一种正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置的制作方法

本实用新型涉及建筑工程行业中的钻机技术领域，特别涉及一种正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置。

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法。“气动潜孔锤”是建筑基础工程中成孔作业中的一种施工工具，而“旋挖机”是建筑基础工程中成孔作业中的一种施工机械。

“气动潜孔锤”是由气动冲击器和钻头组合配套，它是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，这是潜孔锤钻进时重要参数之一。除了反循环气动潜孔锤钻进不受孔径的限制外，正循环钻进风量在钻杆与孔壁环状间隙中的上返流速，必须在每分钟3000英尺～4500英尺，由此可见在进行大口径潜孔锤钻进时，钻孔直径和所用钻杆直径的级差比大时，就出现了潜孔锤供风不能满足排渣所需风量的矛盾。

“旋挖机”是建筑基础工程的施工机械。该类钻机一般采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆。该类钻机配合不同钻具，主要适于砂土、粘性土、粉质土及淤土等土层施工，其优点是对软土层和淤土层钻挖快速。

“旋挖机”遇上硬岩时，只能使用牙轮钻头通过削切和剪切方式钻进及掰断岩芯，但是，其钻进速度比气动潜孔锤钻进慢5～10倍以上，而且设备损耗大。

综上所述，如何利用“气动潜孔锤”和“旋挖机”各自的优点来提高钻孔效率等问题已成为行业内急需解决首要问题，故有必要提供一种挖孔装置，使其既能够实现气动潜孔锤锤击工作，又能够实现旋挖工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置。

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正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置，包括有接渣桶、上法兰、下法兰、减震式进气回旋装置、炮管和钻头，所述减震式进气回旋装置设置有外套进风口，该外套进风口与空压机的风管相连接；所述接渣桶一开口端与上法兰相固定连接，所述接渣桶另一开口端与下法兰相固定连接，接渣桶、上法兰和下法兰围设有一空腔，所述炮管、前接头和六方后接头均嵌设在空腔中，所述炮管的外圆壁与接渣桶的内壁之间设置有间隙；所述炮管一端与六方后接头相螺纹连接，所述炮管另一端与前接头相螺纹连接；所述六方后接头一端与减震式进气回旋装置一端相固定连接；所述前接头的外圆壁设置有与下法兰相配匹的下法兰卡槽，所述下法兰的内圆壁卡设在下法兰卡槽中；所述钻头一端外齿牙与前接头的内齿牙相啮合连接起来；所述减震式进气回旋装置另一端固定连接有四方转换接头。

进一步地，所述下法兰由两个半圆环状的下法兰环组成，两个下法兰环相固定连接后卡设在下法兰卡槽中。

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正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置，包括有接渣桶、上法兰、下法兰、减震式进气回旋装置、炮管和钻头，所述减震式进气回旋装置设置有外套进风口，该外套进风口与空压机的风管相连接；所述接渣桶一开口端与上法兰相固定连接，所述接渣桶另一开口端与下法兰相固定连接，接渣桶、上法兰和下法兰围设有一空腔，所述炮管、前接头和六方后接头均嵌设在空腔中，所述炮管的外圆壁与接渣桶的内壁之间设置有间隙；所述炮管一端与六方后接头相螺纹连接，所述炮管另一端与前接头相螺纹连接；所述六方后接头一端与减震式进气回旋装置一端相固定连接；所述前接头的外圆壁设置有与下法兰相配匹的下法兰卡槽，所述下法兰的内圆壁卡设在下法兰卡槽中；所述钻头一端外齿牙与前接头的内齿牙相啮合连接起来；所述减震式进气回旋装置另一端固定连接有四方转换接头。在使用本实用新型时，通过将炮管和旋挖机结构相组合，通过四方转换接头与旋挖机钻杆相连接，四方转换接头带着减震式进气回旋装置做回旋运动，通过减震式进气回旋装置与压缩机风管相连接，连接外部压缩机风管是相对固定的，不会令外部压缩机风管形成缠绕问题；通过减震式进气回旋装置供给炮管在轴上运动的动力，减震式进气回旋装置同时带动炮管做回旋运动，使得钻头既能够实现锤击工作，又能够实现旋挖工作；本装置能够快速清理软土层和淤土层；由于减震式进气回旋装置能够为炮管、钻头提供压缩空气源，进而避免了出现钻杆与孔壁环状间隙太大而使潜孔锤供风不能满足排渣所需风量的矛盾；本旋挖装置遇上硬岩时，可以比现有入岩速度三倍以上。本实用新型具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图；

图2是本实用新型的爆炸图；

图3是减震式进气回旋装置的爆炸图；

图4是减震式进气回旋装置的剖视图；

图5是减震外管的剖视图；

图6是下方连接头的剖视图；

图7是主轴、主轴胶圈、主轴法兰和上方六角连接头组装后的立体图；

附图标记说明：

1、四方转换接头；2、减震式进气回旋装置；

2-1、减震外管；2-1-1、外管螺杆孔；2-1-2、外管上孔；

2-1-3、外管下孔；

2-2、下方连接头；2-2-1、锁销孔；2-2-2、下方连接腔；

2-2-3、下方连接凸台；

2-3、减震胶垫；2-4、胶垫戒指；2-5、连接管；2-6、连接管胶圈；

2-7、主轴；2-7-1、主轴进风口；2-7-2、主轴内腔；2-7-3、卡环槽；

2-8、主轴胶圈；2-9、主轴法兰；

2-10、上方六角连接头；2-10-1、锁销位；

2-11、下保护盖；2-12、轴承；2-13、上保护盖；

2-14、进风回转装置外套；2-14-1、外套进风口；

2-15、面环；2-16、卡环；2-17、螺杆。

3、接渣桶；4、上法兰；5、气动潜孔锤；6、下法兰；7、钻头；

8、前接头；9、六方后接头。

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2所示，本实用新型所述的一种正循环系统的单钻头式气动潜孔锤旋挖装置，包括有接渣桶3、上法兰4、下法兰6、减震式进气回旋装置2、炮管5和钻头7。所述减震式进气回旋装置2设置有外套进风口2-14-1，该外套进风口2-14-1与空压机的风管相连接。

所述接渣桶3一开口端与上法兰4相固定连接，所述接渣桶3另一开口端与下法兰6相固定连接，接渣桶3、上法兰4和下法兰6围设有一空腔，所述炮管5、前接头8和六方后接头9均嵌设在空腔中，所述炮管5的外圆壁与接渣桶3的内壁之间设置有间隙。本实用新型的炮管5规格优选为24寸。

所述炮管5一端与六方后接头9相螺纹连接，所述炮管5另一端与前接头8相螺纹连接；所述六方后接头9一端与减震式进气回旋装置2一端相固定连接；所述前接头8的外圆壁设置有与下法兰6相配匹的下法兰卡槽，所述下法兰6的内圆壁卡设在下法兰卡槽中；所述钻头7一端外齿牙与前接头8的内齿牙相啮合连接起来；所述减震式进气回旋装置2一端固定连接有四方转换接头1。

进一步地，所述下法兰6由两个半圆环状的下法兰环组成，两个下法兰环相固定连接后卡设在下法兰卡槽中。

上述的减震式进气回旋装置2、接渣桶3、上法兰4、炮管5、下法兰6和钻头7构成本实用新型的“旋挖装置”，即本实用新型的主体结构。

本实用新型各个部件的主要作用为：

四方转换接头1：主要将旋挖钻机的钻杆和整套“旋挖装置”连接起来，从而带动整套“旋挖装置”做回转运动。

减震式进气回旋装置2：将抑制炮管5在工作时所产生的震荡和冲击，保护旋挖钻机及钻头7免受巨大的震荡力损坏。

接渣桶3：接载炮管5在清孔时所吹出的渣屑。

上法兰4：主要固定接渣桶3桶口。

24寸炮管5：主要以压缩空气为动力介质，利用压缩空气的能量产生连续冲击载荷，以达到在孔底钻进功能，它必须与钻头7配套使用。

下法兰6：主要固定接渣桶3底部。

钻头7：主要利用镶嵌硬质合金柱齿的本体连接上述炮管5以冲击方式破碎岩层，以低速回转不取心全面钻进。

进一步地，所述减震式进气回旋装置2一端固定连接有四方转换接头1，通过四方转换接头1便于将整个“旋挖装置”与外部的旋挖钻机钻杆相连接。

如图3至图7所示，减震式进气回旋装置2包括减震外管2-1、下方连接头2-2、主轴2-7、进风回转装置外套2-14、面环2-15和卡环2-16，主轴2-7的外圆壁沿轴向设置有若干个主轴胶圈2-8，本实用新型的主轴胶圈2-8数量优选为四个；从主轴2-7的径向方向来看，主轴胶圈2-8设置在主轴2-7的外圆壁和进风回转装置外套2-14的内圆壁之间；从主轴2-7的轴向方向来看，两个主轴胶圈2-8分别位于主轴进风口2-7-1和上保护盖13之间；另外两个主轴胶圈2-8位于主轴进风口2-7-1和卡环槽2-7-3之间；主轴胶圈2-8主要起密封作用，防止主轴2-7与进风回转装置外套2-14之间漏气。

主轴2-7一端固定设置有主轴法兰2-9，主轴2-7另一端设置有上方六角连接头2-10，上方六角连接头2-10设置有锁销位2-10-1，通过上方六角连接头2-10便于与四方转换接头1相连接，锁销穿过四方转换接头1的销孔和锁销位2-10-1，从而将上方六角连接头2-10和四方转换接头1固定起来；四方转换接头1便与外部的旋挖机的钻杆相固定连接，为气动潜孔锤的旋转提供动力支持。

下方连接头2-2一端设置在减震外管2-1的外管连接腔中；下方连接头2-2另一端伸出外管连接腔外后与六方后接头9一端相固定连接，外管连接腔由上往下依次嵌设有主轴法兰2-9、第一个减震胶垫2-3、胶垫戒指2-4和第二个减震胶垫2-3，连接管2-5一端的外壁与主轴法兰2-9一端的内壁之间嵌设有连接管胶圈2-6，连接管2-5另一端的外壁与下方连接头2-2一端的内壁之间嵌设有连接管胶圈2-6；连接管胶圈2-6主要起气密作用。

主轴法兰2-9通过螺杆2-17、螺母与减震外管2-1的外管螺杆孔2-1-1相连接，即螺杆2-17依次穿过主轴法兰2-9的螺孔、外管螺杆孔2-1-1后与螺母相固定连接；本实用新型的外管螺杆孔2-1-1数量优选为十二个，十二个外管螺杆孔2-1-1沿圆周均匀分布在减震外管2-1的外壁上。

第一个减震胶垫2-3、胶垫戒指2-4和第二个减震胶垫2-3的内通孔围设有连接管孔，该连接管孔嵌设有连接管2-5，连接管2-5一端与主轴法兰2-9一端相连接，连接管2-5另一端与下方连接头2-2一端相连接；这样就有：主轴2-7的主轴内腔2-7-2通过连接管2-5与下方连接头2-2的下方连接腔2-2-2相连通，连接管2-5主要起通气作用。

下方连接腔2-2-2一端的内六角孔嵌设有气动潜孔锤，连接销依次插入下方连接头2-2的锁销孔2-2-1、气动潜孔锤的销孔，从而将气动潜孔锤和下方连接头2-2相固定连接起来。

主轴2-7另一端由上往下依次套设有卡环2-16、面环2-15、进风回转装置外套2-14、上保护盖2-13、轴承2-12和下保护盖2-11，主轴2-7的外圆壁上沿轴向设置有一条与两个卡环2-16相匹配的卡环槽2-7-3。

两个卡环2-16紧卡设入卡环槽2-7-3中(即两个卡环2-16叠加卡入卡环槽2-7-3中)，两个卡环2-16紧压在面环2-15上面；从而将面环2-15固定在主轴2-7上。面环2-15的下表面紧抵压着进风回转装置外套2-14的上表面，面环2-15主要是为了防止进风回转装置外套2-14往主轴2-7的轴向外部移动，起限轴向运动作用。

轴承2-12外圈的上端面固定设有上保护盖2-13，轴承2-12外圈的下端面固定设有下保护盖2-11，上保护盖2-13和下保护盖2-11之间设置有间隙；进风回转装置外套2-14的底面紧抵压在上保护盖2-13的上表面上，下保护盖2-11紧抵压在主轴法兰2-9上，从而将进风回转装置外套2-14承托起来；轴承2-12内圈与主轴2-7相固定连接，使得主轴2-7能够在进风回转装置外套2-14的内圆孔中做360度的旋转运动。主轴2-7通过四方转换接头1与外部旋挖钻机的钻杆相固定连接，主轴2-7带动气动潜孔锤旋转，气动潜孔锤带动钻头旋转，从而实现钻头的旋挖运动。

进风回转装置外套2-14的外圆壁上设置有外套进风口2-14-1，主轴2-7设置有主轴进风口2-7-1，外套进风口2-14-1通过主轴进风口2-7-1与主轴内腔2-7-2相连通，外套进风口2-14-1与空压机的风管相连接，压缩空气依次经外套进风口2-14-1、主轴进风口2-7-1、主轴内腔2-7-2、连接管2-5的内孔后进入下方连接腔2-2-2，为气动潜孔锤提供轴向锤击动力支持，从而实现钻头的锤击运动。

进一步地，外管连接腔由外管上孔2-1-2和外管下孔2-1-3组成，下方连接头2-2一端设置有与外管上孔2-1-2相匹配的下方连接凸台2-2-3，外管上孔2-1-2由上往下依次嵌设有主轴法兰2-9、第一个减震胶垫2-3、胶垫戒指2-4、第二个减震胶垫2-3和下方连接凸台2-2-3；外管下孔2-1-3的横截面呈内六角形状，下方连接头2-2设置有与外管下孔2-1-3相匹配的连接段，连接段嵌设在外管下孔2-1-3中；连接段的横截面呈外六角形状。两块减震胶垫2-3主要是吸收气动潜孔锤在工作时通过钻杆传递到动力头的强大震动力，胶垫戒指2-4夹在上下两块减震胶垫2-3中，主要是为了加强减震胶垫2-3吸震强度。两块减震胶垫2-3和胶垫戒指2-4构成本实用新型的减震装置，本减震装置可以有效地降低气动潜孔锤在工作时产生的强烈震动力，有效延长钻头的使用寿命，使旋挖钻机各组件避免受震动力损坏、螺丝松脱、操作员身体不适等问题,其伤害的保护效果高达80％程度。

减震式进气回旋装置2可以有效地降低气动潜孔锤在工作时产生的强烈震动力,使旋挖机各组件避免受震动力伤害的保护效果高达80％程度,使旋挖机大大地降低维护成本及提高营利效益。

在使用本实用新型时，通过将炮管和旋挖机结构相组合，一方面可利用旋挖机快速清理软土层和淤土层；另一方面，由于减震式进气回旋装置能够为炮管、钻头提供压缩空气源，进而避免了出现钻杆与孔壁环状间隙太大而使潜孔锤供风不能满足排渣所需风量的矛盾；本旋挖装置遇上硬岩时，可以比现有入岩速度三倍以上。本装置在极硬、中硬地层中钻进的效率和成孔质量能够大幅提高,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。另外，该结构简单、设计合理，制造成本低。

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。