气动凿岩机水冲洗机构的研究

刘广文，王悦勇，刘恩国

（1.安百拓（张家口）建筑矿山设备有限公司，河北 张家口 075100；2.沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870）

在凿岩机工作过程中，水流将提供给水针，通过钎杆，到达孔底，水流用来冲洗孔底的岩粉达到降尘和排粉的目的。理想状态下，在凿岩机工作时，供给水针的水压应低于气压，如果水针中的水压高于气压，水流将有进入气道及缸体的风险，破坏运动部件油膜，从而影响凿岩机的正常工作。最终使凿岩机中主要零部件被腐蚀或研伤。

由于凿岩机工作状况的变化，水压也随之变化，不能保证水压总是低于气压，在常规气动凿岩机的水冲洗机构中，水针里的水压不能调整；当前市场上的水冲洗机构，当水针里的水压高于气压时，水会倒灌至气路里。现有的气动凿岩机的水冲洗机构不能调节水针里的水压，更不能保证当水压高于气压时，调节水压至气压以下。

1 技术问题

本新型水冲洗机构能控制水针中的水压，并且水压能随着工作气压的变化而变化；并且其中提供了一个简易的装置，在凿岩机工作过程中，能够调节水针中的水压低于气压。更进一步的说，该水冲洗机构能确保凿岩机水针中的水压随时调节至低于气压。

2 技术方案

气动凿岩机水冲洗机构，包括一个水阀体和一个能够让阀体移动到固定位置进而控制水针中的水流开启和关闭以及调压。

水阀体包含一个通道，用于在预设气压下，能够使水阀开启，并且能使水流通过；它与阀一起，能够防止水针中的水压超过预设气压，在没有水压阻力的情况下，水阀能自由开启。

水阀包含一个通道，使得水针中的水压进入阀的另一端，当水针中的水压超过预设压力时，水阀向关闭的方向移动，控制进入水针的水流量，调节水针内水压大小。

在水阀另一端放置一弹簧，能够推动水阀向关闭的方向移动；水阀包含一个通道，使得水针中的水进入水阀的另一端，使得水压在超过气压之前，水阀关闭，防止水压超过预设压力。当凿岩机停止工作时，弹簧可推动水阀至关闭状态，停止供水。

3 使用效果

使用了该机构，无论外接水源压力多大，都能保证凿岩机工作过程中，水针内的水压低于气压，防止水倒灌至机体，破坏零部件的油膜，导致零部件腐蚀或研伤。气动凿岩机柄体部和缸体部剖面图见图1，新型水冲洗机构局部放大图见图2。

4 图1和图2中标记说明

图1 气动凿岩机柄体部和缸体部剖面图

图2 新型水冲洗机构局部放大图

1.凿岩机；2.缸体部；3.柄体；4.缸体；5.活塞；6.水针；7.进水孔道；8.进气孔道；9.水阀体；10.簧盖；11.冲洗机构；12.O型密封圈；13.水阀小端；14.水阀体孔道；15.O 型密封圈；16.阀垫；17.水针端部；18.气针垫；19.水针垫；20.进水环形区域；21.水阀体进水孔道；22.进气环形区域；23.水阀体进气孔道；24.水阀孔道；25.水阀后端容腔；26.卡环；27.弹簧；28.O 型密封圈；29.水阀；30.水阀体孔；31.O 型密封圈；32.气针；33.铜垫；34.水针垫沟槽；35.水阀前端容腔；36.操纵阀

5 结构分析

该机构有一种可控制凿岩机水针内水压的水冲洗机构，如图1所示。这个凿岩机包含了缸体部2、柄体3。缸体部2包含活塞5在缸体4中往复运动，并且冲击钎杆。传统的凿岩机一般用于井下及工程作业，装有水针6，气动凿岩机的水冲洗机构通常指11，安装在凿岩机1的柄体3上，用于控制水针6内水的流量和通断。

这种气动凿岩机的水冲洗机构11包含一个水阀体9，并且拧紧在柄体3上。水阀体9提供了导向孔 14、导通孔 24、孔 23和孔 21，如图 2所示（图2是新型水冲洗机构的局部放大图）。水阀29的小端部分13安装在孔14处，并且能实现往复运动，O型密封圈12、15安装在水阀29的适当位置。水针6的固定端17插入水针垫19的沟槽34内，水针垫19插入水阀体9的孔道30处，而后由气针32和气针垫18固定。水阀体9安装并拧紧至柄体3的孔道内，使得水针垫19、气针垫18及铜垫33处于压紧状态。孔道14底端安装了一个阀垫16。

水阀体9内容腔25用一个簧盖10和O型圈28密封，并由卡环26固定；簧盖10与水阀29之间放置一个弹簧27，它能沿着水阀方向压紧阀垫16；水阀29中间设置一个孔道24；

空压机产生的压缩空气通过柄体3的内孔道8进入环形区域22，并且通过水阀体9内通道23，进入水阀9内的容腔35，使水阀29产生压力，迫使弹簧27压缩，进而打开水阀29；孔道8同时连接操纵阀36，所以当凿岩机开启，压缩空气会通过孔道23自动打开水阀29。

柄体3内同样有一个孔道7联通外接水管，使水流进入柄体3内环形区域20；而后进入孔道21内。

当凿岩机开启时，压缩空气会进入水阀29前端，水阀29移动并压缩弹簧27，水阀小端13脱离阀垫16，水阀开启，使得水流进入水针。

水阀29的中间孔道24使得水阀后腔25与水针相联通；压缩空气推动水阀29前端使得弹簧27压缩，水阀小端13与阀垫16分开，水阀29打开；当水针6内的水压超过水阀29前端容腔35内气压的时候，或者水压达到某一压力，水阀29会向阀垫16的方向移动，阻止水向水针6内流动，从而使水针6内的水压降低；当水针6内反馈的水压力与弹簧27受压缩产生的合力低于水阀29前腔内气压的时候，水阀会再次打开，允许水流从通道21进入水针6。更进一步地说无论外接水压为多少，此种气动凿岩机的水冲洗机构能确保水针中的水压低于气压，防止水进入机体，腐蚀及研伤凿岩机的关键零件。

6 结语

安百拓（张家口）公司针对现有气动凿岩产品存在的不足做了深入研究，逐一制定解决方案，以提升凿岩效能为核心目标，对现有产品的结构做了多项升级。使气动凿岩机不断改进和发展。

新型水冲洗机构研制成功后，率先在YT29A凿岩机上应用，首批样机于2015年在辽宁省朝阳万泰铁矿进行一年的测试，其性能完全达到设计要求，受到客户的充分认可。2016年申请了国家专利，同年应用到公司开发的全新凿岩机产品S82中。

创新的结构和产品会不断提升产品竞争力，不断帮助客户实现快速凿岩、流畅作业、工时缩短、成本降低，实现客户利益的最大化。