專利名稱：液壓振動沖擊器及其構成的樁工動力頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及樁工機械領域，尤其涉及一種液壓振動沖擊器及其構成的樁工動力頭。
背景技術：
動力頭作為鉆機的核心部件，在樁工基礎工程施工中，起著至關重要的作用。中國專利CN 101067364A公開了一種“潛水旋沖擊動力頭“，該動力頭包括旋轉鉆頭及旋轉鉆頭上方設置的防爆電機和與防爆電機傳動連接的減速機，減速機傳動連接有與所述旋轉鉆頭傳動連接的空心主軸。在防爆電機的上方還設有液壓振動沖擊器，液壓振動沖擊器包括同軸穿設于空心主軸內且向旋轉鉆頭傳遞沖擊力的主軸傳動桿。工作時旋轉鉆頭在液壓振動沖擊器和防爆電機的作用下一邊振動，一邊旋進。但是采用此種結構液壓振動沖擊器的動力頭，由于沒有混凝土灌注的通道，因此在鉆井結束后，需要將動力頭提升出鉆井后才能向井下灌注混凝土，在動力頭的提升過程中就容易發生鉆井坍塌的危險。
發明內容
本發明的目的在于提供一種帶內孔的液壓振動沖擊器，以解決現有液壓振動沖擊器不能與混凝土灌注通道配合使用而用于樁工動力頭的問題。本發明的目的還在于提供一種由該液壓振動沖擊器構成的樁工動力頭。為了解決上述問題，本發明液壓振動沖擊器的技術方案為
液壓振動沖擊器，活塞缸包括軸向沿上下方向延伸的內管體及內管體外周同軸固連套設的外管體，內管體內沿其軸向開設有直接或間接用于灌注混凝土、正反循環鉆進的水或泥漿的中心孔通道，所述的內、外管體圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，所述的環形活塞的下端設有突出于所述環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊能傳遞出去的傳力段。所述環形活塞的上端面與內、外管體的管體壁圍設成用于儲能和減震氮氣儲存的密封氮氣室，所述外管體的管體壁與所述環形活塞外周壁之間分別設有上、下油腔，外管體與上、下油腔對應的管體壁上開設有上、下油道，所述的液壓振動沖擊器還包括通過上、下油道分別與所述上、下油腔連通的換向閥。所述的環形活塞包括設置于環形活塞腔中部內的活塞套和活塞套下方設置的沖擊鉛套，所述的傳力段設置于所述的沖擊鉛套上，傳力段包括設置于沖擊鉛套的上端用于與活塞套的下端面傳力配合的上傳力端面，傳力段還包括設置于沖擊鉛套的下端用于將活塞套的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞出去的下傳力端面，所述沖擊鉛套與外管體或內管體之間設有在沖擊鉛套接收振動沖擊力時彈性復位的彈性復位機構。所述活塞套的上、下端外周分別設有內凹的上活塞過渡臺階和下活塞過渡臺階，上活塞過渡臺階與下活塞過渡臺階相對設置；外管體上與所述上、下活塞過渡臺階的對應位置處分別設有內凹的上管體過渡臺階和下管體過渡臺階，所述的上油腔由上活塞過渡臺階和所述的上管體過渡臺階圍設而成；所述的下油腔由下活塞過渡臺階和所述的下管體過渡臺階圍設而成。本發明樁工動力頭的技術方案為
樁工動力頭，包括旋轉鉆頭、馬達及其兩者之間傳動連接的空心傳動軸，所述的樁工動力頭還包括液壓振動沖擊器，所述的液壓振動沖擊器包括活塞缸，活塞缸包括軸向沿上下方向延伸的內管體及內管體外周同軸固連套設的外管體，內管體內沿其軸向開設有直接或間接用于灌注混凝土、正反循環鉆進的水或泥漿的中心孔通道，所述的內、外管體圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，所述的環形活塞的下端設有突出于所述環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞到旋轉鉆頭的傳力段。所述環形活塞的上端面與內、外管體的管體壁圍設成用于儲能和減震氮氣儲存的密封氮氣室，所述外管體的管體壁與所述環形活塞外周壁之間分別設有上、下油腔，外管體與上、下油腔對應的管體壁上開設有上、下油道，所述的液壓振動沖擊器還包括通過上、下油道分別與所述上、下油腔連通的換向閥。所述的環形活塞包括設置于環形活塞腔中部內的活塞套和活塞套下方設置的沖擊鉛套，所述的傳力段設置于所述的沖擊鉛套上，傳力段包括設置于沖擊鉛套的上端用于與活塞套的下端面傳力配合的上傳力端面，傳力段還包括設置于沖擊鉛套的下端用于所述旋轉鉆頭直接或間接傳力配合的下傳力端面，所述沖擊鉛套與所述外管體或內管體之間設有在沖擊鉛套接收振動沖擊力時彈性復位的彈性復位機構。所述活塞套的上、下端外周分別設有內凹的上活塞過渡臺階和下活塞過渡臺階，所述的上活塞過渡臺階與所述的下活塞過渡臺階相對設置；所述外管體上與所述上、下活塞過渡臺階的對應位置處分別設有內凹的上管體過渡臺階和下管體過渡臺階，所述的上油腔由所述的上活塞過渡臺階和所述的上管體過渡臺階圍設而成；所述的下油腔由所述的下活塞過渡臺階和所述的下管體過渡臺階圍設而成。所述的樁工動力頭還包括固連于所述旋轉鉆頭的上端且與所述活塞缸同軸設置的保護筒，所述的保護筒的外周面上沿其長度方向設有用于在所述保護筒隨旋轉鉆頭鉆進時將鉆取的渣土輸送至地表的螺旋形葉片。本發明的有益效果本發明通過在內管體內設置中心孔通道，樁工動力頭在鉆井結束后，可以由中心孔通道向鉆井內灌注混凝土，能夠實現一邊灌注混凝土，一邊提升動力頭，鉆井不會發生坍塌，同時在鉆進時還可通過中心孔通道向井下管柱水或泥漿，水或泥漿將鉆取的渣土混合在一起，然后通過相應的抽料管將水或泥漿抽出以滿足正、反循環施工工藝。
圖1是本發明液壓振動沖擊器實施例的使用狀態圖，同時也是本發明樁工動力頭實施例的結構示意圖2是圖1中的A處放大圖。
具體實施例方式液壓振動沖擊器的實施例如圖廣2所示包括活塞缸，活塞缸包括與鉆桿27 —體設置且軸向沿上下方向延伸的內管體16及內管體16外周同軸固連套設的外管體2，內管體16內沿其軸向開設有直接用于混凝土(或泥漿或水)灌注的中心孔通道17。外管體2與內管體16圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，環形活塞包括設置于環形活塞腔中部內的活塞套18和活塞套18下方設置的沖擊鉛套14，活塞套18的上端面與內、外管體的管體壁圍設成用于儲能和減震氮氣儲存的密封氮氣室15。活塞套18的上、下端外周分別設有一對內凹且相對設置的上活塞過渡臺階19和下活塞過渡臺階21 ；外管體2上與上、下活塞過渡臺階的對應位置處分別設有一對內凹且相對設置的上管體過渡臺階20和下管體過渡臺階22，上活塞過渡臺階19與上管體過渡臺階20圍設成上油腔4 ；下活塞過渡臺階21與下管體過渡臺階22圍設成下油腔5。外管體2的管體壁上與上、下油腔的對應位置處分別開設有上油道3和下油道6，外管體2的外周固連有通過上、下油道分別與所述上、油腔連通的換向閥1。沖擊鉛套14上設有突出于環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞出去的傳力段，傳力段包括設置于沖擊鉛套14的上端用于與活塞套18的下端面傳力配合的上傳力端面，傳力段還包括設置于沖擊鉛套14的下端用于將活塞套18的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞出去的下傳力端面，所述沖擊鉛套14與所述外管體2設有在沖擊鉛套14接收振動沖擊力時彈性復位的彈性復位機構。外管體2內周開設有環形凹槽13，沖擊鉛套14外周設有插配于環形凹槽13內的環形凸起12，環形凹槽13與沖擊鉛套14的外周壁圍設成密封環形復位腔23，彈性復位機構包括密封環形復位腔23內填充的氮氣。在本液壓振動沖擊器的其它實施例中，所述的彈性復位機構還可以是頂配于環形凸起12與環形凹槽13的槽壁之間的復位彈簧；當然所述的環形凹槽13還可以開設于內管體16的外周；內管體16還可以與鉆桿27分別獨立設置，此時需要將鉆桿27由中心孔通道17穿過，然后將液壓振動沖擊器固連于鉆桿27上，混凝土由鉆桿27向鉆井中灌注；當然密封氮氣室15還可以沒有，此時需要控制活塞套18沿上下方向的行程以使活塞套18的上端面不會撞擊到活塞缸的缸體；沖擊鉛套14與活塞套18還可以一體設置。使用時，向密封氮氣室15內填充氮氣。在外管體2的外周固連電機支架8，電機支架8上設置有液壓電機7和與液壓電機7對應設置的減速器對，將旋轉鉆頭9同軸設置于沖擊鉛套14下方的內管體16上，旋轉鉆頭包括旋轉部分25和與旋轉部分25沿上下方向導向滑動裝配的振動部分26，振動部分沈與沖擊鉛套14的下傳力端面傳力配合。旋轉部分25上固連有與沖擊鉛套14同軸設置的空心傳動軸11，空心傳動軸11上端具有內齒圈，內齒圈與相應電機7的減速器M齒輪嚙合傳動。換向閥1和高壓供油源連接，上油腔4充油時，油壓作用在上活塞過渡臺階19上，在密封氮氣室15內壓縮氮氣的共同作用下，環形活塞18下移并撞擊沖擊鉛套14，沖擊鉛套14將沖擊力傳遞給旋轉鉆頭9 ；當下油腔5充油時，油壓作用在下活塞過渡臺階21上，環形活塞18上移，同時，沖擊鉛套14在密封環形復位腔23內的氮氣壓力作用下復位。環形活塞18往復動作，使沖擊鉛套14不停的將沖擊力傳遞給旋轉鉆頭9。樁工動力頭的實施例如圖廣2所示包括旋轉鉆頭9、液壓電機7及其兩者之間傳動連接的空心傳動軸11，的樁工動力頭還包括液壓振動沖擊器。液壓振動沖擊器的具體結構如液壓振動沖擊器實施例所述，此處不再做詳細描述。在液壓振動沖擊器的外管體2的外周固連電機支架8，液壓電機7和與液壓電機7對應設置的減速器M設置于電機支架8上。旋轉鉆頭包括旋轉部分25和與旋轉部分25沿上下方向導向滑動裝配的振動部分26，振動部分26與沖擊鉛套14的下傳力端面傳力配合，旋轉部分25上固連有與沖擊鉛套14同軸設置的空心傳動軸11，空心傳動軸11上端具有內齒圈，內齒圈與相應電機7的減速器對齒輪嚙合傳動。在本樁工動力頭的其它實施例中，所述的液壓電機7還可以是防爆電機；空心傳動軸11還可以將液壓電機7和減速器M設置于液壓振動沖擊器的上方的內管體16上，此時空心傳動軸11由中心孔通道17內穿過并與旋轉鉆頭9的旋轉部分25傳動配合。樁工動力頭還包括固連于所述旋轉鉆頭9的旋轉部分25上端且與所述活塞缸2同軸設置的保護筒四，保護筒四的下端通過螺栓、螺母機構與旋轉部分25可拆固連，保護筒四的外周面上沿其長度方向設有用于在保護筒四隨旋轉鉆頭9鉆進時將鉆取的渣土輸送至地表的螺旋形葉片28。當然在本樁工動力頭的其它實施例中，保護筒四還可以通過焊接固連于旋轉部分25上。在旋轉鉆頭9的鉆進過程中，有兩種鉆進施工方法，1、不由中心孔通道17中向井下灌注正反循環鉆進的水或泥漿，在旋轉部分25上固連保護筒四，保護筒四既起到了對液壓振動沖擊器和樁工動力頭的保護作用，又能將旋轉鉆頭9在鉆進過程中鉆取的渣土輸送至地表；2 ；由中心孔通道17向井下灌注正反循環鉆進的水或泥漿，此時保護筒將保護筒四拆下，在鉆桿27上固連抽料管道，通過抽料管道將水或泥漿抽出。本樁工動力頭中的電機7與旋轉鉆頭9之間的傳動行程較短，在扭矩的傳遞過程中的能量損耗較小；在復雜硬地層和巖石層鉆進時，液壓振動沖擊器的液壓高頻沖擊直接作用于旋轉鉆頭9的振動部分沈上，沖擊能量無損失，有效的提高了鉆進效率；旋轉鉆頭9一邊旋轉一邊振動，在對不同地層(卵粒層、膠結層或巖層)鉆進時更換不同旋轉鉆頭9 (比如切削鉆頭、壓滾鉆頭或沖擊鉆頭等)能夠實現動力頭的快速鉆進；采用中空的內管體16能夠在鉆進結束后，即刻灌注混凝土，提高施工質量，適合多種工法施工。中心孔通道17(其直徑可根據需要適當的改變)有效解決了混凝土灌注和正反循環工藝施工的通道問題，這是其它樁工動力頭所不具備的。
權利要求
1.液壓振動沖擊器，其特征在于活塞缸包括軸向沿上下方向延伸的內管體及內管體外周同軸固連套設的外管體，內管體內沿其軸向開設有直接或間接用于灌注混凝土、正反循環鉆進的水或泥漿的中心孔通道，所述的內、外管體圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，所述的環形活塞的下端設有突出于所述環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊能傳遞出去的傳力段。
2.根據權利要求1所述的液壓振動沖擊器，其特征在于所述環形活塞的上端面與內、外管體的管體壁圍設成用于儲能和減震氮氣儲存的密封氮氣室，所述外管體的管體壁與所述環形活塞外周壁之間分別設有上、下油腔，外管體與上、下油腔對應的管體壁上開設有上、下油道，所述的液壓振動沖擊器還包括通過上、下油道分別與所述上、下油腔連通的換向閥。
3.根據權利要求1所述的液壓振動沖擊器，其特征在于所述的環形活塞包括設置于環形活塞腔中部內的活塞套和活塞套下方設置的沖擊鉛套，所述的傳力段設置于所述的沖擊鉛套上，傳力段包括設置于沖擊鉛套的上端用于與活塞套的下端面傳力配合的上傳力端面，傳力段還包括設置于沖擊鉛套的下端用于將活塞套的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞出去的下傳力端面，所述沖擊鉛套與外管體或內管體之間設有在沖擊鉛套接收振動沖擊力時彈性復位的彈性復位機構。
4.根據權利要求2所述的液壓振動沖擊器，其特征在于所述活塞套的上、下端外周分別設有內凹的上活塞過渡臺階和下活塞過渡臺階，上活塞過渡臺階與下活塞過渡臺階相對設置；外管體上與所述上、下活塞過渡臺階的對應位置處分別設有內凹的上管體過渡臺階和下管體過渡臺階，所述的上油腔由上活塞過渡臺階和所述的上管體過渡臺階圍設而成；所述的下油腔由下活塞過渡臺階和所述的下管體過渡臺階圍設而成。
5.樁工動力頭，包括旋轉鉆頭、馬達及其兩者之間傳動連接的空心傳動軸，所述的樁工動力頭還包括液壓振動沖擊器，其特征在于所述的液壓振動沖擊器包括活塞缸，活塞缸包括軸向沿上下方向延伸的內管體及內管體外周同軸固連套設的外管體，內管體內沿其軸向開設有直接或間接用于灌注混凝土、正反循環鉆進的水或泥漿的中心孔通道，所述的內、外管體圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，所述的環形活塞的下端設有突出于所述環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊器傳遞到旋轉鉆頭的傳力段。
6.根據權利要求5所述的樁工動力頭，其特征在于所述環形活塞的上端面與內、外管體的管體壁圍設成用于儲能和減震氮氣儲存的密封氮氣室，所述外管體的管體壁與所述環形活塞外周壁之間分別設有上、下油腔，外管體與上、下油腔對應的管體壁上開設有上、下油道，所述的液壓振動沖擊器還包括通過上、下油道分別與所述上、下油腔連通的換向閥。
7.根據權利要求5所述的樁工動力頭，其特征在于所述的環形活塞包括設置于環形活塞腔中部內的活塞套和活塞套下方設置的沖擊鉛套，所述的傳力段設置于所述的沖擊鉛套上，傳力段包括設置于沖擊鉛套的上端用于與活塞套的下端面傳力配合的上傳力端面，傳力段還包括設置于沖擊鉛套的下端用于所述旋轉鉆頭直接或間接傳力配合的下傳力端面，所述沖擊鉛套與所述外管體或內管體之間設有在沖擊鉛套接收振動沖擊力時彈性復位的彈性復位機構。
8.根據權利要求6所述的樁工動力頭，其特征在于所述活塞套的上、下端外周分別設有內凹的上活塞過渡臺階和下活塞過渡臺階，所述的上活塞過渡臺階與所述的下活塞過渡臺階相對設置；所述外管體上與所述上、下活塞過渡臺階的對應位置處分別設有內凹的上管體過渡臺階和下管體過渡臺階，所述的上油腔由所述的上活塞過渡臺階和所述的上管體過渡臺階圍設而成；所述的下油腔由所述的下活塞過渡臺階和所述的下管體過渡臺階圍設而成。
9.根據權利要求5所述的樁工動力頭，其特征在于所述的樁工動力頭還包括固連于所述旋轉鉆頭的上端且與所述活塞缸同軸設置的保護筒，所述的保護筒的外周面上沿其長度方向設有用于在所述保護筒隨旋轉鉆頭鉆進時將鉆取的渣土輸送至地表的螺旋形葉片。
全文摘要
本發明涉及一種液壓振動沖擊器，活塞缸包括軸向沿上下方向延伸的內管體及內管體外周同軸固連套設的外管體，內管體內沿其軸向開設有直接或間接用于混凝土灌注、正反循環鉆進的水或泥漿的中心孔通道，所述的內、外管體圍設成環形活塞腔，環形活塞腔內沿上下方向導向滑動密封裝配有環形活塞，所述的環形活塞的下端設有突出于所述環形活塞腔且用于將環形活塞產生的振動沖擊力由液壓振動沖擊能傳遞出去的傳力段。本發明解決了現有液壓振動沖擊器不能與混凝土灌注通道配合使用而用于樁工動力頭的問題。
文檔編號E21B6/04GK102392598SQ20111028619
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月24日 優先權日2011年9月24日
發明者賀瑞霞, 邵振華, 邵金安 申請人:邵金安