专利名称：循环灌浆孔口封闭装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑施工机械，特别是一种在高压条件下可进行循环灌浆的孔口封闭装置。
随着我国水利事业迅猛发展，能否在石灰岩修筑拦河大坝，逐渐成为水利战线上广大技术干部的一个重要课题，在石灰岩地区筑坝最关键的问题是基础问题，因为岩溶地层防渗是工程建设成败的关键，自1970年至1975年在我国第一座岩溶地区大型水利枢纽工程乌江渡水电站坝址，分两个阶段先后在有代表性的地段进行了总孔深近1，000米的高压灌浆试验，最大灌浆压力40－80kg/cm2，并用多种手段对试验区帷幕质量进行了严格反复的检查，肯定了采用高压水泥灌浆作为防渗帷幕是可行的，并成功地创造出小口径孔口封闭，孔内循环自上而下分段，正冲洗正待凝的高压灌浆方法，对岩溶充泥地层的灌浆机理进行理论上的探索，取得了初步成果，近年来乌江渡的高压灌浆经验越来被广泛地推广使用，而且被使用的岩层不仅是岩溶，其他岩层使用高压灌浆效果也是非常明显的，象龙羊峡水电站、隔河岩、观音阁水库，到目前为止已经可以明显看到采用小口孔口封闭，孔内循环自上而下分段高压灌浆方法将迅速被推广到其他各类基础处理工程中，它的发展前景是十分广阔的。
但是到目前为止高压循环灌浆是一门新兴科学，还不完善，有些技术和工艺设备问题，还有待研究和完善，象高压循环灌浆孔口封闭装置，高压灌浆屏浆时间与压力的相关关系等。尤其是高压循环灌浆孔口封闭装置直接影响高压灌浆的效果。现有高压灌浆孔口封闭装置是采用胶球封闭法，在设计压力下，不能旋转更不能上下移动。由于高压灌浆加快水泥浆的凝固速度，所以固钻情况时常发生，为了减少固钻很多工程中在灌浆施工中采用定时降压旋转，提动钻杆，尽管这样固钻还是时有发生，仅观音阁水库工程在1991年4月1日－1993年9月1日施工中总灌浆进尺58，246m，发生固钻89次，损失钻杆5，664m，直接经济损失达601，440元。
归纳起来采用胶球封闭法进行高压灌浆存在如下缺点1.由于采用降压进行旋转提动钻杆，从压力角度影响帷幕灌浆效果，就观音阁水库帷幕灌浆而言，正常灌浆段的设计压力为50kg/cm2。从屏浆时间上看也影响帷幕灌浆效果，在设计压力下(50kg/cm2)按设计要求的屏浆时间才能达到帷幕灌浆效果，而由于降压平均压力与设计压力相差太大只能达到设计压力的1／2－7／10。
2.由于采用降压进行旋转提动钻杆，加长了灌浆时间，增加了工人的劳动强度并且工人在施工中处理情绪紧张，精神压力过大。
3.由于产生固钻大大增加了施工成本。严重影响了施工进度增加了浆液损耗。
4.由于进浆管通过立轴，所以进浆管与立轴上端连接处发生故障率增多。
到目前为止现有的高压循环灌浆孔口封闭装置已不能克服上述缺点。所以如何解决高压循环灌浆孔口封闭问题是一个多年一直没有解决的问题。
本实用新型的目的在于，利用钻机立轴的动力，通过一组传动齿轮将力从侧面引到射浆管进行旋转的灌浆孔口封闭装置。同时又提供了一种在保证上述射浆管旋转的同时，通过另一组传动齿轮带动射浆管上下提动的封闭装置。使灌浆孔内的浆液能始终处于被搅动的状态，来保证浆液不沉淀、不凝固，避免固钻的现象发生。
本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的它包括有以下部件机壳、齿轮、花键轴、透盖、光轴、压盖、盖、支座、立轴、进浆管、回浆管及压盖、箱体、进浆管、齿轮、伞齿轮、轴、回浆管、花键轴、滑槽板；a、立轴的轴心与进浆管相通，轴外装有齿轮、并与齿轮啮合，该齿轮与装配花键轴上的齿轮相啮合，花键轴由轴承固装在机壳上，上部由透盖加密封圈密封在机壳内，光轴的两端由轴承固装在机壳内，上部由压盖封密，立轴由轴承固装在机壳内，上端装配带有进浆管的盖上，下部装配在支座的孔中，支座设有旁通回浆管；b、轴的上部装配在上盖的内孔中，向下装配有滑槽板，滑槽板套装轴承及推力轴承上被轴台顶住，轴的下部伞齿轮，伞齿轮轴的外部套装有轴承，轴承的外圈固装在箱体上，轴的最下部套装在支座的内孔中，该支座还设有旁通的回浆管；与伞齿轮两侧相啮合有一对伞齿轮，其中伞齿轮固装在花键轴上，该轴另一端装有伞齿轮与伞齿轮相啮合，该齿轮经轴承固装在箱体上，另一伞齿轮的后轴固装在轴承上，轴上固装一齿轮，该齿轮与齿轮相啮合，齿轮的中心孔固装在小轴上，小轴经轴承固装在箱体上，齿轮上还装配有小轴，该轴头插配在滑槽板的孔中；该花键轴的上轴端还开有锥形螺孔，轴的下端与机壳对应处设有堵塞，立轴的下端还设有锥形螺杆，同时在机壳的外侧还设有散热片；伞齿轮的后轴孔中开有锥形螺孔，该伞齿轮轴由压盖密封在箱体上，轴为空心轴，轴的两端分别上盖及支座的密封垫密封，同时上盖与支座与箱体由螺钉紧固，将齿轮传动部件密封在箱体腔内。
本实用新型的优点与积极效果是1.本装置的灌浆压力可以始终符合设计压力，所以从压力角度能够完全符合并保证灌浆的效果。
2.免去了降压后的旋转提动操作，而只需将本装置与钻机立轴动力连接，就可以使射浆管利用钻机动力自动旋转或进行旋转提动，使该浆孔内的浆液始终处于被搅动状态，防止了浆液的凝固和沉淀。所以，消除了固钻的可能性。这样，既增强了灌浆压力的稳定性，又减轻了工人的劳动强度。
3.本装置可以保证灌浆压力的稳定性，使孔内浆液始终保持良好的适宜性，能保证灌浆开始就迅速吃浆，并迅速达到屏浆，所以减少了灌浆的时间。
4.本装置可从根本上避免固钻，因而保证了灌浆的连续性，可极大的减少浆液损耗，降低施工成本，加快施工进度。
如下图1为本实用新型旋转式封闭装置的装配图(实施例之一)；图2为本实用新型旋转提动式封闭装置的装配图(实施例之二)。
下面将结合附图所示实施例，对本实用新型做进一步详细的描述。
本实用新型具有两种形式，一种是纯旋转式，另一种是旋转加上下提动式，其原理基本相同，只是在结构构成上略有区别。下面分别做出详细描述。
一、旋转式循环灌浆孔口封闭装置(实施例之一)如图1所示，花键轴4中间部位固定一个齿轮3，齿轮3下部装有单列向心球轴承17，该轴承的外圈固定在机壳1上，花键轴4下端用堵塞2通过O型橡胶密封圈29直接与机壳1封闭；花键轴4中上部装有圆锥滚子轴承19，该轴承的外圈固定在机壳1上，其上部装有调整垫5，花键轴4上端装有透盖6，它是用圆柱头内六角螺钉20将透盖6固定到机壳1上，并通过调整垫5和圆锥滚子轴承19压住花键轴4。花键轴4与透盖6之间封闭是通过YX型密封圈27实现，透盖6与机壳1之间封闭是通过O型橡胶密封圈21实现。钻机立轴钻杆接头直接设在花键轴4的顶端锥形螺孔25中。光轴7中间部位装有齿轮9，光轴7下部装有单列向心球轴承35，该轴承的外圈固定在机壳1上。光轴7的中上部装有单列向心球轴承34，该轴承的外圈固定在机壳1上。单列向心球轴承34上部装有调整垫10，光轴7顶端装有压盖8，压盖8是用圆柱头内六角螺钉5或螺钉将压盖8固定在机壳1上。压盖8是通过调整垫10压在单列向心球轴承34上。压盖8与机壳1密封是通过O型橡胶密封圈30来实现的。立轴15中间部位装有齿轮16，齿轮16是固定在立轴15上的。齿轮16下部装有圆锥滚子轴承39，该轴承外圈固定在支座14上。立轴15下端设有与射浆管接头相连的锥形螺杆24。立轴15上的齿轮16上面装有隔套13，隔套13上面装有单列向心球轴承18，该轴承的外圈固定在机壳1上。单列向心球轴承18上装有调整垫11，立轴15上端装有盖12，盖12是用圆柱头内六角螺钉36固定在机壳1上，盖12通过调整垫11，单列向心球轴承18及隔套13压在立轴15上。盖12与机壳封闭通O型橡胶密封圈31来实现，盖12与立轴15之间的封闭是通过YX型密封圈26来实现。盖12上端设有进浆管22。支座14上设有回浆管23，支座14是用圆柱头内六角螺钉37将其固定在机壳1上，支座14与机壳1之间封闭是通过O型橡胶密封圈32来实现。支座14与立轴15之间的封闭是通过YX型密封圈33来实现。机壳1侧面周边都设有散热片28，机壳1内部所有空间都注满机油38。花键轴4转动带动齿轮3转动，齿轮3咬合齿轮9，齿轮9咬合齿轮16，齿轮16转动就带动立轴15一起转动。该装置的动力来源是利用钻机动力，钻机立轴转杆下端直接用丝扣接手与循环灌浆孔口封闭装置的钻机立轴钻杆接头25连接，带动花键轴4及齿轮3传动齿轮9，齿轮9传动齿轮16及立轴15转动，由于齿轮3、齿轮9及齿轮16均为等齿数，因此立轴15的转速始终保持与钻机立轴等转速，并且由于采用传导齿轮9，所以立轴15的转向也始终保持与钻机立轴转向一致。即立轴15下接射浆管的转速和转向始终保持与钻机立轴的转速、转向相同。旋转式循环灌浆孔口封闭装置主要是解决在循环灌浆尤其是在高压循环灌浆过程中由于浆液的凝固和沉淀而导致射浆管被固住(通称固钻)问题。其主要工作原理就是利用钻机立轴转动通过传动装置带动射浆管旋转，促使灌浆孔内浆液始终处于被搅动状态，迫使灌浆孔内浆液不凝固不沉淀增加孔内浆液的均一性和可灌性。由于射浆管与钻机立轴是等转速，因此可以根据灌浆的浆液浓度和灌浆压力通过钻机选择合适的转速，以达到保证灌浆过程中不固钻，增强可灌性的效果。旋转式循环灌浆孔口封闭装置的传动部分在运行过程中始终处于与灌浆压力基本等压状态，这样可以使传动部分运转灵活。等压室外壳是由机壳1、透盖6、压盖8、盖12、支座14及堵塞2组成，等压室内所有空间均充满机油，等压室的压力形成就是根据液体不可压缩并等强传递的原理来实现的。灌管管内的灌浆压力升高时可通过YX型密封圈26和YX型密封圈33的轻微变型，就可将灌浆管内的压力传递到等压室中。使等压室中机油压力随高升高，反之则随着降压。在等压室中除了透盖6、压盖8、盖12、支座14、堵塞2这些固定部分采用O型橡胶密封圈一次封闭外，其他转动部分的封闭，实际上是采用两级4次封闭，即在立轴15上、下两部分为一级封闭。立轴15下部采用两套YX型密封圈33来封闭等压室与回浆浆液，其下用来浆上部用来封油。立轴15上部采用两组YX型密封圈26来封闭等压室与进浆浆液，其上部封闭浆下部封闭油。在花键轴4上部采用两套YX型密封圈分两次封闭管压室。
该装置的主要特点就是采用进浆管、回浆管与转动部分分离保持进浆管与回浆管固定不动，并且转动部分是在等压室内完成传动，所以在整个灌浆过程中可以始终保持射浆管按需要的转数旋转。
二、旋转提动式循环灌浆孔口封闭装置(实施例之二)如图2所示，该装置的钻机立轴接头直接设在伞齿轮61上，锥形螺孔92中，伞齿轮61中间处装有向心球轴承74，该轴承向外圈固定在箱体42上。伞齿轮61的上部装有压盖41，压盖41是利用精小六角头螺栓81固定在箱体42上的，压盖41与向心球轴承74之间封闭是利用YX形密封圈79来实现的。压盖41与箱体42之间的封闭是利用O形橡密封圈82来实现的。堵65设在箱体42一端，主要用来安装伞齿轮61和伞齿轮59，堵65与箱体42的封闭是利用O形橡胶密封圈71来实现。伞齿轮59固定在花键轴60一端并与伞齿轮61咬合。在伞齿轮外侧花键轴端设有轴用弹性挡圈66。花键轴60中间装有两套向心球轴承80，该轴承的外圈固定在箱体42上，两套向心球轴承80中间装有隔套58。花键轴60的另一端固定伞齿轮57，伞齿轮57直接与伞齿轮51咬合。伞齿轮51安装在轴53的花键部分，该齿轮下部装有两套向心球轴承83，其两轴承中间装有调整垫52。两套向心球轴承83的外圈均固定在箱体42上。伞齿轮51的另一侧与伞齿轮93咬合。伞齿轮一端装有两套向心球轴承85，其中间设有隔套49，外圈固定在箱体42上，外侧装有压盖94，压盖94是用圆柱头内六角螺钉73固定在箱体42上，压盖94与箱体之间封闭是用O型橡胶密封圈86来实现的。伞齿轮93中间部位装有齿轮50，齿轮50是用平键67固定在伞齿轮93上的。齿轮50与齿轮45咬合，齿轮45是固定在小轴46上，齿轮45一端在小轴46上装有轴用弹性挡圈90。
小轴46另一侧装有两套向心球轴承89，其中间设有隔套47，外圈固定在箱体42上，在向心球轴承89与齿轮45之间装有垫48。小轴46外装有压盖40，压盖40与箱体42之间封闭是用O形橡胶密封圈72来实现的。在齿轮45上装有小轴55，小轴55是通过铜套63、轴用弹性挡圈87、轴用弹性挡圈88与齿轮45连接的。小轴55内叉在滑槽板62的滑槽中。滑槽板除起滑槽作用外还起轴承套56的作用，其下端与圆锥滚子轴承75相连，上端与单向平底推力球轴承76相连，圆锥滚子轴承75与单向平底推力球轴承76均装在轴53上。单向平底推力球轴承76上装有压圈64。在轴53上部装有上盖44，在上盖44上端设有进浆管43，上盖44是用精小六角头螺栓68固定在箱体42上，上盖44和轴53之间的封密是用YX形密封圈78来实现，上盖44与箱体42之间封闭是用密封垫69来实现的。轴53的下部装有支座91，支座91上设有回浆管54，支座91与箱体42是用精小六角头螺栓70来固定的，支座91与箱体42之间的封闭是用O形橡胶密封圈84来实现的。在轴53下端设有射浆管接头95。外接钻机动力通过钻机立轴接头旋转在锥形螺孔92上带动伞齿轮61转动，伞齿轮61通过花键轴60带动伞齿轮57转动，伞齿轮57传动伞齿轮51连同轴53一起转动，并且轴53的转向保持与伞齿轮61转向一致。伞齿轮51的转动传动伞齿轮93连同齿轮50一起转动并传动齿轮45转动，小轴56装在齿轮45上，它随着齿轮45的转动而在铅垂面上作圆周运动。由于小轴55在铅直面上的圆周运动，它将通过滑槽板62上的滑槽带动滑槽板62连同轴53作上下运动。因此在整个转动过程中轴53既作旋转运动又作上下提动，并且轴53的旋转和提动速度可以通过钻机来控制。
该装置的动力来源是利用钻机动力，其主要特点是将动力传动部分与进浆管43与回浆管54分离，并且保证在灌浆过程中进浆管43与回浆管54固定不动。轴53下端的射浆管接头95用丝扣与射浆管连接，由于在轴53下端用YX形密封圈78与上盖44之间形成封闭，轴53下端用YX形密封圈77与支座91形成封闭。所以在灌浆过程中轴53上端，轴53下端及其所连带射浆管底部所接触到的浆液压力只是进浆压力与回浆压力的差值，而这个差值对灌浆压力而言是很小的，所以轴53连同射浆管旋转和提动时所需克服由于浆液压力差所产生的阻力就较小。实际上轴53连同射浆管在上下提动运动中几乎是在等压室中进行，这就是利用等压提动克服压力阻力的原理。在灌浆过程中只要将钻机动力与钻机立轴接头相连接并开动钻机，就能保证轴53连同射浆管旋转和提动，而且可以根据浆液浓度和灌浆压力，通过钻机选择合适的转速和提动速度。由于射浆管在灌浆过程中始终保持旋转和提动使得灌浆孔口的浆液始终是处于被搅动成为紊流流态，有力地克服孔内水泥颗粒沉降淤积和凝固，始终保持水泥浆具有良好的和宜性，从而增强了水泥的可灌性、有力地防止了固钻事故的发生。
权利要求1.循环灌浆孔口封闭装置，包括有以下部件机壳1、齿轮3、花键轴4、透盖6、光轴7、压盖8、盖12、支座14、立轴15、进浆管22、回浆管23及压盖40、41、箱体42、进浆管43、齿轮45、伞齿轮51、轴53、回浆管54、花键轴60、滑槽板62，其特征在于a、立轴15的轴心与进浆管22相通，轴外装有齿轮16、并与齿轮9啮合，该齿轮9与装配花键轴4上的齿轮3相啮合，花键轴4由轴承17、19固装在机壳1上，上部由透盖6加密封圈27密封在机壳1内，光轴7的两端由轴承34、35固装在机壳1内，上部由压盖8封密，立轴15由轴承18、39固装在机壳1内，上端装配带有进浆管22的盖12上，下部装配在支座14的孔中，支座14设有旁通回浆管23；b、轴53的上部装配在上盖44的内孔中，向下装配有滑槽板62，滑槽板62套装轴承75及推力轴承76上被轴台顶住，轴53的下部伞齿轮51，伞齿轮轴的外部套装有轴承83，轴承83的外圈固装在箱体42上，轴53的最下部套装在支座91的内孔中，该支座91还设有旁通的回浆管54；与伞齿轮51两侧相啮合有一对伞齿轮57和93，其中伞齿轮57固装在花键轴60上，该轴另一端装有伞齿轮59与伞齿轮61相啮合，该齿轮经轴承74固装在箱体42上，另一伞齿轮93的后轴固装在轴承85上，轴上固装一齿轮50，该齿轮与齿轮45相啮合，齿轮45的中心孔固装在小轴46上，小轴46经轴承89固装在箱体42上，齿轮45上还装配有小轴55，该轴头插配在滑槽板62的孔中。
2.如权利要求1所述的循环灌浆孔口封闭装置，其特征在于该花键轴4的上轴端还开有锥形螺孔25，轴的下端与机壳1对应处设有堵塞2，立轴15的下端还设有锥形螺杆24，同时在机壳1的外侧还设有散热片28；伞齿轮61的后轴孔中开有锥形螺孔92，该伞齿轮轴由压盖41密封在箱体42上，轴53为空心轴，轴的两端分别上盖44及支座91的密封垫密封，同时上盖44与支座91与箱体42由螺钉68、70紧固，将齿轮传动部件密封在箱体腔内。
专利摘要本实用新型涉及一种建筑施工机械，特别是一种在高压条件下可进行循环灌浆的孔口封闭装置。其立轴的轴心为进浆管，轴外装有齿轮，并与齿轮啮合。利用钻机立轴的动力，通过一组传动齿轮将力从侧面引到射浆管进行旋转。同时又提供了另一种实施方案，即在上述射浆管旋转的同时，由另一组传动齿轮带动射浆管上下提动。使灌浆孔内的浆液能始终处于被搅动的状态，来保证浆液不沉淀、不凝固，避免固钻的现象发生。
文档编号E02D15/00GK2173276SQ93229419
公开日1994年8月3日 申请日期1993年10月11日 优先权日1993年10月11日
发明者李千, 高宇, 崔连升 申请人:李千