CN104389515B - 一种液压钻机冲击锤 - Google Patents

Abstract

一种液压钻机冲击锤，包括限位组、阀芯、前基座、后基座、活塞、前缓冲器、后缓冲器，所述的限位组安装在前基座上，所述阀芯套装在所述的限位组中，所述的前基座一端安装在液压钻机动力头旋转基座上，另一端卡装有所述的后基座，所述的活塞放置在所述前基座与所述的后基座内腔中，所述的前缓冲器安装在所述的前基座上，所述后缓冲器安装在所述的后基座上，所述的阀芯与所述的活塞上开有相对应的凹槽，形成了相对应的受力面积。本发明具有结构简单，冲击频率快、冲击功大、适应面广、寿命长等优点，可实用于液压锚杆钻机上，而在岩土锚固工程中,大量遇到的是破碎岩石，砂卵石层,冲击回转钻进方法是最优选择之一。

Description

一种液压钻机冲击锤

技术领域

本发明涉及一种液压钻机冲击锤。

背景技术

液压锚杆钻机主要应用于电站、公路及铁路等山体边坡治理锚索加固、隧道管棚超前支护、基坑斜拉桩锚索、抗浮锚杆、地源热泵井、路基加固、水电工程大坝基础及坝身防渗处理、排水孔、矿山及采石场爆破孔、微型桩孔等工程。旧式的锚固钻机动力头多数只有旋转功能，需配套的设备有空压机、冲击器、跟管钻具等，在实际应用时，由于巷道围岩的结构的复杂性、煤巷顶板常存在夹层等局部坚硬岩层，其硬度超过旋转式锚杆钻机的适应范围，致使旋转锚杆钻机使用受到了限制，降低了效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种解决不同围岩顶板条件下的锚杆支护问题，冲击频率快，大大减低了成本，提高了效率的液压钻机冲击锤。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种液压钻机冲击锤，包括限位组、阀芯、前基座、活塞、前缓冲器、后缓冲器和后基座，所述限位组安装在前基座上，所述前基座一端安装在液压钻机动力头旋转基座上，另一端卡装有所述后基座，所述活塞安装在所述前基座与后基座的内腔中，所述前缓冲器安装在所述的前基座上，所述后缓冲器安装在所述后基座上，所述限位组包括阀体和阀芯，所述阀体设有进油口和出油口，所述阀芯安装在所述阀体内，所述阀芯上端与阀体之间设有第一油腔，所述阀芯中部与阀体之间设有第二油腔、第三油腔和第四油腔，所述阀芯底部与阀体之间设有第五油腔，所述活塞前端设有第一凹槽与前基座上的第六油腔连通，所述活塞后端设有第二凹槽与前基座和后基座之间形成的第七油腔连通，所述第一油腔通过油路与第六油腔连通，所述第六油腔通过油路与前缓冲器连接，所述第二油腔通过油路与第七油腔连通，所述第三油腔通过油路与后缓冲器连接，当所述阀芯置于上位时，所述第一油腔与进油口连通，所述第二油腔和第三油腔连通，当阀芯置于下位时，所述第六油腔通过所述活塞的第一凹槽与第四油腔连通，所述第二油腔和第三油腔不连通，所述第三油腔与出油口连通，所述第一油腔与第二油腔连通，所述第一油腔与第七油腔连通。

所述活塞在第六油腔内的受力面小于活塞在第七油腔内的受力面，所述阀芯在第四油腔内的受力面积小于阀芯在第一油腔内的受力面积，所述阀芯在第五油腔内的受力面积大于阀芯在第一油腔内的受力面积，所述阀芯在第一油腔内的受力面与阀芯在第四油腔内的受力面之和大于阀芯在第五油腔内的受力面。

本装置还可以包括频率组，所述频率组包括安装在前基座上的频率阀阀体，所述频率阀阀体的活塞腔内安装有频率活塞，所述频率活塞的上端通过弹簧支撑在频率阀阀体的上端盖上，下端支撑在频率阀阀体的下端盖上，所述频率活塞的下端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第八油腔，所述第八油腔与控制油口连通，所述频率阀阀体沿轴向设有四个频率控制油口，所述频率活塞的上端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第九油腔，当频率活塞在初始位置时，四个所述频率控制油口均与第九油腔连通，频率活塞通过所述控制油口进油压力控制频率活塞上下运动，随着频率活塞向上运动直到最上端时，依次封闭下面三个频率控制油口，另一个频率控制油口始终与第四油腔连通。

由于采用上述方案，本装置由于采用了两个缓冲器，通过缓冲器与阀芯配合从而控制活塞运动，提高了活塞运动的频率，本装置设置有频率组，通过控制油口控制频率活塞移动改变活塞与油腔的受力面积，从而提高活塞打击频率，在岩土锚固工程中,可根据不同的岩层情况来调整频率，提高打击效率和打击力度，降低成本，本新型装置在可以与现有的旋转式锚杆钻机配套使用，相当于在现有的旋转式锚杆钻机上增加一个冲击机构，在正常顶板条件下，旋转式锚杆钻机仍以旋转方式打孔，当需要辅以冲击时，把本装置通过前基座安装在液压钻机动力头旋转基座上，从而保证在旋转钻孔时超前冲击破岩，使孔底岩石产生微观裂缝，以使旋转钻孔更为有效，当遇到局部坚硬岩层时，以冲击钻孔为主，充分发挥冲击破的特点，并辅以旋转切削，从而有效的解决不同围岩顶板条件下的锚杆支护问题，大大减低了成本，提高了效率。

本装置与现有的旋转式锚杆钻机配套使用，特别适合在漂、卵、砾石地层及破碎强风化岩覆盖地层中的深孔跟管钻进，尤其能够体现它高效、优质的性能，能达到快速钻穿复杂地层的目的，在各类岩土锚固工程中具有广阔的应用背景。

附图说明

图1为本发明活塞处于初始位置的结构示意图。

图2为本发明阀芯换向、活塞回程的结构示意图。

图3为本发明与频率组连接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，来说明液压钻机冲击锤的具体实施方式。

如图1和图2所示，一种液压钻机冲击锤，包括限位组1、阀芯12、前基座2、活塞4、前缓冲器5、后缓冲器6和后基座3，所述限位组1安装在前基座2上，所述前基座2一端安装在液压钻机动力头旋转基座上，另一端卡装有所述后基座3，所述活塞4安装在所述前基座2与后基座3的内腔中，所述前缓冲器5安装在所述的前基座2上，所述后缓冲器6安装在所述后基座3上，所述限位组1包括阀体和阀芯12，所述阀体设有进油口11和出油口13，所述阀芯12安装在所述阀体内，所述阀芯12上端与阀体之间设有第一油腔14，所述阀芯中部与阀体之间设有第二油腔15、第三油腔16和第四油腔17，所述阀芯底部与阀体之间设有第五油腔18，所述活塞4前端设有第一凹槽与前基座上的第六油腔7连通，所述活塞后端设有第二凹槽与前基座和后基座之间形成的第七油腔8连通，所述第一油腔14通过油路与第六油腔7连通，所述第六油腔7通过油路与前缓冲器5连接，所述第二油腔15通过油路与第七油腔8连通，所述第三油腔16通过油路与后缓冲器6连接，当所述阀芯12置于上位时，所述第一油腔14与进油口连通，所述第二油腔15和第三油腔16连通，当阀芯12置于下位时，所述第六油腔7通过所述活塞4的第一凹槽与第四油腔17连通，所述第二油腔15和第三油腔16不连通，所述第三油腔16与出油口13连通，所述第一油腔14与第二油腔15连通。所述活塞4在第六油腔7内的受力面小于活塞在第七油腔8内的受力面，所述阀芯12在第一油腔内14的受力面与阀芯12在第四油腔17内的受力面之和大于阀芯12在第五油腔18内的受力面。

如图3所示，本装置还可以设置频率组9，所述频率组9包括安装在前基座上的频率阀阀体，所述频率阀阀体的活塞腔内安装有频率活塞93，所述频率活塞93的上端通过弹簧92支撑在频率阀阀体的上端盖9上，下端支撑在频率阀阀体的下端盖上，所述频率活塞93的下端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第八油腔99，所述第八油腔99与控制油口98连通，所述频率阀阀体沿轴向设有四个频率控制油口，所述频率活塞93的上端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第九油腔，当频率活塞在初始位置时，四个所述频率控制油口均与第九油腔连通，频率活塞通过所述控制油口93进油压力控制频率活塞上下运动，随着频率活塞向上运动直到最上端时，依次封闭下面三个频率控制油口，另一个频率控制油口始终与第四油腔连通。

本装置的工作原理说明如下：

a、最初情形：

活塞4在最下端(自重作用)，阀芯12在最上端(液压力作用)，阀芯12在第四油腔17内的受力面积小于阀芯12在第一油腔14内的受力面积，所述阀芯12在第一油腔内14的受力面与阀芯12在第四油腔17内的受力面之和大于阀芯12在第五油腔18内的受力面，所述活塞4在第六油腔7内的受力面小于活塞在第七油腔8内的受力面。

b、活塞4回程：

高压油从进油口11进入限位组1，通过油道进入第六油腔7，第七油腔8与出口连接，活塞4向上运动，同时前缓冲器5受压蓄能，第七油腔的液压油从出口流出，由于出口孔径截面积与后缓冲器进口孔径截面积小于第七油腔的孔径截面积，导致后缓冲器受压，起到缓冲和背压的作用，防止活塞4撞击后基座3的端盖；

c、阀芯12换向：

当活塞4向上运动到第六油腔7与第四油腔连通时，此时第一油腔14、第四油腔17和第五油腔18都受高压，由于所述阀芯12在第一油腔内14的受力面与阀芯12在第四油腔17内的受力面之和大于阀芯12在第五油腔18内的受力面，从而使得阀芯12向下运动；

d、活塞4冲程：

当阀芯12向下运动到一定的距离后，进油口11的高压油同时进入第六油腔7和第七油腔8，由于所述活塞4在第六油腔7内的受力面小于活塞在第七油腔8内的受力面，使得活塞4向下运动，同时前缓冲器5提供一个瞬间动能，推动活塞4迅速向下运动，冲击做功；

e、阀芯12换向；

当活塞4向下运动的同时，会使第六油腔7与第四油腔17断开，此时第一油腔14和第五油腔18受高压，由于所述阀芯12在第五油腔18内的受力面积大于阀芯12在第一油腔14内的受力面积，阀芯12会阀上运动；

这样完成一个工作循环，当停钻机时，控制动力头的液压阀的中位技能为O形，进出口油路都封闭，前缓冲器5提供高压，使阀芯12一直保持初始状态。

频率组工作时，高压油从进油口进入限位组1，通过油道进入第六油腔7中，油压推动活塞4向上运动，当活塞4向上运动到与第一频率控制油口97连通时，高压油通过第四频率控制油口94进入限位组1中，当限位组1中阀体切换方向时，入口高压油同时进入第六油腔7和第七油腔8，由于第七油腔8的受力面积小于第六油腔7的受力面积，使得活塞4向下运动，往复运动。当控制油口98的油压增大时，频率活塞93克服弹簧92力向上运动，频率活塞93会堵住第一频率控制油口97，活塞4向上运动到第二频率控制油口96时才连通，切换方向，从而改变了活塞4的运动行程，依次类推，活塞4向上运动到第三频率控制油口95时连通，切换方向，从而使得活塞行程越长打击频率越慢，打击力越大，在岩土锚固工程中,可根据不同的岩层情况来调整频率，提高打击效率和打击力度，降低成本。

Claims (3)

1.一种液压钻机冲击锤，包括限位组和打击组，所述限位组包括阀体和阀芯，所述打击组包括前基座、活塞、前缓冲器、后缓冲器和后基座，所述限位组安装在前基座上，所述前基座一端安装在液压钻机动力头旋转基座上，另一端卡装有所述后基座，所述活塞安装在所述前基座与后基座的内腔中，其特征在于：所述前缓冲器安装在所述的前基座上，所述后缓冲器安装在所述后基座上，所述阀体设有进油口和出油口，所述阀芯安装在所述阀体内，所述阀芯上端与阀体之间设有第一油腔，所述阀芯中部与阀体之间设有第二油腔、第三油腔和第四油腔，所述阀芯底部与阀体之间设有第五油腔，所述活塞前端设有第一凹槽与前基座上的第六油腔连通，所述活塞后端设有第二凹槽与前基座和后基座之间形成的第七油腔连通，所述第一油腔通过油路与第六油腔连通，所述第六油腔通过油路与前缓冲器连接，所述第二油腔通过油路与第七油腔连通，所述第三油腔通过油路与后缓冲器连接，当所述阀芯置于上位时，所述第一油腔与进油口连通，所述第二油腔和第三油腔连通，当阀芯置于下位时，所述第六油腔通过所述活塞的第一凹槽与第四油腔连通，所述第二油腔和第三油腔不连通，所述第三油腔与出油口连通，所述第一油腔与第二油腔连通。

2.根据权利要求1所述的液压钻机冲击锤，其特征在于：所述活塞在第六油腔内的受力面小于活塞在第七油腔内的受力面，所述阀芯在第四油腔内的受力面积小于阀芯在第一油腔内的受力面积，所述阀芯在第五油腔内的受力面积大于阀芯在第一油腔内的受力面积，所述阀芯在第一油腔内的受力面与阀芯在第四油腔内的受力面之和大于阀芯在第五油腔内的受力面。

3.根据权利要求1或2所述的液压钻机冲击锤，其特征在于：还包括频率组，所述频率组包括安装在前基座上的频率阀阀体，所述频率阀阀体的活塞腔内安装有频率活塞，所述频率活塞的上端通过弹簧支撑在频率阀阀体的上端盖上，下端支撑在频率阀阀体的下端盖上，所述频率活塞的下端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第八油腔，所述第八油腔与控制油口连通，所述频率阀阀体沿轴向设有四个频率控制油口，所述频率活塞的上端侧壁设有凹槽与频率阀阀体之间形成第九油腔，当频率活塞在初始位置时，四个所述频率控制油口均与第九油腔连通，频率活塞通过所述控制油口进油压力控制频率活塞上下运动，随着频率活塞向上运动直到最上端时，依次封闭下面三个频率控制油口，另一个频率控制油口始终与第四油腔连通。