一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具制造技术

一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，属于钻进设备技术领域。所述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具包括由上至下依次布置的气水龙头、主动钻杆、双壁钻杆、交叉接头和气动潜孔锤钻头组件，所述气水龙头、主动钻杆、双壁钻杆、交叉接头和气动潜孔锤钻头组件连接后形成两个通道，一个是高压空气进气通道，一个是孔底岩屑的上返通道。本实用新型专利技术所述的用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具解决了旋挖钻机设备入岩大口径钻进的难题，提高了钻进工作效率。

A reverse circulation double wall drilling tool used in rotary drilling rig equipment

The reverse circulation double wall drilling tool for rotary drilling rig equipment belongs to the technical field of drilling equipment. For the gas tap, reverse circulation double wall drill tool rotary drilling rig equipment including active drill pipe, is arranged sequentially from top to bottom, cross double wall drill pipe joint and a pneumatic DTH Drill assembly, wherein the gas taps, active drill pipe, double wall drill, cross joint and a pneumatic two channel formed after connecting the DTH hammer bit component, a high-pressure air inlet passage, a hole bottom debris return channel. The reverse circulation double wall drilling tool used for rotary drilling rig equipment solves the problem of large diameter drilling in the rotary drilling rig equipment, and improves the drilling efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具
本技术涉及一种旋挖钻机设备钻具，具体地说是一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具。
技术介绍
目前旋挖钻机设备在基础工程领域应用广泛，尤其在土层、卵砾石层等松软地层优越性突显，但是当遇到坚硬的基岩地层时则存在施工难度大、工程周期长、成本高等问题。现有技术中旋挖钻机设备通常匹配截齿螺旋钻头、岩石筒钻进行钻进，该施工方法除钻进效率低外，还会造成设备扭矩增大，对设备产生严重损坏。为解决上述问题，有关技术人员通过搜集国内外钻探技术资料和对旋挖钻机设备市场调研，认为采用大口径反循环气动潜孔锤钻进工艺方法最为理想，该方法也是国内外钻探界公认的在干旱缺水地层钻进基岩高效工艺方法，其基本原理是将碎岩的大直径潜孔锤潜入孔底，冲击器通过压缩空气产生的冲击功带动锤头碎岩。为匹配该大口径反循环气动潜孔锤反循环钻进工艺方法，需要设计一种由旋挖钻机动力头驱动回转的反循环双壁钻具，以使旋挖钻机实现气动潜孔锤反循环钻进，岩渣能通过双壁钻具内管排出孔外，解决大口径工程桩基硬岩钻进难题。
技术实现思路
本技术提供一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，旨在匹配大口径气动潜孔锤反循环钻进工艺，解决旋挖钻机设备入岩大口径钻进难题，提高钻进工作效率。本技术为达到上述目的所采用的技术方案如下：一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，包括由上至下依次布置的气水龙头、主动钻杆、双壁钻杆、交叉接头和气动潜孔锤钻头组件，所述气水龙头、主动钻杆、双壁钻杆、交叉接头和气动潜孔锤钻头组件连接后形成两个通道，一个是高压空气进气通道，一个是孔底岩屑的上返通道。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述气水龙头通过提梁与旋挖钻机设备的卷扬钢丝绳连接，在气水龙头上设有鹅颈管、上壳体、下壳体、主轴和心管，所述上壳体与下壳体通过螺栓连接，所述鹅颈管与旋挖钻机设备配套使用的旋流器的进渣口连通，所述下壳体内设置高压空气室，所述高压空气室一侧通过进气管连通与旋挖钻机设备配套使用的空压机，所述主轴为空心结构，在主轴内布置心管，心管与主轴之间的环状空间形成连通高压空气室的高压空气进气通道，所述心管上端与鹅颈管连通，下端与主动钻杆连接，由心管的内通孔形成岩屑上返通道。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述主动钻杆包括由外向内依次套装的第一层管、第二层管和第三层管，所述第一层管与旋挖钻机设备动力头的动力输出端配合传递扭矩，并通过设置在第一层管与第二层管之间的传扭套将动力传递给第二层管，所述第二层管上端通过主动钻杆内六方接头与气水龙头主轴连接，下端通过主动钻杆外六方接头与双壁钻杆连接，由第二层管与第三层管之间的环状空间形成高压空气进气通道，所述第三层管两端设置密封接头，上端密封接头与气水龙头的心管连接，下端密封接头与双壁钻杆连接，由第三层管的内通孔形成岩屑上返通道。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述双壁钻杆为内外管结构，所述外管上端通过双壁钻杆内六方接头与主动钻杆外六方接头连接，下端通过双壁钻杆外六方接头与交叉接头连接，由外管与内管之间的环状空间形成高压空气进气通道，所述内管两端设置密封接头，上端密封接头与主动钻杆的第三层管连接，下端密封接头与交叉接头内套连接，由内管的内通孔形成岩屑上返通道。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述气水龙头的鹅颈管设有耐磨块，所述耐磨块位于与岩屑上返方向相对的鹅颈管管壁上，其上端通过法兰结构与鹅颈管外壁连接，另一端为与鹅颈管内壁弧线一致的曲面，在耐磨块与鹅颈管接合部位设置密封圈。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，在所述气水龙头的主轴与下壳体之间设置耐磨套，所述耐磨套通过键连接结构与主轴装配，在耐磨套与下壳体之间设置气密封圈；在耐磨套下端安装限位卡环，耐磨套与限位卡环通过螺栓固定连接。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述主动钻杆下部还设有减震结构，所述减震结构布置在第一层管与第二层管之间，由弹簧和锁母组成；所述弹簧套装在第二层管下端的主动钻杆外六方接头外面，位于传扭套和锁母之间。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述主动钻杆的第一层管内壁上还焊接支撑结构，所述支撑结构由上挡圈、导向套和下挡圈组成，所述导向套数量不少于三组。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述主动钻杆的第一层管上部设有与旋挖钻机设备随动架连接的法兰盘，在第一层管外壁上还设有与旋挖钻机设备动力头传扭套配合的传扭槽。上述用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，所述主动钻杆内六方接头与气水龙头的主轴、主动钻杆外六方接头与双壁钻杆内六方接头、双壁钻杆外六方接头与另一组双壁钻杆的双壁钻杆内六方接头均采用插接方式连接，并通过销轴固定；所述主动钻杆内六方接头、双壁钻杆内六方接头外侧壁上设置锁紧销轴，通过锁紧销轴将销轴锁止。本技术为一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，可用于地铁、高铁、基础工程施工的桩基施工中，它在与旋挖钻机设备配用时，旋挖钻机设备的动力头与主动钻杆配合传递扭矩，从而带动下部的双壁钻杆、交叉接头、气动潜孔锤钻头组件等回转，回转钻进产生的岩屑通过上下贯通的岩屑上返通道返至地表。本技术的有益效果主要表现在以下方面：第一、本技术所述的反循环双壁钻具，可与多种型号规格的旋挖钻机设备配合使用；第二、主动钻杆的第一层管与旋挖钻机设备原有的伸缩钻杆最外层结构一致，因此可使用旋挖钻机设备动力头传扭套、随动架等机构，不需对旋挖钻机设备结构进行大的改动；第三、反循环双壁钻具的气水龙头、主动钻杆、双壁钻杆之间采用内外方插接结构，并通过销轴固定，不仅能在施工现场快速连接，而且保证了动力传递的可靠性；第四、双壁钻杆内外管之间的环状空间、主动钻杆的第二层管与第三层管之间的环状空间、水龙头心管与主轴之间的环状空间连通为高压空气通道，由双壁钻杆的内管、主动钻杆的第三层管、水龙头的心管及鹅颈管的中心通孔贯通构成岩屑上返通道，因此实现了反循环的钻井模式；同时由于本技术在双壁钻杆内管及外管、主动钻杆的第二层管上都设有密封圈，保证了高压空气通道及岩屑上返通道的密封性；第五、本技术可用于大直径单体、捆绑式潜孔锤的钻进，经试用证明其钻进速度与常规旋挖钻机设备钻进方法比较提高了十至十五倍。总之本技术解决了旋挖钻机设备入岩大口径钻进的难题，提高了钻进工作效率。附图说明图1是旋挖钻机设备及配套使用的附属设备结构示意图；图2是用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具结构示意图；图3是水龙头结构示意图；图4是耐磨块结构示意图；图5是主动钻杆结构示意图；图6是双壁钻杆结构示意图；图7是内、外六方接头插接结构示意图；图8是图7中A-A剖面结构示意图。图中各标号表示为：1、旋挖钻机设备，2、气水龙头，2-1、提梁，2-2、鹅颈管，2-3、耐磨块，2-3-1、法兰结构，2-3-2、曲面，2-3-3、密封圈，2-4、上壳体，2-5、下壳体，2-6、耐磨套，2-7、气密封圈，2-8、限位卡环，2-9、主轴，2-10、心管，2-11、进气管，3、主动钻杆，3-1、第一层管，3-2、第二层管，3-3、第三层管，3-4、传扭槽，3-5、主动钻杆外六方接头，3-6、下挡圈，3-7、锁母，3-8、弹簧，3-9、传扭套，3-10、导向套，3-11、法兰盘，3-12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，其特征在于：所述反循环双壁钻具包括由上至下依次布置的气水龙头(2)、主动钻杆(3)、双壁钻杆(4)、交叉接头(5)和气动潜孔锤钻头组件(6)；所述气水龙头(2)、主动钻杆(3)、双壁钻杆(4)、交叉接头(5)和气动潜孔锤钻头组件(6)连接后形成两个通道，一个是高压空气进气通道，一个是孔底岩屑的上返通道。

【技术特征摘要】
1.一种用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，其特征在于：所述反循环双壁钻具包括由上至下依次布置的气水龙头(2)、主动钻杆(3)、双壁钻杆(4)、交叉接头(5)和气动潜孔锤钻头组件(6)；所述气水龙头(2)、主动钻杆(3)、双壁钻杆(4)、交叉接头(5)和气动潜孔锤钻头组件(6)连接后形成两个通道，一个是高压空气进气通道，一个是孔底岩屑的上返通道。2.根据权利要求1所述的用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，其特征在于：所述气水龙头(2)通过提梁(2-1)与旋挖钻机设备(1)的卷扬钢丝绳连接，在气水龙头(2)上设有鹅颈管(2-2)、上壳体(2-4)、下壳体(2-5)、主轴(2-9)和心管(2-10)，所述上壳体(2-4)与下壳体(2-5)通过螺栓连接，所述鹅颈管(2-2)与旋挖钻机设备(1)配套使用的中旋流器(7)的进渣口连通，所述下壳体(2-5)内设置高压空气室，所述高压空气室一侧通过进气管(2-11)连通与旋挖钻机设备(1)配套使用的的空压机(8)，所述主轴(2-9)为空心结构，在主轴(2-9)内布置心管(2-10)，心管(2-10)与主轴(2-9)之间的环状空间形成连通高压空气室的高压空气通道，所述心管(2-10)上端与鹅颈管(2-2)连通，下端与主动钻杆(3)连接，由心管(2-10)的内通孔形成岩屑上返通道。3.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，其特征在于：所述主动钻杆(3)包括由外向内依次套装的第一层管(3-1)、第二层管(3-2)和第三层管(3-3)，所述第一层管(3-1)与旋挖钻机设备动力头的动力输出端配合传递扭矩，并通过设置在第一层管(3-1)与第二层管(3-2)之间的传扭套(3-9)将动力传递给第二层管(3-2)，所述第二层管(3-2)上端通过主动钻杆内六方接头(3-12)与气水龙头(2)的主轴(2-9)连接，下端通过主动钻杆外六方接头(3-5)与双壁钻杆(4)连接，由第二层管(3-2)与第三层管(3-3)之间的环状空间形成高压空气通道，所述第三层管(3-3)两端设置密封接头，上端密封接头与气水龙头(2)的心管连接，下端密封接头与双壁钻杆(4)连接，由第三层管(3-3)的内通孔形成岩屑上返通道。4.根据权利要求3所述的用于旋挖钻机设备的反循环双壁钻具，其特征在于：所述双壁钻杆(4)为内外管结构，所述外管(4-1)上端通过双壁钻杆内六方接头(4-4)与主动钻杆外六方接头(3-5)连接，下端通过双壁钻杆外六方接头(4-3)与交叉接头(5)连接，由外管(4-1)与内管(4-2)之间的环状空间形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳丽，陈浩文，殷国乐，伍晓龙，郑庆辉，许刘万，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13