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CN112647840B - 大深度潜孔锤旋转气动装置 - Google Patents

大深度潜孔锤旋转气动装置 Download PDF

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CN112647840B CN202110069716.7A CN202110069716A CN112647840B CN 112647840 B CN112647840 B CN 112647840B CN 202110069716 A CN202110069716 A CN 202110069716A CN 112647840 B CN112647840 B CN 112647840B
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杨世林
张益波
蒙泽宇
许立明
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Guiyang Clouds Geotechnical Engineering Co ltd
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/16—Plural down-hole drives, e.g. for combined percussion and rotary drilling; Drives for multi-bit drilling units
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

本发明公开了一种大深度潜孔锤旋转气动装置，属于建筑施工机械；旨在提供一种钻进深度不受钻杆长度限制的潜孔锤回转动力装置。它包括与起吊盘固连的旋转接头、与该旋转接头对接连通的气动旋转装置；起吊盘由固定在连接板（8）上的进气接头（10）和吊耳（9）构成；旋转接头由与进气接头（10）连通的上接头（1）、与该上接头固连的中间接头（2）、与该中间接头转动对接连通的下接头（3）构成；气动旋转装置由布气罩（4）、中间管（5）、集气罩（6）、螺旋芯体构成；螺旋芯体由导流体（12）、均布于该导流体与中间管内壁之间的若干螺旋叶片（13）构成。本发明可在钻机与钻杆之间采用钢绳实现软连接，是一种潜孔锤回转动力装置。

Description

大深度潜孔锤旋转气动装置
技术领域
本发明涉及一种潜孔锤回转动力装置，尤其涉及一种推动潜孔锤旋转的气动装置；属于建筑施工机械。
背景技术
潜孔锤是建筑基础施工过程中用于形成桩孔的钻具，通常由冲击器、冲击锤通过花键滑动连接而成。其成孔工作原理是利用安装于钻机上的动力头通过钻杆驱动潜孔锤旋转，并通过压缩空气推动冲击器中的活塞迫使冲击锤作上下往复冲击运动来实现岩石破碎；被破碎的岩屑随潜孔锤做功后排出的废气携带至地面，从而实现清孔、排渣。
目前通常都是利用安装于钻机上的动力头、通过刚性连接构件来驱动潜孔锤旋转，存在以下缺陷：
1）钻孔深度受钻杆长度限制，无法满足深孔钻进的要求；
2）钻杆太长不仅会出现较大摆动，钻杆容易与桩孔壁发生摩擦，而且也会导致传动效率降低。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种结构简单、钻进深度不受钻杆长度限制的大深度潜孔锤旋转气动装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：它包括与起吊盘固定连接的旋转接头、与该旋转接头对接连通的气动旋转装置；其中：所述起吊盘由固定在连接板上的进气接头和两个吊耳构成；所述旋转接头由固定在连接板背面并与进气接头连通的上接头、与该上接头固定对接连通的中间接头、通过轴承组件与该中间接头下端转动对接连通的下接头构成；所述气动旋转装置由自上而下依次固定对接连通的布气罩、中间管、集气罩构成的导流壳，以及固定于该导流壳中的螺旋芯体构成；所述螺旋芯体由呈子弹状的导流体、按螺旋方式均布于该导流体的圆柱面与中间管内壁之间的若干螺旋叶片构成。
轴承组件由深沟球轴承和推力滚子轴承共同组成。
布气罩为倒立的漏斗状结构、集气罩为漏斗状结构。
在下接头与布气罩之间、该布气罩与中间管之间、以及该中间管与集气罩之间均设置有密封垫。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，因此至少具有以下优点：
1）采用气动旋转装置替代安装于钻机上的液压动力头或电机动力头，并增加了旋转接头，因此可在钻机与钻杆之间采用钢绳实现软连接、并利用压缩空气驱动潜孔锤回转。彻底克服了传统结构的潜孔锤钻进深度受到钻杆长度限制的缺陷，可实现大深度桩孔成孔。
2）由于钻机与钻杆之间采用钢绳实现软连接，钻杆长度可大大缩短，不仅提高了钻杆刚性，而且在旋转过程中钻杆也不会发生大幅度摆动、不与孔壁发生摩擦，因此传动效率也不会损耗。
3）由于布气罩采用了倒立的漏斗状扩径结构，导流体采用了锥度向上的子弹状缩径结构，因此既可增大压缩空气的进气量、又能够加快压缩气体通过螺旋通道的流速；而且集气罩采用了漏斗状缩径结构，因此能够提高压缩气流的压力，从而增大气流对螺旋叶片的切向推力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的A—A剖视图；
图3是图1中的B—B剖视图；
图4是本发明的螺旋芯体安装于中间管内的立体结构示意图。
图中：上接头1、中间接头2、下接头3、布气罩4、中间管5、集气罩6、钻杆7、连接板8、吊耳9、进气接头10、轴承组件11、导流体12、螺旋叶片13。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明。
如图1-4所示：本发明由起吊盘固定连接的旋转接头、与该旋转接头对接连通的气动旋转装置构成。其中：所述起吊盘由固定在连接板8上的进气接头10和两个用于连接起吊钢绳（图中未示出）的吊耳9构成。所述起吊钢绳能够使本发明在卷扬机（图中未示出）的驱动下作垂直上下起落运动，从而实现钻孔深度不受钻杆长度限制，进而增大了设备的钻孔深度。所述旋转接头由法兰（图中未标识出）固定在连接板8背面并与进气接头10连通的上接头1、与该上接头的下端口焊接连通的中间接头2、通过轴承组件11与该中间接头的下端转动对接连通的下接头3构成。所述气动旋转装置由自上而下分别依次通过法兰盘（图中未标识出）固定对接连通的布气罩4、中间管5、集气罩6构成的导流壳，以及固定于该导流壳中的螺旋芯体构成。所述螺旋芯体由呈子弹状结构的导流体12、自上而下按螺旋方式均布并焊接在该导流体圆柱面上的若干螺旋叶片13构成，螺旋芯体通过各螺旋叶片13焊接在中间管5的内壁上。下接头3与布气罩4之间通过另外的法兰盘（图中未标识出）对接连通。
在上述实施例中，子弹状的导流体12既可保证气流分布均匀、又能提高压缩气流通过螺旋通道的流速。
为了保证气动旋转装置能够同时承受轴向和径向的冲击载荷，轴承组件11由深沟球轴承和推力滚子轴承共同组成。
为了增大进气量，布气罩4采用倒立的漏斗状扩径结构；为了增大压缩气流的压力，集气罩6采用漏斗状缩径结构。
工作时，将与潜孔锤（图中未示出）固连的钻杆7通过法兰盘与集气罩6的下端口固定对接连通，利用外接气管将进气接头10与空压机（图中未示出）连通，利用连接在卷扬机（图中未示出）与吊耳9之间两根钢绳（图中未示出）将本发明下放至桩孔（图中未示出）中，启动空压机。
工作原理：压缩空气经外接气管（图中未示出）、进气接头10、旋转接头进入所述导流壳内，在所述螺旋芯体的作用下，压缩空气流经中间管5、螺旋叶片13以及导流体12共同构成的多个螺旋状气流通道以后可形成快速旋转的高压气流，可对螺旋叶片13产生较大的切向推力，从而可通过各螺旋叶片13带动所述气动旋转装置以及下接头3转动，于是与钻杆7固定连接的潜孔锤也随之转动，从而实现钻进。

Claims (4)

1.一种大深度潜孔锤旋转气动装置，其特征在于包括与起吊盘固定连接的旋转接头、与该旋转接头对接连通的气动旋转装置；其中：
所述起吊盘由固定在连接板（8）上的进气接头（10）和两个吊耳（9）构成；
所述旋转接头由固定在连接板（8）背面并与进气接头（10）连通的上接头（1）、与该上接头固定对接连通的中间接头（2）、通过轴承组件（11）与该中间接头下端转动对接连通的下接头（3）构成；
所述气动旋转装置由自上而下依次固定对接连通的布气罩（4）、中间管（5）、集气罩（6）构成的导流壳，以及固定于该导流壳中的螺旋芯体构成；所述螺旋芯体由呈子弹状的导流体（12）、按螺旋方式均布于该导流体的圆柱面与中间管内壁之间的若干螺旋叶片（13）构成。
2.根据权利要求1所述的大深度潜孔锤旋转气动装置，其特征在于：轴承组件（11）由深沟球轴承和推力滚子轴承共同组成。
3.根据权利要求1所述的大深度潜孔锤旋转气动装置，其特征在于：布气罩（4）为倒立的漏斗状结构、集气罩（6）为漏斗状结构。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的大深度潜孔锤旋转气动装置，其特征在于：在下接头（3）与布气罩（4）之间、该布气罩与中间管（5）之间、以及该中间管与集气罩（6）之间均设置有密封垫。
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