖(2
‑
1)、填料密封套(2
‑
2)、V型填料密封(2
‑
3)、水套(2
‑
4)、密封筒(2
‑
5)、加强套(2
‑
6)、O型密封圈(2
‑
7)、唇形密封(2
‑
8)；所述加强套(2
‑
6)套在钻进装置(3)的钻杆(3
‑
3)上，所述钻杆(3
‑
3)位于所述密封筒(2
‑
5)的中心，所述水套(2
‑
4)位于所述密封筒(2
‑
5)内，并与所述加强套(2
‑
6)外表面接触；所述密封筒(2
‑
5)中间一侧开设有进水口，所述进水口与所述水套(2
‑
4)连通，所述水套(2
‑
4)与所述钻杆(3
‑
3)内部的水道相通；所述端盖(2
‑
1)位于所述密封筒(2
‑
5)两端并与所述密封筒(2
‑
5)螺栓连接；所述填料密封套(2
‑
2)位于所述端盖(2
‑
1)与所述水套(2
‑
4)之间，所述V型填料密封(2
‑
3)位于所述填料密封套(2
‑
2)的开式密封槽内；所述O型密封圈(2
‑
7)位于所述填料密封套(2
‑
2)外侧的密封槽内，用于所述密封筒(2
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文康，聂济刚，赵伟，李洪盛，郝明月，贾亮亮，姚贺，宋道，陶亚男，苏金华，种波凯，赵功铭，杨红振，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：