CN108915582A - 一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述钻机采用旋挖钻机，在所述旋挖钻机的动力头驱动套上同轴对接一个可拆卸的旋转接头，所述旋转接头的外圈相对于动力头驱动套固定设置，所述旋转接头的内圈顶部与动力头驱动套传动连接，底部与冲击器的卷管轮组件固定连接；所述旋转接头上的内圈和外圈上设置有供压缩空气和液压油旋转对接的孔道。本发明通过一个钻机设备可同时实现旋挖钻头和冲击器的施工切换，切换过程只需要拆卸钻头部件，而不需要整体移动钻机，这样极大地提高了桩基孔在面对复杂地质结构的钻进效率。

Description

一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机

技术领域

本发明属于桩基孔钻进设备，具体涉及一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机。

背景技术

旋挖钻机在覆盖粘土层钻进施工的效率非常高，但是在遇到硬岩地层时依靠钻头截齿对岩石进行磨削钻进，钻进速度慢效率低。潜孔冲击器在硬岩地层钻进时依靠活塞的冲击，有着非常快的钻进速度，而对粘土层时又容易排渣不畅，钻进乏力。

在进行桩基孔钻进施工过程中，往往会同时遇到以上两种地质结构，因此在钻进施工同一个桩基孔的过程中，在碰到不同的地质结构的时候需要更换对应类型的钻机设备进行钻孔施工，而施工场地大多不适合大型的钻机设备频繁移动，因此现有复杂地质结构的桩基孔施工效率不高。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有复杂地质结构桩基孔钻进存在的施工效率不高的缺陷，提供一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，通过同一台钻机设备可实现旋挖钻头和冲击器的快速切换，提高桩基孔在复杂地质结构中的施工效率。

本发明采用如下技术方案实现：

一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述钻机采用旋挖钻机，在所述旋挖钻机的动力头驱动套103上同轴对接一个可拆卸的旋转接头4，所述旋转接头4的外圈43相对于动力头驱动套固定设置，所述旋转接头的内圈41顶部与动力头驱动套103传动连接，底部与冲击器的卷管轮组件8固定连接；

所述旋转接头4上的内圈和外圈上分别设置有供压缩空气旋转对接的孔道，所述旋转接头4上的内圈和外圈上还分别设置有供液压油旋转对接的孔道，其中，压缩空气通过卷管轮组件8上卷绕的气管6向冲击器102提供气压动力，液压油通过液压油管向驱动卷管轮组件8的液压马达7提供液压动力。

进一步的，所述旋转接头4的外圈43沿周向均匀设置若干连接臂3，所述连接臂3与固定在钻机上的固定支架1可拆卸连接。

进一步的，所述固定支架1通过钻机的钻轨与动力头的连接螺栓固定。

在本发明的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机中，所述旋转接头4的内圈41和外圈43之间通过轴承42旋转装配，所述内圈41的下端部设有压缩空气出口412和液压油出口413，所述外圈43的外侧面设有压缩空气入口432和液压油入口433，所述内圈41和外圈43的接触环面上设有将压缩空气出口412和压缩空气入口432之间形成旋转对接的环形槽道，所述内圈41和外圈43的接触环面上还设有将液压油出口413和液压油入口433之间形成旋转对接的环形槽道。

进一步的，所述旋转接头4的内圈41和外圈43之间在对应环形槽道的上下位置装配有密封圈44。

进一步的，所述旋转接头4的内圈41和外圈43之间还装配有铜套45。

进一步的，所述旋转接头4的内圈41的顶端沿周向设有若干销孔411，所述动力头驱动套103底部固定设置若干压板2，所述内圈41通过同时插装在压板2和销孔411内的固定销实现同轴传动连接。

进一步的，所述旋转接头4的内圈41的底端通过螺栓连接件固定设置若干吊臂5，并通过所述吊臂5吊接卷管轮组件8。

本发明以旋挖钻机为基础，在拆卸旋挖钻头的情况下，通过设置可拆卸的旋转钻头等结构，将冲击器以及其配套的卷管轮组件安装到旋挖钻机上，利用旋挖钻机的动力头驱动套带动卷管轮随冲击器一同转动，同时通过旋转接头实现对冲击器的压缩空气驱动。

由上所述，本发明通过一个钻机设备可同时实现旋挖钻头和冲击器的施工切换，切换过程只需要拆卸钻头部件，而不需要整体移动钻机，这样极大地提高了桩基孔在面对复杂地质结构的钻进效率。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的钻机装载旋挖钻头的结构示意图。

图2为实施例中的钻机装载冲击器的结构示意图。

图3为图2中的侧视图，重点表示卷管轮组件的固定方式。

图4为实施例中的旋转接头的结构示意图。

图中标号：

1-固定支架，2-压板，3-连接臂，4-旋转接头，41-内圈，411-销孔，412-压缩空气出口，413-液压油出口，414-底部螺纹孔，42-轴承，43-外圈，431-外圈固定螺纹孔，432-压缩空气入口，433-液压油入口，44-密封圈，45-铜套，5-吊臂，6-气管，7-液压马达，8-卷管轮组件，9-渣笼，

100-钻杆，101-旋挖钻头，102-冲击器，103-动力头驱动套。

具体实施方式

实施例

参见图1和图2，分别为本实施例中的钻机进行旋挖钻孔施工和冲击钻孔施工的两种结构示意。具体如图1所示，本实施例的钻机采用旋挖钻机，钻杆100连接旋挖钻头101，再通过动力头驱动套103带动旋挖钻头101向下进行旋挖钻进。旋挖钻机的其他具体结构可参考现有旋挖钻设备。

如图2和图3所示，在将图1中的旋挖钻头101从钻杆100上拆卸下来后，将进行冲击钻孔的冲击器102对接到钻杆100的底部，同时通过一个旋转接头4将冲击器102配合使用的卷管轮组件8装载在动力头驱动套103下方。

本实施例在钻机的动力头驱动套103周边设置若干固定支架1，固定支架1通过钻机的钻轨和动力头的连接螺栓固定，固定支架1的形状与螺栓位置根据钻机的具体情况设定，应当保证能够将下方的旋转接头4相对动力头驱动套103位置固定。

旋转接头4包括同轴旋转套装的内圈41和外圈43，并且旋转接头4整体与动力头驱动套103同轴设置，旋转接头4的内圈内径应当要满足钻杆100正常穿过。旋转接头4的外圈43沿周向固定连接若干连接臂3，通过连接臂3与固定在钻机上的固定支架1通过螺栓连接件可拆卸连接，将旋转接头4的外圈43相对于动力驱动套103固定设置。旋转接头4的内圈41顶部动力头驱动套103传动连接，内圈41在动力头驱动套103的带动下，能够相对于外圈43自由转动，内圈41的底部则通过若干吊臂5与冲击器的卷管轮组件8固定连接。

卷管轮组件8用于向冲击器提供传输压缩空气实现气动冲击的气管6卷绕，卷管轮组件8不随冲击器102的钻进而跟进，因此卷管轮需要随桩基孔的钻进深度而主动收放气管6，以适应冲击器102钻进的深度，一般设置对称的两个卷管轮，分别从冲击器的两侧进行两组气管的卷绕，每个卷管轮分别设置一个液压马达7驱动气管的收放。本实施例在旋转接头4的内圈和外圈上设置有供压缩空气和液压油旋转对接的孔道，其中，压缩空气通过卷管轮组件8上卷绕的气管6向冲击器102提供气压动力，液压油通过液压油管向驱动卷管轮组件8的液压马达7提供液压动力。

具体参见图4， 旋转接头4包括内圈41、轴承42、外圈43、密封圈44和铜套45，其中内圈41和外圈43的上部通过轴承42装配，实现内圈41和外圈42的转动，内圈41和外圈43的下部则紧密贴合，其上分别设置液压油和压缩空气的对接孔道。其中，在内圈41的端部设有压缩空气出口412和液压油出口413，并在分别沿内圈41向上加工有对应的轴向孔道，外圈43的外侧面对应内圈轴向孔道的位置设有压缩空气入口432和液压油入口433，压缩空气入口432和液压油入口433均沿外圈的径向贯穿加工，在内圈41和外圈43的接触环面上则分别设有将压缩空气出口412和压缩空气入口432之间、液压油出口413和液压油入口433之间形成旋转对接的环形槽道，通过各自对接的环形槽道，即使内圈41相对于外圈43转动的过程中，也能够保证压缩空气和液压油通过旋转接头输送到卷管轮组件上的气管6以及液压马达7。

在旋转接头4的内圈41和外圈43之间还装配有对应液压油及压缩空气的环形槽道的密封圈44，已实现内圈41和外圈43在转动过程中的压力密封。

为了实现旋转接头4的固定，在旋转接头4的外圈43的外径上设置沿周向均匀分布的若干组外圈固定螺纹孔431，通过螺栓连接件将连接臂3一端与旋转接头4的外圈43上的外圈固定螺纹孔431固定连接，连接臂3另一端同样通过可拆卸的螺栓连接件与固定支架1固定连接，在切换冲击器和旋挖钻头施工的时候，可以通过拆卸连接臂3和固定支架1之间的螺栓连接件将旋转接头4及其底部连接的卷管轮组件8和冲击器102分别从动力头驱动套103和钻杆100上拆卸下来。

为了便于旋转接头4与动力头驱动套103的快速传动对接和快速拆卸，本实施例在旋转接头4的内圈41的顶端沿周向设有若干销孔411，动力头驱动套103底部固定设置若干压板2，在将旋转接头4整体通过连接臂3和固定支架1与动力头驱动套103同轴对接后，旋转接头4的外圈43相对于动力头驱动套103固定，通过转动旋转接头4的内圈41，将内圈41顶部的销孔411与压板2上的对应销孔一一对接，旋转接头4的内圈41通过同时插装在压板2和销孔411内的固定销实现与动力头驱动套103同轴传动连接。

为了实现旋转接头4底部与卷管轮组件8的连接，本实施例在旋转接头4的内圈41底端沿圆周设置若干底部螺纹孔414，通过螺栓连接件将若干吊臂5固定在内圈41的底部，然后将吊臂与卷管轮组件8固定连接。

考虑到旋转接头4在实现卷管轮组件8的旋转传动的同时，还需要承受一定卷管轮组件8本身的重量，本实施例将旋转接头4的内圈41和外圈43顶部之间还通过一个台阶面限位配合，以增强旋转接头4本身的轴向承载力，避免旋转接头4所受的轴向载荷全部作用在轴承42上。进一步为了加强旋转接头4的内圈41和外圈43之间的旋转作用，在旋转接头4的内圈41和外圈43之间还装配有提高耐磨性能的铜套45。

本实施例的钻机在施工时，对覆盖土层钻进时使用旋挖钻头101正常钻进，如图1所示。

遇到岩石层时，将旋挖钻头101提起，直接在图1中的钻机设备基础上更换冲击器102进行冲击钻孔，如图2和图3中所示，具体将固定支架1通过钻机的钻桅与动力头的连接螺栓固定在钻机上，固定支架1的形状与螺栓位置根据钻机具体情况而定，不限于图中形状，无论是使用旋挖钻头或是冲击器，固定支架1装上后不再拆除。然后将连接臂3上端通过螺栓连接件固定在固定支架1上，下端连接旋转接头4的外圈，卷管轮的安装结构为现有冲击器匹配的常用结构，通常卷管轮组件8安装在卷管轮芯上后，将卷管轮芯安装在一个支撑圈上，利用支撑圈通过吊臂5安装在旋转接头4的内圈上，再将动力头驱动套103和旋转接头4的内圈41之间通过固定销传动连接。

使用冲击器102钻进时，将钻机上的空压机气管接到旋转接头4的外圈压缩空气入口上，钻机副卷扬上分出油路接在旋转接头4的外圈液压油入口上。当动力头驱动钻杆旋转时，动力头驱动套103带动旋转接头4的内圈41旋转，使得以下的卷管轮组件8一起跟随钻杆前端的冲击器102旋转。卷管轮组件8上的液压马达7通过旋转接头传递的液压油供给驱动卷管轮围绕卷管轮芯的轴线旋转，使得卷管轮组件上缠绕的气管6随着冲击器102的提升与下放进行收放。在冲击器102外侧套设有渣笼9，当钻进到较深孔时，岩渣回落到渣笼9内，渣笼9快满时，钻杆提出孔外，由副卷扬将渣笼9往上提高，岩渣从渣笼9底部自由散落在地面上，然后接着钻进。

本实施例的钻机在需要由冲击器102切换至使用旋挖钻头101钻进时，通过拆卸固定支架1和连接臂3之间的螺栓连接件，即可放下整套卷管轮组件并对钻杆进行拆卸更换旋挖钻头。

以上，仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，其特征在于：所述钻机采用旋挖钻机，在所述旋挖钻机的动力头驱动套（103）上同轴对接一个可拆卸的旋转接头（4），所述旋转接头（4）的外圈（43）相对于动力头驱动套固定设置，所述旋转接头的内圈（41）顶部与动力头驱动套（103）传动连接，底部与冲击器的卷管轮组件（8）固定连接；

所述旋转接头（4）上的内圈和外圈上分别设置有供压缩空气旋转对接的孔道，所述旋转接头（4）上的内圈和外圈上还分别设置有供液压油旋转对接的孔道，其中，压缩空气通过卷管轮组件（8）上卷绕的气管（6）向冲击器（102）提供气压动力，液压油通过液压油管向驱动卷管轮组件（8）的液压马达（7）提供液压动力。

2.根据权利要求1所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的外圈（43）沿周向均匀设置若干连接臂（3），所述连接臂（3）与固定在钻机上的固定支架（1）可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述固定支架（1）通过钻机的钻轨与动力头的连接螺栓固定。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的内圈（41）和外圈（43）之间通过轴承（42）旋转装配，所述内圈（41）的下端部设有压缩空气出口（412）和液压油出口（413），所述外圈（43）的外侧面设有压缩空气入口（432）和液压油入口（433），所述内圈（41）和外圈（43）的接触环面上设有将压缩空气出口（412）和压缩空气入口（432）之间形成旋转对接的环形槽道，所述内圈（41）和外圈（43）的接触环面上还设有将液压油出口（413）和液压油入口（433）之间形成旋转对接的环形槽道。

5.根据权利要求4所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的内圈（41）和外圈（43）之间在对应环形槽道的上下位置装配有密封圈（44）。

6.根据权利要求4所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的内圈（41）和外圈（43）之间还装配有铜套（45）。

7.根据权利要求4所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的内圈（41）的顶端沿周向设有若干销孔（411），所述动力头驱动套（103）底部固定设置若干压板（2），所述内圈（41）通过同时插装在压板（2）和销孔（411）内的固定销实现同轴传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于旋挖钻头和冲击器切换施工的钻机，所述旋转接头（4）的内圈（41）的底端通过螺栓连接件固定设置若干吊臂（5），并通过所述吊臂（5）吊接卷管轮组件（8）。