[發明專利]一種帶套管鉆的大直徑氣動潛孔錘

有效

• 申請號: 201410218494.0
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN104033101A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 訚耀保;岑斌;張昌鈞;郭傳新
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21B4/16
• 分類號: E21B4/16;E21B4/06
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于巖土鉆鑿工程與基礎建筑樁基技術領域，尤其涉及一種帶套管鉆的大直徑氣動潛孔錘。

背景技術

人類利用沖擊做功的方法從事生產勞動可以追溯到遙遠的古代。古代人類在伐木、制造工具、狩獵等最早的生產勞動中就已學會了利用沖擊方式進行破碎和加工。我國勞動人民在古代就制造了繩鉆鉆鑿水井，到戰國時代又根據沖擊原理發明了弩機。在火藥發明之后，利用火藥爆炸產生強烈沖擊作用的原理發明了火箭、火炮等。細看中國古代勞動人民的智慧史，經?？梢园l現沖擊作用原理的應用。

雖然人類很早就用到了沖擊來幫助更好的生產與勞動，但這些應用都是一次性(如弓箭)或者不連續的(如斧頭)，而且應用在鉆孔、水井上也較少，真正利用連續沖擊實現鉆進是近一、二百年的事情。1813年英國人理查·特里維錫科首先發明了以蒸汽為動力的沖擊式鑿巖機，連續的沖擊動作才真正得以成為一種現實。意大利工程師巴特里特和杰曼·薩梅特又對以往的鑿巖機進行了改進，于1857年8月15日宣布實驗研究成功，這是現代沖擊鉆進技術的開端。

隨后鑿巖機在不斷的發展，但人們發現對鉆頭頂部施加沖擊力的方式存在能量浪費嚴重，效率低的問題，于是人們考慮如何在鉆頭的底部施加沖擊力。通過不斷的實踐與研究，真正與現代潛孔沖擊器(潛孔鑿巖機)結構相近的潛孔沖擊器，在1951年由比利時工程師安德烈·斯坦紐伊科設計制造。潛孔沖擊器不僅能夠充分利用設備的沖擊能量，而且可使噪音大為降低，改善作業環境，減輕工人繁重的體力勞動。由于潛孔沖擊器露天鉆孔效率比傳統的綱繩沖擊式鉆機高2-3倍，一時被公認為是鉆鑿堅硬礦石的經濟而有效的鉆孔設備。

潛孔沖擊鉆孔在日本、韓國也得到廣泛的應用。中國幅員廣闊，各個地區的地質情況差異很大，東南沿海這帶地質情況多以硬巖，卵石漂石為主，地質情況較復雜。對于復雜地質情況，多使潛孔錘用跟管鉆進，潛孔錘跟管撞見雖然可以很有效的對孔進行護壁，但潛孔錘跟管鉆進技術對于這種地質，存在著入巖鉆進施工難度較大且效率低的問題。潛孔錘跟管鉆進也多用于小直徑樁基孔的施工，對于大直徑樁基孔的施工還很少見。

隨著城市化進程不斷加快，很多大型建設項目面臨著工期緊任務重的難題，如何在有限的工期內安全高效環保地完成既定任務成為巖土鑿巖與基礎建設一大難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶套管鉆的大直徑氣動潛孔錘，通過雙速雙向動力頭分別驅動大直徑氣動潛孔錘與套管鉆實現雙旋轉鉆進，以達到孔徑、孔壁質量良好，垂直精度高及施工迅速的效果。

為達到以上目的，本發明所采用的解決方案如下：

本發明提供了一種帶套管鉆的大直徑氣動潛孔錘，包括大直徑氣動潛孔錘、螺旋輸送管和套管鉆，以上部件同軸布置，所述螺旋輸送管外套位于所述大直徑氣動潛孔錘的外部，以傳遞動力和防止在沖擊過程中使所述螺旋輸送管與所述大直徑氣動潛孔錘相互分離，所述套管鉆位于所述螺旋輸送管的外部，其間隙有利于上升的壓縮空氣帶走孔底巖屑。

所述大直徑氣動潛孔錘包括上接頭、外缸、活塞、導向套、卡環、密封圈、哈呋、襯套、墊片、下接頭和鉆頭，以上部件依次同軸布置；所述上接頭和所述下接頭通過螺紋與所述外缸內壁進行固定連接，所述卡環內嵌在所述外缸內壁，并對所述活塞進行軸向限位以防止在裝配鉆頭時所述活塞因自重從缸體內掉下來，所述導向套通過過盈配合固定在所述鉆頭中心孔上，使所述活塞能夠垂直撞擊所述鉆頭，所述哈呋通過所述外缸內壁和所述襯套進行軸向定位，并對所述鉆頭起限位作用，所述密封圈內嵌在所述哈呋外側凹槽中，在所述外缸和所述哈呋之間進行密封，防止壓縮空氣泄漏，所述墊片位于所述外缸和所述下接頭之間，增大所述外缸和所述下接頭的作用面積，防止螺紋連接處在高頻沖擊下受到破壞，所述下接頭通過花鍵配合將動力傳遞給所述鉆頭。

所述大直徑氣動潛孔錘通過鉆桿與雙動力頭進行連接以傳遞動力。

所述鉆頭底部嵌齒面的直徑為574mm，頂部與活塞相撞擊面的直徑為228mm，中心通氣孔的直徑為80mm，包括外花鍵、4個排氣孔、8個縱向排渣口和4個橫向排渣口；所述外花鍵與下接頭矩形內花鍵進行連接以傳遞扭矩，所述排氣孔、所述縱向排渣口和所述橫向排渣口組成孔底排渣系統，所述排氣孔與鉆頭中心通氣孔成30°，對稱布置，使氣體射流能均勻地復蓋整個孔底。

所述外花鍵的形狀為矩形，鍵寬為36mm。

所述排氣孔的直徑均為45mm。

所述縱向排渣口和所述橫向排渣口的直徑均為60mm，具有弧形內陷式結構，對稱布置，能夠在保證鉆頭本體強度的前提下，減小壓力損失，使巖屑能更快的排出孔底。