CN1031473C - 连续钻孔机 - Google Patents

Abstract

多个相互平行设置的在其每个前端均有钻头的钻杆，相邻的钻头可稍许前后设置，可驱动地连接到每个钻杆上的冲击装置包括一冲击体，它包括一单一的具有多个缸筒的缸体，以及一个可滑动地装配到每个缸筒内的冲击活塞。冲击体进一步包括一换向阀，它用于改变每个冲击活塞的向前和向后移动。每个钻杆后端经一接合器连到与冲击装置相连的钻杆尾上。在冲击装置中，可旋转地夹持钻杆尾的支承夹持器与接合器之间有一弹簧，它用来向前方向推钻杆。

Description

连续钻孔机

本发明涉及一种用于在岩石上钻连续孔(由多个连续孔形成的狭缝型孔)的连续钻孔机，以及一种用于防止连续钻孔机无效冲击的装置。

用于建筑地下连续墙，以及采掘地下空间如地下槽，地下隧道及类似物时钻连续孔的机器是公知公用技术，这些技术使用了多轴螺旋钻(日本专利公告号59-18492)，相互平行地安装在滑动框架上的多种凿岩机(日本专利公开号54-126601)，凿岩机相互分别前后设置以相对凿岩机宽度来减小钻杆间间隙(日本专利公开号57-116893)。

然而，用多轴螺旋钻钻坚硬的岩层是很困难的。将多种凿岩机相互平行地安装在滑动框架上的安装也很困难。此外，由于钻杆间隙大于凿岩机宽度，从而用大直径钻头钻连续孔，其能量损耗很大。当凿岩机相互前后设置时，钻杆间隙会减小到一定程度，然而由于在前后侧间滑动框架的长度增加了，则必须使用大的和长的导向套。此外，必须用软管分别将压缩气体或加压油输送到多种凿岩机上，这样，不仅仅管加工困难，而且软管也会妨碍钻孔作业，并且软管极易损坏。

从另一方面来说，在现有技术中使用破碎机的情况下，当要破碎的物体被破碎时，凿子会滑脱并且会出现损耗的冲击或无效冲击，结果损坏破碎机主体。作为一个改进措施，一种无效冲击防止装置(日本实用新型公开号51-39601和54-72781)被公知了，在这个装置中，基于确定的原因，用于冲击破碎机的流体通道自动地打开或关闭，从而将破碎机推力施加到要破碎的物体上。在另一个无效冲击防止装置中(日本实用新型公开号55-17791)，当冲击活塞位于正常中击点之外时，切断工作流体的输送口以停止驱动活塞。

相反，在使用凿岩机的情况下，由于在钻孔时，供给机构所施加的推力总能使位于钻杆前端的钻头碰到岩石，从而不可能产生无效冲击，因此，在此并不需要无效冲击防止装置。

然而，在连续钻孔机中，其前端装有钻头的多个钻杆相互平行地设置，所以相邻的钻头相互略微前后(或纵向或轴向)设置，每个钻杆连到插入冲击装置内的钻杆尾上，在进行孔口平面作业或类似作业时，位于后位的钻头在一些情况下并不碰到岩石。结果是，在这种情况下进行冲击作业时，将发生无效冲击，从而会引起钻杆连接区螺栓松开，钻杆断裂，冲击装置或钻头损坏现象。

因此，有必要有无效冲击防止装置。然而，在连续钻孔机中，有多个插在其内的钻杆尾的冲击装置被固定到单一滑动框架上，用供给机构施加推力的结构，对于检测每个钻杆上推力是非常困难的，也不可能采用自动地打开和关闭冲击流体通道的检测推力型的无效冲击防止装置。此外，在连续钻孔机中，为了减少进行连续的钻孔作业时的能量消耗，必须使钻杆间间隙变窄并减小钻头直径。然而，在无效冲击防止装置中，设计为当冲击活塞推进超出正常冲击点时，靠切断工作流体的供给口来停止活塞的驱动，其存在的一个问题是，冲击装置的结构复杂，尺寸大并且钻杆间间隙不能变窄。

本发明解决了上述已有技术中连续钻孔机的问题。本发明的一个目的是提供一个连续钻孔机，它能使钻杆间隙变窄，减小所使用钻头的直径，在连续孔的钻孔作业中减少能量消耗，以及靠减少所连接的软管数量使钻孔作业变得简单了。

本发明的另一个目的是提供一个用在连续钻孔机上的无效冲击防止装置，它能够防止由无效冲击而产生的钻杆连接区螺栓松开现象，以及防止钻杆断裂和冲击装置及钻头的损坏。

在本发明中，为了解决上述问题，在连续钻孔机中，相互平行设置的多个钻杆的每个前端均装有钻头，从而相邻钻头略微前后放置，以及每个钻头连到冲击装置上。冲击装置由一个冲击体构成，冲击体包括一个带多个缸筒的单一缸体，一个可滑动地装在每个缸筒内的冲击活塞，以及一个换向阀，它用于改变冲击活塞在每个缸筒内的向前和向后移动。所提供的多个冲击活塞是平行放置的。

由于冲击装置是由一个冲击体构成，而冲击体包括一个带多个缸筒的缸体，从而能使缸筒相互靠的很近地设置，与相互平行地安装在滑动框架上的多种凿岩机的情况相比，钻杆的间隙可减小到一定程度，而不需增加凿岩机前后设置时滑动框架在前后方向(纵向或轴向)的长度。因此，由于钻连续孔的钻头直径减小了，则减少了连续孔的钻孔作业时的能量消耗。此外，用一个公用通道就能将工作流体向多个缸筒内输入和排出，减少了与冲击装置相连的软管数量，结果是，管加工变得容易了，从而消除了软管对钻孔作业可能的妨碍以及软管的损坏。这样，钻孔作业也变得简单了。

此外，在本发明的连续钻孔机中，相互平行设置的多个钻头的每个前端上都固定有一个钻头，所以相邻的钻头略微一前一后地设置，并且，每个钻头的后端经接合器连到装在冲击装置上的钻杆尾上，固定到冲击装置上的支承夹持器相对于冲击装置可旋转地夹持钻杆尾，在支承夹持器和接合器之间具有一个弹簧，它用于将钻头压向向前方向。

在钻孔作业中，由于冲击装置被施加了向前的推力，所以当钻头在前端碰到岩石时，弹簧被弹性压缩，钻杆尾的后端位于冲击点，由于冲击活塞的向前运动，对钻杆尾进行冲击。

当钻头还没有碰到岩石时，钻杆被弹簧推向前，钻杆尾被夹持在冲击点前的位置上。这样，即使推进冲击活塞，钻杆尾也不会被冲击，并且冲击活塞又开始向后移动，从而防止了无效冲击。

特别是，在本发明的用于连续钻孔机的无效冲击防止装置中，由于减少了钻杆间隙和钻头直径，防止了钻杆连接区螺栓松脱现象，防止了由于无效冲击使钻杆损坏，以及冲击装置和钻头的损坏。

图1是本发明连续钻孔机的平面视图，

图2是图1的连续钻孔机的侧视图，

图3是图1的连续钻孔机的水平局部剖视图，

图4是图1的连续钻孔机的纵剖视图，

图5是沿图4的6-6线的剖视图，

图6是沿图4的6-6线的剖视图，

图7是冲击块油路的示意图，

图8是在图1的连续钻孔机中靠近钻杆尾部区域的放大了的剖视图，

图9是图1的连续钻孔机的纵剖视图，示出了钻杆被向前推的状态。

将参照附图加以说明本发明的一个实施例。

在本实施例的连续钻孔机1中，4个钻杆3相互平行地设置，在每个钻杆3的前端安装有钻头2，从而使相邻的两个钻头2分别稍微一前一后(纵向或轴向)地设置。每个钻杆3的后端经接合器15而旋接到钻杆尾35上，钻杆尾35插入并固定在冲击装置4上。冲击装置4由两个相互平行设置的冲击体5构成，每个冲击体5包括一个单一的在其前端有前头部76的缸体6和在缸体6上镗出的两个缸筒7。每个缸筒7均具有一个可滑动地装配在缸筒7内的冲击活塞8和一个设置在缸筒7后端上的换向阀9，换向阀9用于改变每个活塞8的向前和向后运动。

钻夹头驱动器10安装在每个缸筒7的前端，用于旋转每个固定在钻夹头驱动10上的钻杆尾35。通过传动齿轮11和从动轮12，单独的环绕电机13驱动位于每个冲击体5内的每个钻夹头驱动器10。在环绕电机13的驱动下，左右两个冲击体5相互在相反方向旋转，而分别与左右两个冲击体5相连的钻头2也相互在相反方向旋转，从而在钻岩期间能够消除转动无效功率。

参见图7，每个冲击活塞8具有较大直径段8B，位于前面的较小直径段8A，和位于后面的较小直径段8C，以及由于这些不同的直径段所形成的前油室20和后油室21。在后面的小直径段8C的直径比前面的小直径段8A的直径还要小，这样，在后油室21一侧的冲击活塞8的受压面积大于在前油室20一侧的受压面积。通过高压回路22的公用高压油通道22C，向每个冲击块5内位于两侧的前油室20输送加压油。装到换向阀装置9上的阀塞23具有一与高压回路22相连通的中心区和一个在阀塞23外圆周表面和缸体6之间形成的阀室25以及一个可滑动地安装到阀室25上的圆柱形换向阀24。

在阀室25中，设置有一个位于阀室25后端的低压口26，并从前向后依次设有一个进排油口27，一低压口28，一阀控制口29以及一低压口30。进排油口27经一供给和排放通道35后油室21相连，低压口26，28和30与低压回路31中的公用低压油通道31C相连，而阀控制口29通过一阀控制通道32与控制出口33和第二控制出口34相连，控制出口33和第二控制出口34位于缸筒7的前段。在阀室25的内侧，具有一供油室37，通过一个在阀塞23上镗出的供油孔36，供油室37总是与高压回路22连通。在换向阀24的外圆周表面上具有台阶段，其后段具有较大的直径，在台阶段上形成一阀限油室38。此外，在换向阀24的内圆周表面上也具有台阶段，其前段具有较小的直径，并在该台阶段上形成一阀限油室39，在阀限油室39一侧的受压面积大于阀限油室38一侧的受压面积。换向阀24具有一供油孔40，用于在前移位置上时，将进出油口27与供油室37连通，换向阀24还具有一排油槽41，用于在回移位置上时，将低压口28与进出油口27连通。此外，钻出阀控制孔42，使阀控制口29与阀控制油室39连通。阀限油室38总是与高压回路22连通。

正如上述，缸筒7具有控制口33和第二控制口34，以及位于其后侧的排油口43，通过低压回路31的公用低压油通道31C，排油口43与油箱相连。在冲击活塞8的大直径段8B上设有凹槽44，该槽用于在冲击活塞8处于前移位置上时使第二控制口34与排油口43连通。高压回路22和低压回路31分别带有高压储能器45和低压储能器46。

在冲击装置4中，当换向阀24处于向前位置时，进排油口27经供油孔40与供油室37连通。从而使后油室21和前油室20均与高压回路22连通。由于在后油室21一侧的冲击活塞8的受压面积大于在前油室20一侧的受压面积，因此，冲击活塞8向前移动。在这个情况下，控制口33被打开并与前油室20侧连通，而第二控制口34被冲击活塞8的大直径段8B关闭。结果是，经阀控制通道32，与前油室20连通的阀控制油室39处于高压状态。这样，阀限油室38和阀控制油室39两者均处于高压状态。因为在阀控制油室39一侧的受压面积大于在阀限油室38一侧的受压面积，所以换向阀24保持在向前位置上。

当冲击活塞8移向前时，控制口33被冲击活塞8的大直径段8B关闭，而第二控制口34经凹槽44与排油口43连通。这样，阀控制通道32和阀控制油室39处于低状态。此时，由于阀限制油室38保持在高压状态，从而使换向阀向后移动。当换向阀24向后移动时，供油孔40被关闭，进排油口27经排油槽41与低压口28连通。这样，后油室21与低压回路31连通。向前移动的冲击活塞8冲击钻杆尾38的后端从而停止向前移动，由于后油室21处于低压状态，所以冲击活塞8开始向后移动。

当冲击活塞8向后移动时，控制口33被打开与前油室20侧相连通，而第二控制口34被冲击活塞8的大直径段8B关闭。这样，经阀控制通道32，使与前油室20连通的阀控制油室39再一次移动。当换向阀24向前移动时，后油室21与高压回路22连通并且压力升高。结果是，靠惯性连续地向后移动的冲击活塞8被制动并停止移动，从而再一次开始其向前移动的循环。之后，重复类似的循环。

冲击装置4由两个相互平行设置的冲击体5及包括两个如前所述的缸筒7的单一缸体6构成。因此，将缸筒7相互靠近地布置是可能的，且与安装了多个相互平行的凿岩机在滑动框架的情况相比较，不需要凿岩机分别前后设置且不需要在前后方向上伸展滑动框架，便可将钻杆间的间隙减小到相当的程度。结果是，形成连续孔的钻头2的直径较小，并且进行连续孔的钻孔作业期间所消耗的能量较少。此外，因为来回地向两个缸筒7供给或从缸筒7中排放工作流体的公用高压油通道22C和公用低压油通道31C均在缸体6上形成，因而使连接冲击装置4的软管数量得以减少。这样，管的加工变得容易了，钻孔作业时不需要耽心软管的影响以及软管的损坏问题。

此外，见图8，在冲击装置4中，在前头部76的前侧上，用贯穿螺钉82连接和固定了前盖77，钢座圈78，旋转体79，支承夹持器80以及前帽81。止推套83和止推环84装在前盖77的内圆周表面上，钢座78和止推环84限制钻杆尾38在前后方向上的移动范围。旋转体79将脏的排放液体排入空心孔85中。前套86装有支承夹持器80的内圆周表面上以可旋转地夹持住所插入的钻杆属38。

止推环87和套筒88装在前帽81的前端部分上，通过套筒88，将钻杆3的接合器15向前推的弹簧90位于支承夹持器80和止推环87之间。弹簧90的外径基本上相等于钻杆3和接合器15的外径，并且冲击装置4的尺寸做的并不大。这样，不需要加宽钻杆间隙。在这方面，前帽81的前端边缘的内圆周具有较小的直径，而套筒88的后端边缘的外圆周具有较大的直径以防止在向前方向上的滑脱。

在钻孔作业时，因为向前推力施加到冲击装置4上，所以如果位于前端的钻头2已经撞到岩石时，弹簧90被弹性压缩，钻杆尾38的末端位于图4所示的冲击点B上。这样，在冲击活塞8的向前移动的作用下，冲击钻杆尾38。

当钻头2还没有碰到岩石时，弹簧90将钻杆30向前推，而钻杆尾38的后端被夹持在冲击点B前方的位置上。结果是，即使当冲击活塞8向前移动，钻杆尾38也不会被冲击，然后冲击活塞8开始向后移动，这样防止了冲击。

Claims (3)

1.一种连续钻孔机，包括：

多个钻杆，在钻杆的前端分别安装有钻头，所述的多个钻杆相互平行地设置，所以相邻的钻头在一预定的距离内相互分别前后设置；以及

一可驱动地连接到多个钻杆的每一个上的冲击装置，所述的冲击装置包括一冲击体，所述的冲击体包括一个其内可容纳多个缸筒的单一缸体，分别可滑动地装到所述缸筒内的多个冲击活塞，用于驱动所述冲击活塞的增压流体源，以及一换向阀，用于改变从增压流体源到每个冲击活塞的流体通道，以改变每个冲击活塞的向前和向后移动。

2.按照权利要求1的连续钻孔机，其特征在于，冲击装置包括多个冲击体。

3.如权利要求1所述的连续钻孔机，其特征在于，所述的冲击装置还包括：

许多分别经接合器(15)与所述杆(3)的尾部相连接的钻杆尾(3S)，以及固定到冲击装置(40)上的支承夹持器(80)，用于相对于冲击装置可转动地夹持每个所述的钻杆尾，和

一个无冲击防止装置，该装置包括：

一个设置于所述支承夹持器(80)和每个所述接合器(15)之间用于将每个所述的杆(3)向前推的弹簧(90)，这样在每一根所述的杆没有到达岩石时，每一个钻杆尾(3S)的后部都被夹持在一个冲击点(B)之前的位置上，从而即便时在冲击活塞前进时由冲击活塞防止冲击。

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