一种动力转换式液压破岩的钻具制造技术

本发明专利技术公开了一种动力转换式液压破岩的钻具，其钻具由液力变速器、液压马达、冲洗泵、旋转冲击器和锤头等组成。液力变速器将钻杆的机械能转换为液压能给液压马达和冲洗泵提供动力；液压马达驱动旋转冲击器带动锤头，破碎混凝土或岩石；冲洗泵喷出冲洗液将破碎的岩块和碎屑及时冲洗排出。采用柱锤头可以全断面一次破岩成孔或成槽；采用筒式锤头先环状嵌岩，形成一个岩芯，用筒式锤施加侧压将形成的岩芯破断；再由筒锤夹取岩芯，形成一个大直径的钻孔。通过本钻具破岩成孔或成槽，能快速入岩，节约施工成本，提高工作效率。

A kind of power conversion hydraulic rock breaking drill

【技术实现步骤摘要】
一种动力转换式液压破岩的钻具
本专利技术涉及土木工程
，具体的来说涉及一种快速高效破岩的钻具及其施工方法。
技术介绍
随着交通建设及城镇化推进，需要穿岩的桩基工程和地下连续墙工程的工程量越来越大，不仅入岩开挖的越来越深，而且开挖的尺寸也越来越大，对施工工期的要求也越来越高。对于嵌岩的大直径桩基，如大于1.0m至3m直径的桩基，入岩的岩芯单轴抗压强度为30MPa以下时，常采用切削旋挖钻取芯成孔或铣槽机成槽，尚有一定的工效。当需嵌入单轴抗压强度为30MPa以上硬岩时，不论是圆形桩基成孔，或是矩形桩及地下连续墙的成槽，采用气动冲击锤冲击成孔或成槽的方法，才能满足工期的要求，但产生的噪音和成本均很高。目前的大直径冲击成孔或切消铣槽法均具有入岩的效率很低，施工速度慢，成本较高等特点。在1m直径以内的入岩桩成孔或成槽的方法中，以全断面气动潜孔锤成孔效率高而显示出其优越性，但入岩成孔的成本高仍是其推广应用的主要障碍。对于多桩承台的桩基，通过扩大桩径并减少桩数，可以有效降低承台的造价，以致降低工程总造价将会具有较高的应用前景；但是大直径桩基嵌岩施工一直是难题。目前，对于1.5～3m直径的桩基成孔或槽宽大于1m的地下连续墙，只能采用回转牙轮全断面切岩法成孔或双轮铣切岩，其效率低，成孔速度慢，成本极高成为阻碍大尺寸成孔应用的主要因素。传统的钻爆法成孔，由于安全、防水、防塌措施成本高等因素，一般难以采纳。风动破岩方法，由于能源利用率低噪音大，限制了他的使用范围。液压冲击或旋转切削破岩，均需从地面提供液压动力，通过地面输油管给钻头上的液压马达提供动力，需要将输油管与旋转的钻杆隔离，较长输油管道收放入孔引起了很多困难以及能耗量大、均能该类设备的应用设置了障碍。因此专利技术了一种动力转换式液压破岩钻具及其破岩方法是十分迫切的。旋挖机在桩基成孔中的应用越来越广，伸缩的机锁钻杆带支钻头的旋转，是以旋切入岩方式破岩，但破岩效率低成本高。为此，利用该设备已有的动力系统，通过在钻头部位加装能量转换装置，把单一的旋切能转变成部分冲击能，实现高效破岩是一个创新的方向，为此，形成了该专利技术的主要内容。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种动力转换式液压破岩钻具及其破岩方法。一种动力转换式液压破岩钻具是由液力变矩器、液压马达、冲洗泵、旋转冲击器和锤头等组成。液力变矩器将钻杆的机械能转换为液压能；液压能为液压马达和冲洗泵提供动力；液压马达驱动旋转冲击器带动锤头，破碎混凝土或岩石；冲洗泵带动冲洗液直达锤头，将破碎的岩块和碎屑及时冲洗排出，减少了重复破碎量，提高了成孔或成槽的效率。所述的液压泵能为破岩钻具和冲洗泵提供动力，不需另外从地面输送液压动力；所述的钻杆为机锁式结构，能给破岩钻具提供竖向压力；所述的冲洗液为泥浆，泥浆的比重在1.05～1.3g/mm3；所述的旋转冲击器为带动锤头工作的运动部件，其破岩动作为先冲击后旋转，循环往复；所述的圆柱锤为锤面呈圆形的锤，其锤头外径在300～1000mm之间，在锤头上分布有许多球形合金齿；所述的矩形柱锤为锤面呈矩形的锤，其锤头的长和宽在300～1500mm之间，在锤头上分布有许多球形合金齿；所述的筒锤为锤面呈圆环形，其锤头的外径在800～3000mm之间，在锤头上分布有许多球形合金齿。所述的破岩钻具上锤头配置要求为：当需要全断面一次破岩的成孔或成槽时，破岩钻具上应配置圆柱锤头或矩形柱锤头；当需要取芯式破岩形成大直径孔时，破岩钻具上配置筒式锤头，先环状嵌岩，形成一个岩芯，达一定长度后，用筒式钻具施加侧压将形成的岩芯破断，再由筒式钻具夹取岩芯，即可形成一个大直径的钻孔。有益效果：通过本钻具破岩，可以快速入岩，与牙轮钻具和双轮铣成孔节约施工成本5倍以上，提高工作效率10倍以上，与全断面气体冲击锤成孔节约施工成本10倍以上，提高工作效率5倍以上。此外，还解决了大直径入岩成孔的难题。本专利技术的破岩方法可为大直径灌注桩的成孔，地下连续墙成槽入岩提供一个重要的手段。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本专利技术；图1为本专利技术所述的一种液压破岩的圆柱锤式钻具的结构示意图；图2为本专利技术所述的一种液压破岩的圆柱锤的锤面结构示意图；图3为本专利技术所述的一种液压破岩的圆柱锤的成孔示意图。图4为本专利技术所述的一种液压破岩的筒锤式钻具的结构示意图；图5为本专利技术所述的一种液压破岩的筒锤的锤面结构示意图；图6为本专利技术所述的一种液压破岩的筒锤的成孔示意图。图7为本专利技术所述的一种液压破岩的矩形柱锤式钻具的结构示意图；图8为本专利技术所述的一种液压破岩的矩形柱锤的锤面结构示意图；图9为本专利技术所述的一种液压破岩的矩形柱锤的成孔示意图。图中：1---钻杆，11---连接销栓，2---液力变矩器，3---液压马达，4---液动旋转冲击器，5---液动冲洗泵，6---冲洗液，7---岩石或混凝土，71—岩芯或混凝土芯，8---环状破碎槽，91---圆柱锤头，92—筒式锤头，93---合金齿，94—矩形柱锤头。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于占明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。这种液压破岩钻具是由液力变矩器2、液压马达3、冲洗泵5、旋转冲击器4和配置的锤头组成，配置为圆柱锤头91的结构如图1所示，配置为筒式锤头92的结构如图4所示，配置为矩形柱锤头94的结构如图7所示。采用这种液压破岩钻具的锤头配置和快速破岩的步骤如下：1、先将这种动力转换式液压破岩钻具与旋挖钻机的钻杆1是通过销栓11连接在一起，由旋挖钻机提供动力，使钻杆1旋转，如图1、4、7所示。2、通过液力变矩器2将钻杆1的机械能转换为液压能；3、液压能通过液压马达3驱动旋转冲击器4工作；4、当需要嵌岩形成一个圆形孔时，旋转冲击器4带动是圆柱锤头91，在圆柱锤头91的下部侧面和底面镶嵌有许多球状合金齿93，如图2所示；5、圆柱锤头91通过旋转冲击混凝土或岩石7，将其破碎；6、冲洗泵5带动冲洗液6直达圆柱锤头91的底部，将破碎的岩块和碎屑及时冲洗排出；嵌岩成孔的形状如图3所示。当需要嵌岩形成一个较大的圆形孔槽时，旋转冲击器4带动是筒式锤头92，在筒式锤头92的下部侧面和底面镶嵌有许多球状合金齿93，如图5所示。筒式锤头91通过旋转冲击混凝土或岩石7，将其破碎，形成一个圆环状的槽8；冲洗泵5带动冲洗液6直达筒式锤头92，将破碎的岩块和碎屑及时冲洗排出，留下一个圆柱状的岩芯71，如图6所示。用筒式锤头92的内壁夹住岩芯71，加侧向力破断后，即可将岩芯取出。当需要开挖一个矩形槽时，旋转冲击器4带动是矩形柱锤头94，在矩形柱锤头94的下部侧面和底面镶嵌有许多球状合金齿93，如图8所示。矩形柱锤头94过旋转冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力转换式液压破岩的钻具，是由液力变矩器、液压马达、冲洗泵和旋转冲击器和锤头组成，其特征是，液力变矩器将钻杆的机械能转换为液压能；液压能给液压马达和冲洗泵提供动力；液压马达驱动旋转冲击器带动锤头破碎混凝土或岩石；冲洗泵喷出冲洗液直达锤头，将破碎的岩块和碎屑及时排出；配置的锤头为圆柱锤头、矩形柱锤头和筒式锤头三种的一种。/n

【技术特征摘要】
1.一种动力转换式液压破岩的钻具，是由液力变矩器、液压马达、冲洗泵和旋转冲击器和锤头组成，其特征是，液力变矩器将钻杆的机械能转换为液压能；液压能给液压马达和冲洗泵提供动力；液压马达驱动旋转冲击器带动锤头破碎混凝土或岩石；冲洗泵喷出冲洗液直达锤头，将破碎的岩块和碎屑及时排出；配置的锤头为圆柱锤头、矩形柱锤头和筒式锤头三种的一种。


2.根据权利要求1所述的一种动力转换式液压破岩的钻具，其特征是，液力变矩器将旋挖钻机的钻杆旋转机械能转换为液压能，为破岩钻具和冲洗泵提供动力。


3.根据权利要求1所述的一种动力转换式液压破岩的钻具，其特征是，钻杆为机锁式结构，能给破岩钻具提供竖向压力。


4.根据权利要求1所述的一种动力转换式液压破岩的钻具，其特征是，冲洗液为泥浆，泥浆的比重在1.05～1.3g/mm3。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斐然，
申请(专利权)人：王琪，
类型：发明
国别省市：上海;31