可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机的制作方法
可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种旋挖钻机，具体是一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，属于旋挖钻机技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，旋挖钻机施工中的岩石破碎主要属于剪切入岩，根据岩石剪切破碎的条件，旋挖钻机要实现顺利入岩，必须具备大扭矩及有效传递的大加压力、钻具截齿的高硬度以及耐磨性三大主因素。然而，由于后两种因素的限制，使得旋挖钻机在硬岩工况下施工效率极其低下。而且，因地层对设备的反作用力波动大，且峰值高，故对设备的结构件疲劳性损害也较大。
[0003]在此背景下气动潜孔锤钻进技术应运而生，所述气动潜孔锤钻进技术是国内外目前应用较多的一种钻进技术，也是空气钻进技术在碎岩方法上的一项重大突破。将气动潜孔锤与旋挖钻机的配套使用技术不仅可以大幅度提高钻进效率、而且成孔质量较好、施工成本低，较适用于中等硬度以上的岩层钻进，特别是坚硬岩层的钻进。但现有气动潜孔锤钻进技术尚存在一些不足的地方:
[0004](I)旋挖钻机与潜孔锤配合使用时，钻孔直径较大，一般应用正循环较多，为防止塌孔，必须全护筒套管跟进施工，这样不仅成本较高，而且所排渣不容易收集，环境污染较大。而若利用反循环进行排渣，虽然可以集中收集渣，通过结构设计还可以减少全护筒施工，降低施工成本。但由于目前市场上大直径正循环潜孔锤直径最大可达2米，反循环潜孔锤直径最大才0.3米左右，如何在施工大孔径时用正循环潜孔锤实现反循环施工工法是粧工行业一直研宄且还未解决的重大难点；
[0005](2)传统的气动潜孔锤装置中钻杆和水龙头分别接到动力头的上下端，由动力头驱动钻杆，水龙头上输气孔及排渣孔通过动力头转换到钻杆中。这种结构也能实现旋挖钻机与气动潜孔锤配合使用，但动力头改动较大，不能很方便地实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的切换，施工成本较大。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，利用正循环潜孔锤，通过拆除、安装正反循环转换装置，达到正、反循环施工的目的；采用一种特殊的水龙头和特殊的钻杆，供气管路、排渣管路等全部从水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部通过，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身、安装在旋挖钻机机身中钻机钻桅顶端的鹅头、绕过鹅头的钢丝绳、安装在钻机钻桅上的动力头和安装在动力头中的钻杆，还包括水龙头、随动架、正反循环转换装置以及正循环潜孔锤，所述水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头固定安装在随动架上，水龙头的下端与钻杆的上端连接，所述钻杆的下端穿过动力头，传递旋挖动力；所述随动架安装在旋挖钻机机身的钻机钻桅上，并可在钢丝绳的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置的上端与钻杆的下端连接，并将正反循环转换装置的下端与正循环潜孔锤连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置，将正循环潜孔锤直接接到钻杆的下端，进行正循环施工。
[0008]还包括集渣车和空压机，所述集渣车通过排渣管与水龙头的出渣口相连，空压机通过进气管、气举进气管与水龙头的进气口、气举进气口对应相连。
[0009]所述水龙头、钻杆及正反循环转换装置的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头、，水龙头与钻杆之间、钻杆与钻杆之间、钻杆与正反循环转换装置之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头、连接；各对内、外六方接头、之间通过第三销轴总成连接。
[0010]所述内、外六方接头、之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈。
[0011]所述水龙头包括三通道的壳体总成、回转体、使三通道的壳体总成与回转体相对运动的轴承、与回转体相连接的输出外六方轴总成以及内圈固定在随动架上、外圈固定外六方轴总成的回转支承，所述三通道的壳体总成包括壳体1、壳体II及壳体III;壳体I上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘与过渡体连接；过渡体下端与壳体II固定，壳体II上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II下端与壳体III固定，壳体III上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。
[0012]所述三通道的壳体总成固定在随动架上，随动架上设有轴承安装止口 ；所述轴承的外圈与随动架轴承安装止口配合，内圈与回转体配合安装，使三通道的壳体总成和随动架不做旋转运动；回转体与三通道的壳体总成之间设有用于密封各通道防止气源泄漏的旋转密封，使回转体与三通道的壳体总成之间可相互相对运动；回转体与外六方轴总成相连接，外六方轴总成上设计有安装孔，可使外六方轴总成与回转支承外圈连接，回转支承内圈固定在随动架上；外六方轴总成上设有与钻杆端部内六方接头配合使用的外六方接头。
[0013]所述随动架上安装有提升架，所述提升架的上端与钢丝绳连接。
[0014]所述正反循环转换装置包括短钻杆、供气管路和排渣系统；所述短钻杆的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆内设有与内六方接头I连通用于气举排渣的气举供给管；所述供气管路包括进气管1、过渡腔和曲形进气管II，进气管I上端通过过渡腔与内六方接头连通，进气管I下端通过过渡腔连接曲形进气管II，曲形进气管II连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔及排渣管a，所述排渣管a设置在短钻杆内，并与内六方接头连通，短钻杆下端部开设有若干与排渣管a连通的排渣孔。
[0015]所述短钻杆下部外周设有护筒，护筒下设置有用于集渣的护罩。
[0016]所述钻杆包括中空的外杆，所述外杆的两端分别连接设有中心孔的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽；所述外杆内侧两端设有与外杆同心的圆柱形过渡腔，所述外杆内套有同心放置且横贯两段过渡腔的第一钢管，第一钢管的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆和第一钢管之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔的第二钢管；所述第一钢管内布置有横穿第一钢管的第三钢管，所述第三钢管的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔以及第二钢管形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管和第三钢管之间的空腔形成排渣管路。
[0017]与现有技术相比，本实用新型利用正循环潜孔锤，通过安装、拆除正反循环转换结构，达到正、反循环施工的目的，而采用内设孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路的水龙头、钻杆和正反循环转换装置，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为水龙头与其他部件间的连接示意图；
[ 0020]图3为本实用新型水龙头的结构示意图；
[0021]图4为本实用新型水龙头的剖视图；
[0022]图5为本实用新型水龙头部分结构示意图；
[0023]图6为相邻两个钻杆之间连接情况结构图；
[0024]图7为钻杆与正反循环转换装置之间连接情况结构图；
[0025]图8为本实用新型正反循环转换装置的结构示意图；
[0026]图9为图8中A-A向的剖视图；
[0027]图10为本实用新型钻杆的结构示意图；
[0028]图11为图10中A-A向的剖视图；
[0029]图12为图10中B-B向的剖视图；
[0030]图13为正反循环转换装置与潜孔锤之间连接情况结构图。
[0031]图中:1、集渣车，2、空压机，3、排渣管，4、进气管，5、气举进气管，6、钢丝绳，7、鹅头，8、水龙头，801、气腔，802、密封，803、轴承，804、回转支承，805、螺栓IV，806、螺栓III，807、气道，808、外六方轴总成，809、螺栓II，810、回转体，811、螺栓I，812、三通道的壳体总成，813、壳体I，814、过渡体，815、壳体11，816、壳体111，9、随动架，10、钻杆，101、外杆，102、过渡腔，103、第三钢管，104、第二钢管，105、第一钢管，11、动力头，12、正反循环转换装置，121、短钻杆，122、过渡腔，123、气举供给管，124、进气管I，125、护筒，126、护罩，127、排渣管a，128、曲形进气管II，129、排渣孔，13、旋挖钻机机身，14、正循环潜孔锤，15、第一销轴总成，16、提升架，17、出渣口，18、气举进气口，19、进气口，20、第二销轴总成，21、外六方接头，22、第三销轴总成，23、内六方接头，24、密封圈，25、潜孔锤内六方接头，26、中心孔，27、钢管座，28、长圆孔槽。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0033]如图1所示，一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身13、安装在旋挖钻机机身13中钻机钻桅顶端的鹅头7、绕过鹅头7的钢丝绳6、安装在钻机钻桅上的动力头11和安装在动力头11中的钻杆10，还包括水龙头8、随动架9、正反循环转换装置12以及正循环潜孔锤14，所述水龙头8、钻杆10和正反循环转换装置12内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头8固定安装在随动架9上，水龙头8的下端与钻杆10的上端连接，所述钻杆10的下端穿过动力头11，传递旋挖动力；所述随动架9安装在旋挖钻机机身13的钻机钻桅上，并可在钢丝绳6的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置12的上端与钻杆10的下端连接，并将正反循环转换装置12的下端与正循环潜孔锤14连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置12，将正循环潜孔锤14直接接到钻杆10的下端，进行正循环施工。
[0034]优选的，如图1所示，还可包括集渣车I和空压机2，所述集渣车I通过排渣管3与水龙头8的出渣口 17相连，空压机2通过进气管4、气举进气管5与水龙头8的进气口 19、气举进气口 18对应相连。可利用集渣车I用于装载排出来的渣，并利用空压机2提供气源，更便于操作。
[0035]考虑到各个部件的连接紧密性及动力传递问题，所述水龙头8、钻杆10及正反循环转换装置12的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头23、21，水龙头8与钻杆10之间、钻杆10与钻杆10之间、钻杆10与正反循环转换装置12之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头23、21连接；各对内、外六方接头23、21之间通过第三销轴总成22连接。其中，所述内、外六方接头23、21之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈24。通过第三销轴总成22连接后，内、外六方接头23、21能够传递扭矩，且销轴能够承受提升钻杆时的拉力。同时，在连接水龙头8、钻杆10及正反循环转换装置12时，需确保这些部件内的三条管路各自对接完好，密封圈24的设置，可保证各自管路的密封性，具体的连接如图6和图7所不O
[0036]如图2所示，所述随动架9上可安装有提升架16，所述提升架16的上端与钢丝绳6连接。提升架16的增设，可使水龙头8、随动架9与提升架16 —同移动，即在钢丝绳6收放的作用下，水龙头8、提升架16连同随动架9 一起沿钻机钻桅上下移动。
[0037]如图3至图5所示，所述水龙头8包括三通道的壳体总成812、回转体810、使三通道的壳体总成812与回转体810相对运动的轴承803、与回转体810相连接的输出外六方轴总成808以及内圈固定在随动架9上、外圈固定外六方轴总成808的回转支承804，所述三通道的壳体总成812包括壳体I 813、壳体II 815及壳体III 817 ;壳体I 813上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘通过螺栓和垫圈与过渡体814连接；过渡体814下端通过螺栓和垫圈与壳体II 815固定，壳体II 815上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II 815下端也通过螺栓和垫圈与壳体III 816固定，壳体III 816上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。所述出渣孔、气举反循环供给孔及潜孔锤进气孔处均安装有管路，并分别作为水龙头的出渣口 17、气举进气口 18、进气口 19。
[0038]所述三通道的壳体总成812通过螺栓1811和垫圈I固定在随动架9上，随动架9上设有轴承安装止口 ；所述轴承803的外圈与随动架9轴承安装止口配合，内圈与回转体810配合安装，使三通道的壳体总成812和随动架9不做旋转运动；回转体810与三通道的壳体总成812之间设有旋转密封，不仅可以密封各通道的气源泄漏，还可以使回转体810与三通道的壳体总成812之间可相互相对运动；回转体810通过螺栓II809和垫圈II与外六方轴总成808相连接，外六方轴总成808上设计有安装孔，可使外六方轴总成808与回转支承804外圈连接，并用螺栓III806和垫圈II固定，回转支承804内圈通过螺栓IV805和垫圈IV固定在随动架9上；外六方轴总成808上设有与钻杆10端部内六方接头配合使用的外六方接头，内、外六方接头之间通过销轴连接，并通过密封圈密封整个气源。
[0039]优选地，如图8和图9所示，所述正反循环转换装置12包括短钻杆121、供气管路和排渣系统；所述短钻杆121的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆121内设有与内六方接头I 4连通用于气举排渣的气举供给管123 ;所述供气管路包括进气管I 124、过渡腔122和曲形进气管II 128，进气管I 124上端通过过渡腔122与内六方接头连通，进气管I 124下端通过过渡腔122连接曲形进气管II 128，曲形进气管II 128连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔129及排渣管al27，所述排渣管al27设置在短钻杆121内，并与内六方接头连通，短钻杆121下端部开设有若干与排渣管al27连通的排渣孔129。
[0040]其中，排渣孔129的数量 可根据潜孔锤每分钟切削的碎石量进行计算设置；排渣孔129在单位时间内吸收的碎石量应大于潜孔锤切削的碎石量，以便排渣顺畅。本实施例排渣孔129优选设置有四个，交错排布。还可在短钻杆121下部外周设有护筒125，护筒125下设置有用于集渣的护罩126，所述护筒125的直径大小比潜孔锤所切削孔径稍小20mm，以导向整个钻杆；护罩126为伞形结构，可防止潜孔锤切削的碎石从护筒与孔壁之间排出，强制性让碎石从排渣孔进入排渣系统，伞型部分与碎渣接触面呈一定斜度，更有利于碎渣的导向，使碎渣更顺畅的进入到短钻杆内，进行排渣。同时，进气孔的进气量必须足够大以便给大直径潜孔锤供给动力气源，而气孔通过内外六方接头时，其结构受到限制，为使通气量足够大，如图9所示，进气管I 124为长圆孔。
[0041]优选地，如图10至图12所示，所述钻杆10可包括中空的外杆101，所述外杆101的两端分别连接设有中心孔26的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座27，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽28 ;所述外杆101内侧两端设有与外杆101同心的圆柱形过渡腔102，所述外杆101内套有同心放置且横贯两段过渡腔102的第一钢管105，第一钢管105的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆101和第一钢管105之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔102的第二钢管104 ;所述第一钢管105内布置有横穿第一钢管105的第三钢管103，所述第三钢管103的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔102分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔102以及第二钢管104形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管103与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管105和第三钢管103之间的空腔形成排渣管路。
[0042]上述结构可在钻杆内部这样一个有限的圆柱体空间内实现潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路独立运行，多个钻杆之间通过一对特殊的内、外六方接头连接，即可实现三条管路各自对接，并可保证各自管路的密封性，也实现了普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的方便切换。
[0043]安装时，可先将水龙头8和随动架9固定连接，并将钢丝绳6连接端绕过鹅头7，通过第一销轴总成15将钢丝绳6与提升架16的上端连接，再通过第二销轴总成20将提升架16的下端与随动架9连接。随后将排渣管3连接集渣车I和出渣口 17，进气管4连接空压机2和进气口 19，气举进气管5连接空压机2和气举进气口 18。然后，可将水龙头8和钻杆10连接，具体是:先将密封圈24安装于水龙头8下端的外六方接头21上对应的密封槽中，接着将外六方接头21与钻杆上端内六方接头23对接，并使得其上用于安装第三销轴总成22的孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好；接着再将第三销轴总成22穿入对应的销轴孔中并固定好即可。最后再根据需要，将钻杆10、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14按照上述内、外六方接头23、21连接的方式进行连接，即连接钻杆10和正反循环转换装置12、正反循环转换装置12和正循环潜孔锤14以及直接连接钻杆10和正循环潜孔锤14时，实施方式与连接水龙头8和钻杆10相似。
[0044]其中，随着钻深不断加深，可增加钻杆10的数量，多个钻杆10之间可通过彼此的内、外六方接头23、21依次首尾连接，实施方式也与连接水龙头8和钻杆10相似。
[0045]当需要正循环施工时，只要拆除正反循环转换装置12，将正循环潜孔锤14直接接到钻杆10上，即钻杆10的内六方接头与正循环潜孔锤14外六方接头相结合，安装上密封圈24，并通过销轴固定。同时，可将其中举反循环进气口封死，利用另两个通道做正循环施工。工作过程:动力头11带动钻杆10和正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，所切削碎石沿钻杆10与孔壁之间的间隙上升，从孔口溢出。
[0046]当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置12的上端连接钻杆1，下端连接正循环潜孔锤14。具体安装过程为:先将密封圈安装于钻杆10端部外六方接头对应的密封槽中，接着将正反循环转换装置12端部的内六方接头与钻杆10的外六方接头对接，并使得其上用于安装销轴的销轴孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好，接着再将销轴穿入对应的销轴孔中并固定好。正反循环转换装置12的下端接到正循环潜孔锤14上时，先将密封圈安装于正反循环转换装置12端部外六方接头对应的密封槽中，接着将正循环潜孔锤14端部的内六方接头与正反循环转换装置12的外六方接头对接，并使得其上用于安装销轴的销轴孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好。接着再将销轴穿入对应的销轴孔中并固定好。
[0047]工作过程:由动力头带动钻杆10、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，泥浆通过已成孔壁注入孔里正反循环转换装置12护筒125上方以护壁，防止已成孔塌孔。反循环气举气源与正循环潜孔锤14供给气源沿钻杆10各相应孔口注入正反循环转换装置12底部，正循环潜孔锤14通过注入的动力气源切削岩石，所切削岩石经破碎后在余气的作用下通过正反循环转换装置12排渣孔129进入杆中心排渣，在反循环气举气源的作用下，将所排渣排出孔口。
[0048]气源供给过程:空压机产生的气体经进气口 19进入水龙头8，然后沿着水龙头8内的潜孔锤供气管路依次进入钻杆10和正反循环转换装置12对应的潜孔锤供气管路，最后进入正循环潜孔锤14，正循环潜孔锤14通过注入的动力气源切削岩石，所切削岩石经破碎后在余气的作用下通过正反循环转换装置12排渣孔129进入杆中心；同时，空压机产生的另一气体经过气举进气管进入气举进气口，然后沿着水龙头8内的潜孔锤供气管路依次进入钻杆10和正反循环转换装置12气举供给管气举排渣；所排渣顺着正反循环转换装置12和钻杆10，从水龙头8通过排渣管3，将渣排入集渣车处理再循环使用。
[0049]回转及钻杆进给过程:动力头带动钻杆10及所连接的水龙头8、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，然后，随着岩石的破碎，钻机放出的钢丝绳6下放，钻杆10进给运动，水龙头8上的随动架9沿钻机钻桅上下移动，防止钻杆在钻进过程中偏斜。当钻孔深度达到施工设计要求时，钢丝绳提升，将整个装置提出孔口。
[0050]由上述结构可见，本实用新型利用正循环潜孔锤，通过安装、拆除正反循环转换结构，达到正、反循环施工的目的，而采用内设孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路的水龙头、钻杆和正反循环转换装置，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
【主权项】
1.一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身(13)、安装在旋挖钻机机身(13)中钻机钻桅顶端的鹅头(7)、绕过鹅头(7)的钢丝绳(6)、安装在钻机钻桅上的动力头(11)和安装在动力头(11)中的钻杆(10)， 其特征在于，还包括水龙头(8)、随动架(9)、正反循环转换装置(12)以及正循环潜孔锤(14)，所述水龙头(8)、钻杆(10)和正反循环转换装置(12)内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头(8)固定安装在随动架 (9)上，水龙头(8)的下端与钻杆(10)的上端连接，所述钻杆(10)的下端穿过动力头(11)，传递旋挖动力；所述随动架(9)安装在旋挖钻机机身(13)的钻机钻桅上，并可在钢丝绳(6)的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置(12)的上端与钻杆(10)的下端连接，并将正反循环转换装置(12)的下端与正循环潜孔锤(14)连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置(12)，将正循环潜孔锤(14)直接接到钻杆(10)的下端，进行正循环施工。2.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，还包括集渣车(I)和空压机(2)，所述集渣车(I)通过排渣管(3)与水龙头(8)的出渣口(17)相连，空压机⑵通过进气管(4)、气举进气管(5)与水龙头⑶的进气口(19)、气举进气口(18)对应相连。3.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述水龙头(8)、钻杆(10)及正反循环转换装置(12)的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头(23、21)，水龙头⑶与钻杆(10)之间、钻杆(10)与钻杆(10)之间、钻杆(10)与正反循环转换装置(12)之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头(23、21)连接；各对内、外六方接头(23、21)之间通过第三销轴总成(22)连接。4.根据权利要求3所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述内、外六方接头(23、21)之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈(24)。5.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述水龙头(8)包括三通道的壳体总成(812)、回转体(810)、使三通道的壳体总成(812)与回转体(810)相对运动的轴承(803)、与回转体(810)相连接的输出外六方轴总成(808)以及内圈固定在随动架(9)上、外圈固定外六方轴总成(808)的回转支承(804)，所述三通道的壳体总成(812)包括壳体I (813)、壳体II (815)及壳体III (816);壳体I (813)上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘与过渡体(814)连接；过渡体(814)下端与壳体II (815)固定，壳体II (815)上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II (815)下端与壳体III (816)固定，壳体III (816)上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。6.根据权利要求5所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述三通道的壳体总成(812)固定在随动架(9)上，随动架(9)上设有轴承安装止口 ；所述轴承(803)的外圈与随动架(9)轴承安装止口配合，内圈与回转体(810)配合安装，使三通道的壳体总成(812)和随动架(9)不做旋转运动；回转体(810)与三通道的壳体总成(812)之间设有用于密封各通道防止气源泄漏的旋转密封，使回转体(810)与三通道的壳体总成(812)之间可相互相对运动；回转体(810)与外六方轴总成(808)相连接，外六方轴总成(808)上设计有安装孔，可使外六方轴总成(808)与回转支承(804)外圈连接，回转支承(804)内圈固定在随动架(9)上；外六方轴总成(808)上设有与钻杆(10)端部内六方接头配合使用的外六方接头。7.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述随动架(9)上安装有提升架(16)，所述提升架(16)的上端与钢丝绳(6)连接。8.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述正反循环转换装置(12)包括短钻杆(121)、供气管路和排渣系统；所述短钻杆(121)的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆(121)内设有与内六方接头I (4)连通用于气举排渣的气举供给管(123);所述供气管路包括进气管I (124)、过渡腔(122)和曲形进气管II (128)，进气管I (124)上端通过过渡腔(122)与内六方接头连通，进气管I (124)下端通过过渡腔(122)连接曲形进气管II (128)，曲形进气管II (128)连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔(129)及排渣管a(127)，所述排渣管a(127)设置在短钻杆(121)内，并与内六方接头连通，短钻杆(121)下端部开设有若干与排渣管a (127)连通的排渣孔(129) ο9.根据权利要求8所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述短钻杆(121)下部外周设有护筒(125)，护筒(125)下设置有用于集渣的护罩(126)。10.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述钻杆(10)包括中空的外杆(101)，所述外杆(101)的两端分别连接设有中心孔的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽；所述外杆(101)内侧两端设有与外杆(101)同心的圆柱形过渡腔(102)，所述外杆(101)内套有同心放置且横贯两段过渡腔(102)的第一钢管(105)，第一钢管(105)的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆(101)和第一钢管(105)之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔(102)的第二钢管(104);所述第一钢管(105)内布置有横穿第一钢管(105)的第三钢管(103)，所述第三钢管(103)的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔(102)分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔(102)以及第二钢管(104)形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管(103)与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管(105)和第三钢管(103)之间的空腔形成排渣管路。
【专利摘要】本实用新型公开一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身(13)、鹅头(7)、钢丝绳(6)、动力头(11)、钻杆(10)、水龙头(8)、随动架(9)、正反循环转换装置(12)以及正循环潜孔锤，水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；水龙头固定安装在随动架上，下端与钻杆连接，钻杆穿过动力头，传递旋挖动力；正反循环转换装置安装在钻杆与正循环潜孔锤之间。本实用新型通过拆除、安装正反循环转换装置，实现正、反循环施工；供气管路、排渣管路等全部从水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部通过，无需改动动力头即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的切换。
【IPC分类】E21B21/16, E21B3/00, E21B17/02, E21B4/06
【公开号】CN204703757
【申请号】CN201520117046
【发明人】张继光, 范强生, 罗菊, 孙余, 刘国莉, 王海静, 金洲
【申请人】徐州徐工基础工程机械有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年2月26日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种旋挖钻机，具体是一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，属于旋挖钻机技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，旋挖钻机施工中的岩石破碎主要属于剪切入岩，根据岩石剪切破碎的条件，旋挖钻机要实现顺利入岩，必须具备大扭矩及有效传递的大加压力、钻具截齿的高硬度以及耐磨性三大主因素。然而，由于后两种因素的限制，使得旋挖钻机在硬岩工况下施工效率极其低下。而且，因地层对设备的反作用力波动大，且峰值高，故对设备的结构件疲劳性损害也较大。
[0003]在此背景下气动潜孔锤钻进技术应运而生，所述气动潜孔锤钻进技术是国内外目前应用较多的一种钻进技术，也是空气钻进技术在碎岩方法上的一项重大突破。将气动潜孔锤与旋挖钻机的配套使用技术不仅可以大幅度提高钻进效率、而且成孔质量较好、施工成本低，较适用于中等硬度以上的岩层钻进，特别是坚硬岩层的钻进。但现有气动潜孔锤钻进技术尚存在一些不足的地方:
[0004](I)旋挖钻机与潜孔锤配合使用时，钻孔直径较大，一般应用正循环较多，为防止塌孔，必须全护筒套管跟进施工，这样不仅成本较高，而且所排渣不容易收集，环境污染较大。而若利用反循环进行排渣，虽然可以集中收集渣，通过结构设计还可以减少全护筒施工，降低施工成本。但由于目前市场上大直径正循环潜孔锤直径最大可达2米，反循环潜孔锤直径最大才0.3米左右，如何在施工大孔径时用正循环潜孔锤实现反循环施工工法是粧工行业一直研宄且还未解决的重大难点；
[0005](2)传统的气动潜孔锤装置中钻杆和水龙头分别接到动力头的上下端，由动力头驱动钻杆，水龙头上输气孔及排渣孔通过动力头转换到钻杆中。这种结构也能实现旋挖钻机与气动潜孔锤配合使用，但动力头改动较大，不能很方便地实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的切换，施工成本较大。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，利用正循环潜孔锤，通过拆除、安装正反循环转换装置，达到正、反循环施工的目的；采用一种特殊的水龙头和特殊的钻杆，供气管路、排渣管路等全部从水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部通过，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身、安装在旋挖钻机机身中钻机钻桅顶端的鹅头、绕过鹅头的钢丝绳、安装在钻机钻桅上的动力头和安装在动力头中的钻杆，还包括水龙头、随动架、正反循环转换装置以及正循环潜孔锤，所述水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头固定安装在随动架上，水龙头的下端与钻杆的上端连接，所述钻杆的下端穿过动力头，传递旋挖动力；所述随动架安装在旋挖钻机机身的钻机钻桅上，并可在钢丝绳的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置的上端与钻杆的下端连接，并将正反循环转换装置的下端与正循环潜孔锤连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置，将正循环潜孔锤直接接到钻杆的下端，进行正循环施工。
[0008]还包括集渣车和空压机，所述集渣车通过排渣管与水龙头的出渣口相连，空压机通过进气管、气举进气管与水龙头的进气口、气举进气口对应相连。
[0009]所述水龙头、钻杆及正反循环转换装置的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头、，水龙头与钻杆之间、钻杆与钻杆之间、钻杆与正反循环转换装置之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头、连接；各对内、外六方接头、之间通过第三销轴总成连接。
[0010]所述内、外六方接头、之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈。
[0011]所述水龙头包括三通道的壳体总成、回转体、使三通道的壳体总成与回转体相对运动的轴承、与回转体相连接的输出外六方轴总成以及内圈固定在随动架上、外圈固定外六方轴总成的回转支承，所述三通道的壳体总成包括壳体1、壳体II及壳体III;壳体I上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘与过渡体连接；过渡体下端与壳体II固定，壳体II上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II下端与壳体III固定，壳体III上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。
[0012]所述三通道的壳体总成固定在随动架上，随动架上设有轴承安装止口 ；所述轴承的外圈与随动架轴承安装止口配合，内圈与回转体配合安装，使三通道的壳体总成和随动架不做旋转运动；回转体与三通道的壳体总成之间设有用于密封各通道防止气源泄漏的旋转密封，使回转体与三通道的壳体总成之间可相互相对运动；回转体与外六方轴总成相连接，外六方轴总成上设计有安装孔，可使外六方轴总成与回转支承外圈连接，回转支承内圈固定在随动架上；外六方轴总成上设有与钻杆端部内六方接头配合使用的外六方接头。
[0013]所述随动架上安装有提升架，所述提升架的上端与钢丝绳连接。
[0014]所述正反循环转换装置包括短钻杆、供气管路和排渣系统；所述短钻杆的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆内设有与内六方接头I连通用于气举排渣的气举供给管；所述供气管路包括进气管1、过渡腔和曲形进气管II，进气管I上端通过过渡腔与内六方接头连通，进气管I下端通过过渡腔连接曲形进气管II，曲形进气管II连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔及排渣管a，所述排渣管a设置在短钻杆内，并与内六方接头连通，短钻杆下端部开设有若干与排渣管a连通的排渣孔。
[0015]所述短钻杆下部外周设有护筒，护筒下设置有用于集渣的护罩。
[0016]所述钻杆包括中空的外杆，所述外杆的两端分别连接设有中心孔的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽；所述外杆内侧两端设有与外杆同心的圆柱形过渡腔，所述外杆内套有同心放置且横贯两段过渡腔的第一钢管，第一钢管的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆和第一钢管之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔的第二钢管；所述第一钢管内布置有横穿第一钢管的第三钢管，所述第三钢管的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔以及第二钢管形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管和第三钢管之间的空腔形成排渣管路。
[0017]与现有技术相比，本实用新型利用正循环潜孔锤，通过安装、拆除正反循环转换结构，达到正、反循环施工的目的，而采用内设孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路的水龙头、钻杆和正反循环转换装置，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为水龙头与其他部件间的连接示意图；
[ 0020]图3为本实用新型水龙头的结构示意图；
[0021]图4为本实用新型水龙头的剖视图；
[0022]图5为本实用新型水龙头部分结构示意图；
[0023]图6为相邻两个钻杆之间连接情况结构图；
[0024]图7为钻杆与正反循环转换装置之间连接情况结构图；
[0025]图8为本实用新型正反循环转换装置的结构示意图；
[0026]图9为图8中A-A向的剖视图；
[0027]图10为本实用新型钻杆的结构示意图；
[0028]图11为图10中A-A向的剖视图；
[0029]图12为图10中B-B向的剖视图；
[0030]图13为正反循环转换装置与潜孔锤之间连接情况结构图。
[0031]图中:1、集渣车，2、空压机，3、排渣管，4、进气管，5、气举进气管，6、钢丝绳，7、鹅头，8、水龙头，801、气腔，802、密封，803、轴承，804、回转支承，805、螺栓IV，806、螺栓III，807、气道，808、外六方轴总成，809、螺栓II，810、回转体，811、螺栓I，812、三通道的壳体总成，813、壳体I，814、过渡体，815、壳体11，816、壳体111，9、随动架，10、钻杆，101、外杆，102、过渡腔，103、第三钢管，104、第二钢管，105、第一钢管，11、动力头，12、正反循环转换装置，121、短钻杆，122、过渡腔，123、气举供给管，124、进气管I，125、护筒，126、护罩，127、排渣管a，128、曲形进气管II，129、排渣孔，13、旋挖钻机机身，14、正循环潜孔锤，15、第一销轴总成，16、提升架，17、出渣口，18、气举进气口，19、进气口，20、第二销轴总成，21、外六方接头，22、第三销轴总成，23、内六方接头，24、密封圈，25、潜孔锤内六方接头，26、中心孔，27、钢管座，28、长圆孔槽。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0033]如图1所示，一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身13、安装在旋挖钻机机身13中钻机钻桅顶端的鹅头7、绕过鹅头7的钢丝绳6、安装在钻机钻桅上的动力头11和安装在动力头11中的钻杆10，还包括水龙头8、随动架9、正反循环转换装置12以及正循环潜孔锤14，所述水龙头8、钻杆10和正反循环转换装置12内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头8固定安装在随动架9上，水龙头8的下端与钻杆10的上端连接，所述钻杆10的下端穿过动力头11，传递旋挖动力；所述随动架9安装在旋挖钻机机身13的钻机钻桅上，并可在钢丝绳6的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置12的上端与钻杆10的下端连接，并将正反循环转换装置12的下端与正循环潜孔锤14连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置12，将正循环潜孔锤14直接接到钻杆10的下端，进行正循环施工。
[0034]优选的，如图1所示，还可包括集渣车I和空压机2，所述集渣车I通过排渣管3与水龙头8的出渣口 17相连，空压机2通过进气管4、气举进气管5与水龙头8的进气口 19、气举进气口 18对应相连。可利用集渣车I用于装载排出来的渣，并利用空压机2提供气源，更便于操作。
[0035]考虑到各个部件的连接紧密性及动力传递问题，所述水龙头8、钻杆10及正反循环转换装置12的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头23、21，水龙头8与钻杆10之间、钻杆10与钻杆10之间、钻杆10与正反循环转换装置12之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头23、21连接；各对内、外六方接头23、21之间通过第三销轴总成22连接。其中，所述内、外六方接头23、21之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈24。通过第三销轴总成22连接后，内、外六方接头23、21能够传递扭矩，且销轴能够承受提升钻杆时的拉力。同时，在连接水龙头8、钻杆10及正反循环转换装置12时，需确保这些部件内的三条管路各自对接完好，密封圈24的设置，可保证各自管路的密封性，具体的连接如图6和图7所不O
[0036]如图2所示，所述随动架9上可安装有提升架16，所述提升架16的上端与钢丝绳6连接。提升架16的增设，可使水龙头8、随动架9与提升架16 —同移动，即在钢丝绳6收放的作用下，水龙头8、提升架16连同随动架9 一起沿钻机钻桅上下移动。
[0037]如图3至图5所示，所述水龙头8包括三通道的壳体总成812、回转体810、使三通道的壳体总成812与回转体810相对运动的轴承803、与回转体810相连接的输出外六方轴总成808以及内圈固定在随动架9上、外圈固定外六方轴总成808的回转支承804，所述三通道的壳体总成812包括壳体I 813、壳体II 815及壳体III 817 ;壳体I 813上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘通过螺栓和垫圈与过渡体814连接；过渡体814下端通过螺栓和垫圈与壳体II 815固定，壳体II 815上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II 815下端也通过螺栓和垫圈与壳体III 816固定，壳体III 816上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。所述出渣孔、气举反循环供给孔及潜孔锤进气孔处均安装有管路，并分别作为水龙头的出渣口 17、气举进气口 18、进气口 19。
[0038]所述三通道的壳体总成812通过螺栓1811和垫圈I固定在随动架9上，随动架9上设有轴承安装止口 ；所述轴承803的外圈与随动架9轴承安装止口配合，内圈与回转体810配合安装，使三通道的壳体总成812和随动架9不做旋转运动；回转体810与三通道的壳体总成812之间设有旋转密封，不仅可以密封各通道的气源泄漏，还可以使回转体810与三通道的壳体总成812之间可相互相对运动；回转体810通过螺栓II809和垫圈II与外六方轴总成808相连接，外六方轴总成808上设计有安装孔，可使外六方轴总成808与回转支承804外圈连接，并用螺栓III806和垫圈II固定，回转支承804内圈通过螺栓IV805和垫圈IV固定在随动架9上；外六方轴总成808上设有与钻杆10端部内六方接头配合使用的外六方接头，内、外六方接头之间通过销轴连接，并通过密封圈密封整个气源。
[0039]优选地，如图8和图9所示，所述正反循环转换装置12包括短钻杆121、供气管路和排渣系统；所述短钻杆121的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆121内设有与内六方接头I 4连通用于气举排渣的气举供给管123 ;所述供气管路包括进气管I 124、过渡腔122和曲形进气管II 128，进气管I 124上端通过过渡腔122与内六方接头连通，进气管I 124下端通过过渡腔122连接曲形进气管II 128，曲形进气管II 128连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔129及排渣管al27，所述排渣管al27设置在短钻杆121内，并与内六方接头连通，短钻杆121下端部开设有若干与排渣管al27连通的排渣孔129。
[0040]其中，排渣孔129的数量 可根据潜孔锤每分钟切削的碎石量进行计算设置；排渣孔129在单位时间内吸收的碎石量应大于潜孔锤切削的碎石量，以便排渣顺畅。本实施例排渣孔129优选设置有四个，交错排布。还可在短钻杆121下部外周设有护筒125，护筒125下设置有用于集渣的护罩126，所述护筒125的直径大小比潜孔锤所切削孔径稍小20mm，以导向整个钻杆；护罩126为伞形结构，可防止潜孔锤切削的碎石从护筒与孔壁之间排出，强制性让碎石从排渣孔进入排渣系统，伞型部分与碎渣接触面呈一定斜度，更有利于碎渣的导向，使碎渣更顺畅的进入到短钻杆内，进行排渣。同时，进气孔的进气量必须足够大以便给大直径潜孔锤供给动力气源，而气孔通过内外六方接头时，其结构受到限制，为使通气量足够大，如图9所示，进气管I 124为长圆孔。
[0041]优选地，如图10至图12所示，所述钻杆10可包括中空的外杆101，所述外杆101的两端分别连接设有中心孔26的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座27，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽28 ;所述外杆101内侧两端设有与外杆101同心的圆柱形过渡腔102，所述外杆101内套有同心放置且横贯两段过渡腔102的第一钢管105，第一钢管105的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆101和第一钢管105之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔102的第二钢管104 ;所述第一钢管105内布置有横穿第一钢管105的第三钢管103，所述第三钢管103的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔102分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔102以及第二钢管104形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管103与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管105和第三钢管103之间的空腔形成排渣管路。
[0042]上述结构可在钻杆内部这样一个有限的圆柱体空间内实现潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路独立运行，多个钻杆之间通过一对特殊的内、外六方接头连接，即可实现三条管路各自对接，并可保证各自管路的密封性，也实现了普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的方便切换。
[0043]安装时，可先将水龙头8和随动架9固定连接，并将钢丝绳6连接端绕过鹅头7，通过第一销轴总成15将钢丝绳6与提升架16的上端连接，再通过第二销轴总成20将提升架16的下端与随动架9连接。随后将排渣管3连接集渣车I和出渣口 17，进气管4连接空压机2和进气口 19，气举进气管5连接空压机2和气举进气口 18。然后，可将水龙头8和钻杆10连接，具体是:先将密封圈24安装于水龙头8下端的外六方接头21上对应的密封槽中，接着将外六方接头21与钻杆上端内六方接头23对接，并使得其上用于安装第三销轴总成22的孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好；接着再将第三销轴总成22穿入对应的销轴孔中并固定好即可。最后再根据需要，将钻杆10、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14按照上述内、外六方接头23、21连接的方式进行连接，即连接钻杆10和正反循环转换装置12、正反循环转换装置12和正循环潜孔锤14以及直接连接钻杆10和正循环潜孔锤14时，实施方式与连接水龙头8和钻杆10相似。
[0044]其中，随着钻深不断加深，可增加钻杆10的数量，多个钻杆10之间可通过彼此的内、外六方接头23、21依次首尾连接，实施方式也与连接水龙头8和钻杆10相似。
[0045]当需要正循环施工时，只要拆除正反循环转换装置12，将正循环潜孔锤14直接接到钻杆10上，即钻杆10的内六方接头与正循环潜孔锤14外六方接头相结合，安装上密封圈24，并通过销轴固定。同时，可将其中举反循环进气口封死，利用另两个通道做正循环施工。工作过程:动力头11带动钻杆10和正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，所切削碎石沿钻杆10与孔壁之间的间隙上升，从孔口溢出。
[0046]当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置12的上端连接钻杆1，下端连接正循环潜孔锤14。具体安装过程为:先将密封圈安装于钻杆10端部外六方接头对应的密封槽中，接着将正反循环转换装置12端部的内六方接头与钻杆10的外六方接头对接，并使得其上用于安装销轴的销轴孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好，接着再将销轴穿入对应的销轴孔中并固定好。正反循环转换装置12的下端接到正循环潜孔锤14上时，先将密封圈安装于正反循环转换装置12端部外六方接头对应的密封槽中，接着将正循环潜孔锤14端部的内六方接头与正反循环转换装置12的外六方接头对接，并使得其上用于安装销轴的销轴孔对齐、安装有密封圈的轴与对应的孔配合完好。接着再将销轴穿入对应的销轴孔中并固定好。
[0047]工作过程:由动力头带动钻杆10、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，泥浆通过已成孔壁注入孔里正反循环转换装置12护筒125上方以护壁，防止已成孔塌孔。反循环气举气源与正循环潜孔锤14供给气源沿钻杆10各相应孔口注入正反循环转换装置12底部，正循环潜孔锤14通过注入的动力气源切削岩石，所切削岩石经破碎后在余气的作用下通过正反循环转换装置12排渣孔129进入杆中心排渣，在反循环气举气源的作用下，将所排渣排出孔口。
[0048]气源供给过程:空压机产生的气体经进气口 19进入水龙头8，然后沿着水龙头8内的潜孔锤供气管路依次进入钻杆10和正反循环转换装置12对应的潜孔锤供气管路，最后进入正循环潜孔锤14，正循环潜孔锤14通过注入的动力气源切削岩石，所切削岩石经破碎后在余气的作用下通过正反循环转换装置12排渣孔129进入杆中心；同时，空压机产生的另一气体经过气举进气管进入气举进气口，然后沿着水龙头8内的潜孔锤供气管路依次进入钻杆10和正反循环转换装置12气举供给管气举排渣；所排渣顺着正反循环转换装置12和钻杆10，从水龙头8通过排渣管3，将渣排入集渣车处理再循环使用。
[0049]回转及钻杆进给过程:动力头带动钻杆10及所连接的水龙头8、正反循环转换装置12及正循环潜孔锤14回转切削破碎岩土，然后，随着岩石的破碎，钻机放出的钢丝绳6下放，钻杆10进给运动，水龙头8上的随动架9沿钻机钻桅上下移动，防止钻杆在钻进过程中偏斜。当钻孔深度达到施工设计要求时，钢丝绳提升，将整个装置提出孔口。
[0050]由上述结构可见，本实用新型利用正循环潜孔锤，通过安装、拆除正反循环转换结构，达到正、反循环施工的目的，而采用内设孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路的水龙头、钻杆和正反循环转换装置，使得动力头无需改动，即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间方便切换。
【主权项】
1.一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身(13)、安装在旋挖钻机机身(13)中钻机钻桅顶端的鹅头(7)、绕过鹅头(7)的钢丝绳(6)、安装在钻机钻桅上的动力头(11)和安装在动力头(11)中的钻杆(10)， 其特征在于，还包括水龙头(8)、随动架(9)、正反循环转换装置(12)以及正循环潜孔锤(14)，所述水龙头(8)、钻杆(10)和正反循环转换装置(12)内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；所述水龙头(8)固定安装在随动架 (9)上，水龙头(8)的下端与钻杆(10)的上端连接，所述钻杆(10)的下端穿过动力头(11)，传递旋挖动力；所述随动架(9)安装在旋挖钻机机身(13)的钻机钻桅上，并可在钢丝绳(6)的作用下沿钻机钻桅上下移动；当需要反循环施工时，可将正反循环转换装置(12)的上端与钻杆(10)的下端连接，并将正反循环转换装置(12)的下端与正循环潜孔锤(14)连接，进行反循环施工；需要正循环施工时，可拆除正反循环转换装置(12)，将正循环潜孔锤(14)直接接到钻杆(10)的下端，进行正循环施工。2.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，还包括集渣车(I)和空压机(2)，所述集渣车(I)通过排渣管(3)与水龙头(8)的出渣口(17)相连，空压机⑵通过进气管(4)、气举进气管(5)与水龙头⑶的进气口(19)、气举进气口(18)对应相连。3.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述水龙头(8)、钻杆(10)及正反循环转换装置(12)的连接端都设有相互匹配的内、外六方接头(23、21)，水龙头⑶与钻杆(10)之间、钻杆(10)与钻杆(10)之间、钻杆(10)与正反循环转换装置(12)之间通过设置在各自端部的一对内、外六方接头(23、21)连接；各对内、外六方接头(23、21)之间通过第三销轴总成(22)连接。4.根据权利要求3所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述内、外六方接头(23、21)之间设有用于保证各自管路密封性的密封圈(24)。5.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述水龙头(8)包括三通道的壳体总成(812)、回转体(810)、使三通道的壳体总成(812)与回转体(810)相对运动的轴承(803)、与回转体(810)相连接的输出外六方轴总成(808)以及内圈固定在随动架(9)上、外圈固定外六方轴总成(808)的回转支承(804)，所述三通道的壳体总成(812)包括壳体I (813)、壳体II (815)及壳体III (816);壳体I (813)上设有出渣孔及法兰盘，施工中碎石及杂物可通过出渣孔排出，法兰盘与过渡体(814)连接；过渡体(814)下端与壳体II (815)固定，壳体II (815)上设有气举反循环供给孔，气举反循环供给孔在施工中可提供气源，实现气举排渣；壳体II (815)下端与壳体III (816)固定，壳体III (816)上设有潜孔锤进气孔，在施工中，潜孔锤进气孔可用于提供气源供给潜孔锤工作。6.根据权利要求5所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述三通道的壳体总成(812)固定在随动架(9)上，随动架(9)上设有轴承安装止口 ；所述轴承(803)的外圈与随动架(9)轴承安装止口配合，内圈与回转体(810)配合安装，使三通道的壳体总成(812)和随动架(9)不做旋转运动；回转体(810)与三通道的壳体总成(812)之间设有用于密封各通道防止气源泄漏的旋转密封，使回转体(810)与三通道的壳体总成(812)之间可相互相对运动；回转体(810)与外六方轴总成(808)相连接，外六方轴总成(808)上设计有安装孔，可使外六方轴总成(808)与回转支承(804)外圈连接，回转支承(804)内圈固定在随动架(9)上；外六方轴总成(808)上设有与钻杆(10)端部内六方接头配合使用的外六方接头。7.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述随动架(9)上安装有提升架(16)，所述提升架(16)的上端与钢丝绳(6)连接。8.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述正反循环转换装置(12)包括短钻杆(121)、供气管路和排渣系统；所述短钻杆(121)的上端设有内六方接头，下端设有外六方接头；所述短钻杆(121)内设有与内六方接头I (4)连通用于气举排渣的气举供给管(123);所述供气管路包括进气管I (124)、过渡腔(122)和曲形进气管II (128)，进气管I (124)上端通过过渡腔(122)与内六方接头连通，进气管I (124)下端通过过渡腔(122)连接曲形进气管II (128)，曲形进气管II (128)连通外六方接头；所述排渣系统包括排渣孔(129)及排渣管a(127)，所述排渣管a(127)设置在短钻杆(121)内，并与内六方接头连通，短钻杆(121)下端部开设有若干与排渣管a (127)连通的排渣孔(129) ο9.根据权利要求8所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述短钻杆(121)下部外周设有护筒(125)，护筒(125)下设置有用于集渣的护罩(126)。10.根据权利要求1所述的一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，其特征在于，所述钻杆(10)包括中空的外杆(101)，所述外杆(101)的两端分别连接设有中心孔的内六方接头和外六方接头，所述内、外六方接头的中心孔内均设有钢管座，内、外六方接头上中心孔的外周开有长圆孔槽；所述外杆(101)内侧两端设有与外杆(101)同心的圆柱形过渡腔(102)，所述外杆(101)内套有同心放置且横贯两段过渡腔(102)的第一钢管(105)，第一钢管(105)的两端分别与内、外六方接头的中心孔对接；所述外杆(101)和第一钢管(105)之间的环形圆柱空腔内布置有连通两段过渡腔(102)的第二钢管(104);所述第一钢管(105)内布置有横穿第一钢管(105)的第三钢管(103)，所述第三钢管(103)的一端插入内六方接头中心孔内的钢管座，另一端穿出外六方接头中心孔内的钢管座；所述两段过渡腔(102)分别与内、外六方接头上的长圆孔槽连通；所述内、外六方接头的长圆孔槽、过渡腔(102)以及第二钢管(104)形成潜孔锤供气管路；所述第三钢管(103)与内、外六方接头的钢管座形成气举反循环管路；所述内、外六方接头的中心孔以及第一钢管(105)和第三钢管(103)之间的空腔形成排渣管路。
【专利摘要】本实用新型公开一种可实现正、反循环气动潜孔锤工法的旋挖钻机，包括旋挖钻机机身(13)、鹅头(7)、钢丝绳(6)、动力头(11)、钻杆(10)、水龙头(8)、随动架(9)、正反循环转换装置(12)以及正循环潜孔锤，水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部都设有潜孔锤供气、气举反循环供气和排渣三条管路；水龙头固定安装在随动架上，下端与钻杆连接，钻杆穿过动力头，传递旋挖动力；正反循环转换装置安装在钻杆与正循环潜孔锤之间。本实用新型通过拆除、安装正反循环转换装置，实现正、反循环施工；供气管路、排渣管路等全部从水龙头、钻杆和正反循环转换装置内部通过，无需改动动力头即可实现普通旋挖与气动潜孔锤旋挖之间的切换。
【IPC分类】E21B21/16, E21B3/00, E21B17/02, E21B4/06
【公开号】CN204703757
【申请号】CN201520117046
【发明人】张继光, 范强生, 罗菊, 孙余, 刘国莉, 王海静, 金洲
【申请人】徐州徐工基础工程机械有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年2月26日
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