CN201024890Y - 液压冲击回转钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压冲击回转钻具，其包括中空的油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)、岩芯管(5)和钻头(6)以及油管(7)，油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)、岩芯管(5)及钻头(6)依次为丝扣连接，油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)上分别设有放置油管(7)的相互对应的进油油路和回油油路，液压冲击器(4)启动后，利用液压控制冲锤(42)往复运动实现高能高频、冲击，从而大大提高钻进速度且能较好的钻进碎石层、含漂石地层及硬岩层，同时操作也很方便。

Description

液压冲击回转钻具

技术领域

本实用新型涉及一种钻具，尤指一种钻探用的液压冲击回转钻具。

背景技术

随着我国经济增长基础设施建设不断增加，现有的工程勘察钻机、桩基施工钻机钻进碎石层、含漂石地层和硬岩层效率低且用途单一，迫切需要开发高效率、多用途、适应性强的钻机。

现有的钻探用钻具有利用液动冲击器带动钻探的，利用液动冲击器的钻具主要由冲洗液带动冲击回转钻进，但是这种钻具的单击冲击功小，对于碎石土、粉质粘土含漂石及硬岩层钻进效率不高，不能更好冲击破碎岩土体，而且对冲洗液也有一定的要求。

还有一种是气动潜孔锤钻探，此种钻具其工艺不能应用到工程勘察取芯钻进，相对液压冲击器单击冲击功小不宜开发大直径钻机(潜孔锤工作压气一般不超过2MPa，液压冲击器工作压力一般可超过10MPa)，对钻探作业有一定限定，而且压气排出的钻粉使操作环境中含大量粉尘，影响操作者健康，不符合人性化设计要求。

目前大部分钻机有使用钢绳冲击的，此种钻机施工效率低而且噪音大，因此有必要发明一种钻具，以解决现有技术中的缺撼。

实用新型内容

本实用新型提供一种液压冲击回转钻具，其可以提高钻探功效、适应性强且提供操作者人性化的工作环境。

为了实现上述方案，本实用新型的技术解决方案为：一种液压冲击回转钻具，其包括中空的油路水接头、油路主动钻杆、油路动钻杆、液压冲击器、岩芯管和钻头以及油管，油路水接头、油路主动钻杆、油路动钻杆、液压冲击器、岩芯管及钻头依次为丝扣连接，油路水接头、油路主动钻杆、油路动钻杆、液压冲击器上分别设有放置油管的相互对应的进油油路和回油油路，所述的液压冲击器包括缸体、冲锤、铁砧、压力控制阀、主阀、蓄能器、逆止阀及快速接头，缸体设有供冲锤可上下活动的冲锤空腔及放置铁砧的铁砧空腔，且冲锤空腔与铁砧空腔相贯通，铁砧位于冲锤下部，且铁砧与丝扣接头设为一体，缸体上部空腔内设有蓄能器，该空腔与其下面放置主阀的主阀腔相连通，主阀腔与回油油路之间设有主阀控制回油路，主阀腔与冲锤上腔油路及冲锤上腔回油路相通，冲锤上腔油路与冲锤空腔上部相连通，主阀腔与主阀控制油路相通，主阀控制油路与冲锤空腔下部相通，冲锤上腔回油路上设有放置压力控制阀的空腔，该空腔与主阀控制回油路相连通，所述缸体设有与油路动钻杆进油油路相对应的进油油路、与油路动钻杆的回油油路相对应的回油油路，所述进油油路的进口处及回油油路出口处分别装有快速接头，并且进油油路上安装有逆止阀，其位于快速接头下部，所述进油油路与冲锤空腔下部相通，并且其进入冲锤空腔出口位置在主阀控制油路进入冲锤空腔出口的下部，进油油路与回油油路之间设有油路，该油路与主阀腔及放置压力控制阀的空腔相通，所述冲锤为中空的T型截面，其中下部设有环形凸起，其与冲锤空腔壁接触，该环形凸起位于进油油路出口和主阀控制油路出口位置之间，所述压力控制阀控制冲锤上腔回油路和回油油路之间的通断，所述主阀控制冲锤空腔上部和冲锤上腔回油路之间的通断。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的油路水接头、油路主动钻杆、油路动钻杆及液压冲击器相连接处露在外部的油管由带套的丝扣密封。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的油路水接头包括进水管、第一旋转轴、第二旋转轴，进水管设于第一旋转轴内内，第一旋转轴安装于外套内，进水管与外套固定连接，第一旋转轴与第二旋转轴固定连接，第二旋转轴安装于一组缸套内，外套与缸套之间、缸套与缸套之间由连接杆固定连接，第二旋转轴与缸套之间扣合有压盖，第二旋转轴上设有的油路进出口由快速接头密封。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的油路水接头各部件的固定连接方式为螺钉连接。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的油路水接头的外套与第一旋转轴之间设置有轴承。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的油路水接头的缸套与压盖之间设有密封环。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中油路主动钻杆形状为六棱柱且带凹槽。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述的铁砧上端形状为六棱形。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述液压冲击器的冲锤环形凸起与冲锤空腔壁之间设有密封环。

本实用新型液压冲击回转钻具，其中所述液压冲击器的主阀由两个面积相同的小凸块、一个大凸块及连接所述凸块的连杆构成。

采用上述方案后，本实用新型将油路水接头、油路主动钻杆、油路动钻杆、液压冲击器、岩芯管、钻头各部件的结合，再安装好钻机，将钻头下置钻探孔底，开动水泵使冲洗液循环工作，接着再启动钻机，使钻机回转钻进，最后启动液压冲击器进行冲击回转钻进，本实用新型从操作上简化设备连接，同时采用液压冲击器，利用油路及蓄能器及控制阀对冲锤的控制，使其得到更大的冲击功，再结合水路，使得钻具的功率大大提高，实现高能、高频冲击回转钻进，提高了钻探速度并且能够较好的钻进碎石层、含漂石地层及硬岩层，并提供操作者一个人性化的工作环境。

附图说明

图1为本实用新型液压带动冲击回转钻具的结构剖视图；

图2为本实用新型液压带动冲击回转钻具的油路水接头结构剖视图；

图3为本实用新型液压带动冲击回转钻具的液压冲击器结构剖视图；

图4A为本实用新型液压带动冲击回转钻具的液压冲击器工作原理示意图一；

图4B为本实用新型液压带动冲击回转钻具的液压冲击器工作原理示意图二；

图4C为本实用新型液压带动冲击回转钻具的液压冲击器工作原理示意图三；

图4D为本实用新型液压带动冲击回转钻具的液压冲击器工作原理示意图四。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型液压带动冲击回转钻具包括油路水接头1、油路主动钻杆2、油路动钻杆3、液压冲击器4、岩芯管5及钻头6及油管7，除油管7外，其上述各部件内部均为中空设计，供液体流通，油路水接头1、油路主动钻杆2、油路动钻杆3、液压冲击器4、岩芯管5及钻头6依次序由丝扣连接，其中液压冲击器4的铁砧43(如图2所示)与丝扣接头设为一体，与岩芯管5连接，且油路水接头1、油路主动钻杆2、油路动钻杆3、液压冲击器4、岩芯管5及钻头6上分别设有放置油管7的油路，油路水接头1、油路主动钻杆2、油路动钻杆3及液压冲击器4之间连接处露在外部的油管7由带套的丝扣8密封。

如图2所示，油路水接头1包括进水管11、第一旋转轴121、第二旋转轴122，进水管11设于第一旋转轴121内，第一旋转轴121安装于外套13内，外套13与第一旋转轴121之间设置有轴承14，进水管11与外套13通过螺钉固定连接，第一旋转轴121与第二旋转轴122通过螺钉固定连接，第二旋转轴122安装于缸套151、152内，外套13与缸套151之间、缸套151与缸套152之间由连接杆16通过螺钉固定连接，第二旋转轴122与缸套151、缸套152之间分别扣合有压盖171、172，缸套151与压盖171之间及缸套152与压盖17之间设有密封环18，第二旋转轴122设有进油管油路1221和回油管油路1222，该进油管油路1221、回油管油路1222进出口设有快速接头19。

如图1所示，油路主动钻杆2形状为六棱柱且带凹槽21，其通过丝扣接头与油路水接头的第二旋转轴122连接，油路主动钻杆2设置有与油路水接头的第二旋转轴122的进油管油路1221、回油管油路1222相对应的进油管油路22、回油管油路23。

油路动钻杆2设有与油路主动钻杆的进油管油路22、回油管油路23相对应的进油管油路31、回油管油路32。

如图3所示，液压冲击器4包括缸体41、冲锤42、铁砧43、压力控制阀44、主阀45、蓄能器46、逆止阀47及快速接头48，主阀45由小凸块451、452及大凸块453通过连杆454连接构成，缸体41设有供冲锤42可上下活动的冲锤空腔411及放置铁砧的铁砧空腔418，冲锤空腔411与铁砧空腔418相贯通，铁砧43位于冲锤42下部，缸体上部空腔414内设有蓄能器46，该空腔414与其下面放置主阀45的主阀腔415相连通，主阀腔415与回油油路413之间设有主阀控制回油路4151，主阀腔415与冲锤上腔油路416及冲锤上腔回油路4161相通，冲锤上腔油路416与冲锤空腔上部4111相连通，主阀腔415与主阀控制油路4152相通，主阀控制油路4152与冲锤空腔下部4112相通，冲锤上腔回油路4161上设有放置压力控制阀的空腔417，该空腔417与主阀控制回油路4151相连通，所述缸体41设有与油路动钻杆3进油油路31相对应的进油油路412、与油路动钻杆的回油油路相对应的回油油路413，所述进油油路412的进口处及回油油路413出口处分别由快速接头48密封，并且进油油路412上安装有逆止阀47，其位于快速接头48下部，所述进油油路412与冲锤空腔下部4112相通，并且其进入冲锤空腔411出口位置在主阀控制油路4152进入冲锤空腔411出口的下部，进油油路412与回油油路413之间设有油路4121，该油路4121与主阀腔415及放置压力控制阀的空腔417相通，所述冲锤42为中空的T型截面，其中下部设有环形凸起421，其与冲锤空腔411壁接触，并在冲锤空腔411与环形凸起421之间设有密封环49，该环形凸起421位于进油油路412出口和主阀控制油路4152出口位置之间。

本实用新型液压带动冲击回转钻具的回油油路与油箱连接。

使用时，先将该钻具的油路主动钻杆2套于齿轮箱及卡盘内，油路主动钻杆外壁的凹槽21与卡盘卡合在一起，通过齿轮箱与钻机机身连接，将钻头下置孔底，再开动水泵使冲洗液循环，再开动钻机，油路主动钻杆2可随卡盘上下移动并带动与之连接的油路水接头的旋转轴121、122实现旋转及上下运动，从而带动油路水接头1的各部件旋转及上下运动，油路水接头1在运动时，冲洗液可以通过其中空的通道流入油路主动钻杆2，液压油可以通过缸套15、旋转轴12进入油路主动钻杆2，同时油路主动钻杆2运动带动其连接的油路动钻杆3旋转或上下运动并传递扭矩和静压力，在油路动钻杆3工作过程中，冲洗液和液压油从其中空通道和油路中通过，进入液压冲击器4的中空通道及其缸体41内的油路及空腔，并带动液压冲击器上下运动或旋转，同时传递扭矩及静压力，启动液压冲击器，使液压冲击器4进行冲击回转钻进。

该液压冲击器4的工作原理如下：

第一步是蓄能过程，如图4A所示，此时压力控制阀44闭合，冲锤上腔回油油路4161、油路4121均为低压油路且被封死，主阀控制回油路4151及回油路413均为低压油路且被堵死，冲锤42相对缸体41静止，进油油路的高压液压油进入蓄能器46内压缩氮气，使液压能转化为内能。

第二步是提锤过程，如图4B所示，液压油不断进入蓄能器，当缸体41内的压力达到一定程度时，液压油由进油油路412通过油路4121推动压力控制阀44向左运动，冲锤上腔回油油路4161被打开，进油油路412内的高压油流入冲锤空腔下部4112内，使得冲锤底部的液压油推动冲锤42上行。

第三步是加速下行过程，如图4C所示，当冲锤42上升到一定高度，使得冲锤的环形凸起421位于主阀控制油路4152出口的上方时，主阀控制油路4152被打开，进油油路412与主阀控制油路4152接通，使得高压液压油沿主阀控制油路4152进入主阀腔415，推动主阀45向左运动，冲锤上腔油路416与油路4121接通，使冲锤空腔上部4111的液压能增大，从而推动冲锤42加速下行。

第四步是冲击铁砧过程，如图4D所示，在冲锤42加速下行过程中，蓄能器46中的内能和液压能转化为冲锤42的动能，其压力下降，油路4121的压力下降，压力控制阀44弹簧推动压力阀向右运动，使冲锤上腔回油油路4161及油路4121被封死，冲锤42由于获得向下动能后高速冲击铁砧43，冲锤42冲击铁砧43后，冲锤的环形凸起421重又回到主阀控制油路4152出口与进油油路412出口位置之间，主阀控制油路4152与低压的回油油路413接通，此时压力下降，利用凸块451、452与凸块453之间的压力差，从而压力推动主阀45向右运动，蓄能器46重新续能，为实现下一个循环作准备。

本实用新型从操作上简化设备连接，同时采用液压冲击器，利用油路及蓄能器及控制阀对冲锤的控制，使其获得高能高频冲击，再结合水路，使得钻具的功率大大提高，实现高能、高频冲击回转钻进，提高了钻探速度并且能够较好的钻进碎石层、含漂石地层及硬岩层，并提供操作者一个人性化的工作环境。

凡在本实用新型的精神、原则和设计原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型范围内。

Claims (10)

1.一种液压冲击回转钻具，其特征在于：包括中空的油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)、岩芯管(5)和钻头(6)以及油管(7)，油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)、岩芯管(5)及钻头(6)依次为丝扣连接，油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)、液压冲击器(4)上分别设有放置油管(7)的相互对应的进油油路和回油油路，所述的液压冲击器(4)包括缸体(41)、冲锤(42)、铁砧(43)、压力控制阀(44)、主阀(45)、蓄能器(46)、逆止阀(47)及快速接头(48)，缸体(41)设有供冲锤(42)可上下活动的冲锤空腔(411)及放置铁砧的铁砧空腔(418)，且冲锤空腔(411)与铁砧空腔(418)相贯通，铁砧(43)位于冲锤(42)下部，且铁砧(43)与丝扣接头设为一体，缸体上部空腔(414)内设有蓄能器(46)，该空腔(414)与其下面放置主阀(45)的主阀腔(415)相连通，主阀腔(415)与回油油路(413)之间连通主阀控制回油路(4151)，主阀腔(415)与冲锤上腔油路(416)及冲锤上腔回油路(4161)相通，冲锤上腔油路(416)与冲锤空腔上部(4111)相连通，主阀腔(415)与主阀控制油路(4152)相通，主阀控制油路(4152)与冲锤空腔下部(4112)相通，冲锤上腔回油路(4161)上设有放置压力控制阀的空腔(417)，该空腔(417)与主阀控制回油路(4151)相连通，所述缸体(41)设有与油路动钻杆(3)进油油路(31)相对应的进油油路(412)、与油路动钻杆的回油油路相对应的回油油路(413)，所述进油油路(412)的进口处及回油油路(413)出口处分别安装有快速接头(48)，并且进油油路(412)上安装有逆止阀(47)，其位于快速接头(48)下部，所述进油油路(412)与冲锤空腔下部(4112)相通，并且其进入冲锤空腔(411)出口位置在主阀控制油路(4152)进入冲锤空腔(411)出口的下部，进油油路(412)与回油油路(413)之间设有油路(4121)，该油路(4121)与主阀腔(415)及放置压力控制阀的空腔(417)相通，所述冲锤(42)为中空的T型截面，其中下部设有环形凸起(421)，其与冲锤空腔(411)壁接触，该环形凸起(421)位于进油油路(412)出口和主阀控制油路(4152)出口位置之间，所述压力控制阀(44)控制冲锤上腔回油路(4161)和回油油路(413)之间的通断，所述主阀(45)控制冲锤空腔上部(4111)和冲锤上腔回油路(4161)之间的通断。

2.如权利要求1所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的油路水接头(1)、油路主动钻杆(2)、油路动钻杆(3)及液压冲击器(4)相连接处露在外部的油管(7)由带套的丝扣(8)密封。

3.如权利要求2所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的油路水接头(1)包括进水管(11)、第一旋转轴(121)、第二旋转轴(122)，进水管(11)设于第一旋转轴内(121)内，第一旋转轴(121)安装于外套(13)内，进水管(11)与外套(13)固定连接，第一旋转轴(121)与第二旋转轴(122)固定连接，第二旋转轴(122)安装于一组缸套(151)、(152)内，外套(13)与缸套(151)、(152)之间、缸套(151)与缸套(152)之间由连接杆(16)固定连接，第二旋转轴(122)与缸套(151)、(152)之间扣合有压盖(171)、(172)，第二旋转轴(122)上设有的油路进出口由快速接头(19)密封。

4.如权利要求3所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的油路水接头(1)各部件的固定连接方式为螺钉连接。

5.如权利要求4所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的油路水接头(1)的外套(13)与第一旋转轴(121)之间设置有轴承(14)。

6.如权利要求5所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的油路水接头(1)的缸套(151)、(152)与压盖(171)、(172)之间设有密封环(18)。

7.如权利要求1或6所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：油路主动钻杆(2)形状为六棱柱且带凹槽(21)。

8.如权利要求7所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述的铁砧(43)上端形状为六棱形。

9.如权利要求8所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述液压冲击器的冲锤环形凸起(421)与冲锤空腔(411)壁之间设有密封环(49)。

10.如权利要求9所述的液压冲击回转钻具，其特征在于：所述液压冲击器的主阀(45)由两个面积相同的小凸块(451)、(452)一个大凸块(453)及连接所述凸块的连杆(454)构成。

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