CN202227979U

CN202227979U - 一种液压振动冲击器及其构成的桩工动力头

Info

Publication number: CN202227979U
Application number: CN2011203604876U
Authority: CN
Inventors: 邵金安; 邵振华; 贺瑞霞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-24
Filing date: 2011-09-24
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-09-24

Abstract

本实用新型涉及一种液压振动冲击器，活塞缸包括轴向沿上下方向延伸的内管体及内管体外周同轴固连套设的外管体，内管体内沿其轴向开设有直接或间接用于混凝土灌注、正反循环钻进的水或泥浆的中心孔通道，所述的内、外管体围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，所述的环形活塞的下端设有突出于所述环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击能传递出去的传力段。本实用新型解决了现有液压振动冲击器不能与混凝土灌注通道配合使用而用于桩工动力头的问题。

Description

一种液压振动冲击器及其构成的桩工动力头

技术领域

本实用新型涉及桩工机械领域，尤其涉及一种液压振动冲击器及其构成的桩工动力头。

背景技术

动力头作为钻机的核心部件，在桩工基础工程施工中，起着至关重要的作用。中国专利CN 101067364A公开了一种“潜水旋冲击动力头“，该动力头包括旋转钻头及旋转钻头上方设置的防爆电机和与防爆电机传动连接的减速机，减速机传动连接有与所述旋转钻头传动连接的空心主轴。在防爆电机的上方还设有液压振动冲击器，液压振动冲击器包括同轴穿设于空心主轴内且向旋转钻头传递冲击力的主轴传动杆。

工作时旋转钻头在液压振动冲击器和防爆电机的作用下一边振动，一边旋进。但是采用此种结构液压振动冲击器的动力头，由于没有混凝土灌注的通道，因此在钻井结束后，需要将动力头提升出钻井后才能向井下灌注混凝土，在动力头的提升过程中就容易发生钻井坍塌的危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带内孔的液压振动冲击器，以解决现有液压振动冲击器不能与混凝土灌注通道配合使用而用于桩工动力头的问题。本实用新型的目的还在于提供一种由该液压振动冲击器构成的桩工动力头。

为了解决上述问题，本实用新型液压振动冲击器的技术方案为：

液压振动冲击器，活塞缸包括轴向沿上下方向延伸的内管体及内管体外周同轴固连套设的外管体，内管体内沿其轴向开设有直接或间接用于灌注混凝土、正反循环钻进的水或泥浆的中心孔通道，所述的内、外管体围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，所述的环形活塞的下端设有突出于所述环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击能传递出去的传力段。

所述环形活塞的上端面与内、外管体的管体壁围设成用于储能和减震氮气储存的密封氮气室，所述外管体的管体壁与所述环形活塞外周壁之间分别设有上、下油腔，外管体与上、下油腔对应的管体壁上开设有上、下油道，所述的液压振动冲击器还包括通过上、下油道分别与所述上、下油腔连通的换向阀。

所述的环形活塞包括设置于环形活塞腔中部内的活塞套和活塞套下方设置的冲击铅套，所述的传力段设置于所述的冲击铅套上，传力段包括设置于冲击铅套的上端用于与活塞套的下端面传力配合的上传力端面，传力段还包括设置于冲击铅套的下端用于将活塞套的振动冲击力由液压振动冲击器传递出去的下传力端面，所述冲击铅套与外管体或内管体之间设有在冲击铅套接收振动冲击力时弹性复位的弹性复位机构。

所述活塞套的上、下端外周分别设有内凹的上活塞过渡台阶和下活塞过渡台阶，上活塞过渡台阶与下活塞过渡台阶相对设置；外管体上与所述上、下活塞过渡台阶的对应位置处分别设有内凹的上管体过渡台阶和下管体过渡台阶，所述的上油腔由上活塞过渡台阶和所述的上管体过渡台阶围设而成；所述的下油腔由下活塞过渡台阶和所述的下管体过渡台阶围设而成。

本实用新型桩工动力头的技术方案为：

桩工动力头，包括旋转钻头、马达及其两者之间传动连接的空心传动轴，所述的桩工动力头还包括液压振动冲击器，所述的液压振动冲击器包括活塞缸，活塞缸包括轴向沿上下方向延伸的内管体及内管体外周同轴固连套设的外管体，内管体内沿其轴向开设有直接或间接用于灌注混凝土、正反循环钻进的水或泥浆的中心孔通道，所述的内、外管体围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，所述的环形活塞的下端设有突出于所述环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击器传递到旋转钻头的传力段。

所述的环形活塞包括设置于环形活塞腔中部内的活塞套和活塞套下方设置的冲击铅套，所述的传力段设置于所述的冲击铅套上，传力段包括设置于冲击铅套的上端用于与活塞套的下端面传力配合的上传力端面，传力段还包括设置于冲击铅套的下端用于所述旋转钻头直接或间接传力配合的下传力端面，所述冲击铅套与所述外管体或内管体之间设有在冲击铅套接收振动冲击力时弹性复位的弹性复位机构。

所述活塞套的上、下端外周分别设有内凹的上活塞过渡台阶和下活塞过渡台阶，所述的上活塞过渡台阶与所述的下活塞过渡台阶相对设置；所述外管体上与所述上、下活塞过渡台阶的对应位置处分别设有内凹的上管体过渡台阶和下管体过渡台阶，所述的上油腔由所述的上活塞过渡台阶和所述的上管体过渡台阶围设而成；所述的下油腔由所述的下活塞过渡台阶和所述的下管体过渡台阶围设而成。

所述的桩工动力头还包括固连于所述旋转钻头的上端且与所述活塞缸同轴设置的保护筒，所述的保护筒的外周面上沿其长度方向设有用于在所述保护筒随旋转钻头钻进时将钻取的渣土输送至地表的螺旋形叶片。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过在内管体内设置中心孔通道，桩工动力头在钻井结束后，可以由中心孔通道向钻井内灌注混凝土，能够实现一边灌注混凝土，一边提升动力头，钻井不会发生坍塌，同时在钻进时还可通过中心孔通道向井下管柱水或泥浆，水或泥浆将钻取的渣土混合在一起，然后通过相应的抽料管将水或泥浆抽出以满足正、反循环施工工艺。

附图说明

图1是本实用新型液压振动冲击器实施例的使用状态图，同时也是本实用新型桩工动力头实施例的结构示意图；

图2是图1中的A处放大图。

具体实施方式

一种液压振动冲击器的实施例如图1~2所示：包括活塞缸，活塞缸包括与钻杆27一体设置且轴向沿上下方向延伸的内管体16及内管体16外周同轴固连套设的外管体2，内管体16内沿其轴向开设有直接用于混凝土（或泥浆或水）灌注的中心孔通道17。外管体2与内管体16围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，环形活塞包括设置于环形活塞腔中部内的活塞套18和活塞套18下方设置的冲击铅套14，活塞套18的上端面与内、外管体的管体壁围设成用于储能和减震氮气储存的密封氮气室15。活塞套18的上、下端外周分别设有一对内凹且相对设置的上活塞过渡台阶19和下活塞过渡台阶21；外管体2上与上、下活塞过渡台阶的对应位置处分别设有一对内凹且相对设置的上管体过渡台阶20和下管体过渡台阶22，上活塞过渡台阶19与上管体过渡台阶20围设成上油腔4；下活塞过渡台阶21与下管体过渡台阶22围设成下油腔5。外管体2的管体壁上与上、下油腔的对应位置处分别开设有上油道3和下油道6，外管体2的外周固连有通过上、下油道分别与所述上、油腔连通的换向阀1。冲击铅套14上设有突出于环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击器传递出去的传力段，传力段包括设置于冲击铅套14的上端用于与活塞套18的下端面传力配合的上传力端面，传力段还包括设置于冲击铅套14的下端用于将活塞套18的振动冲击力由液压振动冲击器传递出去的下传力端面，所述冲击铅套14与所述外管体2设有在冲击铅套14接收振动冲击力时弹性复位的弹性复位机构。外管体2内周开设有环形凹槽13，冲击铅套14外周设有插配于环形凹槽13内的环形凸起12，环形凹槽13与冲击铅套14的外周壁围设成密封环形复位腔23，弹性复位机构包括密封环形复位腔23内填充的氮气。在本液压振动冲击器的其它实施例中，所述的弹性复位机构还可以是顶配于环形凸起12与环形凹槽13的槽壁之间的复位弹簧；当然所述的环形凹槽13还可以开设于内管体16的外周；内管体16还可以与钻杆27分别独立设置，此时需要将钻杆27由中心孔通道17穿过，然后将液压振动冲击器固连于钻杆27上，混凝土由钻杆27向钻井中灌注；当然密封氮气室15还可以没有，此时需要控制活塞套18沿上下方向的行程以使活塞套18的上端面不会撞击到活塞缸的缸体；冲击铅套14与活塞套18还可以一体设置。

使用时，向密封氮气室15内填充氮气。在外管体2的外周固连电机支架8，电机支架8上设置有液压电机7和与液压电机7对应设置的减速器24，将旋转钻头9同轴设置于冲击铅套14下方的内管体16上，旋转钻头包括旋转部分25和与旋转部分25沿上下方向导向滑动装配的振动部分26，振动部分26与冲击铅套14的下传力端面传力配合。旋转部分25上固连有与冲击铅套14同轴设置的空心传动轴11，空心传动轴11上端具有内齿圈，内齿圈与相应电机7的减速器24齿轮啮合传动。换向阀1和高压供油源连接，上油腔4充油时，油压作用在上活塞过渡台阶19上，在密封氮气室15内压缩氮气的共同作用下，环形活塞18下移并撞击冲击铅套14，冲击铅套14将冲击力传递给旋转钻头9；当下油腔5充油时，油压作用在下活塞过渡台阶21上，环形活塞18上移，同时，冲击铅套14在密封环形复位腔23内的氮气压力作用下复位。环形活塞18往复动作，使冲击铅套14不停的将冲击力传递给旋转钻头9。

桩工动力头的实施例如图1~2所示：包括旋转钻头9、液压电机7及其两者之间传动连接的空心传动轴11，的桩工动力头还包括液压振动冲击器。液压振动冲击器的具体结构如液压振动冲击器实施例所述，此处不再做详细描述。在液压振动冲击器的外管体2的外周固连电机支架8，液压电机7和与液压电机7对应设置的减速器24设置于电机支架8上。旋转钻头包括旋转部分25和与旋转部分25沿上下方向导向滑动装配的振动部分26，振动部分26与冲击铅套14的下传力端面传力配合，旋转部分25上固连有与冲击铅套14同轴设置的空心传动轴11，空心传动轴11上端具有内齿圈，内齿圈与相应电机7的减速器24齿轮啮合传动。在本桩工动力头的其它实施例中，所述的液压电机7还可以是防爆电机；空心传动轴11还可以将液压电机7和减速器24设置于液压振动冲击器的上方的内管体16上，此时空心传动轴11由中心孔通道17内穿过并与旋转钻头9的旋转部分25传动配合。桩工动力头还包括固连于所述旋转钻头9的旋转部分25上端且与所述活塞缸2同轴设置的保护筒29，保护筒29的下端通过螺栓、螺母机构与旋转部分25可拆固连，保护筒29的外周面上沿其长度方向设有用于在保护筒29随旋转钻头9钻进时将钻取的渣土输送至地表的螺旋形叶片28。当然在本桩工动力头的其它实施例中，保护筒29还可以通过焊接固连于旋转部分25上。

在旋转钻头9的钻进过程中，有两种钻进施工方法，1、不由中心孔通道17中向井下灌注正反循环钻进的水或泥浆，在旋转部分25上固连保护筒29，保护筒29既起到了对液压振动冲击器和桩工动力头的保护作用，又能将旋转钻头9在钻进过程中钻取的渣土输送至地表；2；由中心孔通道17向井下灌注正反循环钻进的水或泥浆，此时保护筒将保护筒29拆下，在钻杆27上固连抽料管道，通过抽料管道将水或泥浆抽出。

本桩工动力头中的电机7与旋转钻头9之间的传动行程较短，在扭矩的传递过程中的能量损耗较小；在复杂硬地层和岩石层钻进时，液压振动冲击器的液压高频冲击直接作用于旋转钻头9的振动部分26上，冲击能量无损失，有效的提高了钻进效率；旋转钻头9一边旋转一边振动，在对不同地层（卵粒层、胶结层或岩层）钻进时更换不同旋转钻头9（比如切削钻头、压滚钻头或冲击钻头等）能够实现动力头的快速钻进；采用中空的内管体16能够在钻进结束后，即刻灌注混凝土，提高施工质量，适合多种工法施工。中心孔通道17（其直径可根据需要适当的改变）有效解决了混凝土灌注和正反循环工艺施工的通道问题，这是其它桩工动力头所不具备的。

Claims

1.一种液压振动冲击器，其特征在于：活塞缸包括轴向沿上下方向延伸的内管体及内管体外周同轴固连套设的外管体，内管体内沿其轴向开设有直接或间接用于灌注混凝土、正反循环钻进的水或泥浆的中心孔通道，所述的内、外管体围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，所述的环形活塞的下端设有突出于所述环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击能传递出去的传力段。

2.根据权利要求1所述的液压振动冲击器，其特征在于：所述环形活塞的上端面与内、外管体的管体壁围设成用于储能和减震氮气储存的密封氮气室，所述外管体的管体壁与所述环形活塞外周壁之间分别设有上、下油腔，外管体与上、下油腔对应的管体壁上开设有上、下油道，所述的液压振动冲击器还包括通过上、下油道分别与所述上、下油腔连通的换向阀。

3.根据权利要求1所述的液压振动冲击器，其特征在于：所述的环形活塞包括设置于环形活塞腔中部内的活塞套和活塞套下方设置的冲击铅套，所述的传力段设置于所述的冲击铅套上，传力段包括设置于冲击铅套的上端用于与活塞套的下端面传力配合的上传力端面，传力段还包括设置于冲击铅套的下端用于将活塞套的振动冲击力由液压振动冲击器传递出去的下传力端面，所述冲击铅套与外管体或内管体之间设有在冲击铅套接收振动冲击力时弹性复位的弹性复位机构。

4.根据权利要求2所述的液压振动冲击器，其特征在于：所述活塞套的上、下端外周分别设有内凹的上活塞过渡台阶和下活塞过渡台阶，上活塞过渡台阶与下活塞过渡台阶相对设置；外管体上与所述上、下活塞过渡台阶的对应位置处分别设有内凹的上管体过渡台阶和下管体过渡台阶，所述的上油腔由上活塞过渡台阶和所述的上管体过渡台阶围设而成；所述的下油腔由下活塞过渡台阶和所述的下管体过渡台阶围设而成。

5.桩工动力头，包括旋转钻头、马达及其两者之间传动连接的空心传动轴，所述的桩工动力头还包括液压振动冲击器，其特征在于：所述的液压振动冲击器包括活塞缸，活塞缸包括轴向沿上下方向延伸的内管体及内管体外周同轴固连套设的外管体，内管体内沿其轴向开设有直接或间接用于灌注混凝土、正反循环钻进的水或泥浆的中心孔通道，所述的内、外管体围设成环形活塞腔，环形活塞腔内沿上下方向导向滑动密封装配有环形活塞，所述的环形活塞的下端设有突出于所述环形活塞腔且用于将环形活塞产生的振动冲击力由液压振动冲击器传递到旋转钻头的传力段。

6.根据权利要求5所述的桩工动力头，其特征在于：所述环形活塞的上端面与内、外管体的管体壁围设成用于储能和减震氮气储存的密封氮气室，所述外管体的管体壁与所述环形活塞外周壁之间分别设有上、下油腔，外管体与上、下油腔对应的管体壁上开设有上、下油道，所述的液压振动冲击器还包括通过上、下油道分别与所述上、下油腔连通的换向阀。

7.根据权利要求5所述的桩工动力头，其特征在于：所述的环形活塞包括设置于环形活塞腔中部内的活塞套和活塞套下方设置的冲击铅套，所述的传力段设置于所述的冲击铅套上，传力段包括设置于冲击铅套的上端用于与活塞套的下端面传力配合的上传力端面，传力段还包括设置于冲击铅套的下端用于所述旋转钻头直接或间接传力配合的下传力端面，所述冲击铅套与所述外管体或内管体之间设有在冲击铅套接收振动冲击力时弹性复位的弹性复位机构。

8.根据权利要求6所述的桩工动力头，其特征在于：所述活塞套的上、下端外周分别设有内凹的上活塞过渡台阶和下活塞过渡台阶，所述的上活塞过渡台阶与所述的下活塞过渡台阶相对设置；所述外管体上与所述上、下活塞过渡台阶的对应位置处分别设有内凹的上管体过渡台阶和下管体过渡台阶，所述的上油腔由所述的上活塞过渡台阶和所述的上管体过渡台阶围设而成；所述的下油腔由所述的下活塞过渡台阶和所述的下管体过渡台阶围设而成。

9.根据权利要求5所述的桩工动力头，其特征在于：所述的桩工动力头还包括固连于所述旋转钻头的上端且与所述活塞缸同轴设置的保护筒，所述的保护筒的外周面上沿其长度方向设有用于在所述保护筒随旋转钻头钻进时将钻取的渣土输送至地表的螺旋形叶片。