CN113356753A - 一种组合式可变口径集束式潜孔锤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式可变口径集束式潜孔锤，包括上连接装置、中心锤装置和环形锤装置，中心锤装置或/和环形锤装置与上连接装置连接组合成可变口径潜孔锤，本发明整体组装安装简单，操作方便，中心锤装置或/和环形锤装置与上连接装置连接组合成成多种可变口径潜孔锤，可适用于大口径孔和小孔径孔以及环形钻进等工况使用，提高使用范围，可实现桩孔口径可变，提高使用效果，并且钻进速度快，整体结构简单，使用方便。

Description

一种组合式可变口径集束式潜孔锤

技术领域

本发明属于钻孔机械技术领域，具体的说，涉及一种组合式可变口径集束式潜孔锤。

背景技术

随着建筑科学发展，髙层建筑、公路桥梁、港口码头建筑对基础施工的要求越来越高，单纯的摩擦桩往往无法满足桩基础承载力要求，需要采用桩基嵌入到岩层中形成端承桩或者摩擦端承桩。

嵌岩桩一直是旋挖钻进工法的一个难题，常规钻进方法是采用截齿筒钻或者牙轮筒钻来抱取岩心，这种方法对切削刀具的消耗是巨大的，往往每打一根桩就要更换一次或数次截齿、牙轮，钻进成本高且进度缓慢。

如何提高旋挖钻机嵌岩桩钻进施工效率是一个难题，集束式潜孔锤的出现很好地解决这一难题，旋挖钻机无需进行改造，仅需配套简单的接头与集束式潜孔锤及几台空压机相连即能进行钻进。

现有的集束式潜孔锤在使用时，首先将集束式潜孔锤连接至旋挖钻机上，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，

并且现有的集束式潜孔锤是按施工孔径，选取相应数量和相应直径的子锤集束组合成相应大直径的集束潜孔锤，每一种施工孔径都必须对应制造相应直径的集束潜孔锤，使其整体使用不便，并且制造成本居高不下，大大提高使用成本，降低使用效果。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种结构简单,使用方便，能够对大口径孔或小孔径的孔进行一次作业完成，提高使用效果，并且钻进速度快的组合式可变口径集束式潜孔锤。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种组合式可变口径集束式潜孔锤，包括上连接装置、中心锤装置和环形锤装置，中心锤装置或/和环形锤装置与上连接装置连接组合成可变口径潜孔锤。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

潜孔锤的组合一，上连接装置与中心锤装置和环形锤装置固定连接组合成大口径潜孔锤；

潜孔锤的组合二，中心锤装置可拆下作为小口径潜孔锤单独使用；

潜孔锤的组合三，上连接装置与环形锤装置固定连接组合成环切锤。

进一步优化：上连接装置包括安装基体，安装基体上安装有用于固定连接中心锤装置的第一连接组件和用于固定连接环形锤装置的第二连接组件，安装基体上安装有用于为中心锤装置和环形锤装置进行供气的供气管路。

进一步优化：第一连接组件包括固定安装在安装基体上且靠近其中部位置处的下接头，下接头内开设有安装孔，下接头的安装孔与安装基体内的安装空腔连通。

进一步优化：第二连接组件包括固定安装在安装基体外表面上且靠近其下端位置处的第一连接法兰盘，第一连接法兰盘与安装基体一体连接。

进一步优化：供气管路包括布设在下接头内的分气室，下接头的上端上固定连接有上接头，上接头内的中心孔与分气室连通，下接头的外表面上固定连接有多个与分气室连通的供气管道，供气管道的出气端安装在安装基体的下端面上。

进一步优化：中心锤装置包括中心锤和定位桶，中心锤安装在定位桶内，中心锤的上端固定连接有中心子接头，中心子接头与上连接装置的下接头配合用于将中心锤固定安装在上连接装置上。

进一步优化：环形锤装置包括环形锤体，环形锤体的上端固定安装有第二连接法兰盘，环形锤体的内壁内布设有多个子锤，环形锤体内设置有用于为子锤进行供气的导气管路。

进一步优化：环形锤体包括外筒体和内筒体，内筒体同轴套设在外筒体内，内筒体与外筒体之间设置有环形夹层，子锤固定安装在环形夹层内。

进一步优化：导气管路包括安装在环形锤体上的环形密封配气室，环形密封配气室的上端与供气管道连通，环形密封配气室的下端与每个子锤的进气孔连通。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，整体组装安装简单，操作方便，中心锤装置或/和环形锤装置与上连接装置连接组合成成多种可变口径潜孔锤，可适用于大口径孔和小孔径孔以及环形钻进等工况使用，提高使用范围，可实现桩孔口径可变，提高使用效果，并且钻进速度快，整体结构简单，使用方便。

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为本发明实施例中上连接装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中环形锤装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中中心锤装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中中心锤装置的剖视图；

图6为本发明实施例中大口径潜孔锤的结构示意图；

图7为本发明实施例中大口径潜孔锤的仰视图；

图8为本发明实施例中环切锤的结构示意图；

图9为本发明实施例1中子锤的排列顺序图；

图10为本发明实施例2中多种规格的环形锤装置和子锤的排列顺序图。

图中：1-上连接装置；101-上接头；102-分气室；103-下接头；104-供气管道；105-第一连接法兰盘；106-防护罩；107-安装基体；108-安装空腔；2-中心锤装置；201-中心锤；202-定位桶；203-活塞；204-锤头；205-耐磨合金块；206-中心子接头；3-环形锤装置；301-第二连接法兰盘；302-环形锤体；3021-外筒体；3022-内筒体；303-子锤；304-环形密封配气室；305-小活塞；306-小锤头；307-配气管；308-环形夹层；309-入口管；310-出口管；311-环形腔。

具体实施方式

实施例1：如图1-9所示，一种组合式可变口径集束式潜孔锤，包括上连接装置1、中心锤装置2和环形锤装置3，中心锤装置2或/和环形锤装置3与上连接装置1连接组合成可变口径潜孔锤。

所述中心锤装置2或/和环形锤装置3与上连接装置1连接组合成三种潜孔锤。

如图1-7所示，组合一，上连接装置1与中心锤装置2和环形锤装置3固定连接组合成大口径潜孔锤。

如图4-5所示，组合二，中心锤装置2可单独作为小口径潜孔锤独立使用。

如图1-3和图8-9所示，组合三，上连接装置1与环形锤装置3固定连接组合成环切锤。

所述上连接装置1不使用中心锤装置2，并装配上导向头将下接头103封住出气孔，组合成扩孔锤使用。

如图2、图6和图8所示，所述上连接装置1包括安装基体107，所述安装基体107上安装有用于固定连接中心锤装置2的第一连接组件和用于固定连接环形锤装置3的第二连接组件，所述安装基体107上还安装有用于为中心锤装置2和环形锤装置3进行供气的供气管路。

所述安装基体107内开设有安装空腔 108，所述安装空腔 108的下端贯穿安装基体107，所述中心锤装置2的安装端设置在安装空腔 108内。

所述第一连接组件包括固定安装在安装基体107上且靠近其中部位置处的下接头103，所述下接头103内开设有安装孔，所述下接头103的安装孔与安装空腔108连通。

这样设计，可将中心锤装置2的上端安装在安装空腔 108，并且使中心锤装置2的安装端与下接头103连接即可实现将中心锤装置2固定安装在上连接装置1上。

所述下接头103可采用内六方头插接的方式进行连接，也可采用标准锥螺纹进行连接。

所述第二连接组件包括固定安装在安装基体107外表面上且靠近其下端位置处的第一连接法兰盘105，所述第一连接法兰盘105与安装基体107一体连接。

所述上连接装置1可通过第一连接法兰盘105与环形锤装置3固定连接，方便使用。

所述供气管路包括布设在下接头103远离安装基体107一端位置处的分气室102，所述下接头103远离安装基体107的一端上固定连接有上接头101，所述上接头101内的中心孔与分气室102连通。

所述上接头101用于与旋挖钻机的钻杆连接，所述钻杆内的中心孔与上接头101内的中心孔连通。

这样设计，所述旋挖钻机通过钻杆可带动该上连接装置1进行工作，并且外部高压气体通过钻机、钻杆进入上连接装置1的上接头101内，之后进入中间的分气室102内，分气室102将高压气体通过下接头103输送至中心锤装置2内，为中心锤装置2提供高压气体。

所述下接头103的外表面且靠近分气室102的位置处固定连接有多个供气管道104，所述多个供气管道104沿下接头103的外表面呈环形依次间隔布设。

所述供气管道104的进气端与分气室102连通，所述供气管道104的出气端安装在安装基体107的下端面上。

所述分气室102内的高压气体可进入供气管道104内，所述供气管道104用于为环形锤装置3进行供气。

所述供气管道104的外部设置有一个桶状的防护罩106，所述防护罩106固定安装在安装基体107上。

这样设计，可通过防护罩106能够保护供气管道104，进而避免供气管道104不被损坏，提高使用效果。

由此可见，在工作时，高压气体通过旋挖钻机、钻杆进入上连接装置1的上接头101内，之后进入中间的分气室102，分气室102将高压气体分别分配给下接头103和供气管道104，进而实现为中心锤装置2和环形锤装置3供气。

如图4-5所示，所述中心锤装置2包括中心锤201和定位桶202，所述中心锤201安装在定位桶202内，所述中心锤201的上端固定连接有中心子接头206，所述中心子接头206与下接头103配合用于将中心锤201固定安装在上连接装置1上。

所述中心子接头206内开设有进气通道，所述中心子接头206内的进气通道通过下接头103与分气室102连通。

所述中心锤201内设置有配气机构和活塞203，所述配气机构对高压气体进行配气以驱动活塞203上下往复运动。

所述中心锤201的下端固定安装有锤头204，所述锤头204的下端面上安装有多个耐磨合金块205。

如图4-5所示，这样设计，在使用时，所述中心锤201上的中心子接头206与下接头103配合安装，用于将中心锤201固定安装在上连接装置1上，方便组装和安装。

所述上连接装置1的分气室102内的高压气体通过下接头103输送至中心锤201内，中心锤201内的配气机构对高压气体进行配气，使高压气体驱动其内部的活塞203上下往复移动并敲击下部的锤头204，利用锤头204下端面上的耐磨合金块205对岩层进行破碎作业。

破碎完成后，废气通过环形锤装置3的排渣通道进入孔壁与锤体的间隙，排出孔外；废气排出过程携带破碎的岩渣，用于将岩渣排出孔外。

在本实施例中，所述配气机构为现有技术，在这里不在赘述。

如图3和图8-9所示，所述环形锤装置3包括环形锤体302，所述环形锤体302的上端固定安装有用于将环形锤装置3固定安装在上连接装置1上的安装组件，所述环形锤体302的内壁内呈环形间隔布设有多个子锤303，所述环形锤体302内设置有用于为子锤303进行供气的导气管路。

所述环形锤体302包括外筒体3021和内筒体3022，所述内筒体3022套设在外筒体3021内，所述内筒体3022与外筒体3021为同轴布设。

所述内筒体3022与外筒体3021的上下两端分别通过封装板固定连接。

所述内筒体3022的外表面直径小于外筒体3021的外表面直径，所述内筒体3022与外筒体3021之间设置有环形夹层308。

所述每个子锤303呈环形间隔均匀布设在环形夹层308内，所述子锤303与环形锤体302固定连接。

所述子锤303的数量是根据孔径要求进行设定的，在本实施例中，所述子锤303的数量为3-10个，甚至更多。

所述环形锤体302内位于内筒体3022的中部设置有环形腔311。

所述环形腔311用于安装中心锤装置2或用于容纳环切岩层后形成的岩石芯。

所述安装组件包括固定安装在环形锤体302上且靠近其上端位置处的第二连接法兰盘301，所述第二连接法兰盘301与环形锤体302一体连接。

在本实施例中，所述第二连接法兰盘301可采用焊接的方式与环形锤体302一体连接

所述第二连接法兰盘301与上连接装置1的第一连接法兰盘105通过螺栓配合连接，进而实现将环形锤装置3固定安装在上连接装置1上。

所述导气管路包括安装在环形锤体302上且位于第二连接法兰盘301下方位置处的环形密封配气室304，所述环形密封配气室304沿环形锤体302层环形布设。

所述环形密封配气室304的上端与上连接装置1的供气管道104连通，所述环形密封配气室304的下端与每个子锤303的进气孔连通。

所述供气管道104内的高压气体输送至环形密封配气室304内，所述环形密封配气室304用于为每个子锤303提供高压气体作为动力。

所述环形密封配气室304的上端固定安装有多个入口管309，所述多个入口管309沿环形密封配气室304的上端面呈环形布设，所述入口管309与环形密封配气室304连通，所述入口管309的另一端与供气管道104连通。

所述供气管道104内的高压气体可通过入口管309输送至环形密封配气室304内。

所述环形密封配气室304的下端固定安装有多个出口管310，所述多个出口管310沿环形密封配气室304的下端面呈环形布设，所述出口管310与环形密封配气室304连通。

所述出口管310的另一端布设在子锤303的上方，所述出口管310靠近子锤303的一端上连通有配气管307，所述配气管307的另一端与子锤303的进气口连通。

所述环形密封配气室304内的高压气体可通过出口管310、配气管307输送至子锤303内，实现为每个子锤303提供高压气体作为动力。

在本实施例中，所述环形密封配气室304上的入口管309的数量与出口管310的数量可以不同，所述入口管309的数量为3-6根，所述出口管310的数量则根据子锤303的数量而定。

所述子锤303上的进气口设置在子锤303的上端，所述子锤303内设置有独立的配气机构和小活塞305，所述配气机构对高压气体进行配气以驱动小活塞305上下往复运动。

所述子锤303的下端固定安装有小锤头306，所述小锤头306分别布设在环形锤体302的下方。

如图2-3和图8-9所示，这样设计，在使用时，所述环形锤装置3的环形锤体302通过第二连接法兰盘301与上连接装置1上的第一连接法兰盘105固定连接，此时便可将环形锤装置3固定安装在上连接装置1上。

所述上连接装置1的供气管道104内的高压气体输送至环形密封配气室304内，所述环形密封配气室304内的高压气体通过出口管310和配气管307为每个子锤303提供高压气体作为动力。

所述子锤303利用高压气体驱动小活塞305不停敲击底部的小锤头306进行岩层的破碎，作业过程中旋挖钻机同时驱动该锤体整体进行旋转，来实现整个岩面的破碎。

破碎完成后，废气通过环形锤装置3的排渣通道进入孔壁与锤体的间隙，排出孔外；废气排出过程携带破碎的岩渣，用于将岩渣排出孔外。

在本实施例中，所述该子锤303内的配气机构为现有技术，在这里不在赘述。

如图1-9所示，在使用时，上连接装置1与中心锤装置2和环形锤装置3固定连接组合成大口径潜孔锤，所述该大口径潜孔锤用于开钻大口径的孔。

所述该大口径潜孔锤的具体组装过程为：首先将中心锤201上的中心子接头206与下接头103配合安装，用于将中心锤201固定安装在上连接装置1上，此时中心子接头206内的进气通道通过下接头103与分气室102连通。

而后将环形锤装置3的环形锤体302套设在中心锤201上，此时中心锤201位于环形腔311内，所述中心锤201的外表面直径与环形腔311的内表面直径相匹配，然后环形锤体302通过第二连接法兰盘301与上连接装置1上的第一连接法兰盘105固定连接，此时便可将环形锤装置3固定安装在上连接装置1上。

然后将环形锤装置3上的入口管309分别与上连接装置1上相对应的供气管道104连通，此时便可组装成大口径潜孔锤。

在使用该大口径潜孔锤时，需要将上连接装置1上的上接头101与旋挖钻机的钻杆连接，所述旋挖钻机通过钻杆可带动该上连接装置1进行工作，高压气体通过钻机、钻杆进入上连接装置1的上接头101内，之后进入中间的分气室102内，分气室102将高压气体通过下接头103输送至中心锤装置2内，为中心锤201提供高压气体。

所述分气室102内的高压气体可通过供气管道104和入口管309输送至环形密封配气室304内，所述环形密封配气室304内的高压气体通过出口管310和配气管307为每个子锤303提供高压气体作为动力。

所述中心锤201和子锤303工作可用于对岩层进行破碎，并且作业过程中旋挖钻机同时驱动该大口径潜孔锤整体进行旋转，进而实现对整个岩面的破碎作业，破碎完成后，废气通过环形锤组合3的排渣通道进入孔壁与锤体的间隙，排出孔外，废气排出过程携带破碎的岩渣，用于将岩渣排出孔外。

上连接装置1与中心锤装置2固定连接组合成小口径潜孔锤，所述该小口径潜孔锤用于开钻小口径的孔。

所述该小口径潜孔锤的具体组装过程为：首先将中心锤201上的中心子接头206与旋挖钻机的钻杆连接，所述中心子接头206内的进气通道与钻杆内的输气通道连通。

所述旋挖钻机通过钻杆可带动该中心锤201进行工作，高压气体通过钻机、钻杆输送至中心锤201内。

所述中心锤201以高压气体作为动力进行作业，所述高压气体驱动其内部的活塞203上下往复移动并敲击下部的锤头204，利用锤头204下端面上的耐磨合金块205对岩层进行破碎作业。

并且作业过程中旋挖钻机同时驱动该小口径潜孔锤整体进行旋转，进而实现对整个岩面的破碎作业，破碎完成后，废气通过中心锤201的排渣通道进入孔壁与锤体的间隙，排出孔外，废气排出过程携带破碎的岩渣，用于将岩渣排出孔外。

上连接装置1与环形锤装置3固定连接组合成环切锤，所述该环切锤可用于开钻孔。

所述该环切锤的具体组装过程为：首先将环形锤装置3的环形锤体302通过第二连接法兰盘301与上连接装置1上的第一连接法兰盘105固定连接，此时便可将环形锤装置3固定安装在上连接装置1上，然后将环形锤装置3上的入口管309分别与上连接装置1上相对应的供气管道104连通，此时便可组装成环切锤。

在使用该环切锤时，需要将上连接装置1上的上接头101与旋挖钻机的钻杆连接，所述旋挖钻机通过钻杆可带动该上连接装置1进行工作，高压气体通过钻机、钻杆进入上连接装置1的上接头101内，之后进入中间的分气室102内，分气室102将高压气体通过供气管道104和入口管309输送至环形密封配气室304内，环形密封配气室304内的高压气体通过出口管310和配气管307为每个子锤303提供高压气体作为动力。

所述子锤303工作可用于对岩层进行破碎，并且作业过程中旋挖钻机同时驱动该大口径潜孔锤整体进行旋转，进而实现对整个岩面的破碎作业，破碎完成后，废气通过环形锤组合3的排渣通道进入孔壁与锤体的间隙，排出孔外，废气排出过程携带破碎的岩渣，用于将岩渣排出孔外。

当岩芯完全进入环切锤的环形腔311内时，通过旋挖钻机把环切锤提出，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。

所述上连接装置1不使用中心锤装置2，并装配上导向头将下接头103封住出气孔，组合成扩孔锤使用。

实施例2：请参阅图10，上述实施例1中环形锤装置3中的子锤303的排列顺序还可以采用图10所示结构。

所述环形锤装置3中的子锤303呈轴对称布设。

实施例3，上述实施例1的环形锤装置3可根据待钻孔的孔径设计为多种规格，并且通过更换多种规格的环形锤装置3，可实现桩孔口径可变。

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)

1.一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：包括上连接装置（1）、中心锤装置（2）和环形锤装置（3），中心锤装置（2）或/和环形锤装置（3）与上连接装置（1）连接组合成可变口径潜孔锤。

2.根据权利要求1所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：潜孔锤的组合一，上连接装置（1）与中心锤装置（2）和环形锤装置（3）固定连接组合成大口径潜孔锤；

潜孔锤的组合二，中心锤装置（2）直接作为小口径潜孔锤单独使用；

潜孔锤的组合三，上连接装置（1）与环形锤装置（3）固定连接组合成环切锤。

3.根据权利要求2所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：上连接装置（1）包括安装基体（107），安装基体（107）上安装有用于固定连接中心锤装置（2）的第一连接组件和用于固定连接环形锤装置（3）的第二连接组件，安装基体（107）上安装有用于为中心锤装置（2）和环形锤装置（3）进行供气的供气管路。

4.根据权利要求3所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：第一连接组件包括固定安装在安装基体（107）上且靠近其中部位置处的下接头（103），下接头（103）内开设有安装孔，下接头（103）的安装孔与安装基体（107）内的安装空腔（108）连通。

5.根据权利要求4所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：第二连接组件包括固定安装在安装基体（107）外表面上且靠近其下端位置处的第一连接法兰盘（105），第一连接法兰盘（105）与安装基体（107）一体连接。

6.根据权利要求5所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：供气管路包括布设在下接头（103）内的分气室（102），下接头（103）的上端上固定连接有上接头（101），上接头（101）内的中心孔与分气室（102）连通，下接头（103）的外表面上固定连接有多个与分气室（102）连通的供气管道（104），供气管道（104）的出气端安装在安装基体（107）的下端面上。

7.根据权利要求6所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：中心锤装置（2）包括中心锤（201）和定位桶（202），中心锤（201）安装在定位桶（202）内，中心锤（201）的上端固定连接有中心子接头（206），中心子接头（206）与下接头（103）配合用于将中心锤（201）固定安装在上连接装置（1）上。

8.根据权利要求7所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：环形锤装置（3）包括环形锤体（302），环形锤体（302）的上端固定安装有第二连接法兰盘（301），环形锤体（302）的内壁内布设有多个子锤（303），环形锤体（302）内设置有用于为子锤（303）进行供气的导气管路。

9.根据权利要求8所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：环形锤体（302）包括外筒体（3021）和内筒体（3022），内筒体（3022）同轴套设在外筒体（3021）内，内筒体（3022）与外筒体（3021）之间设置有环形夹层（308），子锤（303）固定安装在环形夹层（308）内。

10.根据权利要求9所述的一种组合式可变口径集束式潜孔锤，其特征在于：导气管路包括安装在环形锤体（302）上的环形密封配气室（304），环形密封配气室（304）的上端与供气管道（104）连通，环形密封配气室（304）的下端与每个子锤（303）的进气孔连通。

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