专利名称：具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机属工程基础施工设备，特别涉及大口径钻孔桩施工设备。
背景技术：
目前在桥梁、港口码头和高层建筑基础施工中，采用大口径钻孔桩工法时，广泛使用的设备是动力头工程钻机，目前使用的该型钻机为恒减压自动钻进模式，即由钻机的钻具总成自身的重量提供破碎岩层的压力，在钻进过程中，通过两个提放油缸提起部分钻具总成自身重量，这样充分利用钻具总成的铅垂作用，保证沉孔的垂直度和施加最佳破岩压力，同时自动恒减压跟进作业。
发明内容
随着基础施工工法的多样性和基础地质岩层的复杂性，对配合施工的动力头工程钻机提出了更高的要求，比如开孔或钻孔深度快到位但基础岩层强度不均匀等造成钻具总成自身重量不能满足钻进要求，再比如钻斜孔时铅垂作用不能使用，这样既有的恒减压动力头工程钻机不能满足更为复杂的施工需要，因此必须增加动力头工程钻机的恒加压功能，与此相应地还必须增加钻具总成的稳定性，以保证钻机在恒加压钻进施工中的稳定性和安全性。
为此，提出本实用新型具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机技术设计方案1.本实用新型具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机，包括动力头(1)、钻具总成(2)、钻头(3)、稳定器钻杆(4)、滑动横梁(5)、提放油缸(6)、底盘(7)和加减压工作系统(8)，其特征在于所说的稳定器钻杆(4)由钻杆(27)和径向稳定器(33)组成，稳定器钻杆(4)安装在钻具总成(2)的钻杆系统中；所说的加减压工作系统(8)中两个提放油缸(6)的缸筒，通过滑移横梁(5)和动力头(1)联接，两个提放油缸(6)的活塞杆分别和底盘(7)固联，加、减压泵(21)取自油箱(24)中的液压油，经单向阀(25)、压油管(26)和手动换向阀(15)的工作油管(13)、(14)向两个提放油缸(6)提供液压油，手动换向阀(15)的回油经回油管(16)、(17)合并后，经单向阀(18)、回油管(23)回至油箱(24)，手动换向阀(15)的换向，改变工作油管(13)、(14)中液压油的流动方向，带动两个提放油缸(6)的缸筒上、下移动，从而带动动力头(1)的升、降运动，使钻头(3)相应减压、加压钻进，同时通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)调整其压力恒定。
2.本实用新型具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机所说的通过手动换向阀(15)的工作油管(13)、(14)，各自有两个支管(9)、(11)和(10)、(12)分别与两个提放油缸(6)的大、小油腔连通；当油缸小腔受压时，动力头(1)下降，加压钻进；当油缸大腔受压时，动力头(1)上升，减压钻进。
3.本实用新型具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机所说的稳定器钻杆(4)中的钻杆(27)和径向稳定器(33)中的上、下两个档板(28)及其之间的内圆板(29)焊接固联，4个均匀对称布置的翅翼(32)和外圆板(31)螺栓固联，多片扇形中间曲板(30)在内圆板(29)和外圆板(31)之间均匀排列，中间曲板(30)和其四周各板均有适当间隙，构成类似轴承结构，从而内、外圆板可相对转动，钻杆(27)和翅翼(32)可相对转动。
本实用新型具有恒加、减压自动钻进功能的动力头工程钻机解决了现有动力头钻机无恒加压钻进功能的技术问题，使之能适应更复杂地质状况的施工需要，本实用新型钻机提高了钻进效率，缩短了施工周期，加快工程进度，有显著社会和经济效益。
图1本实用新型工程钻机机构及控制示意图图2本实用新型工程钻机稳定器钻杆主视图图3本实用新型工程钻机稳定器钻杆俯视图具体实施方案本实用新型工程钻机，无论在恒加压或恒减压钻进操作过程中，如因钻进地质岩层状况改变而引起破岩速度变慢或加快时，均能由钻压的变化使油缸的大、小油腔的液压油获得相应补充或释放，直到液压油压力达到设定值为止，实现恒压自动钻进。
现结合附图进一步加以说明一、当恒加压钻进时手动换向阀(15)向上移动时，液压油通过其工作油管(14)经两个支管(10)、(12)向两个提放油缸(6)的小腔进油，下压钻具总成(2)和钻头(3)，两个提放油缸(6)的大腔回油通过两个支管(9)、(11)和工作油管(13)，进入手动换向阀(15)的回油管(16)、(17)，下压力通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)调整，直至调整到设定值，实现恒加压钻进。
在当前恒加压钻进过程中，当破岩速度变慢时，钻压会加大，两个提放油缸(6)的小腔中的压力加大，这时两个提放油缸(6)小腔的液压油通过相应通道，通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)释放液压油，直到液压油压力达到设定值，实现自动钻进。
反之，当破岩速度加快时，钻压会减小，两个提放油缸(6)的小腔中的压力减小，这时加、减压泵(21)通过相应通道向两个提放油缸(6)小腔补充液压油，直到液压油压力达到设定值，实现自动钻进。
因此该钻机始终保持恒加压自动钻进功能。
当恒加压钻进作业时，必须将本实用新型钻机的稳定器钻杆(4)和钻杆(27)适当间隔联接使用，根据所要求的钻孔尺寸，选择不同尺寸的翅翼(32)，使稳定器钻杆对称布置的翅翼(32)形成的外圆尺寸相应小于所需钻孔内径，既保证钻进过程翅翼(32)顺利上下移动，又能和所钻孔内壁接触，以支承钻杆，防止其侧挠，充分确保本实用新型钻机在恒加压钻进作业中，稳定安全作业。
二、当恒减压钻进时手动换向阀(15)向下移动时，液压油通过其工作油管(13)经两个支管(9)、(11)向两个提放油缸(6)的大腔进油，提升钻具总成(2)和钻头(3)，两个提放油缸(6)的小腔回油通过两个支管(10)、(12)和工作油管(14)进入手动换向阀(15)的回油管(16)、(17)，提升力通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)调整，直至调整到设定值，实现减压钻进。
在当前恒减压钻进过程中，当破岩速度变慢时，钻压会加大，两个提放油缸(6)的大腔中的压力降低，这时加、减压泵(21)通过相应通道向两个提放油缸(6)的大腔补充液压油，直到液压油压力达到设定值，实现自动钻进。
反之，当破岩速度加快时，钻压会减小，两上提放油缸(10)的大腔中的压力加大，这时两个提放油缸(6)大腔的液压油通过相应通道，通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)释放液压油，直到液压油压力达到设定值，实现自动钻进。
因此钻机始终保持恒减压自动钻进功能。
当恒减压钻进工作时，可不用稳定器钻杆(4)进行钻进作业。
例1例如某基础施工时，在某一个钻深100m直径3m孔，当钻孔深度接近100m时，由于基础岩石强度不均匀，此时钻具总成(2)自身100t重量不满足钻进要求，不能破碎当前的基础岩石，需要增加10t即共110t压力才能破碎当前的基础岩石，重新提起钻具总成(2)加放配重则费时费力，这时只需采用加压钻进模式，即将手动换向阀(15)推至加压状态，调节远程调压阀(20)至30bar，即可通过两油缸(6)给钻具总成(2)增加10t的压力继续进行钻进作业，直至达到规定的钻孔深度，从而提高了工效。
权利要求1.具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机，包括动力头(1)、钻具总成(2)、钻头(3)、稳定器钻杆(4)、滑动横梁(5)、提放油缸(6)、底盘(7)和加减压工作系统(8)，其特征在于所说的稳定器钻杆(4)由钻杆(27)和径向稳定器(33)组成，稳定器钻杆(4)安装在钻具总成(2)的钻杆系统中；所说的加减压工作系统(8)中两个提放油缸(6)的缸筒，通过滑移横梁(5)和动力头(1)联接，两个提放油缸(6)的活塞杆分别和底盘(7)固联，加、减压泵(21)取自油箱(24)中的液压油，经单向阀(25)、压油管(26)和手动换向阀(15)的工作油管(13)、(14)向两个提放油缸(6)提供液压油，手动换向阀(15)的回油经回油管(16)、(17)合并后，经单向阀(18)、回油管(23)回至油箱(24)，手动换向阀(15)的换向，改变工作油管(13)、(14)中液压油的流动方向，带动两个提放油缸(6)的缸筒上、下移动，从而带动动力头(1)的升、降运动，使钻头(3)相应减压、加压钻进，同时通过溢流阀(19)和远程调压阀(20)调整其压力恒定。
2.根据权利要求1所述的具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机，其特征在于所说的通过手动换向阀(15)的工作油管(13)、(14)，各自有两个支管(9)、(11)和(10)、(12)分别与两个提放油缸(6)的大、小油腔连通；当油缸小腔受压时，动力头(1)下降，加压钻进；当油缸大腔受压时，动力头(1)上升，减压钻进。
3.根据权利要求1所述的具有加减压自动钻进功能的动力头工程钻机，其特征在于所说的稳定器钻杆(4)中的钻杆(27)和径向稳定器(33)中的上、下两个档板(28)及其之间的内圆板(29)焊接固联，4个均匀对称布置的翅翼(32)和外圆板(31)螺栓固联，多片扇形中间曲板(30)在内圆板(29)和外圆板(31)之间均匀排列，中间曲板(30)和其四周各板均有适当间隙，构成类似轴承结构，从而内、外圆板可相对转动，钻杆(27)和翅翼(32)可相对转动。
专利摘要具有加、减压自动钻进功能的动力头工程钻机，属工程基础施工设备。目前施工采用的动力头钻机为恒减压自动钻进模式，不能满足更为复杂的施工需要，本实用新型工程钻机有加、减压功能，其特征在于该钻机加、减压工作系统中的两个提放油缸的缸筒，通过滑移横梁和动力头联接，手动换向阀两个工作油管，通过各自的两个支管分别与两个提放油缸的大小油腔连通，通过手动换向阀的换向，改变工作油管中液压油的工作流向，带动提放油缸的上、下移动，从而带动动力头的升、降，使钻机相应减压、加压钻进，通过溢流阀和远程调压阀调整其压力恒定；同时由于本实用新型钻机采用了稳定器钻杆，提高了钻杆的稳定性，充分确保了恒加压钻进作业中的稳定安全。本实用新型钻机提高了钻进效率，缩短施工周期，加快工程进度，有显著社会和经济效益。
文档编号E21B3/00GK2713114SQ20042001773
公开日2005年7月27日 申请日期2004年4月12日 优先权日2004年4月12日
发明者孙笑萍, 严汉平 申请人:中铁大桥局集团武汉桥机有限公司