手持式煤矿用乳化液钻机.pdf

一种手持式煤矿用乳化液钻机，适用于采煤或掘进工作面等钻孔作业，由乳化液马达和行星齿轮增速机构组成，包括前、后盖、定、转子、轴承、输出轴、前轴承座、安装有通断阀的通流盘，转子上有柱塞孔，柱塞孔内安装可移动的柱塞和滚柱及动密封，并滚柱与定子内壁接触配合，所述配流轴上的进、出配流孔与柱塞孔配合相通，所述转子上还安装有行星齿轮，分别与前盖上的内齿圈和输出轴上的中心轮啮合。采用动力源乳化液和润滑油的隔离设计，使乳化液粘度差、润滑特性差等不利因素得以避免，采用环形静压支承径向配流的配流轴设计，提高了产品的机械效率、容积效率，降低了核心零件的磨损，减小了产品的体积和重量，降低成本，提高了钻机的使用寿命和质功比。

1、  一种手持式煤矿用乳化液钻机，包括定子(7)和前、后盖(5)、(15)固定连接成整体，带有轴承的前轴承座(2)固定在前盖(5)上，和转子(16)连接成一体的输出轴(1)由轴承支承，安装有通断阀(13)的通流盘(11)固定在后盖(15)上，其特征在于所述转子(16)上连接配流轴(14)的一端，配流轴(14)另端固定在后盖(15)上，所述配流轴(14)的周边上有进、出配流孔(24)、(25)、进液孔(26)和静密封，中间为乳化液回油B腔，所述转子(16)上有柱塞孔(23)，柱塞孔(23)内安装有可移动的柱塞(9)和滚柱(8)及动密封，并滚柱(8)与定子(7)内壁接触配合，所述的进、出配流孔(24)、(25)与所述的柱塞孔(23)配合相通，所述动密封为动密封圈甲、乙(17)、(10)用于隔离乳化液工作C腔和润滑液D腔，所述静密封为静密封圈甲、乙(12)、(27)用于乳化液进液A腔的隔离及乳化液进液A腔和润滑液D腔间的隔离，所述转子(16)上还安装有行星齿轮(4)，分别与前盖(5)上的内齿圈(20)和输出轴(1)上的中心轮(21)啮合。

2、  根据权利要求1所述的手持式煤矿用乳化液钻机，其特征在于所述配流轴(14)呈圆柱状中间有通孔为乳化液回油B腔，在表面径向有均布偶数个呈腰形孔状的进、出配流孔(24)、(25)，进、出配流孔(24)、(25)分别与配流轴(14)中间的B腔相通和不相通，进、出配流孔(24)、(25)的个数相同其总和还是定子(7)内壁凹凸曲面(22)上的凹凸数的两倍，配流轴(14)一端有与进、出配流孔个数相同的进液孔(26)，另一端有相间隔的进、出配流孔(24)、(25)各半。

3、  根据权利要求1所述的手持式煤矿用乳化液钻机，其特征在于所述配流轴(14)的一端通过定位销和螺钉与后盖(15)固定，另端插入位于定子(7)中心的转子(16)内。

4、  根据权利要求1所述的手持式煤矿用乳化液钻机，其特征在于所述行星齿轮(4)通过复合轴承直接安装在转子(16)上，输出轴(1)由安装在前轴承座(2)上的两个背对背角接触支撑轴承(3)支承，所述转子(16)通过调心轴承(6)支承在前盖(5)上。

5、  根据权利要求1所述的手持式煤矿用乳化液钻机，其特征在于所述进、出配流孔(24)、(25)为偶数个与转子(16)外表面均布的偶数个柱塞孔(23)相配合，所述柱塞孔(23)还可两排错位排列。

手持式煤矿用乳化液钻机
技术领域
本发明涉及一种乳化液钻机，特别是一种适用于采煤或掘进工作面及其它具有乳化液动力而防爆要求严格，进行瓦斯抽放、压力释放、锚杆支护等钻孔作业使用的手持式煤矿用乳化液钻机。
背景技术
现煤矿上采用的仍是一般的手持式煤电钻，但它存在着安全隐患，对煤层地质条件适应性差，不适宜在湿度大、高瓦斯及有粉尘爆炸危险的采煤工作面工作，为此国内外一直在研究能够有效治理采煤工作面上瓦斯积聚的装备，各种使用安全的钻机开发迫在眉捷，采用乳化液作为动力源对煤矿生产是非常便利的，乳化液是由乳化液添加剂与水混合，本身就有灭火功能，并且乳化液是煤矿就地配置与煤矿支架共用的动力源，但乳化液也存在缺陷，如粘度低、防锈能力差、润滑特性差，作为工作介质使用其容积率低，使用寿命短，对金属材料有很强的腐蚀作用，使液压马达磨擦副磨损加剧，泄露量增大。
专利号CN94231687.8“手持式干湿两用乳化液钻机”虽提供了一种将乳化液直接进入马达所有摩擦副的腔体，但其制造成本高、可靠性差、寿命短，并采用三偏心转动轴、六柱塞、阀配流结构的径向柱塞马达，使马达运转有很大的脉动极不平稳，手持操作时振动大、噪音大、操作者易疲劳。
专利号CN200720111576.0“煤矿用乳化液钻机”采用了以高压乳化液作为工作介质的偏心活塞结构，虽解决了现有液压马达采用液压油作为工作介质存在易燃、易爆安全隐患的缺陷，但其防锈转子活塞采用工程塑料，工程塑料又无法满足与泵源31.5MPa压力相匹配，又只好采用降压使用，从而导致效率低、体积大、操作不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种手持式煤矿用乳化液钻机，适宜在不同地质条件下的煤层中使用，其结构紧凑、体积小，操作灵活、质功比高，使用更加安全可靠、寿命长、环保节能，实用性好。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：手持式煤矿用乳化液钻机包括定子和前、后盖固定连接成整体，带有轴承的前轴承座固定在前盖上，和转子连接成一体的输出轴由轴承支承，安装有通断阀的通流盘固定在后盖上，所述转子上连接配流轴的一端，配流轴另端固定在后盖上，所述配流轴的周边上有进、出配流孔、进液孔和静密封，中间为乳化液回油B腔，所述转子上有柱塞孔，柱塞孔内安装有可移动的柱塞和滚柱及动密封，并滚柱与定子内壁接触配合，所述的进、出配流孔与所述的柱塞孔配合相通，所述动密封为动密封圈甲、乙用于隔离乳化液工作C腔和润滑液D腔，所述静密封为静密封圈甲、乙用于乳化液进液A腔的隔离及乳化液进液A腔和润滑液D腔间的隔离，所述转子上还安装有行星齿轮，分别与前盖上的内齿圈和输出轴上的中心齿轮啮合。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、采用了动力源乳化液和润滑油的隔离设计，即乳化液作功只是推动柱塞作径向直线运动，而作为能量转换的零件转子与柱塞、滚柱、定子等关键摩擦副处于良好的润滑油润滑状态，使乳化液的粘度特性差、防锈能力差、润滑特性差等不利因素得以避免，而它的防爆、环保、节能、乳化液泵源能就地获取的优势得以充分利用，2、针对乳化液粘度低的特性，突破传统柱塞马达端面轴向配流设计改为由环形静压支承的配流轴设计，使能量传输的核心零件转子在径向受力平衡，消除了轴向附加的液压力，使其输出力大、输出扭矩大，配流轴在圆周方向上与转子形成压力油膜，对转子转动起到辅助支撑和导向作用，提高了产品的机械效率、容积效率，降低了零件的磨损，又使产品具有较高的启动效率、使用寿命，另外配流轴直接插入转子中心，大大缩小了手持式煤矿用乳化液钻机的轴向尺寸，从而减小了产品的体积和重量，提高了产品的质功比。3、采用转子和行星架合二为一的闭式行星齿轮增速结构，减少了产品的重量和体积，降低成本，提高产品的可靠性。4、转子采用调心轴承支承，使转子具有半浮动功能，在转动中能自动找正消除加工误差造成的影响，转子和行星架为一体也使增速机构具有半浮动功能，从而提高了钻机的使用性能和使用寿命。
附图说明
图1、本发明的结构示意图。
图2、图1的F—F视图(本发明的配流示意图)。
图3、图1的E—E视图(本发明行星齿轮结构示意图)。
图4、配流轴结构示意图。
图5、图4的G—G视图。
图6、本发明的隔离密封示意图(图1中局部放大图)。
图7、转子上柱塞孔分布第二方案结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述。
配流轴14呈圆柱状中间有通孔为乳化液回油B腔，在表面径向方向有均布偶数个(或奇数个)呈腰形孔状的进、出配流孔24、25，进、出配流孔24、25分别与配流轴14中间的B腔相通和不相通，并进、出配流孔24、25的个数相同其总和还是定子7内壁凹凸曲面22上的凹凸数的两倍，配流轴14一端仅有进液孔26，另一端有相间隔的进、出配流孔24、25各半，如图2、图3、图4所示。
通断阀13安装在通流盘11内，通流盘11和后盖15用螺钉固定成一体，配流轴14的一端通过定位销和螺钉与后盖15固定，另端插入位于定子7中心的转子16内，并进、出配流孔24、25与转子外表面均布的偶数个(或奇数个)柱塞孔23相配合，柱塞孔23内装有柱塞9和滚柱8，柱塞9能在柱塞孔内沿径向滑动，滚柱8与定子7内壁凹凸曲面22配合接触，并用动密封圈甲17放入柱塞孔25内将上端的润滑油和下端的动力源乳化液隔离开。
定子7分别与前、后盖5、15用螺钉固定成一体，转子16由一个固定在前盖5上的调心轴承6支承。
行星齿轮4通过复合轴承直接安装在转子16上，省掉了行星架还与前盖5上的内齿圈20啮合，与输出轴1上的中心轮21啮合，输出轴1是齿轮轴为行星齿轮的中心轮，由安装在前轴承座2上的两个背对背角接触支撑轴承3支承，前轴承座2用螺钉固定在前盖5的一端面上，如图1所示。
前盖5上与配流轴14上的进液孔26相通处为A腔，是高压乳化液的进液腔，由静密封圈甲12和静密封圈乙27进行静密封，B腔为乳化液回油腔，转子16上的柱塞孔下端为C腔是乳化液工作腔，后盖15与转子间为D腔是润滑液腔，C腔和D腔由动密封圈甲17、动密封圈乙10隔离，A腔与D腔间用静密封密封圈乙12隔离，如图5所示。
手持煤矿用乳化液钻机工作时，高压乳化液经通断阀13、通流盘11进入配流轴14上的进液孔26，经进液孔流到和其相通的出配流孔25，最后进入转子16上的柱塞孔23，进入柱塞孔的高压乳化液推动柱塞9和滚柱8往外滑动并作用于定子7内壁上的凹凸曲面22，当滚柱8与定子7上的凹凸曲面22接触时，定子7给滚柱8一个反作用力，此反作用力分解成切向力和径向力，因柱塞9为上、下对称分布其径向力相互平衡抵消，仅剩切向力经滚柱8和柱塞9传到转子16，使转子转动并经转子16上的行星齿轮4与中心轮21啮合与前盖5上的内齿圈20啮合，将转子的转动传递给输出轴1使其转动，从而达到钻机所需要的转速和转矩。
如图2所示，转子16在不断转动的过程中，转子16的柱塞孔23中的柱塞9、滚柱8在高压乳化液的推动下向外移动，当滚柱8与定子7凹凸曲面22上的H处的凹面接触，柱塞9被压回柱塞孔，由转子上的切向力继续推动转子顺时针方向转动，当滚柱8从H位置转到凹凸曲面22的凸面最高K位置时，这时已将能量转换压力降低的乳化液正对配流轴14上与乳化液回油B腔相通的出配流孔25，就经出配流孔25流回B腔再流到通流盘11，即转子旋转一圈同时有多个进配流孔24，将高压乳化液送进柱塞孔23，同步有多个柱塞孔中的低压乳化液经出配流孔25回到B腔，进行乳化液的回收，如此不断循环由转子16带动输出轴1转动，再带动负载乳化液钻机转动工作。