CN208416443U - 一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑工程行业中的钻机技术领域，特别涉及一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，包括有减震式进气回旋装置，减震式进气回旋装置设有外套进风口，外密封管两端分别与进气排渣钻杆、带孔排渣上法兰相连接，减震式进气回旋装置设置在外密封管的内腔中，进气排渣钻杆、外密封管、减震式进气回旋装置和带孔排渣上法兰构设有上内腔；进气排渣钻杆包括有至少一个渣管和至少一个气管，渣管一端与顶部排渣装置相连通，气管一端与顶部进气装置相连通，渣管另一端与上内腔相连通，气管另一端通过连通管件与外套进风口相连通。在使用本实用新型时，本装置整体形成一个反循环排渣系统；本装置既能解决气流要求不高特点，又不污染环境。

Description

一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置

技术领域

本实用新型涉及建筑工程行业中的钻机技术领域，特别涉及一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置。

背景技术

用“气动潜孔锤”钻进和“旋挖机”钻挖是建筑工程行业中两种不同的桩工设备和施工方式。“气动潜孔锤”是建筑基础工程中成孔作业的一种施工工具，而“旋挖机”建筑基础工程中成孔作业的一种施工机械。

“气动潜孔锤”是由气动冲击器和钻头组合配套，它建筑基础工程的施工工具，主要配置在普通的钻机上。它利用压缩空气作为动力，推动潜孔锤工作，利用潜孔锤对钻头的往复冲击作用，来达到破碎岩石，被破碎的岩屑随潜孔锤工作后排出的废气携带到地表。其优点是对于中高硬岩层能够快速入岩，钻孔质量好。

“气动潜孔锤”的钻进效果，除了一方面根据气动冲击器性能而定，另一方面是需要钻杆的口径大小来确定风量、风速、风压等技术参数来配合。因为岩屑在气流介质中由于本身的粘度、密度和形状的不同而具有不同的悬浮速度。若要使岩屑有效的排出孔外，达到孔底干净，就必须采用大于岩屑悬浮速度的上返风速才行，这是潜孔锤钻进的重要参数之一。

现有技术中，一般采用正循环式气动潜孔锤旋挖进行钻进，压缩气体通过钻杆上的进气通道到潜孔锤，气体驱动潜孔锤钻进，废气从潜孔锤的排气孔排出，废气将岩渣从孔壁与钻杆外壁形成的环状间隙排出至地表面，一般称之为正循环钻进，这种方式一般需要很大的气流，而且造成扬尘，造成环境污染；特别是在城市施工影响很大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种既能解决气流要求不高，又不污染环境的反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，包括有减震式进气回旋装置和外套管，所述减震式进气回旋装置设有外套进风口，所述外套管一开口端与带孔排渣上法兰相固定连接，所述外套管另一开口端与带孔排渣下法兰相固定连接；外套管的外圆壁和带孔排渣下法兰的外圆壁构设形成渣桶外圆壁；

它还包括有顶部排渣装置、顶部进气装置、至少一个进气排渣钻杆、外密封管、进气接头、出渣接头和逆止密封圈，所述逆止密封圈固定设置渣桶外圆壁上；所述逆止密封圈的外圆直径大于钻头的最大外圆直径；

所述外密封管两端分别与进气排渣钻杆、带孔排渣上法兰相连接，减震式进气回旋装置设置在外密封管的内腔中，进气排渣钻杆、外密封管、减震式进气回旋装置和带孔排渣上法兰构设有上内腔；

所述进气排渣钻杆包括有至少一个渣管和至少一个气管，渣管一端与顶部排渣装置相连通，气管一端与顶部进气装置相连通，所述渣管另一端与上内腔相连通，所述气管另一端通过连通管件与外套进风口相连通。

进一步地，所述逆止密封圈套设在带孔排渣下法兰外壁上，所述逆止密封圈设置在外套管和带孔排渣下法兰之间；所述逆止密封圈的外圆直径大于外套管的外圆直径；所述逆止密封圈的外圆直径大于带孔排渣下法兰的外圆直径。

进一步地，它还包括有内密封管，所述减震式进气回旋装置包括有进风回转装置外套、主轴法兰，进风回转装置外套设置在内密封管的内腔中，内密封管一端固定设置在外密封管的上部法兰上，内密封管另一端固定设置在主轴法兰上。

进一步地，所述上部法兰的渣孔紧密嵌套有出渣接头，所述上部法兰的气孔紧密嵌套有进气接头；

所述渣管另一端通过出渣接头与上内腔相连通，所述气管另一端依次通过进气接头、连通管件与外套进风口相连通。

进一步地，所述连通管件包括有定位接头、锁紧接头、锁紧接头胶环，所述进气接头依次通过定位接头、锁紧接头、锁紧接头胶环与外套进风口相连通。

进一步地，所述顶部排渣装置包括有顶部排渣法兰和顶部排渣连接管，所述顶部排渣连接管一端通过顶部排渣法兰的排渣法兰孔与渣管相连相通，所述顶部排渣连接管另一端为排渣口；

所述气管数量为一个，所述顶部进气装置包括有顶部进气法兰和顶部进气连接管，所述顶部进气连接管一端依次通过顶部进气法兰的进气法兰孔与气管相连相通，所述顶部进气连接管另一端为进气口。

进一步地，所述顶部排渣装置还包括有顶部排渣四通接头，

所述渣管数量为三个，所述顶部排渣连接管一端通过顶部排渣法兰的排渣法兰孔与渣管相连相通，所述顶部排渣连接管另一端与顶部排渣四通接头的三个连接孔相连通，所述顶部排渣四通接头的第四个连通孔为排渣口。

进一步地，所述进气排渣钻杆还包括有两个钻杆法兰，渣管和气管两端均与钻杆法兰的法兰孔相连相通。

进一步地，所述钻杆法兰由左半钻杆法兰和右半钻杆法兰，左半钻杆法兰和右半钻杆法兰通过螺丝相固定连接。

进一步地，所述内密封管通过密封胶垫与主轴法兰相连接。

采用上述结构后，本实用新型有益效果为：本实用新型所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，包括有减震式进气回旋装置，所述减震式进气回旋装置设有外套进风口，它还包括有顶部排渣装置、顶部进气装置、至少一个进气排渣钻杆、外密封管、进气接头、出渣接头，所述外密封管两端分别与进气排渣钻杆、带孔排渣上法兰相连接，减震式进气回旋装置设置在外密封管的内腔中，进气排渣钻杆、外密封管、减震式进气回旋装置和带孔排渣上法兰构设有上内腔；所述进气排渣钻杆包括有至少一个渣管和至少一个气管，渣管一端与顶部排渣装置相连通，气管一端与顶部进气装置相连通，所述渣管另一端与上内腔相连通，所述气管另一端通过连通管件与外套进风口相连通。在使用本实用新型时，压缩空气依次从顶部进气装置、气管、连通管件、外套进风口进入减震式进气回旋装置，然后再从减震式进气回旋装置的进气通道进入至气动潜孔锤，气体驱动气动潜孔锤锤钻进，废气从钻头的排气孔排出；由于逆止密封圈的外圆直径大于钻头的最大外圆直径，逆止密封圈的外圆壁就能够与岩石壁贴紧，废气和岩渣就只能够依次从带孔排渣下法兰、下内腔、上内腔、渣管、顶部排渣装置排出到地面或者接渣车内，整体形成一个反循环排渣系统；本装置既能解决气流要求不高特点，又不污染环境。

附图说明

图1是本实用新型应用的实例结构示意图；

图2是顶部排渣装置、顶部进气装置和进气排渣钻杆的爆炸图；

图3是图1中A部位放大图；

图4是图1中B部位放大图；

附图标记说明：

1、顶部排渣装置；101、顶部排渣法兰；102、顶部排渣连接管；

103、顶部排渣四通接头；

2、顶部进气装置；201、顶部进气法兰；202、顶部进气连接管；

3、进气排渣钻杆；301、渣管；302、气管；303、钻杆法兰；

4、外密封管；401、上部法兰；

501、四方转换接头；502、减震式进气回旋装置；

5021、外套进风口；5022、进风回转装置外套；5023、主轴法兰；

503、外套管；504、带孔排渣上法兰；505、气动潜孔锤；

506、带孔排渣下法兰；507、钻头；508、前接头；509、六方后接头；

6、进气接头；7、出渣接头；801、上内腔；802、下内腔；

901、定位接头；902、锁紧接头；903、锁紧接头胶环；

10、内密封管；11、密封胶垫；12、逆止密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1至图3所示，本实用新型所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，包括有减震式进气回旋装置502、外套管503、带孔排渣上法兰504、炮管505、带孔排渣下法兰506、钻头507、前接头508和六方后接头509，所述减震式进气回旋装置502设有外套进风口5021，该外套进风口5021与空压机的风管相连接；所述外套管503一开口端与带孔排渣上法兰504相固定连接，所述外套管503另一开口端与带孔排渣下法兰506相固定连接，外套管503的外圆壁和带孔排渣下法兰506的外圆壁构设形成渣桶外圆壁。

外套管503、带孔排渣上法兰504和带孔排渣下法兰506围设有一空腔，炮管505、前接头508和六方后接头509均嵌设在空腔中，所述炮管505的外圆壁与外套管503的内壁之间设置有间隙；所述炮管505一端与六方后接头509相螺纹连接，所述炮管505另一端与前接头508相螺纹连接；所述六方后接头509一端与减震式进气回旋装置502一端相固定连接；所述前接头508的外圆壁设置有与带孔排渣下法兰506相配匹的带孔排渣下法兰卡槽，所述带孔排渣下法兰506的内圆壁卡设在带孔排渣下法兰卡槽中；所述钻头507一端外齿牙穿过带孔排渣下法兰506后与前接头508的内齿牙相啮合连接起来；所述减震式进气回旋装置502另一端固定连接有四方转换接头501。

它还包括有顶部排渣装置1、顶部进气装置2、至少一个进气排渣钻杆3、外密封管4、进气接头6、出渣接头7和逆止密封圈12，所述逆止密封圈12固定设置渣桶外圆壁上；所述逆止密封圈12的外圆直径大于钻头的最大外圆直径。

所述外密封管4两端分别与进气排渣钻杆3、带孔排渣上法兰504相连接，减震式进气回旋装置502设置在外密封管4的内腔中，进气排渣钻杆3、外密封管4、减震式进气回旋装置502和带孔排渣上法兰504构设有上内腔801；外套管503、带孔排渣上法兰504、气动潜孔锤505和带孔排渣下法兰506构设有下内腔802，所述上内腔801与下内腔802相连通。

本实用新型的进气排渣钻杆3数量需根据钻孔深度来决定，若为多个进气排渣钻杆3时，进气排渣钻杆3便首尾相接而成。

所述进气排渣钻杆3包括有至少一个渣管301和至少一个气管302，渣管301一端与顶部排渣装置1相连通，气管302一端与顶部进气装置2相连通，所述渣管301另一端与上内腔801相连通，所述气管302另一端通过连通管件与外套进风口5021相连通。

如图1中所示，本实用新型的工作原理：压缩空气依次从顶部进气装置、气管、连通管件、外套进风口进入减震式进气回旋装置，然后再从减震式进气回旋装置的进气通道进入至气动潜孔锤，气体驱动气动潜孔锤锤钻进，废气从钻头的排气孔排出，由于逆止密封圈的外圆直径大于钻头的最大外圆直径，逆止密封圈的外圆壁就能够与岩石壁贴紧，废气和岩渣就只能够依次从带孔排渣下法兰、下内腔、上内腔、渣管、顶部排渣装置排出到地面或者接渣车内，整体形成一个反循环排渣系统。图中的箭头是气体和废渣流动的方向。

作为本实用新型的一种优选方式，所述逆止密封圈12套设在带孔排渣下法兰506外壁上，所述逆止密封圈12设置在外套管503和带孔排渣下法兰506之间；所述逆止密封圈12的外圆直径大于外套管503的外圆直径；所述逆止密封圈12的外圆直径大于带孔排渣下法兰506的外圆直径。

作为本实用新型的一种优选方式，它还包括有内密封管10，所述减震式进气回旋装置502包括有进风回转装置外套5022、主轴法兰5023，进风回转装置外套5022设置在内密封管10的内腔中，内密封管10一端固定设置在外密封管4的上部法兰401上，内密封管10另一端固定设置在主轴法兰5023上。

作为本实用新型的一种优选方式，所述上部法兰401的渣孔紧密嵌套有出渣接头7，所述上部法兰401的气孔紧密嵌套有进气接头6；

所述渣管301另一端通过出渣接头7与上内腔801相连通，所述气管302另一端依次通过进气接头6、连通管件与外套进风口5021相连通。

进一步地，所述连通管件包括有定位接头901、锁紧接头902、锁紧接头胶环903，所述进气接头6依次通过定位接头901、锁紧接头902、锁紧接头胶环903与外套进风口5021相连通。

作为本实用新型的一种优选方式，所述顶部排渣装置1包括有顶部排渣法兰101和顶部排渣连接管102，所述顶部排渣连接管102一端通过顶部排渣法兰101的排渣法兰孔与渣管301相连相通，所述顶部排渣连接管102另一端为排渣口；

所述气管302数量为一个，所述顶部进气装置2包括有顶部进气法兰201和顶部进气连接管202，所述顶部进气连接管202一端依次通过顶部进气法兰201的进气法兰孔与气管302相连相通，所述顶部进气连接管202另一端为进气口。

作为本实用新型的一种优选方式，所述顶部排渣装置1还包括有顶部排渣四通接头103，

所述渣管301数量优选为三个，所述顶部排渣连接管102一端通过顶部排渣法兰101的排渣法兰孔与渣管301相连相通，所述顶部排渣连接管102另一端与顶部排渣四通接头103的三个连接孔相连通，所述顶部排渣四通接头103的第四个连通孔为排渣口。

作为本实用新型的一种优选方式，所述进气排渣钻杆3还包括有两个钻杆法兰303，渣管301和气管302两端均与钻杆法兰303的法兰孔相连相通。

作为本实用新型的一种优选方式，所述钻杆法兰303由左半钻杆法兰和右半钻杆法兰，左半钻杆法兰和右半钻杆法兰通过螺丝相固定连接。

作为本实用新型的一种优选方式，为了进一步提高密封性，内密封管10通过密封胶垫11与主轴法兰5023相连接。

如图1所示，本装置通过四方转换接头501、顶部排渣装置1、顶部进气装置2、进气排渣钻杆3、外密封管4、外套管503、逆止密封圈12、带孔排渣下法兰506、减震式进气回旋装置502、气动潜孔锤505、前接头508、钻头507相组合使用，可实现快速清理软土层和对于中高硬岩层能够快速入岩，钻孔和清孔质量好。

在使用本实用新型时，压缩空气依次从顶部进气装置、气管、连通管件、外套进风口进入减震式进气回旋装置，然后再从减震式进气回旋装置的进气通道进入至气动潜孔锤，气体驱动气动潜孔锤及钻头钻进，废气从钻头的排气孔排出，由于逆止密封圈的外圆直径大于钻头的最大外圆直径，从而使逆止密封圈的外圆壁与岩石壁贴紧，废气和岩渣就只能够依次从带孔排渣下法兰、下内腔、上内腔、渣管、顶部排渣装置排出到地面或者接渣车内，整体形成一个反循环排渣系统。

本装置既能解决气流要求不高特点，又不污染环境。一方面可利用旋挖机快速清理软土层和淤泥层；另一方面由于顶部进气装置为减震式进气回旋装置、气动潜孔锤、钻头提供压缩空气源，进而避免了钻杆与孔壁环状间隙太大而使潜孔锤所供风量不能满足排渣所需风量的矛盾，在极硬、中硬的地层中能大幅提高钻进效率和成孔质量，对桩径0.8～2.8m的桩孔可以一次成孔或作二次性钻进创造有利条件；本装置能够对岩石单轴抗压强度在100～200Mpa进行直接钻进，或利用分级钻进的工艺方式解决对岩石单轴抗压强度在100～200Mpa超硬岩效率低下的难题。本装置使气动潜孔锤有效地解决了在复杂地层(例如：砂砾层、卵石层、漂石层等)在强气流冲刷下出现孔壁坍塌的缺陷，同时又可以更有效地集中气动潜孔锤的排渣气流，使其在同等气压条件下排渣和钻进效果比正循环系统提高十倍以上，令气动潜孔锤真正地做到高效和不污染环境。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，包括有减震式进气回旋装置(502)和外套管(503)，所述减震式进气回旋装置(502)设有外套进风口(5021)，所述外套管(503)一开口端与带孔排渣上法兰(504)相固定连接，所述外套管(503)另一开口端与带孔排渣下法兰(506)相固定连接；外套管(503)的外圆壁和带孔排渣下法兰(506)的外圆壁构设形成渣桶外圆壁；

其特征在于：它还包括有顶部排渣装置(1)、顶部进气装置(2)、至少一个进气排渣钻杆(3)、外密封管(4)、进气接头(6)、出渣接头(7)和逆止密封圈(12)，所述逆止密封圈(12)固定设置渣桶外圆壁上；所述逆止密封圈(12)的外圆直径大于钻头的最大外圆直径；

所述外密封管(4)两端分别与进气排渣钻杆(3)、带孔排渣上法兰(504)相连接，减震式进气回旋装置(502)设置在外密封管(4)的内腔中，进气排渣钻杆(3)、外密封管(4)、减震式进气回旋装置(502)和带孔排渣上法兰(504)构设有上内腔(801)；

所述进气排渣钻杆(3)包括有至少一个渣管(301)和至少一个气管(302)，渣管(301)一端与顶部排渣装置(1)相连通，气管(302)一端与顶部进气装置(2)相连通，所述渣管(301)另一端与上内腔(801)相连通，所述气管(302)另一端通过连通管件与外套进风口(5021)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述逆止密封圈(12)套设在带孔排渣下法兰(506)外壁上，所述逆止密封圈(12)设置在外套管(503)和带孔排渣下法兰(506)之间；所述逆止密封圈(12)的外圆直径大于外套管(503)的外圆直径；所述逆止密封圈(12)的外圆直径大于带孔排渣下法兰(506)的外圆直径。

3.根据权利要求2所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：它还包括有内密封管(10)，所述减震式进气回旋装置(502)包括有进风回转装置外套(5022)、主轴法兰(5023)，进风回转装置外套(5022)设置在内密封管(10)的内腔中，内密封管(10)一端固定设置在外密封管(4)的上部法兰(401)上，内密封管(10)另一端固定设置在主轴法兰(5023)上。

4.根据权利要求3所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述上部法兰(401)的渣孔紧密嵌套有出渣接头(7)，所述上部法兰(401)的气孔紧密嵌套有进气接头(6)；

所述渣管(301)另一端通过出渣接头(7)与上内腔(801)相连通，所述气管(302)另一端依次通过进气接头(6)、连通管件与外套进风口(5021)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述连通管件包括有定位接头(901)、锁紧接头(902)、锁紧接头胶环(903)，所述进气接头(6)依次通过定位接头(901)、锁紧接头(902)、锁紧接头胶环(903)与外套进风口(5021)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述顶部排渣装置(1)包括有顶部排渣法兰(101)和顶部排渣连接管(102)，所述顶部排渣连接管(102)一端通过顶部排渣法兰(101)的排渣法兰孔与渣管(301)相连相通，所述顶部排渣连接管(102)另一端为排渣口；

所述气管(302)数量为一个，所述顶部进气装置(2)包括有顶部进气法兰(201)和顶部进气连接管(202)，所述顶部进气连接管(202)一端依次通过顶部进气法兰(201)的进气法兰孔与气管(302)相连相通，所述顶部进气连接管(202)另一端为进气口。

7.根据权利要求6所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述顶部排渣装置(1)还包括有顶部排渣四通接头(103)，

所述渣管(301)数量为三个，所述顶部排渣连接管(102)一端通过顶部排渣法兰(101)的排渣法兰孔与渣管(301)相连相通，所述顶部排渣连接管(102)另一端与顶部排渣四通接头(103)的三个连接孔相连通，所述顶部排渣四通接头(103)的第四个连通孔为排渣口。

8.根据权利要求7所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述进气排渣钻杆(3)还包括有两个钻杆法兰(303)，渣管(301)和气管(302)两端均与钻杆法兰(303)的法兰孔相连相通。

9.根据权利要求8所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述钻杆法兰(303)由左半钻杆法兰和右半钻杆法兰，左半钻杆法兰和右半钻杆法兰通过螺丝相固定连接。

10.根据权利要求3所述的一种反循环式单钻头气动潜孔锤旋挖环保直排装置，其特征在于：所述内密封管(10)通过密封胶垫(11)与主轴法兰(5023)相连接。