CN102686820B - 用于钻孔机的气锤 - Google Patents

Abstract

提供了用于钻孔机的气锤，包括：主体，包括中空部；承口，耦合至主体的一侧；第一套筒部件，包括：耦合至主体的密封部；以及活塞引导部，从密封部沿与主体的纵向中心轴线平行的方向延伸，在活塞引导部中限定出气体供应通路，在活塞引导部的外表面限定出与气体供应通路连通的排放孔；第二套筒部件，设置于主体的另一侧的端部；钻头单元，设置于第二套筒部件的端部；活塞锤，其顶端和底端由活塞引导部和第二套筒部件支撑以上下移动，活塞锤具有纵向贯通的引导孔，并将第一套筒部件与第二套筒部件之间的主体部分划分为第一腔和第二腔；排气部，设置于第二套筒部件的顶端，从而在活塞锤向上移动时排放第二腔内的气体；以及气压分配部，形成在活塞锤上，从而将通过承口和气压供应通路和排放孔提供的气压有选择地供应至第一腔或第二腔。

Description

用于钻孔机的气锤

技术领域

本发明涉及钻孔机，具体涉及设置在互相连接的杆的端部以执行挖掘操作的用于钻孔机的气锤。

背景技术

通常，用于钻探地面的钻孔机基于简单的旋转钻头技术（又称之为振荡法）；以及不仅旋转钻头或者球型刀，而且还施加焊接力的技术（R.C.D法）等。根据振荡法，在直径为800至3000mm之间的标准壳体被液压夹紧装置夹紧的状态下，通过振荡以左右方向转动安装的圆柱体来执行钻孔。根据ROC法，使用在端部设置有钻头或者球型刀的驱动杆来使钻头或者球型刀旋转以进行钻探。虽然，振荡器（OSCILLATOR）对仅由土壤构成的作业地的地质条件区域进行钻探时不存在问题，但是还需要使用对地质层中的基岩进行钻探的打桩机等另外的设备来使较大的锤子向下移动以进行破坏的工序。

另一方面，与振荡法相比，所述R.C.D法具有更佳的钻探效果，所述R.C.D法是这样的方法，即，在通过振荡器或者旋转器（rotator）挖掘土壤层之后挖掘软岩和硬质岩石层时，使附着在钻杆末端部的特殊钻头旋转以挖掘基岩，再利用钻杆管（drill rod pipe）并通过气体抽吸循环水和碎石并向地上排放来进行挖掘，所述方法是用于基础工程等大口径现场浇筑以及自上而下（top down）法的核心法。

美国专利第US3,941,196号、第US0430554号和第US3991834号中公开了用于执行钻探操作的气锤的实例。

在现有的气锤中，用于撞击的锤子在与引导体分离的状态下向下移动并进行撞击，因此锤子在进行上下移动时产生震动，尤其是排放至每个腔的气体在出口处发生绝热膨胀引起急速冷却，从而引发裂纹。另外，当气锤向上移动时，在上死点使活塞向上移动的气体中没有变化，因此存在冲击力变大的缺点。另外，与钻头单元发生碰撞时反作用力变大，从而存在钻头的撞击力不均匀的问题。

韩国专利登记公报第10-0372049号中公开了使用起重机的钻孔机实例。

发明内容

技术问题

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种用于钻孔机的气锤，其能够通过对活塞锤的顶部和底部进行支撑从而减少由活塞的摆动所引起的活塞振动。

此外，本发明提供了一种用于钻孔机的气锤，其能够在活塞锤向上下腔供应气体时阻止因气体的绝热膨胀引起的急速冷却所导致的活塞的脆性，并且还能够阻止产生裂纹。

此外，本发明提供了一种用于钻孔机的气锤，其能够延迟活塞锤向上移动以及向下移动时压力达到最高点的时间。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了用于钻孔机的气锤，其包括：

主体，具有中空部；

承口，耦合至所述主体的一侧；

第一套筒部件，其具有：密封部，耦合至所述主体；以及活塞引导部，其从密封部沿与主体的纵向中心轴线平行的方向延伸，在所述活塞引导部中限定出气压供应通路并且在所述活塞引导部的外表面限定出与气压供应通路连通的排放孔；

第二套筒部件，设置于所述主体的与耦合有所述承口的一侧相对的另一侧的端部；钻头单元，设置于所述第二套筒部件的端部；

活塞锤，所述活塞锤的上端部和底端由所述活塞引导部和所述第二套筒部件支撑以进行上下移动，所述活塞锤具有纵向贯通的引导孔，并将所述第一套筒部件与所述第二套筒部件之间的主体部分划分为第一腔和第二腔；

通路段，所述通路段凹陷地形成于所述第二套筒部件的顶端，从而在所述活塞锤向上移动时排放所述第二腔内的气体；以及

气压分配部，形成在所述活塞锤上，从而将通过所述承口和所述第一套筒部件的活塞引导部的气压供应通路和排放孔提供的气压有选择地供应至所述第一腔或所述第二腔。

在本发明中，每个排放孔具有从其中心向顶侧和底侧逐渐减小的相对端截面。

气压分配部可包括第一分配沟槽和第二分配沟槽，第一分配沟槽和第二分配沟槽形成在沿纵向方向形成的引导孔的内周面上并且彼此间隔预定的距离；第一分配沟槽可连接至第一分配孔，第一分配孔从第一分配沟槽穿通至活塞锤的外周面并贯通活塞锤，第一分配孔连接至形成在活塞锤的外周面的一部分上的连接沟槽以与主体的内周面连通，连接沟槽通过形成在活塞锤的外周面上的第一分配凹槽连接至第二腔；

所述第二分配沟槽可连接至第二分配孔，第二分配孔从第二分配沟槽穿通至活塞锤的顶端并贯通活塞锤，第二分配孔连接至形成在活塞锤的外周面上的第二分配凹槽以与第一腔连通。

在所述第一分配凹槽和所述第二分配凹槽的出口可形成有扩展部，扩展部的截面面积逐渐增加。

根据本发明的一个方面，提供了用于钻孔机的气锤，其包括：

主体，具有中空部；

承口，耦合至所述主体的一侧；

第一套筒部件，其具有：密封部，耦合至所述主体；以及活塞引导部，其从密封部沿与主体的纵向中心轴线平行的方向延伸，在所述活塞引导部中限定出气压供应通路并且在所述活塞引导部的外表面限定出与气压供应通路连通的排放孔；

第二套筒部件，设置于所述主体的与耦合有所述承口的一侧相对的另一侧的端部；钻头单元，设置于所述第二套筒部件的端部；

活塞锤，所述活塞锤的底端由第二套筒部件可滑动地支撑以使所述活塞锤能够沿活塞引导部和第二套筒部件滑动，所述活塞锤具有纵向贯通的引导孔并将所述第一套筒部件与所述第二套筒部件之间的主体部分划分为第一腔和第二腔；

排气部，设置于第二套筒部件的顶端，从而在活塞锤向上移动时排放第二腔内的气体；以及

气压分配部，形成在所述活塞锤上，从而在活塞向下移动时向所述第二腔提供气压，在活塞向上移动时向所述第一腔提供气压。

有益效果

根据本发明的用于钻孔机的气锤，当活塞锤上下移动时活塞的顶端和底端均被支撑，由此可以阻止由于活塞锤振动而使撞击力分散的现象，并且能够在活塞锤向上移动时减小惯性力。

此外，当向第一腔和第二腔提供气压时，在第一气压供应通路和第二气压供应通路的排放口处的气体会因绝热膨胀而急速冷却，从而阻止活塞锤由于脆性被损坏。

附图说明

图1是示出根据本发明的钻孔机的侧视图。

图2是根据本发明的气锤的剖视图。

图3是图2所示的气锤的分解立体图。

图4是提取的第一套筒部件的立体图。

图5是提取的图2所示的活塞锤和第二套筒部件的局部剖视立体图。

图6和图7是示出根据本发明的气锤的运行状态的剖视图。

具体实施方式

根据本发明的气锤设置在钻孔机的驱动杆上以向钻头提供用于挖掘的撞击力，图1和图2示出了其中一实施例。

如图所示，钻孔机1包括：引导件3，引导件3被安装成垂直于机器主体2；头部5，由引导件3引导以上下移动；以及气锤10，耦合至头部5的驱动轴并安装在驱动杆6的端部以上下移动并转动。此外，虽未在附图中示出，但是在机器主体2中设有通过驱动杆向气锤提供气压的压缩机。

用于钻孔机的气锤10包括：主体12，具有第一中空部11；承口13，耦合至主体12的顶端；第一套筒部件20，设置于与承口13相邻的主体12，并且具有活塞引导部21；第二套筒部件30，设置于主体12的端部；钻头单元60，设置在第二套筒部件30的底端，并执行挖掘操作；活塞锤50，可滑动地设置在活塞引导部上，并且形成有纵向贯通的引导孔51，其底端由形成在第二套筒部件30中的中空引导部31可滑动地支撑，并且活塞锤50将第一套筒部件20与第二套筒部件30之间的主体12划分为第一腔100和第二腔200。

此外，气锤10还包括：气压分配部70，将通过承口13和第一套筒部件20的活塞引导部21提供的气压选择性地供应至第一腔100或第二腔200，以使活塞锤50上下移动。

下面将对根据上述方法构成的本发明的用于钻孔机的气锤10进行更详细地说明。

在根据本发明的用于钻孔机的气锤10中，主体12被形成为圆柱形管。优选地，驱动杆6和主体12设有相同的直径。设置在主体12的顶端的承口13耦合至驱动杆6的端部。在承口13的外周面形成有螺纹耦合部，并且在承口13中纵向地形成有第一气压供应通路13a以通过驱动杆6的中空部提供高压。此外，在承口13的下部设有止回阀14，其中，止回阀14用于阻止通过第一气压供应通路13a提供至第一套筒部件20的气压发生逆流。止回阀14包括：座部14a，形成于承口12；止回阀部件14b，与座部14a接触并耦合以阻挡座部14a；弹性部件14c，使与承口13耦合的止回阀部件14b以向上的方向弹性偏置；以及阻挡件14d，与承口13耦合以支撑弹性部件14c。阻挡件14d具有通孔14e，其中，通孔14e用于将通过第一气压供应通路13a提供的气压供应至第一套筒部件20。

如图2至图4所示，第一套筒部件20设置在位于承口13下部的主体之内，并用于将通过承口13的第一气压供应通路13a提供的气压供应至设置在活塞锤50中的气压分配部70。

第一套筒部件20包括：密封部22，由主体11支撑；以及活塞引导部21，从密封部向下延伸至钻头单元60以引导活塞锤50。在活塞引导部21中纵向地形成有第二气压供应通路23，从而能够将通过承口13的第一高压供应通路13a和止回阀14提供的气压传输。第二气压供应通路23未贯穿活塞引导部21。活塞引导部21的端部被密封以阻止第二气压供应通路23贯穿活塞引导部21。

此外，在活塞引导部21的端部的外周面中形成有排放孔24以分配气压。每个排放孔24具有从其中心向顶侧和底侧逐渐减小的相对端截面。其中，每个排放孔24在其中心还可包括用于排放气压的均匀截面积段24a。活塞引导部21被形成为从密封部22沿主体11的纵向中心轴线c延伸，排放孔24形成在外周面中距活塞引导部21的端部相同的高度处。

第二套筒部件30耦合至主体12的底端并呈圆柱形。在第二套筒部件30的端部设有钻头单元60，其中，钻头单元60具有用于排放气压的气压排放孔61。

活塞锤50的底端由第二套筒部件30的顶端引导。在引导活塞锤50的底端的第二套筒部件30的内周面形成有排气部31，其中，排气部31用于在活塞锤50向上移动时向钻头单元60的气压排放孔61排放第二腔200内的气压。在排气部31中，从其顶面沿纵向方向形成有多个第一通路段32，在第一通路段32的端部形成有从内周面沿圆周方向凹陷的第二通路段33，从而当活塞向上移动时通过第一通路段32和第二通路段33向气压排放孔61排放第二腔200内部的气压（即气体）。

在设置于第二套筒部件30的端部的钻头单元60的底端形成用于挖掘的尖端62（未示出）。在钻头单元60的底面上形成有气压排放分部63以确保气压排放孔61能够充分排放气压。优选地，气压排放分部63被形成为放射状，使得钻头单元不会根据通过气压排放孔61排放的气压而向上移动。气压排放分部63的底面上可形成有沟槽，沟槽可连接至气压排放孔61，从而能够减少挖掘时与地面接触的钻头单元的端部面积，沟槽可被形成为从钻头单元的底面向外周面延伸。

如上所述，活塞锤50在其中心沿纵向方向形成有引导孔51，从而能够可滑动地设置在主体12和第一套筒部件20的活塞引导部21上。此外，活塞锤50的底端的直径相对较小，以被插入第二套筒部件30的中空引导部31然后被引导。活塞锤50的底端被配置成阻挡以及打开/闭合第二通路段33，从而密封第二腔200或通过第二通路段33向气压排放孔61排放第二腔200内的气体。

此外，活塞锤50具有气压分配部70，其中，气压分配部70用于将通过承口13和活塞引导部21的排放孔24提供的气压选择性地供应至第一腔100或第二腔200。

如图5所示，气压分配部70具有第一分配沟槽71和第二分配沟槽72，第一分配沟槽71和第二分配沟槽72形成在沿纵向方向形成的引导孔51的内周面上并且彼此间隔预定的距离。第一分配沟槽71和第二分配沟槽72均被形成为从第一引导孔51内表面凹陷的环形。第一分配沟槽71和第二分配沟槽72被形成为与引导孔51的纵向垂直。

此外，第一分配沟槽71连接至从第一分配沟槽71至活塞锤50的外周面的、贯通活塞锤50的第一分配孔73，第一分配孔73连接至形成在活塞锤的外周面上的连接沟槽以与主体的内周面连通。此外，在活塞锤50的外周面形成有将连接沟槽74和第二腔连接的第一分配凹槽75。优选地，第一分配凹槽75的截面面积小于第一分配孔73的截面面积，使得气体能够在第一分配凹槽75内膨胀。

因此，使活塞锤50向上移动的气压从排放孔24通过第一分配沟槽73和连接沟槽74以及第一分配凹槽75供应至第二腔200。

此外，第二分配沟槽72连接至从第二分配沟槽72至活塞锤50的外周面的上部、贯通活塞锤50的第二分配孔76，第二分配孔76连接至形成在活塞的外周面上并与第一腔100连通的第二分配凹槽77。因此，使活塞锤50向下移动的气压从排放孔24通过第二分配沟槽72和第二分配孔76以及第一分配凹槽77供应至第二腔200。

优选地，第一分配凹槽75和第二分配凹槽77被形成为使其截面面积分别小于第一分配孔、第二分配孔的截面面积。在第一分配凹槽75和第二分配凹槽77的端部（即，与第二腔和第一腔相连的连接部分）可形成有扩展部。

如上所述，根据本发明的气锤在与驱动杆6耦合的状态下执行钻探操作，其中，驱动杆6与钻孔机的头部5连接。钻探操作通过下述方法实施：通过头部5旋转与驱动杆6连接的气锤10，同时通过驱动杆6向气锤10提供高压以撞击钻头单元60。

通过驱动杆6供应的气锤10的作用如下：通过驱动杆6供应的气压被施加至设置于承口13的止回阀14的阀部件14b以克服弹性部件14c的弹力，从而使阀部件14b向下移动。该气压通过通孔14e被引入第一套筒部件20的第二气压供应通路23。

如上所述，被引入第二气压供应通路23的气压在活塞锤50向下移动的状态下（如图6所示）通过排放孔24、第一分配沟槽71、第一分配孔73、连接沟槽74以及第一分配凹槽75供应至第二腔200，从而使活塞锤50向上移动。在所述过程中，由于第一分配凹槽75的截面面积小于第一分配孔73的截面面积，因此可以阻止被引入第二腔200的气体在第一分配凹槽75处发生膨胀（即绝热膨胀）而急速冷却使得活塞锤50产生脆性的现象。如上所述，通过向第二腔200供应气压，活塞锤50会向上移动。

当活塞锤50向上移动时，排放孔24脱离第一分配沟槽71，当活塞锤50达到上死点时与第二分配沟槽72连接。此时，由第二套筒部件30引导的活塞锤50的底端会向上移动并位于第二通路段33。因此，第二腔200的气压通过第一通路段32和第二通路段33排放至气压排放孔61。

然后，气压从排放孔24通过第二分配沟槽72、第二分配孔75以及第二分配沟槽76供应至第一腔100。在所述过程中，由于每个排放孔24具有从其中心向顶侧和底侧逐渐减小的相对端截面，因此所供应的气压（即气体）量逐渐减少，从而使活塞锤50的向上移动力逐渐减小，并且能够延迟压力达到最高点的时间。因此，当活塞锤50的向上移动所引发的动能到达最小值时，可以向活塞锤50提供向下移动力，因此可以将通过向下移动所引发的动能最大化。具体而言，随着活塞锤50的向上移动，排放孔24从底端逐渐暴露于第二分配沟槽72。由于每个排放孔24具有从活塞引导部21的底端向上端部逐渐减小的端截面，因此通过排放孔24流入的气体量不会急剧增加，而是逐渐增加，因此可以阻止第一腔100内的气压急剧达到最高点。进而当向上移动所引发的动能达到最小值时，活塞锤50的向下移动能够使用于向下移动活塞锤50的气压达到最高点，因此可以使活塞锤50的向下移动力最大化。

如上所述，第二腔200的气压被排放，而第一腔100内的压力则根据气体的供应而增加，因此活塞锤50会骤然向下移动，并撞击钻头单元60。

活塞锤50通过重复上述操作而上下移动，并对钻头单元60施加连续的冲击力以执行挖掘操作。

在执行如上所述的挖掘操作的过程中，由于执行钻探操作的钻头单元60的底面与地面之间的紧密接合，通过钻头单元60的气压排放孔61排放的气体（即气压）不能被顺利排放，从而会导致钻头单元60向上移动。然而，在本发明的钻头单元60的底面形成有气压排放分部63，因此可以阻止因未排放的气压而对钻头单元60施加向上的反作用力。

如上所述，根据本发明，通过活塞引导部21和第二套筒部件30来支撑活塞锤50的上部端和下部段，因此在活塞锤50上下移动时可以被稳定地支撑，进而可以减少震动。此外，形成于活塞引导部21的排放孔24具有从其中心向顶侧和底侧逐渐减小的相对端截面，因此可以减小由活塞骤然向上移动所引发的冲击力。

虽然上文中详细地描述了本发明的示例性实施方式，但应理解，对本领域技术人员显而易见的是可对本文所述的基本发明概念进行多种变形和修改，其仍落入由所附权利要求限定的本发明的示例性实施方式的精神和范围内。

本发明所要保护的真正的范围应仅由权利要求书限定。

工业实用性

本发明的用于钻孔机的气锤可以广泛地用于形成各种地孔。

Claims (4)

1.用于钻孔机的气锤，包括：

主体，包括中空部；

承口，耦合至所述主体的一侧；

第一套筒部件，包括：

密封部，耦合至所述主体；以及

活塞引导部，所述活塞引导部从所述密封部沿与所述主体的纵向中心轴线平行的方向延伸，在所述活塞引导部中限定出气压供应通路，以及在所述活塞引导部的外表面限定出与所述气压供应通路连通的排放孔；

第二套筒部件，设置于所述主体的与耦合有所述承口的一侧相对的另一侧的端部；

钻头单元，设置于所述第二套筒部件的端部；

活塞锤，所述活塞锤的顶端和底端由所述活塞引导部和所述第二套筒部件支撑以使所述活塞锤上下移动，所述活塞锤具有纵向贯通的引导孔，并将所述第一套筒部件与所述第二套筒部件之间的主体部分划分为第一腔和第二腔；

排气部，设置于所述第二套筒部件的顶端，从而在所述活塞锤向上移动时排放所述第二腔内的气体；以及

气压分配部，形成在所述活塞锤上，从而将通过所述承口、所述气压供应通路和所述排放孔提供的气压有选择地供应至所述第一腔或所述第二腔。

2.根据权利要求1所述的气锤，其中，每个所述排放孔具有从其中心向其顶侧和底侧逐渐减小的相对端截面。

3.根据权利要求1所述的气锤，其中，所述气压分配部包括第一分配沟槽和第二分配沟槽，所述第一分配沟槽和所述第二分配沟槽形成在沿纵向方向形成的所述引导孔的内周面上并且彼此间隔预定的距离；

所述第一分配沟槽连接至第一分配孔，所述第一分配孔从所述第一分配沟槽穿通至所述活塞锤的外周面并贯通所述活塞锤，所述第一分配孔连接至形成在所述活塞锤的外周面的一部分上的连接沟槽以与所述主体的内周面连通，所述连接沟槽通过形成在所述活塞锤的外周面上的第一分配凹槽连接至所述第二腔；

所述第二分配沟槽连接至第二分配孔，所述第二分配孔从所述第二分配沟槽穿通至所述活塞锤的顶端并贯通所述活塞锤，所述第二分配孔连接至形成在所述活塞锤的外周面上的第二分配凹槽以与所述第一腔连通。

4.根据权利要求1所述的气锤，其中，所述排气部包括多个第一通路段，所述第一通路段从具有中空引导部的第二套筒部件的顶面纵向延伸，所述第二套筒部件包括第二通路段，所述第二通路段沿所述中空引导部的内周面以圆周方向连接至所述第一通路段的端部。