CN111119726A - 一种环形集束式潜孔锤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形集束式潜孔锤，包括潜孔锤本体，潜孔锤本体内设置有圆柱形空腔，潜孔锤本体的下端面上设置有多个破碎锤头，潜孔锤本体内设置有用于驱动破碎锤头冲击岩层的冲击子锤，潜孔锤本体上设置有用于对粉碎的石粉进行收集存储的存储装置，本发明通过利用冲击子锤的冲击破碎原理，对岩层进行破碎，可提高作业效率，并且能耗低，可实现大口径桩孔的岩层破碎，整体工作无污染，直接利用冲击子锤排出的高压尾气进行排渣，锤体震动小，不损伤钻机设备及孔壁，成孔质量高。

Description

一种环形集束式潜孔锤

技术领域

本发明涉及一种潜孔锤，具体的说，涉及一种结构简单,使用方便，作业效率高，能耗低，无污染，锤体振动小，成孔质量高的环形集束式潜孔锤，属于钻孔机械技术领域。

背景技术

旋挖钻机是一种常见的大型桩机，其可以快速钻进岩层、土层，主要应用于大型桩孔的作业施工中，一般大直径的桩孔在硬岩环境下采用旋挖钻机带动牙轮桶钻进行作业。牙轮桶钻作业方式为通过钻机对牙轮桶钻施压，利用牙轮桶钻上的合金牙轮将岩层滚压破碎，之后切出环槽，并利用泥浆循环法将渣屑排出，然后再使用专用钻头切断岩层芯，将其取至孔外。

但是这种方法需要足够大的蓄水池用于供给循环用泥浆和储存沉积下来的渣屑，泥浆和渣屑使得环境污染严重，在缺水、少水地区难以工作；并且作业效率低下。

为了解决上述问题市面上出现了一种冲击筒钻，如专利号为：201020500809.8，公开了一种冲击筒钻具及旋挖钻机，包括钻头筒本体、钻齿，还包括不少于一个的由动力源驱动的冲击器，所述冲击器的施力部件设于所述钻头筒本体的底部。

上述给类旋挖钻机是通过连接方将该冲击筒钻连接至旋挖钻机上，并接好管路后进入孔底岩层部位，高压气体进入冲击器，使施力部件冲击岩石，并通过旋挖钻机驱动冲击器旋转实现不断钻进深入岩石层的，但是该类冲击筒钻整体结构复杂，且结构布局不合理，整体输气管路容易损坏，且维修、检修难度大，并且在进行钻进时破碎岩石产生的渣屑排出难度大，大量渣屑在孔内会磨损筒钻的壳体，大大减少使用寿命，并且渣屑排出不及时，容易对孔壁造成损坏，成孔质量差，并且该现有的冲击筒钻能耗高，大量高压气体损失严重，进而耗风量大，提高能耗。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种作业效率高,能耗低，无污染，锤体震动小的环形集束式潜孔锤。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种环形集束式潜孔锤，包括潜孔锤本体，潜孔锤本体内设置有圆柱形空腔，潜孔锤本体的下端面上设置有多个破碎锤头，潜孔锤本体内设置有用于驱动破碎锤头冲击岩层的冲击子锤，潜孔锤本体上设置有用于对粉碎的石粉进行收集存储的存储装置。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述潜孔锤本体包括同轴线套装在一体的内筒和外筒，所述内筒与外筒之间设置有安装空腔。

进一步优化：所述冲击子锤设于潜孔锤本体的内筒与外筒之间的安装空腔内，且该冲击子锤分别与内筒和外筒固定连接。

进一步优化：所述外筒的顶部封装连接有用于将外筒的上端进行封装的外筒封装板。

进一步优化：所述内筒的顶部封装连接有内筒封装板，内筒封装板的外圆周面分别与外筒的内壁一体连接，且该内筒封装板与外筒封装板之间位于外筒内部形成密封腔室。

进一步优化：所述外筒封装板的上端中心位置处固定连接有连接头。

进一步优化：所述冲击子锤由高压气源驱动工作，高压气源通过输气管路与冲击子锤的进气口连通，所述输气管路包括开设在连接头中部的输气孔，输气孔的下端与密封腔室连通。

进一步优化：所述安装空腔内分别位于冲击子锤的上方依次布设有输气管，输气管上分别设置有进气口和出气口，进气口与密封腔室连通，出气口与冲击子锤的进气口连通。

进一步优化：所述存储装置包括固定设置在外筒封装板上端的储渣桶，所述储渣桶的整体结构呈圆柱形桶体且其内部设置有储渣腔。

进一步优化：所述内筒和外筒的整体结构均呈两段圆柱筒体结构，且该两段内筒和外筒分别通过可拆卸式连接组件连接。

本发明采用上述技术方案，在使用时，可以将环形集束式潜孔锤通过连接头与现有技术中的旋挖钻机的钻杆连接，而后将现有的外设气体压缩机的出气孔与该连接头的输气孔连通；

气体压缩机输出高压气体通过连接头的输气孔进入密封腔室内，并通过密封腔室进入每个冲击子锤相对应的输气管内，并经输气管进入冲击子锤内部为冲击子锤提供高压气体，此时冲击子锤工作，冲击子锤的活塞上下往复做功，并锤击破碎锤头，破碎锤头直接将作用力作用在岩石上，并将岩石打破，并且该环形集束式潜孔锤由旋挖钻机的钻杆驱动旋转和向下运动，从而达到在整个岩层上环切出环形槽。

并且岩层破碎后，被破碎的岩渣被冲击子锤的破碎锤头排出的废气和通过环形集束式潜孔锤的外部与岩壁之间的空隙排至环形集束式潜孔锤的上部。

当掘进的孔深度较小时，被吹起的岩渣可直接排出孔外。

当掘进的孔深度较深时，被吹起的岩渣会落入上部的储渣桶内，当储渣桶内的岩渣满时，将该环形集束式潜孔锤提出孔外进行排渣。

当岩芯完全进入环形集束式潜孔锤内腔时，通过旋挖钻机把集束式潜孔锤提出，而后利用专用切断锤头将岩心切断并提出孔外。

然后继续重复之前环槽破碎作业并取芯，直至桩孔尺寸符合要求。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，通过利用冲击子锤的冲击破碎原理，对岩层进行破碎，可提高作业效率，并且相比较压轮的滚压破碎原理，作业效率可提高10倍以上；并且能耗低，只需采用较少的高压气体，就可实现大口径桩孔的岩层破碎，其相比较常规全断面岩层潜孔锤作业，可降低50%-70%的耗风量；

整体工作无污染，直接利用冲击子锤排出的高压尾气进行排渣，动力来源均为高压空气，对环境无污染；锤体震动小，不损伤钻机设备及孔壁，成孔质量高。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为附图1的仰视图；

图3为本发明实施例的总体结构的剖视图；

图4为附图1的俯视图；

图5为本发明实施例中内筒和外筒的总体结构示意图；

图6为本发明实施例中整体工作时的示意图。

图中：1-潜孔锤本体；11-内筒；111-上部内筒；112-下部内筒；12-外筒；121-上部外筒；122-下部外筒；13-安装空腔；14-外筒封装板；15-内筒封装板；2-密封腔室；21-输气管；22-凸起；3-连接头；31-输气孔；4-冲击子锤；5-破碎锤头；7-耐磨钢板；8-法兰盘；9-储渣桶；91-切槽。

具体实施方式

实施例：请参阅图1-6，一种环形集束式潜孔锤，包括潜孔锤本体1，所述潜孔锤本体1内设置有圆柱形空腔，潜孔锤本体1的下端面上呈环形依次间隔设置有多个破碎锤头5，所述潜孔锤本体1内设置有用于驱动破碎锤头5冲击岩层的冲击子锤4，所述潜孔锤本体1上设置有用于对粉碎的石粉进行收集存储的存储装置。

所述潜孔锤本体1包括内筒11和外筒12，所述内筒11套设在外筒12内，所述内筒11和外筒12同轴设置，且内筒11的直径小于外筒12的直径，所述内筒11与外筒12之间形成安装空腔13。

所述冲击子锤4设于潜孔锤本体1的内筒11与外筒12之间的安装空腔13内，且该冲击子锤4分别与内筒11和外筒12固定连接。

所述冲击子锤4与破碎锤头5固定连接，且破碎锤头5设置于潜孔锤本体1的底部。

这样设计，当该环形集束式潜孔锤作用于岩石上时，冲击子锤4的破碎锤头5可抵靠在岩石表面上，其冲击子锤4由高压气源驱动工作，冲击子锤4工作驱动破碎锤头5冲击岩石表面，用于对岩石进行破碎，并且通过潜孔锤本体1带动破碎锤头5转动产出切削力用于将碎石彻底与岩体脱离，从而达到不断钻进深入岩石层的目的，实现在岩石层上环切出环形槽。

所述外筒12的顶部封装连接有外筒封装板14，所述外筒封装板14用于将外筒12的上端进行封装。

所述内筒11的顶部封装连接有内筒封装板15，所述内筒封装板15用于将内筒11的上端进行封装，且该内筒封装板15距离内筒11下端之间的距离为该环形集束式潜孔锤一次钻进的最大掘进距离。

所述该最大掘进距离可根据待钻孔的一次最大掘进距离进行定制该内筒封装板15距离内筒11下端之间的距离。

这样设计，通过潜孔锤本体1带动冲击子锤4和破碎锤头5转动，并通过冲击子锤4和破碎锤头5冲击岩石表面用于将岩层周圈的岩石被破碎，并使该环形集束式潜孔锤随着破碎跟进，使岩石层上环切出环形槽，其中间未破碎的岩层进入该潜孔锤本体1的内筒11内的圆柱形空腔内。

当该环形集束式潜孔锤持续进行掘进时，其中间未破碎的岩层直至顶接至内筒封装板15的下端面，完成一次最大距离的掘进。

所述内筒封装板15的外圆周面分别与外筒12的内壁一体连接，且该内筒封装板15与外筒封装板14之间位于外筒12内部形成密封腔室2。

所述外筒封装板14的上端中心位置处固定连接有连接头3，所述连接头3的外表面上与外筒封装板14之间呈放射状固定连接有加强板。

所述连接头3可以为四方头连接头或六方连接头。

所述冲击子锤4和破碎锤头5为现有技术，其具体为:中心具有排气孔的冲击器，其具体结构包括筒状的缸体，缸体内设置有接头、配气杆、活塞、衬套，其破碎锤头5与缸体的下端固定连接。

所述冲击子锤4由高压气源驱动工作，所述高压气源通过输气管路与冲击子锤4的进气口连通，所述高压气源输出高压气体并通过输气管路用于向冲击子锤4提供高压气体，冲击子锤4在高压气体的作用下可产生剧烈振动。

所述输气管路包括开设在连接头3中部的输气孔31，所述输气孔31的下端依次贯穿连接头3的下端面和外筒封装板14与密封腔室2连通。

所述安装空腔13内分别位于冲击子锤4的上方依次布设有输气管21，所述输气管21的上端依次贯穿的内筒封装板15和外筒封装板14并固定连接有凸起22，所述凸起22固定连接在外筒封装板14的上端面上。

所述输气管21与内筒封装板15和外筒封装板14的连接处分别为密封固定连接。

所述输气管21上分别设置有进气口和出气口，所述进气口位于密封腔室2内且与密封腔室2连通，所述输气管21的出气口与冲击子锤4的进气口连通。

这样设计，可将高压气源通过连接头3内的输气孔31引导进密封腔室2内，而后密封腔室2内的高压气源通过输气管21的进气口进入输气管21内，然后通过输气管21的引导将该高压气体输送至冲击子锤4内，使冲击子锤4工作。

所述存储装置包括固定设置在外筒封装板14上端的储渣桶9，所述储渣桶9的整体结构呈圆柱形桶体且其内部设置有储渣腔。

所述储渣桶9的下端靠近凸起22的位置处分别开设有方便安装凸起22的切槽91。

这样设计，在使用时，可以将环形集束式潜孔锤通过连接头3与现有技术中的旋挖钻机的钻杆连接，而后将现有的外设气体压缩机的出气孔与该连接头3的输气孔31连通；

气体压缩机输出高压气体通过连接头3的输气孔31进入密封腔室2内，并通过密封腔室2进入每个冲击子锤4相对应的输气管21内，并经输气管21进入冲击子锤4内部为冲击子锤4提供高压气体，此时冲击子锤4工作，冲击子锤4的活塞上下往复做功，并锤击破碎锤头5，破碎锤头5直接将作用力作用在岩石上，并将岩石打破，并且该环形集束式潜孔锤由旋挖钻机的钻杆驱动旋转和向下运动，从而达到把整个岩层的周圈上环切出环形槽。

并且岩层破碎后，被破碎的岩渣被冲击子锤4的破碎锤头5排出的废气和通过环形集束式潜孔锤的外部与岩壁之间的空隙排至环形集束式潜孔锤的上部；

当掘进的孔深度较小时，被吹起的岩渣可直接排出孔外；

当掘进的孔深度较深时，被吹起的岩渣会落入上部的储渣桶9内，当储渣桶9内的岩渣满时，将该环形集束式潜孔锤提出孔外进行排渣。

所述潜孔锤本体1的外部位于外筒12的外表面上固定连接有多条耐磨钢板7，所述耐磨钢板7沿外筒12的轴线方向布设，且多条耐磨钢板7分别沿外筒12的外表面依次间隔布设。

这样设计，可通过耐磨钢板7用于提高该环形集束式潜孔锤的整体耐磨性能，并且用于保护该环形集束式潜孔锤整体，提高使用寿命。

所述内筒11和外筒12的整体结构均呈两段圆柱筒体结构，且该两段内筒11和外筒12分别通过可拆卸式连接组件连接。

所述内筒11包括上部内筒111和下部内筒112，所述外筒12包括上部外筒121和下部外筒122。

所述可拆卸式连接组件包括分别固定设置在上部内筒111、上部外筒121和下部内筒112、下部外筒122相对一侧的法兰盘8，所述两法兰盘8之间固定连接有禁锢螺栓。

所述法兰盘8的内径等于上部内筒111和下部内筒112的外圆直径，所述法兰盘8的外径等于上部外筒121和下部外筒122的外圆直径。

所述两法兰盘8的内壁与分别与相对应的上部内筒111和下部内筒112的外壁固定连接，所述两法兰盘8的相背一端面上分别通过支撑块与上部外筒121和下部外筒122的端面固定连接。

这样设计，可通过法兰盘8对上部内筒111和上部外筒121以及下部内筒112和下部外筒122进行组装成一体，并通过禁锢螺栓连接两法兰盘8可以将上部内筒111、上部外筒121和下部内筒112、下部外筒122组装呈潜孔锤本体1。

并且采用法兰盘8和禁锢螺栓进行一体连接，可方便对潜孔锤本体1的安装空腔13内的元器件进行检修和维护，方便使用。

为了方便对安装空腔13内的元器件进行检修和维护，其冲击子锤4是固定设置在下部内筒112和下部外筒122之间形成的安装空腔13内的，其输气管21是固定设置在上部内筒111和上部外筒121之间形成的安装空腔13内的。

所述内筒11和外筒12的整体结构均呈两段圆柱筒体结构，且该两段内筒11和外筒12分别通过可拆卸式连接组件连接。

在使用时，可以将环形集束式潜孔锤通过连接头3与现有技术中的旋挖钻机的钻杆连接，而后将现有的外设气体压缩机的出气孔与该连接头3的输气孔31连通；

气体压缩机输出高压气体通过连接头3的输气孔31进入密封腔室2内，并通过密封腔室2进入每个冲击子锤4相对应的输气管21内，并经输气管21进入冲击子锤4内部为冲击子锤4提供高压气体，此时冲击子锤4工作，冲击子锤4的活塞上下往复做功，并锤击破碎锤头5，破碎锤头5直接将作用力作用在岩石上，并将岩石打破，并且该环形集束式潜孔锤由旋挖钻机的钻杆驱动旋转和向下运动，从而达到在整个岩层上环切出环形槽。

并且岩层破碎后，被破碎的岩渣被冲击子锤4的破碎锤头5排出的废气和通过环形集束式潜孔锤的外部与岩壁之间的空隙排至环形集束式潜孔锤的上部。

当掘进的孔深度较小时，被吹起的岩渣可直接排出孔外。

当掘进的孔深度较深时，被吹起的岩渣会落入上部的储渣桶9内，当储渣桶9内的岩渣满时，将该环形集束式潜孔锤提出孔外进行排渣。

当岩芯完全进入环形集束式潜孔锤内腔时，通过旋挖钻机把集束式潜孔锤提出，而后利用专用切断锤头将岩心切断并提出孔外。

然后继续重复之前环槽破碎作业并取芯，直至桩孔尺寸符合要求。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：包括潜孔锤本体（1），潜孔锤本体（1）内设置有圆柱形空腔，潜孔锤本体（1）的下端面上设置有多个破碎锤头（5），潜孔锤本体（1）内设置有用于驱动破碎锤头（5）冲击岩层的冲击子锤（4），潜孔锤本体（1）上设置有用于对粉碎的石粉进行收集存储的存储装置。

2.根据权利要求1所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述潜孔锤本体（1）包括同轴线套装在一体的内筒（11）和外筒（12），所述内筒（11）与外筒（12）之间设置有安装空腔（13）。

3.根据权利要求2所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述冲击子锤（4）设于潜孔锤本体（1）的内筒（11）与外筒（12）之间的安装空腔（13）内，且该冲击子锤（4）分别与内筒（11）和外筒（12）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述外筒（12）的顶部封装连接有用于将外筒（12）的上端进行封装的外筒封装板（14）。

5.根据权利要求4所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述内筒（11）的顶部封装连接有内筒封装板（15），内筒封装板（15）的外圆周面分别与外筒（12）的内壁一体连接，且该内筒封装板（15）与外筒封装板（14）之间位于外筒（12）内部形成密封腔室（2）。

6.根据权利要求5所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述外筒封装板（14）的上端中心位置处固定连接有连接头（3）。

7.根据权利要求6所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述冲击子锤（4）由高压气源驱动工作，高压气源通过输气管路与冲击子锤（4）的进气口连通，所述输气管路包括开设在连接头（3）中部的输气孔（31），输气孔（31）的下端与密封腔室（2）连通。

8.根据权利要求7所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述安装空腔（13）内分别位于冲击子锤（4）的上方依次布设有输气管（21），输气管（21）上分别设置有进气口和出气口，进气口与密封腔室（2）连通，出气口与冲击子锤（4）的进气口连通。

9.根据权利要求8所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述存储装置包括固定设置在外筒封装板（14）上端的储渣桶（9），所述储渣桶（9）的整体结构呈圆柱形桶体且其内部设置有储渣腔。

10.根据权利要求9所述的一种环形集束式潜孔锤，其特征在于：所述内筒（11）和外筒（12）的整体结构均呈两段圆柱筒体结构，且该两段内筒（11）和外筒（12）分别通过可拆卸式连接组件连接。

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