CN111810154A - 旋转定向喷雾配流机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转定向喷雾配流机构，包括配流盘和相互固定的内座圈、外座圈、耐磨垫，耐磨垫嵌在内座圈的前端中部凹槽内，配流盘的前部轴状部和后部盘状部分别位于外座圈的前部中央通孔和后部盘状凹槽内，轴状部与外座圈之间设置旋转水封，盘状部后端面设有月牙形通水槽，耐磨垫上多个轴向贯通的第一通水孔与内座圈内辐射状分布的水道的入口一一对应并连通，且其中一部分第一通水孔与月牙形通水槽连通，配流盘与耐磨垫相贴合，耐磨垫、配流盘和盘状凹槽之间形成水压腔，配流盘的进水孔以及月牙形通水槽的第二通水孔与水压腔相通。本发明能使内喷雾系统始终朝向前方的切割区域喷雾，同时解决切割区域抑尘、刀具冷却和避免操作人员被水喷淋问题。

Description

旋转定向喷雾配流机构

技术领域

本发明涉及一种定向喷雾配流机构，可用在煤矿用横轴式切割机构上，属于采煤设备技术领域。

背景技术

传统的煤矿用掘进机横轴式切割机构如横轴式掘进机、联采机、掘锚机等，要么没有内喷雾系统，无法抑制切割时产生的粉尘，造成空气环境恶化，也无法冷却切割刀具，造成刀具损耗增加；要么所使用的内喷雾系统向前向后均有喷雾，位于后侧的操作人员也在喷雾范围内，造成操作人员被水喷淋。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转定向喷雾配流机构，能使内喷雾系统始终朝向前方的切割区域喷雾，同时解决了切割区域抑尘、刀具冷却和避免操作人员被水喷淋的问题。

本发明的主要技术方案有：

一种旋转定向喷雾配流机构，包括配流盘以及相互固定连接的内座圈、外座圈和耐磨垫，所述内座圈内设有多条在360度圆周范围内呈辐射状分布的水道，水道的入口位于内座圈前端的中部凹槽的槽底面上，水道的出口位于内座圈的外柱面上，耐磨垫嵌在所述中部凹槽内，且耐磨垫上设有多个轴向贯通的第一通水孔，所述第一通水孔与所述水道的入口一一对应并连通，所述外座圈的前、后部分别设有中央通孔和与所述中央通孔连通的盘状凹槽，所述配流盘的前、后部分别为轴状部和盘状部，二者分别位于中央通孔和盘状凹槽内，轴状部通过轴套安装在中央通孔内，轴状部与外座圈之间设置旋转水封，所述配流盘的后端面在轴向外力的作用下与所述耐磨垫的前端面保持贴合，形成端面密封结构，盘状部与盘状凹槽之间保持间隔，耐磨垫、配流盘和盘状凹槽之间形成水压腔，轴状部设有进水孔，所述进水孔的入口位于轴状部的前端面上，所述进水孔的出口位于轴状部后部的外柱面上，并与所述水压腔相通，盘状部设有第二通水孔，盘状部的后端面上设有一段月牙形通水槽，配流盘相对耐磨垫处于任意角向位置时，总有一部分第一通水孔与所述通水槽相通，所述通水槽经第二通水孔与水压腔相通。

所述月牙形通水槽是一段圆弧形槽，该圆弧形槽的弧心位于全部水道呈辐射状分布的中心轴线上。

所述旋转定向喷雾配流机构还包括浮动管和进水座，所述浮动管的前、后两端分别同轴连接所述进水座和配流盘，且连接处都设置密封，所述进水座中的通孔、所述浮动管中的通孔与所述配流盘内的进水孔依次连通。

所述浮动管与所述进水座和配流盘的连接方式优选为周向固定、轴向和径向浮动。

所述浮动管与所述配流盘和进水座相连接处优选采用双密封结构进行密封。

所述浮动管的前、后两端部分别插入所述配流盘和进水座的端部的相应孔中，并与相应孔形成轴孔间隙配合，轴孔间隙配合处的轴径上设有密封槽，密封槽内设置密封件。

所述浮动管的前、后两端均加工出相对浮动管的轴线平行且对称的两处平面结构，所述配流盘和进水座与所述浮动管连接的一端均加工成与所述浮动管的相应端端头随形插接匹配的异形孔结构，位于浮动管前、后两端的平面结构的平面方向相互垂直。

所述浮动管外、所述外座圈到进水座之间可依次套设有套管和端盖，所述端盖螺纹连接在所述进水座的后端上，所述套管上靠近后端处设有径向外伸的环台，套管外套设有弹簧，安装状态下，所述弹簧呈压缩状态抵在所述环台的前端面与所述端盖的后端面之间，所述套管的后端压在所述配流盘的前端面上，所述套管的前端与所述端盖不接触，所述配流盘和进水座内浮动管轴向限位结构的间距大于所述浮动管的相应轴段的总长度。

本发明的有益效果是：

将本发明用于采煤设备的横轴式切割机构的内喷雾系统，可以实现定向喷雾功能。控制内喷雾系统向横轴式切割机构的前方工作区域定向喷雾，既能起到灭尘作用，又能起到冷却切割刀具的作用，改善了施工工作环境，减少了刀具的消耗，同时又避免后方操作人员遭受水喷淋，改善人工作业环境。

所述浮动管两端设置双密封结构，可在两端不同心的情况下保证发挥正常的密封性能。

本发明通过设置浮动管结构，能消除零件加工误差，减少工作载荷冲击等因素对密封性能的影响，可显著提高密封性能与密封结构的寿命。既能保证配流盘与耐磨垫紧密接触，又能避免尺寸误差、工作机构冲击造成的摩擦接触面跳跃、游动。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的装配结构示意图；

图2是所述配流盘的一个实施例的立体结构示意图；

图3是所述配流盘、浮动管和进水座的装配结构爆炸图。

附图标记：

1.内座圈，1-1.水道；2.耐磨垫，2-1.第一通水孔，3.配流盘，3-1.进水孔，3-2.第二通水孔，3-3.通水槽，3-4.第三通水孔，4.浮动管，4-1.平面结构，4-2.密封槽，5.进水座，6.外座圈，8.旋转水封，9.水压腔，10.套管，11.端盖，12.弹簧。

具体实施方式

本发明公开了一种旋转定向喷雾配流机构，如图1-3所示，包括均为回转类零件的内座圈1、外座圈6、耐磨垫2和配流盘3，其中内座圈、外座圈和耐磨垫相互固定。所述内座圈和外座圈通过螺栓固定，内座圈的前端面和外座圈的后端面相贴合并密封，内座圈与耐磨垫之间可以通过销连接，防止耐磨垫相对内座圈转动。所述内座圈内设有多条在360度圆周范围内呈辐射状分布的水道1-1，水道的入口位于内座圈前端的中部凹槽的槽底面上，水道的出口位于内座圈的外柱面上。所述耐磨垫嵌在所述中部凹槽内，且耐磨垫上设有多个轴向贯通的第一通水孔2-1，所述第一通水孔与所述水道的入口一一对应并连通。所述外座圈的前、后部分别设有中央通孔和与所述中央通孔连通的盘状凹槽，所述配流盘的前、后部分别为轴状部和盘状部，二者分别位于中央通孔和盘状凹槽内，轴状部通过轴套安装在中央通孔内，轴状部与外座圈之间设置旋转水封8。所述配流盘的后端面在轴向外力的作用下与所述耐磨垫的前端面保持贴合，形成端面密封结构，同时盘状部与盘状凹槽之间保持间隔，耐磨垫、配流盘和盘状凹槽之间形成水压腔9。所述轴状部内部设有进水孔3-1，所述进水孔的入口位于轴状部的前端面上，所述进水孔的出口位于轴状部后部的外柱面上，并与所述水压腔9相通。所述盘状部设有第二通水孔3-2，盘状部的后端面上设有一段月牙形通水槽3-3，所述通水槽的形状、大小和位置的设置应使得无论配流盘相对耐磨垫处于周向上的哪个位置，耐磨垫上总有一部分(至少有一个，但不是全部)第一通水孔同时与所述通水槽相通。配流盘与耐磨垫之间的端面密封位于通水槽的周围，用于保持第一通水孔和通水槽衔接处的密封性能。所述通水槽经第二通水孔3-3与水压腔9相通。水从配流盘的前端面经进水孔3-1进入水压腔9，再经第二通水孔、通水槽进入与通水槽相通的那一部分第一通水孔，由此将水引入与这一部分第一通水孔一一对应的水道中，这部分水道再将水供应给安装在内座圈上的内喷雾系统的对应喷嘴，这部分喷嘴即可实施喷雾，而不与通水槽相通的剩余部分第一通水孔被关闭，与其相对应的水道以及喷嘴得不到水的供给，则不会向外喷雾。

所述内、外座圈和耐磨垫随同横轴式切割机构一起转动，所述配流盘不转动。整个横轴切割机构转动过程中，处于所述配流盘的月牙形通水槽区域的水路畅通，其他区域水路关断，各水路只有转动到通水槽区域才通水，最终形成横轴切割机构旋转时的定向配流喷雾。定向内喷雾的方向由所述配流盘的月牙形通水槽的方向即角向位置所决定，定向内喷雾的喷雾覆盖角度由所述配流盘的月牙形通水槽的弧形长度或者包角决定，例如可以是120度、180度或90度等等，弧长越长或包角越大，处于通水状态的水道数量越多。控制特定方向和角度范围内水道的通断，可达到旋转定向喷雾配流功能。

所述月牙形通水槽可以是一段圆弧形槽，该圆弧形槽的弧心位于全部水道呈辐射状分布的中心轴线上。所述水道、通水孔优选沿圆周方向均布，数量可以根据需要设置，例如12个、15个。

进一步地，所述盘状部的后端面的中部、所述月牙形通水槽3-3的旁边设有另一凹槽结构，该凹槽的槽底为反推面，槽底设有第三通水孔3-4，第三通水孔与水压腔9相通，用于将水引入盘状部的后方，盘状部后方的水压力作用于反推面，产生对配流盘向右的推力，可以平衡掉一部分水压腔内的水对配流盘向左的压力，使配流盘仍然保持与耐磨垫的紧密贴合的前提下，减小耐磨垫上受到的压力。

所述旋转定向喷雾配流机构还可以包括浮动管4和进水座5，所述浮动管的前、后两端分别同轴连接所述进水座和配流盘，且连接处都设置密封，所述进水座中的通孔、所述浮动管中的通孔与所述配流盘内的进水孔依次连通形成供水通道。

所述浮动管与所述进水座和配流盘的连接方式为周向固定、轴向和径向浮动。

所述浮动管与所述配流盘和进水座相连接处优选采用双密封结构进行密封，在一定同轴度误差的情况下，仍能起到很好的密封效果，可以确保内部供水通道的密封性能。

所述浮动管的前、后两端部分别插入所述配流盘和进水座的端部的相应孔中，并与相应孔形成轴孔间隙配合，使浮动管可以相对配流盘和进水座径向上自由浮动，允许浮动管与配流盘、进水座之间产生微小的偏转角度。轴孔间隙配合处的轴径上设有密封槽4-2，密封件设置在密封槽内。

所述浮动管的前、后两端均加工出相对浮动管的轴线平行且对称的两处平面结构4-1，所述配流盘和进水座与所述浮动管连接的一端均加工成与所述浮动管的相应端端头随形插接匹配的异形孔结构，平面结构可用于传递扭矩，当浮动管与所述配流盘和进水座连接时，可防止前后两零件在连接处相对转动，因此可以保证配流盘与进水座之间不发生相对转动，同时又不影响前后两零件沿连接处的平面结构的平面方向相对偏移。

位于浮动管前、后两端的平面结构的平面方向优选为相互垂直，例如图3中当前端的平面结构为水平向时，后端的平面结构为竖直向，相应地，进水座后端的孔结构中设置的是水平向平面，配流盘前端的孔结构中设置的是竖直向平面，可进一步确保配流盘和进水座在周向上保持严格的相对静止。同时由于所述平面结构不影响浮动管和配流盘之间的竖直方向小幅窜动，也不影响浮动管和进水座之间的水平径向方向小幅窜动，因此对于配流盘、浮动管和进水座组成的装配单元，配流盘相对进水座的径向偏移不受影响。所述平面结构通常通过铣削加工实现。

所述浮动管外、所述外座圈到进水座之间依次套设有套管10和端盖11，所述端盖螺纹连接在所述进水座的后端上，所述套管上靠近后端处设有径向外伸的环台，套管外套设有弹簧12。安装状态下，所述弹簧呈压缩状态抵在所述环台的前端面与所述端盖的后端面之间，所述套管的后端在所述弹簧的作用下压在所述配流盘的前端面上，所述套管的前端与所述端盖不接触，以此通过弹簧力将配流盘始终压在耐磨垫的前端面上。通常套管的后端与外座圈也不接触。

安装状态下所述配流盘和进水座内用于浮动管轴向限位的结构(通常是阶梯孔交界处的环形端面)的间距略大于所述浮动管的相应轴段的总长度，即配流盘和进水座内用于浮动管轴向限位的结构与浮动管的相应结构之间通常预留一定的轴向间隙，以便浮动管可以在轴向上自由窜动，由此实现所述轴向浮动。

内、外座圈和进水座分别安装在可相对转动的两个不同机构上，当横轴式切割机构因工作载荷产生冲击时，上述两个机构的相对位置会发生变化。由于所述浮动管具有轴向和径向浮动特性，上述位置变化可以通过浮动管的自动偏转、窜动吸收，不会传递到配流盘，因此确保了配流盘与耐磨垫之间的紧密贴合，保证了密封效果，使配流密封处始终能正常工作。

由于所述浮动管具有轴向和径向浮动特性，本发明的配流机构能够适应所述配流盘与进水座间一定程度的不同心，也可以避免因零件尺寸误差导致的配流盘和耐磨垫之间摩擦接触面跳跃、游动。

所述配流盘的后端面优选在轴向弹簧力和水压力作用下与所述耐磨垫的前端面保持紧密贴合，在配流盘与耐磨垫之间形成端面密封结构。摩擦面磨损后，会在水压和弹簧力的作用下自动补偿，大大提高该配流机构的寿命。

本发明可用于横轴式切割机构如悬臂式横轴掘进机截割头、联采机滚筒、掘锚机滚筒等实现旋转定向喷雾，解决切割区域抑尘、刀具冷却和避免操作人员被水喷淋等问题。

本文中所称的前和后分别对应图1中的右和左。

Claims (10)

1.一种旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：包括配流盘以及相互固定连接的内座圈、外座圈和耐磨垫，所述内座圈内设有多条在360度圆周范围内呈辐射状分布的水道，水道的入口位于内座圈前端的中部凹槽的槽底面上，水道的出口位于内座圈的外柱面上，耐磨垫嵌在所述中部凹槽内，且耐磨垫上设有多个轴向贯通的第一通水孔，所述第一通水孔与所述水道的入口一一对应并连通，所述外座圈的前、后部分别设有中央通孔和与所述中央通孔连通的盘状凹槽，所述配流盘的前、后部分别为轴状部和盘状部，二者分别位于中央通孔和盘状凹槽内，轴状部通过轴套安装在中央通孔内，轴状部与外座圈之间设置旋转水封，所述配流盘的后端面在轴向外力的作用下与所述耐磨垫的前端面保持贴合，形成端面密封结构，盘状部与盘状凹槽之间保持间隔，耐磨垫、配流盘和盘状凹槽之间形成水压腔，轴状部设有进水孔，所述进水孔的入口位于轴状部的前端面上，所述进水孔的出口位于轴状部后部的外柱面上，并与所述水压腔相通，盘状部设有第二通水孔，盘状部的后端面上设有一段月牙形通水槽，配流盘相对耐磨垫处于任意角向位置时，总有一部分第一通水孔与所述通水槽相通，所述通水槽经第二通水孔与水压腔相通。

2.如权利要求1所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述月牙形通水槽是一段圆弧形槽，该圆弧形槽的弧心位于全部水道呈辐射状分布的中心轴线上。

3.如权利要求2所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：还包括浮动管和进水座，所述浮动管的前、后两端分别同轴连接所述进水座和配流盘，且连接处都设置密封，所述进水座中的通孔、所述浮动管中的通孔与所述进水孔依次连通。

4.如权利要求3所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述浮动管与所述进水座和配流盘的连接方式为周向固定、轴向和径向浮动。

5.如权利要求4所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述浮动管与所述配流盘和进水座相连接处均采用双密封结构进行密封。

6.如权利要求4所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述浮动管的前、后两端部分别插入所述配流盘和进水座的端部的相应孔中，并与相应孔形成轴孔间隙配合，轴孔间隙配合处的轴径上设有密封槽，密封槽内设置密封件。

7.如权利要求4所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述浮动管的前、后两端均加工出相对浮动管的轴线平行且对称的两处平面结构，所述配流盘和进水座与所述浮动管连接的一端均加工成与所述浮动管的相应端端头随形插接匹配的异形孔结构，位于浮动管前、后两端的平面结构的平面方向相互垂直。

8.如权利要求4、5、6或7所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述浮动管外、所述外座圈到进水座之间依次套设有套管和端盖，所述端盖螺纹连接在所述进水座的后端上，所述套管上靠近后端处设有径向外伸的环台，套管外套设有弹簧，安装状态下，所述弹簧呈压缩状态抵在所述环台的前端面与所述端盖的后端面之间，所述套管的后端压在所述配流盘的前端面上，所述套管的前端与所述端盖不接触，所述配流盘和进水座内浮动管轴向限位结构的间距大于所述浮动管的相应轴段的总长度。

9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述轴向外力包括弹簧力和水压力。

10.如权利要求9所述的旋转定向喷雾配流机构，其特征在于：所述轴状部通过前、后两个轴套支撑在所述中央通孔内，所述旋转水封设置在两轴套之间。

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