CN113446023A - 钻孔劈裂机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的钻孔劈裂机，包括钻架、第一滑座、钻筒、钻杆和劈裂机；所述钻架顶面沿其长度方向滑动设有第一滑座，所述第一滑座顶面设有钻筒，所述钻筒与第一滑座转动连接，所述钻筒内同轴设置所述钻杆，所述钻杆与钻筒转动连接；所述第一滑座上还设有钻削驱动装置，所述钻削驱动装置分别与钻筒和钻杆传动连接，所述钻削驱动装置与第一滑座共同作用，以驱动所述钻筒完成圆孔缝施作及钻杆完成芯孔钻取；所述钻架底面和/或侧面设有安装架，所述安装架内设有可沿钻架长度方向伸缩运动的劈裂机，所述劈裂机用于伸入所述芯孔完成劈裂作业。将钻筒、钻杆和劈裂机集成一体，以通过一个设备完成圆孔缝施作、芯孔钻取及芯孔劈裂作业。

Description

钻孔劈裂机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种钻孔劈裂机。

背景技术

2019年6月28日，我公司申请了公开号为CN110410097B的中国发明专利“一种工程隧道施工方法”，以便于在工程隧道施工中，降低能源消耗，提高掘进效率。具体包括如下步骤：S1、将隧道施工横截面划分为第一作业区和第二作业区，所述第一作业区沿所述隧道施工横截面的边缘形成一环形区域，所述第二作业区被所述第一作业区包围；S2、在所述第一作业区依次加工多个圆孔缝，多个所述圆孔缝相切或相交，多个所述圆孔缝的圆心上均加工一个芯孔，多个所述圆孔缝的中间部分土石结构继续留在隧道上；S3、在所述芯孔内伸入一根涨裂棒，采用涨裂法将全部所述圆孔缝的中间部分土石结构从隧道上去除；S4、去除所述第二作业区内的土石结构。

现有技术中，需多种设备配合以完成上述工程隧道施工方法，各设备需单独作业，单独调整定位，操作复杂，施工周期长。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的钻孔劈裂机，解决了现有工程隧道施工中，需采用多种设备，且各设备需单独作业，单独调整定位，操作复杂，施工周期长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：

一种钻孔劈裂机，包括钻架、第一滑座、钻筒、钻杆和劈裂机；所述钻架顶面沿其长度方向滑动设有第一滑座，所述第一滑座顶面设有钻筒，所述钻筒与第一滑座转动连接，所述钻筒内同轴设置所述钻杆，所述钻杆与钻筒转动连接；所述第一滑座上还设有钻削驱动装置，所述钻削驱动装置分别与钻筒和钻杆传动连接，所述钻削驱动装置与第一滑座共同作用，以驱动所述钻筒完成圆孔缝施作及钻杆完成芯孔钻取；所述钻架底面和/或侧面设有安装架，所述安装架内设有可沿钻架长度方向伸缩运动的劈裂机，所述劈裂机用于伸入所述芯孔完成劈裂作业。

可选地，所述钻削驱动装置包括齿轮传动机构、链轮传动机构、转轴和驱动电机；所述转轴与第一滑座转动连接，所述齿轮传动机构设置于钻筒与转轴之间，所述链轮传动机构设置于钻杆与转轴之间，所述驱动电机通过所述转轴同时与齿轮传动机构和链轮传动机构传动连接，以用于同时驱动所述钻筒和所述钻杆旋转。

可选地，所述齿轮传动机构的传动比大于所述链轮传动机构的传动比，以使得所述钻筒转速小于所述钻杆转速。

可选地，所述钻筒尾部设有空心轴；所述齿轮传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述转轴外周套设主动齿轮，所述空心轴外周套设从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动；所述钻杆尾端经所述空心轴穿出后与第一滑座转动连接，所述链轮传动机构包括主动链轮和从动链轮，所述钻杆尾端外周套设从动链轮，所述转轴外周还套设主动链轮，所述主动链轮与从动链轮通过链条传动连接。

可选地，所述钻架前端还设有前置支撑架；所述第一滑座顶面依次设有第一后支撑架、第二后支撑架和第三后支撑架；所述前置支撑架和第一后支撑架之间设有所述钻筒；所述空心轴同时贯穿第一后支撑架和第二后支撑架，所述齿轮传动机构夹设于第一后支撑架和第二后支撑架之间；所述钻杆尾端经所述空心轴穿出后贯穿第三后支撑架，所述链轮传动机构夹设于第二后支撑架和第三后支撑架之间；所述转轴贯穿第一后支撑架、第二后支撑架和第三支撑架后与所述驱动电机传动连接。

可选地，所述前置支撑架顶端设有优弧支架，所述优弧支架沿其圆周布设多个滚轮，全部所述滚轮均分别与钻筒的筒身滚动连接。

可选地，所述劈裂机的轴心线与钻筒的轴心线的垂直距离为钻筒直径的0.8-1倍。

可选地，所述钻架内转动连接有进给丝杆，所述进给丝杆外周螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与第一滑座连接，所述钻架尾端设有丝杆电机，所述丝杆电机与进给丝杆传动连接。

可选地，所述钻架底面还滑动连接有第二滑座，所述第二滑座沿钻架长度方向滑动，所述第二滑座和钻架之间连接有油缸。

可选地，所述第二滑座底面连接有活动臂。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果：

1）将钻筒、钻杆和劈裂机集成一体，以通过一个设备完成圆孔缝施作、芯孔钻取及芯孔劈裂作业；

2）施工时，钻杆先一步钻削嵌入岩壁以对环缝中部土石施加预压力，以定位钻筒进给方向，实现定位导向作用；

3）一次定位即完成圆孔缝和芯孔的施作，即钻杆随钻筒同步进给，在圆孔缝完成的同时，同步完成了芯孔钻取，避免了先施作圆孔缝再施作芯孔时，钻杆需单独定位，减小了工作量，缩短了施工周期；

4）由于钻杆嵌入岩壁，防止了环缝中部土石左右晃动移位，进而防止由于中部土石移位而对钻筒内壁施加的径向力，即减轻了钻筒钻削时的筒壁载荷，从而使得钻孔更顺畅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明钻孔劈裂机的立体结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本发明前置支撑架的结构示意图；

图5为本发明钻削驱动装置的结构示意图；

图6为本发明钻孔劈裂机另一实施例的结构示意图；

附图标记：

1-钻架、2-第一滑座、3-钻筒、4-钻杆、5-劈裂机、6-前置支撑架、7-第二滑座、8-活动臂、9-钻削驱动装置；

11-进给丝杆、12-丝杆电机、13-安装架、21-第一后支撑架、22-第二后支撑架、23-第三后支撑架、31-空心轴、61-优弧支架、62-滚轮、71-油缸、91-驱动电机、92-转轴、93-主动齿轮、94-从动齿轮、95-主动链轮、96-从动链轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明提供的钻孔劈裂机，包括钻架、第一滑座、钻筒3、钻杆4和劈裂机5。所述钻架顶面沿其长度方向滑动设有第一滑座，所述第一滑座顶面设有钻筒3，所述钻筒3与第一滑座转动连接，所述钻筒3内同轴设置所述钻杆4，所述钻杆4与钻筒3转动连接。所述第一滑座上还设有钻削驱动装置9，所述钻削驱动装置9分别与钻筒3和钻杆4传动连接，所述钻削驱动装置9与第一滑座共同作用，以驱动所述钻筒3完成圆孔缝施作以及驱动钻杆4完成芯孔钻取。所述钻架底面和/或侧面设有安装架13，所述安装架13内设有可沿钻架长度方向伸缩运动的劈裂机5，所述劈裂机5用于伸入所述芯孔完成劈裂作业。其中，所述钻架内转动连接有进给丝杆11，所述进给丝杆11外周螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与第一滑座连接，所述钻架尾端设有丝杆电机12，所述丝杆电机12与进给丝杆11传动连接，以用于驱动第一滑座及其上设置的钻筒3和钻杆4进给。

本发明，将钻筒3、钻杆4和劈裂机5集成一体，以通过一个设备完成圆孔缝施作、芯孔钻取及芯孔劈裂作业；施工时，钻杆4先一步钻削嵌入岩壁以对环缝中部土石施加预压力，以定位钻筒3进给方向，实现定位导向作用；一次定位即完成圆孔缝和芯孔的施作，即钻杆4随钻筒3同步进给，在圆孔缝完成的同时，同步完成了芯孔钻取，避免了先施作圆孔缝再施作芯孔时，钻杆4需单独定位，减小了工作量，缩短了施工周期；由于钻杆4嵌入岩壁，防止了环缝中部土石左右晃动移位，进而防止由于中部土石移位而对钻筒3内壁施加的径向力，即减轻了钻筒3钻削时的筒壁载荷，从而使得钻孔更顺畅。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图2、3和图5，所述钻削驱动装置9包括齿轮传动机构、链轮传动机构、转轴92和驱动电机91；所述转轴92与第一滑座转动连接，所述齿轮传动机构设置于钻筒3与转轴92之间，所述链轮传动机构设置于钻杆4与转轴92之间，所述驱动电机91通过所述转轴92同时与齿轮传动机构和链轮传动机构传动连接，以通过一个电机同时驱动所述钻筒3和所述钻杆4旋转。具体地，所述钻筒3尾部设有空心轴31；所述齿轮传动机构包括主动齿轮93和从动齿轮94，所述转轴92外周套设主动齿轮93，所述空心轴31外周套设从动齿轮94，所述主动齿轮93与从动齿轮94啮合传动；所述钻杆4尾端经所述空心轴31穿出后与第一滑座转动连接，所述链轮传动机构包括主动链轮95和从动链轮96，所述钻杆4尾端外周套设从动链轮96，所述转轴92外周还套设主动链轮95，所述主动链轮95与从动链轮96通过链条传动连接。优选地，所述齿轮传动机构的传动比大于所述链轮传动机构的传动比，以使得所述钻筒3转速小于所述钻杆4转速。通过差异化的转速设置，一方面，使得钻筒相对低速旋转以获得大扭矩，进而保证稳定掘进；另一方面，使得钻杆相对高速旋转以增强其钻头切削力，由于钻杆结构强度弱于钻筒结构强度，且钻杆与钻筒同步进给，故通过提高钻杆切削力以保证芯孔前方岩壁较圆孔缝前方岩壁先破碎，降低钻杆折断风险。

作为对上述方案的进一步改进，所述钻架前端还设有前置支撑架6。一个实施例，请参阅图4，所述前置支撑架6顶端设有优弧支架61，所述优弧支架61沿其圆周布设多个滚轮62，全部所述滚轮62均分别与钻筒3的筒身滚动连接。通过优弧包覆钻筒3前端，防止钻筒3钻削进给时跳动，减轻钻筒3尾部与钻削驱动装置9连接位置的弯剪应力。通过设置滚轮62，减轻钻筒3旋转时与优弧支架61之间的摩擦阻力。

一个实施例，请参阅图5，所述第一滑座顶面依次设有第一后支撑架21、第二后支撑架22和第三后支撑架23；所述前置支撑架6和第一后支撑架21之间设有所述钻筒3；所述空心轴31同时贯穿第一后支撑架21和第二后支撑架22，所述齿轮传动机构夹设于第一后支撑架21和第二后支撑架22之间；所述钻杆4尾端经所述空心轴31穿出后贯穿第三后支撑架23，所述链轮传动机构夹设于第二后支撑架22和第三后支撑架23之间；所述转轴92贯穿第一后支撑架21、第二后支撑架22和第三支撑架后与所述驱动电机91传动连接。

作为对上述方案的进一步改进，所述劈裂机5的轴心线与钻筒3的轴心线的垂直距离为钻筒3直径的0.8-1倍。通过该设计可实现“一种工程隧道施工方法”专利中，“多个圆孔缝相切或相交，多个所述圆孔缝的圆心上均加工一个芯孔”。即：在定位新圆孔缝之前，可先将劈裂机5定位并伸入旧圆孔缝的芯孔内，之后以劈裂机5为圆心，旋转钻架以定位新圆孔缝，即只要加工完第一个圆孔缝，即可在后续施工中，一次性完成钻筒3、钻杆4和劈裂机5的定位，实现多设备协同作业，无需单独定位，操作简便，缩短了施工周期。特别地，待钻筒定位至新圆孔缝后，即操作劈裂机完成旧圆孔缝的芯孔劈裂作业，之后收回劈裂机，钻筒及钻杆再开始加工新圆孔缝及其芯孔，避免劈裂作业与钻削作业相互干扰，影响设备使用寿命。

作为对上述方案的进一步改进，请参阅图2，所述钻架底面还滑动连接有第二滑座，所述第二滑座沿钻架长度方向滑动，所述第二滑座和钻架之间连接有油缸71，通过油缸71及第二滑座，实现钻筒3、钻杆4及劈裂机5的二次进给。请参阅图6，所述第二滑座底面连接有活动臂8，通过活动臂8完成钻孔劈裂机5的角度、位置调整，便于定位、掘进。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种钻孔劈裂机，其特征在于，包括钻架（1）、第一滑座（2）、钻筒（3）、钻杆（4）和劈裂机（5）；所述钻架（1）顶面沿其长度方向滑动设有第一滑座（2），所述第一滑座（2）顶面设有钻筒（3），所述钻筒（3）与第一滑座（2）转动连接，所述钻筒（3）内同轴设置所述钻杆（4），所述钻杆（4）与钻筒（3）转动连接；所述第一滑座（2）上还设有钻削驱动装置（9），所述钻削驱动装置（9）分别与钻筒（3）和钻杆（4）传动连接，所述钻削驱动装置（9）与第一滑座（2）共同作用，以驱动所述钻筒（3）完成圆孔缝施作及钻杆（4）完成芯孔钻取；所述钻架（1）底面和/或侧面设有安装架（13），所述安装架（13）内设有可沿钻架（1）长度方向伸缩运动的劈裂机（5），所述劈裂机（5）用于伸入所述芯孔完成劈裂作业。

2.根据权利要求1所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述钻削驱动装置（9）包括齿轮传动机构、链轮传动机构、转轴（92）和驱动电机（91）；所述转轴（92）与第一滑座（2）转动连接，所述齿轮传动机构设置于钻筒（3）与转轴（92）之间，所述链轮传动机构设置于钻杆（4）与转轴（92）之间，所述驱动电机（91）通过所述转轴（92）同时与齿轮传动机构和链轮传动机构传动连接，以用于同时驱动所述钻筒（3）和所述钻杆（4）旋转。

3.根据权利要求2所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述齿轮传动机构的传动比大于所述链轮传动机构的传动比，以使得所述钻筒（3）转速小于所述钻杆（4）转速。

4.根据权利要求3所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述钻筒（3）尾部设有空心轴（31）；所述齿轮传动机构包括主动齿轮（93）和从动齿轮（94），所述转轴（92）外周套设主动齿轮（93），所述空心轴（31）外周套设从动齿轮（94），所述主动齿轮（93）与从动齿轮（94）啮合传动；所述钻杆（4）尾端经所述空心轴（31）穿出后与第一滑座（2）转动连接，所述链轮传动机构包括主动链轮（95）和从动链轮（96），所述钻杆（4）尾端外周套设从动链轮（96），所述转轴（92）外周还套设主动链轮（95），所述主动链轮（95）与从动链轮（96）通过链条传动连接。

5.根据权利要求4所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述钻架（1）前端还设有前置支撑架（6）；所述第一滑座（2）顶面依次设有第一后支撑架（21）、第二后支撑架（22）和第三后支撑架（23）；所述前置支撑架（6）和第一后支撑架（21）之间设有所述钻筒（3）；所述空心轴（31）同时贯穿第一后支撑架（21）和第二后支撑架（22），所述齿轮传动机构夹设于第一后支撑架（21）和第二后支撑架（22）之间；所述钻杆（4）尾端经所述空心轴（31）穿出后贯穿第三后支撑架（23），所述链轮传动机构夹设于第二后支撑架（22）和第三后支撑架（23）之间；所述转轴（92）贯穿第一后支撑架（21）、第二后支撑架（22）和第三支撑架后与所述驱动电机（91）传动连接。

6.根据权利要求5所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述前置支撑架（6）顶端设有优弧支架（61），所述优弧支架（61）沿其圆周布设多个滚轮（62），全部所述滚轮（62）均分别与钻筒（3）的筒身滚动连接。

7.根据权利要求1所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述劈裂机（5）的轴心线与钻筒（3）的轴心线的垂直距离为钻筒（3）直径的0.8-1倍。

8.根据权利要求1所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述钻架（1）内转动连接有进给丝杆（11），所述进给丝杆（11）外周螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与第一滑座（2）连接，所述钻架（1）尾端设有丝杆电机（12），所述丝杆电机（12）与进给丝杆（11）传动连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述钻架（1）底面还滑动连接有第二滑座（7），所述第二滑座（7）沿钻架（1）长度方向滑动，所述第二滑座（7）和钻架（1）之间连接有油缸（71）。

10.根据权利要求9所述的钻孔劈裂机，其特征在于，所述第二滑座（7）底面连接有活动臂（8）。

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