CN102828690B - 步履式双回旋潜孔钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了步履式双回旋潜孔钻机，包括桩架主体和钻孔主体，钻孔主体包括上动力头、下动力头、外套管、螺旋钻杆和潜孔锤，上动力头与螺旋钻杆的顶端连接，螺旋钻杆的底端与潜孔锤连接，上动力头工作时带动螺旋钻杆、潜孔锤顺时针转动，下动力头与外套管连接，下动力头工作时带动外套管逆时针转动，潜孔锤包括冲击器和冲击锤，冲击锤的锤头外露于外套管下开口；钻孔主体内设高压气体通道，高压气体经上动力头、缓冲器、螺旋钻杆、冲击器，最后从冲击锤底部向外吹出。本发明的主要特点：干法取土成孔，无污染；适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，如坚硬的岩石层、冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等复杂地层；工作效率高。

Description

步履式双回旋潜孔钻机

技术领域

本发明涉及一种建筑工程机械，具体涉及一种步履式双回旋潜孔钻机。

背景技术

钻机（桩机）主要应用于建筑工程的工地。现有技术的钻机，大部分采用湿法成孔技术，即钻头在下钻过程中，需大量加水使土层变成泥浆后进行输出，桩孔才能逐渐形成。该种钻机的缺点：污染大，需要耗费大量水资源，不能适应如坚硬的岩石层、冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等复杂地层。还有较少数的钻机采用干法成孔技术，可以适应较复杂的地质环境，但需挖斗频繁动作将土层进行输出，桩孔才能逐渐形成，工作效率低。另外，要保证钻机在良好工况下长时间工作，需钻机的所有部件、特别是钻孔主体各部件的共同协同配合才能完成。

发明内容

鉴于目前公知技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是在于提供一种干法取土成孔，适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，工作效率高的步履式双回旋潜孔钻机。

本发明是通过如下技术方案实施的：

步履式双回旋潜孔钻机，包括桩架主体和钻孔主体，桩架主体包括步履式底盘、立柱、斜撑机构、卷扬机及滑轮组，其特征在于：钻孔主体包括上动力头、下动力头、外套管、螺旋钻杆和潜孔锤，上动力头通过缓冲器与螺旋钻杆的顶端连接，螺旋钻杆活动穿过下动力头和外套管设有的内孔，螺旋钻杆的底端与潜孔锤连接，上动力头工作时带动螺旋钻杆、潜孔锤顺时针转动，下动力头与外套管连接，下动力头工作时带动外套管逆时针转动，潜孔锤包括冲击器和冲击锤，冲击锤的锤头外露于外套管下开口；缓冲器、螺旋钻杆、冲击器及冲击锤内设相互贯通的高压气体通道，空压机生产的高压气体经油雾发生器后通过高压气管接通高压气体通道的进口，高压气体经上动力头、缓冲器、螺旋钻杆、冲击器，最后从冲击锤底部向外吹出。

本发明采用干法成孔技术，其成孔原理是这样的：在岩石地层（或冻土层、碎石层、孤石等其它复杂地层），当高压气体通过螺旋钻杆内孔到达冲击器时，冲击器将会使冲击锤冲击岩石开始工作，将岩石冲成碎石片，同时从冲击锤底部向外吹出的高压气体会将碎石片吹返至螺旋钻杆的螺旋叶片上，由于螺旋钻杆是受到上动力头带动顺时针转动的，而外套管是由下动力头带动逆时针转动的，所以碎石片就从会一直顺着螺旋叶片被向上输送，直至从下动力头的出泥口被输出，桩孔快速形成，效率高，传统冲击钻桩机三天时间的工作量只需1小时就能完成；对于地下水丰富的沙层，因为有外套管对桩孔进行护住，所以也能快速打出桩孔。本发明的主要特点：干法取土成孔，无污染；适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，如坚硬的岩石层、冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等复杂地层；工作效率高。

所述冲击器包括钢管、钻杆接头、单向阀、缸套和冲击头，钻杆接头连接于钢管上口，钻杆接头与所述螺旋钻杆的底端连接，单向阀设于钢管内孔，单向阀包括阀头、弹簧和阀座，阀座上端面与钻杆接头之间留有进气腔，进气腔与钻杆接头设有的进气孔相通，阀头设于阀座上方，弹簧设于阀头底部，在弹簧作用下阀头对进气孔进行堵住，阀座下部分在缸套内孔套设，阀座下部分的外圆设有环形槽，环形槽与进气腔通过阀座的竖向孔相通，缸套在钢管内孔套设，缸套外圆与钢管内孔之间留有气流过道，气流过道与环形槽通过缸套设有的上横向孔相通，缸套还设有下横向孔，上下横向孔之间的缸套内孔设有竖向槽，所述冲击头在缸套下方活动设置，冲击头为中间小两头大的柱体，上柱体与缸套内孔滑动配合，下柱体与钢管内孔滑动配合，下柱体的柱面上段设有条形槽，与柱面下段对应的钢管内孔设有环形凹槽，冲击头设有贯穿上下的轴向通孔，所述阀座的底面设有与轴向通孔对应的柱塞，柱塞外圆、缸套内孔和冲击头上端面之间围成气室；在冲击头的下限位置，条形槽和环形凹槽部分交叉，高压气体经进气腔、竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、条形槽、环形凹槽到达冲击头底部，在冲击头的上限位置，条形槽和环形凹槽完全错开，高压气体经进气腔、竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、下横向孔、竖向槽进入气室，同时柱塞进入轴向通孔对轴向通孔进行堵住。

冲击器的上述技术方案结构简单，工作过程是这样的：在冲击头的下限位置，条形槽和环形凹槽部分交叉，高压气体通过螺旋钻杆内孔到达冲击器，从钻杆接头的进气孔进入并推动阀头向下动作，高压气体进入进气腔，然后高压气体经竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、条形槽、环形凹槽到达冲击头的底部，于是高压气体推动冲击头向上动作，当冲击头向上运动一定距离到达上限位置，此时柱塞进入轴向通孔对轴向通孔进行堵住，条形槽和环形凹槽完全错开，阻断了高压气体通过环形凹槽到达冲击头的底部，高压气体经进气腔、竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、下横向孔、竖向槽进入气室，高压气体推动冲击头迅速下砸对冲击锤形成冲击，同时高压气体通过轴向通孔从冲击锤的底部往外吹出，当一次冲击完成后，冲击头回到原位，冲击头将再次被高压气体向上抬起后下砸，从而对冲击锤形成连续冲击，使潜孔钻机的打桩孔工作不断地深入进行，上述工作过程稳定可靠。

所述缓冲器包括套管、活塞杆和活塞，套管的上端与端盖连接，套管的下端与钻杆下接头连接，钻杆下接头与所述螺旋钻杆的顶端连接，套管的内孔由上下部分组成，上部分为活塞腔，下部分为内六角方孔，所述活塞在活塞腔内滑动设置与活塞杆连接，活塞杆的顶端伸出端盖外与钻杆上接头连接，钻杆上接头与所述上动力头连接，活塞杆的底端与外六角杆体连接，外六角杆体在内六角方孔内滑动设置，所述缓冲器设有从上到下轴向贯通整个缓冲器的气流通道。

缓冲器采用上述技术方案后，能实现同步进行传递力矩、缓冲和传送高压气体动作，1. 传递力矩：上动力头旋转会带动钻杆上接头、活塞杆、外六角杆体转动，进而带动设置内六角方孔的套管转动，套管转动则带动钻杆下接头转动，从而带动螺旋钻杆转动实现力矩的传递；2.缓冲：活塞腔由活塞分隔成上气室和下气室，上气室和下气室均为封闭气室，当冲击锤的冲击震动通过钻杆下接头回传到缓冲器时，活塞在活塞腔内的位置会产生变化，此时封闭于上气室和下气室内的空气会对活塞的动作起到缓冲作用，避免冲击震动通过钻杆上接头直接传递到上动力头对上动力头的工作造成影响；3. 传送高压气体：缓冲器设有从上到下轴向贯通整个缓冲器的气流通道，所以高压气体能通过气流通道从钻杆上接头传送到钻杆下接头，再通过钻杆下接头进入螺旋钻杆内孔。

所述油雾发生器包括气罐和油罐，气罐设有进气口和出气口，油罐设有加油口，油罐设于气罐上方，油罐底部设有出油管与气罐接通，油罐和气罐之间还设有气平衡管。

上述技术方案的油雾发生器，油罐设于气罐上方，工作时油罐内的压力和气罐内的压力由气平衡管平衡，油罐内的润滑油是以自重方式通过出油管流入气罐，供油稳定，所以油雾发生稳定，因为油雾发生稳定，保证了钻机主体各部件工作时的充分润滑。

综上所述，本发明结构简单，能确保在良好工况下长时间工作，而且具有以下主要特点：干法取土成孔，无污染；适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，如坚硬的岩石层、冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等复杂地层；工作效率高。与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

本发明有如下附图：

图1为本发明的总体结构示意图，

图2为冲击器的结构示意图，

图3为缓冲器的结构示意图，

图4为油雾发生器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明具体实施例的有关细节和工作原理：

如图1所示，本发明的步履式双回旋潜孔钻机，包括桩架主体、钻孔主体、油雾发生器8和空压机1，桩架主体包括步履式底盘10、立柱14、斜撑机构13、卷扬机11及滑轮组15，钻孔主体包括上动力头7、下动力头5、外套管4、螺旋钻杆3和潜孔锤（由冲击器2及冲击锤1组成），上动力头7通过缓冲器6与螺旋钻杆3的顶端连接，螺旋钻杆3活动穿过下动力头5和外套管4设有的内孔，螺旋钻杆3的底端与潜孔锤连接，上动力头7工作时带动螺旋钻杆3、潜孔锤顺时针转动，下动力头5与外套管4连接，下动力头5工作时带动外套管4逆时针转动，潜孔锤包括冲击器2和冲击锤1，冲击锤1的锤头外露于外套管4下开口；缓冲器6、螺旋钻杆3、冲击器2及冲击锤1内设相互贯通的高压气体通道，空压机9生产的高压气体经油雾发生器8后通过高压气管12接通设于上动力头7处的高压气体通道的进口，高压气体经上动力头7、缓冲器6、螺旋钻杆3、冲击器2，最后从冲击锤1底部向外吹出。

如图2所示，所述冲击器包括钢管21、钻杆接头28、单向阀、缸套25和冲击头22，钻杆接头28螺纹连接于钢管21上口，钻杆接头28与所述螺旋钻杆23的底端连接，单向阀设于钢管21内孔，单向阀包括阀头30、弹簧27和阀座26，阀座26上端面与钻杆接头28之间留有进气腔31，进气腔31与钻杆接头设有的进气孔29相通，阀头30设于阀座26上方，弹簧27设于阀头30底部，在弹簧27作用下阀头30对进气孔29进行堵住，阀座26下部分在缸套25内孔套设，阀座26下部分的外圆设有环形槽33，环形槽33与进气腔31通过阀座的竖向孔32相通，缸套25在钢管21内孔套设，缸套25外圆与钢管21内孔之间留有气流过道35，气流过道35与环形槽33通过缸套设有的上横向孔34相通，缸套还设有下横向孔37，上下横向孔之间的缸套内孔设有竖向槽36，所述冲击头22在缸套25下方活动设置，冲击头22为中间小两头大的柱体，上柱体与缸套25内孔滑动配合，下柱体与钢管21内孔滑动配合，下柱体的柱面上段设有条形槽39，与柱面下段对应的钢管21内孔设有环形凹槽40，冲击头22设有贯穿上下的轴向通孔38，所述阀座26的底面设有与轴向通孔38对应的柱塞23，柱塞23外圆、缸套25内孔和冲击头22上端面之间围成气室24；在冲击头22的下限位置，条形槽39和环形凹槽40部分交叉，高压气体经进气腔31、竖向孔32、环形槽33、上横向孔34、气流过道35、条形槽39、环形凹槽40到达冲击头22底部，在冲击头22的上限位置，条形槽39和环形凹槽40完全错开，高压气体经进气腔31、竖向孔32、环形槽33、上横向孔34、气流过道35、下横向孔37、竖向槽36进入气室24，同时柱塞23进入轴向通孔38对轴向通孔38进行堵住。另外在图2中，冲击锤1连接于钢管21的底部，冲击锤1的顶部与冲击头22的底部接触，冲击锤1由钢管21带动旋转，冲击锤1设有从顶部进底部出的吹气孔41。

如图3所示，所述缓冲器包括套管66、活塞杆62和活塞65，套管66的上端与端盖63固定连接，套管66的下端与钻杆下接头70固定连接，钻杆下接头70与所述螺旋钻杆3的顶端连接，套管66的内孔由上下部分组成，上部分为活塞腔，下部分为内六角方孔69，所述活塞65在活塞腔内滑动设置与活塞杆62连接，活塞杆62的顶端伸出端盖63外与钻杆上接头61连接，钻杆上接头61与上动力头7连接，活塞杆62的底端与外六角杆体68连接，外六角杆体68在内六角方孔69内滑动设置，钻杆上接头61、活塞65、活塞杆62和外六角杆体68为整体结构的杆件，所述缓冲器设有从上到下轴向贯通整个缓冲器的气流通道71，气流通道71由整体结构杆件的内孔、气管72内孔和钻杆下接头70的内孔共同形成；安装完成的缓冲器，活塞65上部的活塞腔形成封闭的上气室64，活塞65下部的活塞腔形成封闭的下气室67。

如图4所示，所述油雾发生器包括气罐83、油罐86、底座81和支架85，气罐83固定安装在底座81上，油罐86设于气罐83上方固定安装在支架85上，支架85在气罐83上固定安装，气罐83设有三个进气口82和一个出气口，三个进气口在气罐的一侧并排设置，出气口在气罐的另一侧设置，气罐83顶部还设有安全阀84，油罐86顶部设有加油口87，油罐86侧面设有液位计88，油罐86底部设有出油管91与气罐83接通，出油管91上设有控制阀89和透明观察口92，透明观察口92设于控制阀89的下方，油罐86和气罐83之间还设有气平衡管90，气平衡管90的两端口分别设在油罐和气罐的顶部与油罐和气罐接通。上述油雾发生器的优点：油雾发生稳定，耗油量可控可视，所发生油雾的油气比例可调，可长时间大容量工作。

本发明采用干法成孔技术，其成孔原理是这样的：在岩石地层（或冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等其它复杂地层，或普通地质环境），空压机9生产的高压气体经油雾发生器8后通过高压气管12接通高压气体通道，高压气体经上动力头7、缓冲器6、螺旋钻杆3、冲击器2，最后从冲击锤1底部向外吹出，当高压气体通过螺旋钻杆3内孔到达冲击器2时，冲击器2将会使冲击锤1冲击岩石开始工作，将岩石冲成碎石片，同时从冲击锤1底部向外吹出的高压气体会将碎石片吹返至螺旋钻杆3的螺旋叶片上，由于螺旋钻杆3是受到上动力头7带动顺时针转动的，而外套管4是由下动力头5带动逆时针转动的，所以碎石片就从会一直顺着螺旋叶片被向上输送，直至从下动力头5的出泥口被输出，桩孔快速形成。本发明的主要特点：干法取土成孔，无污染；适应于各种地质及其它桩机难以完成的地层，如坚硬的岩石层、冻土层、地下水丰富的沙层、碎石层、孤石等复杂地层；工作效率高。

Claims (2)

1.步履式双回旋潜孔钻机，包括桩架主体和钻孔主体，桩架主体包括步履式底盘、立柱、斜撑机构、卷扬机及滑轮组，其特征在于：钻孔主体包括上动力头、下动力头、外套管、螺旋钻杆和潜孔锤，上动力头通过缓冲器与螺旋钻杆的顶端连接，螺旋钻杆活动穿过下动力头和外套管设有的内孔，螺旋钻杆的底端与潜孔锤连接，上动力头工作时带动螺旋钻杆、潜孔锤顺时针转动，下动力头与外套管连接，下动力头工作时带动外套管逆时针转动，潜孔锤包括冲击器和冲击锤，冲击锤的锤头外露于外套管下开口；缓冲器、螺旋钻杆、冲击器及冲击锤内设相互贯通的高压气体通道，空压机生产的高压气体经油雾发生器后通过高压气管接通高压气体通道的进口，高压气体经上动力头、缓冲器、螺旋钻杆、冲击器，最后从冲击锤底部向外吹出；所述冲击器包括钢管、钻杆接头、单向阀、缸套和冲击头，钻杆接头连接于钢管上口，钻杆接头与所述螺旋钻杆的底端连接，单向阀设于钢管内孔，单向阀包括阀头、弹簧和阀座，阀座上端面与钻杆接头之间留有进气腔，进气腔与钻杆接头设有的进气孔相通，阀头设于阀座上方，弹簧设于阀头底部，在弹簧作用下阀头对进气孔进行堵住，阀座下部分在缸套内孔套设，阀座下部分的外圆设有环形槽，环形槽与进气腔通过阀座的竖向孔相通，缸套在钢管内孔套设，缸套外圆与钢管内孔之间留有气流过道，气流过道与环形槽通过缸套设有的上横向孔相通，缸套还设有下横向孔，上下横向孔之间的缸套内孔设有竖向槽，所述冲击头在缸套下方活动设置，冲击头为中间小两头大的柱体，上柱体与缸套内孔滑动配合，下柱体与钢管内孔滑动配合，下柱体的柱面上段设有条形槽，与柱面下段对应的钢管内孔设有环形凹槽，冲击头设有贯穿上下的轴向通孔，所述阀座的底面设有与轴向通孔对应的柱塞，柱塞外圆、缸套内孔和冲击头上端面之间围成气室；在冲击头的下限位置，条形槽和环形凹槽部分交叉，高压气体经进气腔、竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、条形槽、环形凹槽到达冲击头底部，在冲击头的上限位置，条形槽和环形凹槽完全错开，高压气体经进气腔、竖向孔、环形槽、上横向孔、气流过道、下横向孔、竖向槽进入气室，同时柱塞进入轴向通孔对轴向通孔进行堵住；所述缓冲器包括套管、活塞杆和活塞，套管的上端与端盖连接，套管的下端与钻杆下接头连接，钻杆下接头与所述螺旋钻杆的顶端连接，套管的内孔由上下部分组成，上部分为活塞腔，下部分为内六角方孔，所述活塞在活塞腔内滑动设置与活塞杆连接，活塞杆的顶端伸出端盖外与钻杆上接头连接，钻杆上接头与所述上动力头连接，活塞杆的底端与外六角杆体连接，外六角杆体在内六角方孔内滑动设置，所述缓冲器设有从上到下轴向贯通整个缓冲器的气流通道。

2.如权利要求1所述的步履式双回旋潜孔钻机，其特征在于：所述油雾发生器包括气罐和油罐，气罐设有进气口和出气口，油罐设有加油口，油罐设于气罐上方，油罐底部设有出油管与气罐接通，油罐和气罐之间还设有气平衡管。