CN103982131B - 一种可调频超声波共振凿岩机及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调频的超声波共振凿岩机及使用方法，装置包括中空钻杆、中空钻头、可调频超声波发生器及超声波换能器，中空钻杆与中空钻头连接，中空钻头内装有超声波换能器，可调频超声波发生器固定于凿岩机外壳并利用导线通过中空钻杆与超声波换能器连接。在保留传统凿岩机冲击钻孔岩石的基础上，可针对不同岩性调节超声波频率，使超声波驱动换能器产生与岩石固有频率相同的振动频率，从而利用钻头与岩石产生的共振使岩石破碎，大大提高了传统凿岩机凿岩效率，尤其是提高了凿岩机在硬岩地质条件下的钻孔效率。其结构简单，操作方便，钻孔效果好。

Description

一种可调频超声波共振凿岩机及使用方法
技术领域
本发明涉及一种凿岩机及使用方法，尤其是一种适用于矿山、水电等岩石工程领域的可调频超声波共振凿岩机及使用方法。
背景技术
凿岩机广泛应用矿山、水电等岩石工程领域。目前凿岩机主要有气动、液压凿岩机二大类，但这两大类凿岩机应用于高硬度岩石钻孔时钻进效率较低。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种结构简单、操作方便、能提高钻进效率的可调频超声波共振凿岩机。
为了实现上述目的，本发明的可调频超声波共振凿岩机，包括中空钻杆、中空钻头、凿岩机主机及气腿，还包括超声波换能器、可调频超声波发生器，所述超声波换能器置于中空钻头内部，所述的可调频超声波发生器设在凿岩机主机上，超声波换能器与可调频超声波发生器经导线相连，导线一端与可调频超声波发生器相连，另一端从凿岩机主机进入穿过中空钻杆与超声波换能器相连，可调频超声波发生器根据岩石的固有频率调整高频交流电信号，驱动超声波换能器产生不同频率的超声波驱动中空钻头与岩石产生共振。
所述的凿岩机主机上设有与导线相连的导线接头。
上述可调频超声波共振凿岩机的使用方法：首先测量施工位置岩石的固有频率，根据测量岩石的固有频率调节可调频超声波发生器，使可调频超声波发生器的高频交流电信号频率等于岩石的固有频率，通过超声波换能器将输入的高频交流电信号转换成等频率的超声波，超声波驱动中空钻头与岩石共振迫使岩石破碎。
有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明在保留传统凿岩机冲击钻孔岩石功能的基础上，在中空钻头上设置超声波换能器，在凿岩机主机上设置可调频超声波发生器，可调频超声波发生器根据岩石的固有频率调整高频交流电信号，驱动超声波换能器产生不同频率的超声波驱动中空钻头与岩石产生共振，叠加了超声波共振动力，大大提高了凿岩机在硬岩地质条件下的钻孔效率。其结构简单，操作方便，具有广泛的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的实施状态示意图。
图中：1-中空钻杆，2-中空钻头，3-超声波换能器，4-可调频超声波发生器，5-导线，6-导线接头，7-钻头喷水孔，8-气腿，9-凿岩机主机，10-岩体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步描述：
如图1所示，本发明的可调频超声波共振凿岩机，主要由中空钻杆1、中空钻头2、超声波换能器3、可调频超声波发生器4、凿岩机主机9及气腿8构成。所述的超声波换能器3置于中空钻头2内部，可调频超声波发生器4固定于凿岩机上，由导线5通过中空钻杆1与超声波换能器3相连接，凿岩机主机9上设有连接导线5的导线接头6。可调频超声波发生器4可根据需要对输出频率进行调节，可调频超声波发生器4发出的高频交流电信号通过导线5传导至中空钻头2内部的超声波换能器3，超声波换能器3把高频交流电信号转换成同频率的超声波，超声波驱动中空钻头2进行高频率振动。
如图2所示，本发明可调频超声波共振凿岩机的使用方法：现场施工时，首先测量施工位置岩石的固有频率，根据现场凿岩机施工效率调节可调频超声波发生器4，使可调频超声波发生器4发出的高频交流电信号频率等于岩石固有频率，超声波换能器3将输入的高频交流电信号转换成等频率的超声波，超声波驱动中空钻头2与岩石共振使岩石破碎，同时利用气腿8支撑凿岩机并提供推力，通过气压或液压动力旋转中空钻杆1冲击岩石；高压水经过中空钻杆1内腔，从中空钻头2钻头喷水孔7喷出，把破碎岩石冲出钻孔。本发明在保留传统凿岩机冲击钻孔岩石的功能的基础上，同时叠加了超声波共振动力，大大提高了钻机在硬岩地质条件下的钻孔效率。

Claims (2)

1.一种可调频超声波共振凿岩机使用方法，其特征在于：现场施工时，首先测量施工位置岩石的固有频率，根据测量岩石的固有频率调节可调频超声波发生器（4），使可调频超声波发生器（4）的高频交流电信号频率等于岩石的固有频率，通过超声波换能器（3）将输入的高频交流电信号转换成等频率的超声波，超声波驱动中空钻头（2）与岩石共振迫使岩石破碎，同时利用气腿（8）支撑凿岩机并提供推力，通过气压或液压动力旋转中空钻杆（1）冲击岩石；高压水经过中空钻杆（1）内腔，从中空钻头（2）钻头喷水孔（7）喷出，把破碎岩石冲出钻孔。
2.实现权利要求1所述使用方法的可调频超声波共振凿岩机，包括中空钻杆（1）、中空钻头（2）、超声波换能器（3）、可调频超声波发生器（4），凿岩机主机（9）及气腿（8），其特征在于：所述超声波换能器（3）置于中空钻头（2）内部，所述的可调频超声波发生器（4）设在凿岩机主机（9）上，超声波换能器（3）与可调频超声波发生器（4）经导线（5）相连，导线（5）一端与可调频超声波发生器（4）相连，另一端从凿岩机主机（9）进入穿过中空钻杆（1）与超声波换能器（3）相连，可调频超声波发生器（4）根据岩石的固有频率调整高频交流电信号，驱动超声波换能器（3）产生不同频率的超声波驱动中空钻头（2）与岩石产生共振；所述的凿岩机主机（9）上设有与导线（5）相连的导线接头（6）。
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