专利名称：一种冲击筒钻具及旋挖钻机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及桩机技术领域，公开了一种冲击筒钻具。本实用新型还公开了一 种具有上述冲击筒钻具的旋挖钻机。
背景技术：
旋挖钻机是一种常见的大型桩机，其可以快速钻进软土层、和单轴抗压强度不大 于lOOMPa、可钻性小于8级的岩层。对于超越上述区域的硬岩，旋挖钻机普遍存在钻进效率 低或难以钻进的现象。现有的旋挖钻机之所以不能够钻进硬岩是因为所施加的压力不足， 这是由钻杆的结构决定的，改变钻杆的结构是十分困难的。由于旋挖钻机所挖掘的桩孔直径较大，为了使得旋挖钻机可以对硬岩进行作业， 现有技术中通常采用大直径潜孔锤钻进的方法，先用直径比较大的潜孔锤将岩石破碎成细 小颗粒，再用湿式反循环法将渣屑排出，这种方法需要足够大的蓄水池用于供给循环用泥 浆和储存沉积下来的渣屑，泥浆和渣屑使得环境污染严重，在缺水、少水地区难以工作；而 且在底下合流和严重渗漏层工作时，必须使用加护筒才能维持正常工作，如出现渗漏还需 不断的补充泥浆。这种方法基本上采用完全破碎岩石的方法来工作，只有这样才可能用反循环法将 渣屑排出孔内，所以这种方法耗能较大，设备体积和相应的配套系统庞大，导致占用场地较 大，而且大直径的潜孔锤价格昂贵、功能单一利用率不高，施工成本较高。因此，如何使得旋挖钻机在对硬岩作业时，能耗较低、污染较小、施工成本较低，成 为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
实用新型内容本实用新型的第一个目的是提供一种冲击筒钻具，该冲击筒钻具可应用在旋挖钻 机上，在对硬岩作业时，该冲击筒钻具钻进效率较高、能耗较低、污染较小、应用范围较广、 施工成本较低。本实用新型的另一目的是提供一种具有上述冲击筒钻具的旋挖钻机。为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了一种冲击筒钻具，，包括钻头筒本 体、钻齿，还包括不少于一个的由动力源驱动的冲击器，所述冲击器的施力部件设于所述钻 头筒本体的底部。优选的，所述冲击器设于所述钻头筒本体的内筒和外筒之间，并通过冲击器固定 块以螺栓连接的方式与所述内筒或所述外筒固定。优选的，所述动力源为用于向所述冲击器提供高压气体的气体压缩装置，所述气 体压缩装置的出气口通过输气管与冲击器的进气口连通。优选的，所述输气管包括环形气管和连接气管，所述环形气管设于所述钻头筒本 体的顶部，所述连接气管设于所述内筒与所述外筒之间；所述环形气管的进气口与所述气 体压缩装置的出气口连通，所述环形气管的出气口与所述连接气管的进气口连通，所述连 接气管的出气口与所述冲击器的进气口连通。[0011]优选的，所述动力源为用于向所述冲击器提供液压油的液压泵。优选的，所述动力源为电机或内燃机。优选的，所述冲击器为潜孔锤。优选的，所述冲击器为具有旋转功能的锤或冲击钻具。优选的，所述冲击器的数量为多个，各所述冲击器的施力部件均布于所述钻头筒 本体的底部。本实用新型提供的冲击筒钻具包括钻头筒本体、钻齿、不少于一个的由动力源驱 动的冲击器，所述钻齿、所述冲击器的施力部件均设于钻头筒本体的底部。这种结构的冲击筒钻具可用于旋挖钻机，在硬岩上作业时，来自钻杆的驱动扭矩 和压力传递给钻头筒本体底部的钻齿和冲击器的施力部件，冲击器的施力部件同时在动力 源的驱动下击碎岩石，再由钻齿的切削作用将碎石彻底与岩体脱离，从而达到不断钻进深 入岩石层的目的。本实用新型提供的冲击筒钻具相对于现有技术具有以下技术效果1.这种结构的冲击筒钻具可同时实现硬岩的破碎和切削，钻进效率较高。2.该冲击筒钻具的能耗仅为大直径潜孔锤能耗的1/4 1/3，能耗较低，经济效益 明显。3.使用该冲击筒钻具的钻机不用气举正(反)循环工法施工，所以不需特大的泥 浆存储池和泥浆泵配套设备，所需设备较少且不会污染周围环境。4.该冲击筒钻具适用机型范围广，适用多种场地、多种机型，尤其适用于卷扬加压 的旋挖钻机，配备该冲击筒钻具的钻机工作范围大，适用地层广，不改变钻机的原有功能、 结构，可以适用大多数的施工工法，如干法、湿法等，应用范围广。5.该冲击筒钻头是由钻头筒本体底部冲击器的冲击力直接作用于岩石将其破坏、 同时钻齿切削已经碎裂岩石的方式完成，可以很好利用动力头提高的压力和自重产生的压 力作为冲击器的初始预加力，由于钻杆由多节构成，多以摩擦方式工作，可以起到逐级缓冲 的作用，使传递到钻机的反振动大大的减小，改善钻机的工况，延长了钻机的使用寿命。6.冲击器相对于大直径的潜孔锤价格低廉，施工成本较低。为了实现上述第二个目的，本实用新型还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机具有 上述的冲击筒钻具，所述冲击筒钻具与所述旋挖钻机的钻杆连接。由于上述的冲击筒钻具 具有上述的技术效果，具有该冲击筒钻具的旋挖钻机也应具有相应的技术效果。
图1为本实用新型所提供的冲击筒钻具的一种具体实施方式
的主视图；图2为图1中冲击筒钻具的仰视图；图3为图1中冲击筒钻具的俯视图；图4为图1中冲击器及输气管的分布示意图；图5为图4中冲击器及输气管的仰视图；图6为图1中钻头筒本体的剖视结构示意图；其中，图1-图6中钻头筒本体1、连接方11、销轴安装孔11 一 1、定位导向条12、外筒13、内筒14、连接板15、水/气通孔16、筒体顶板17、钻齿2、冲击器3、施力部件31、输气管4、环形气管41、 连接气管42、冲击器固定块5、防护罩6。
具体实施方式
本实用新型的第一个核心是提供一种冲击筒钻具，该冲击筒钻具可应用在旋挖钻 机上，在对硬岩作业时，该冲击筒钻具钻进效率较高、能耗较低、污染较小、应用范围较广、 施工成本较低。本实用新型的另一核心是提供一种具有上述冲击筒钻具的旋挖钻机。为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。请参看图1-图3，图1为本实用新型所提供的冲击筒钻具的一种具体实施方式
的 主视图，图2为图1中冲击筒钻具的仰视图，图3为图1中冲击筒钻具的俯视图。如图1-图3所示，本实用新型提供的冲击筒钻具包括钻头筒本体1、钻齿2、冲击 器3，钻齿2的数量不少于一个，如图2所示，多个钻齿2呈环状分布于钻头筒本体1的底 部；冲击器3的数量不少于一个，冲击器3的施力部件31设置于钻头筒本体1的底部，冲击 筒钻具作用于岩石时，冲击器3的施力部件31可抵靠岩石表面，冲击器3由动力源驱动，在 动力源的驱动下冲击器3的施力部件31可以产生振动，该振动作用于岩石上时可将岩石破 碎。优选的方案中，冲击器3的数量可以为多个，各冲击器3的施力部件31呈均勻分 布设置于钻头筒本体1的底部。这种结构的冲击筒钻具可用于旋挖钻机，在硬岩上作业时，来自钻杆的驱动扭矩 和压力传递给钻头筒本体1底部的钻齿2和冲击器3的施力部件31，冲击器3的施力部件 31同时在动力源的驱动下击碎岩石，再由钻齿2的切削作用将碎石彻底与岩体脱离，从而 达到不断钻进深入岩石层的目的。具体的方案中，冲击器3可以为具有旋转功能的锤，冲击器3的施力部件31为冲 击器头部冲击锤体。具体的方案中，钻头筒本体1的结构可以如图6所示，钻头筒本体1包括内筒14、 外筒13、连接方11，内筒14和外筒13通过连接板15连接，内筒14、外筒13的顶端设有筒 体顶板17，连接方11设于钻头筒本体1的筒体顶板17上，连接方11用于连接旋挖钻机的 钻杆，连接方11上设有销轴安装孔11-1，连接方11可通过销轴与旋挖钻机的钻杆的连接， 钻头筒本体1的侧面设有用于排出内部水或气的水/气通孔16，钻头筒本体1的侧面还设 有在冲击筒钻具工作时起导向和定位作用的定位导向条12。具体的方案中，冲击器3设于钻头筒本体1的内筒14与外筒13之间，冲击器3并 通过冲击器固定块5以螺栓连接的方式与内筒14或外筒13固定。本实施例中，冲击器3的动力源采用气体压缩装置，该气体压缩装置用于向冲击 器3提供高压气体，所述气体压缩装置的出气口通过输气管4与冲击器3的进气口连通，冲 击器3在高压气体的作用下可产生剧烈振动。具体的方案中，如图4、图5所示，输气管4可以包括环形气管41和连接气管42， 环形气管41呈环状设于钻头筒本体1的顶部，连接气管42的数量为多个，每个连接气管42 对应于一个冲击器3，各连接气管42设于内筒14与外筒13之间；环形气管41的进气口与所述气体压缩装置的出气口连通，各连接气管42均与环形气管41连通，各连接气管42的 出气口分别与相应的冲击器3的进气口连通。优选方案中，钻头筒本体1的顶部还设有防护罩6，防护罩6可通过螺栓与钻头筒 本体1的顶部连接，以便于拆卸，防护罩6可起到保护输气管4的作用。 这种结构的冲击筒钻具与旋挖钻机的钻杆连接时方便快捷，冲击筒钻具的连接方 11与钻杆通过销轴连接后，将输气管4的输气管接头与气体压缩装置连通即可。连接方11 可采用通用的标准尺寸和结构，以便于和其他类型的钻具互换使用。本实用新型提供的冲击筒钻具具有以下技术效果。这种结构的冲击筒钻具可同时实现硬岩的破碎和切削，钻进效率较高；该冲击筒 钻具的能耗仅为大直径潜孔锤能耗的1/4 1/3，能耗较低，经济效益明显；使用该冲击筒 钻具的钻机不用气举正(反)循环工法施工，所以不需特大的泥浆存储池和泥浆泵配套设 备，所需设备较少且不会污染周围环境。该冲击筒钻具适用机型范围广，适用多种场地、多种机型，尤其适用于卷扬加压的 旋挖钻机，配备该冲击筒钻具的钻机工作范围大，适用地层广，不改变钻机的原有功能、结 构，可以适用大多数的施工工法，如干法、湿法等，应用范围广。该冲击筒钻头是由钻头筒本体底部冲击器的冲击力直接作用于岩石将其破坏、同 时钻齿切削已经碎裂岩石的方式完成，可以很好利用动力头提高的压力和自重产生的压力 作为冲击器的初始预加力，由于钻杆由多节构成，多以摩擦方式工作，可以起到逐级缓冲的 作用，使传递到钻机的反振动大大的减小，改善钻机的工况，延长了钻机的使用寿命。冲击 器相对于大直径的潜孔锤价格低廉，施工成本较低。上述实施例中，冲击器采用具有旋转功能的锤，本实用新型并不局限于此，冲击器 也可采用具有旋转功能的冲击钻具，冲击器头部的锤体可以为圆柱状、球状、楔状等形状， 凡在动力源的驱动下可使岩石破碎的装置均可作为本实用新型中的冲击器。上述实施例中，气体压缩装置提供的高压气体可以为空气、空气泡沫，也可以为惰 性气体。上述实施例中，冲击器的结构可以为有阀式结构、无阀式结构、侧排气结构、中心 排气结构。上述实施例中，钻头筒本体可以为单层结构、双层结构、带导向器结构、不带导向 器结构等。上述实施例中，冲击器的动力源采用气体压缩装置，本实用新型并不局限于此，所 述动力源还可以为用于向所述冲击器提供液压油的液压泵，也可以为电机、内燃机等。冲击 器也可以为直径较小的潜孔锤。本实用新型还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机具有上述的冲击筒钻具，所述冲 击筒钻具与所述旋挖钻机的钻杆连接。由于上述的冲击筒钻具具有上述的技术效果，具有 该冲击筒钻具的旋挖钻机也应具有相应的技术效果，在此不再做详细介绍。以上所述仅是实用新型的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限 性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实 用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型 的保护范围。
权利要求一种冲击筒钻具，包括钻头筒本体、钻齿，其特征在于，还包括不少于一个的由动力源驱动的冲击器，所述冲击器的施力部件设于所述钻头筒本体的底部。
2.根据权利要求1所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述冲击器设于所述钻头筒本体 的内筒和外筒之间，并通过冲击器固定块以螺栓连接的方式与所述内筒或所述外筒固定。
3.根据权利要求1或2所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述动力源为用于向所述冲击 器提供高压气体的气体压缩装置，所述气体压缩装置的出气口通过输气管与冲击器的进气 □连通。
4.根据权利要求3所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述输气管包括环形气管和连接 气管，所述环形气管设于所述钻头筒本体的顶部，所述连接气管设于所述内筒与所述外筒 之间；所述环形气管的进气口与所述气体压缩装置的出气口连通，所述环形气管的出气口 与所述连接气管的进气口连通，所述连接气管的出气口与所述冲击器的进气口连通。
5.根据权利要求1或2所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述动力源为用于向所述冲击 器提供液压油的液压泵。
6.根据权利要求1或2所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述动力源为电机或内燃机。
7.根据权利要求1所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述冲击器为潜孔锤。
8.根据权利要求1所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述冲击器为具有旋转功能的锤 或冲击钻具。
9.根据权利要求1所述的冲击筒钻具，其特征在于，所述冲击器的数量为多个，各所述 冲击器的施力部件均布于所述钻头筒本体的底部。
10.一种旋挖钻机，其特征在于，该旋挖钻机具有权利要求1-9任一项所述的冲击筒钻 具，所述冲击筒钻具与所述旋挖钻机的钻杆连接。
专利摘要本实用新型涉及桩机技术领域，公开了一种冲击筒钻具。该冲击筒钻具包括钻头筒本体、钻齿，还包括不少于一个的由动力源驱动的冲击器，所述冲击器的施力部件设于所述钻头筒本体的底部。该冲击筒钻具可应用在旋挖钻机上，在对硬岩作业时，该冲击筒钻具钻进效率较高、能耗较低、污染较小、应用范围较广、施工成本较低。本实用新型还公开了一种具有上述冲击筒钻具的旋挖钻机。
文档编号E21B3/00GK201747280SQ201020500809
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者刘志岩, 杨绍辉, 龚高柏 申请人:北京市三一重机有限公司