專利名稱：一種回轉沖擊式鑿巖鉆機及雙層鉆桿機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械及礦山機械技術領域，特別是用于在鉆具方向上產生沖擊波脈沖的回轉沖擊式鑿巖鉆機。
背景技術：
鑿巖機是一種用于巖石鉆孔的機械設備，目前市面上鑿巖設備主要以氣動潛孔鉆機和頂部沖擊式液壓鑿巖鉆機為主。氣動潛孔鉆機其沖擊機構潛孔錘處于底部，能夠很好的傳遞沖擊能，具有結構簡單、操作簡便、鉆孔筆直等優點，但其能耗高，鑿巖速度低、釬具磨損快。液壓鑿巖機沖擊機構位于頂部，通過撞擊鉆桿傳遞沖擊能，因其能量利用率高、鑿巖速度快、環境污染低和易于實現自動化而逐漸取代氣動和電動鑿巖機，液壓鑿巖技術在國外礦山、水電、隧道交通等諸多領域已經得到了很好的推廣應用。在常規液壓鑿巖機中， 沖擊波脈沖借助于沖擊活塞產生，該沖擊活塞撞擊釬尾將沖擊波傳遞到鉆桿上，鉆桿進一步將沖擊波傳遞到鉆頭。因其通過沖擊鉆桿傳遞沖擊能，隨著鉆桿長度增加，傳遞到鉆頭的沖擊能受到衰減，存在炮孔易產生偏斜，鉆孔精度低等不足。并且當前的液壓鑿巖機工作原理都是利用液壓壓差作用，迫使沖擊活塞在油缸體內作高速往復運動，產生沖擊能，受液壓元件限制，其沖擊能大小受到限制，因此對于大孔徑和深孔鑿巖作業，其表現并不理想。例如，中國專利申請號為“200780041358”，名稱為“鑿巖方法和鑿巖機”的發明專利。中國專利申請號為“200780002786”名稱為“沖擊裝置和包括這種沖擊裝置的鑿巖機”的發明專利。 也有些頂部沖擊式液壓鑿巖鉆機為了降低炮孔偏斜程度，采用雙層套管，例如Atlas Copco 公司的Coprod，但其只是對頂部沖擊式鑿巖鉆機的改進，效果并無實質性改變。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有液壓鑿巖機的高效率，又具有潛孔鉆機沖擊能傳遞好，鉆孔筆直優點；并且容易產生高沖擊能，實現大孔徑鉆孔和深孔鑿巖的回轉沖擊式鑿巖鉆機以及其采用的雙層鉆桿機構。本實用新型以如下技術方案解決上述技術問題第一發明點，回轉沖擊式鑿巖鉆機包括由液壓馬達、激振箱體、偏心軸、齒輪及偏心塊構成的激振機構，旋轉機構通過帶彈簧的導桿安裝在激振機構的底部，沖洗機構安裝在旋轉機構的底部，其特征在于，所述旋轉機構由回轉箱體及安裝在回轉箱體內的主動齒輪、回轉齒輪及回轉聯結套構成，回轉齒輪緊套在回轉聯結套上并與主動齒輪相嚙合；回轉聯結套內有安裝在激振箱體底部的聯結桿，回轉聯結套穿過沖洗機構后與雙層鉆桿機構連接，雙層鉆桿機構包括外層旋轉鉆管和內層沖擊鉆柱，內層沖擊鉆柱經導向軸瓦定位于外層旋轉鉆管內，內層沖擊鉆柱頂部設有用于連接聯結桿的卡鎖，鉆頭聯結套連接于雙層鉆桿機構底部，鉆頭聯結套內設有與內層沖擊鉆柱相連接的沖擊頭，位于沖擊頭下方的鉆頭經前聯結與鉆頭聯結套連接。所述雙層鉆桿機構由外層旋轉鉆管與內層沖擊鉆柱組成，其外層旋轉鉆管與鉆頭聯結套采用螺紋聯接；雙層鉆桿機構相應設有多根，外層旋轉鉆管之間采用螺紋聯接，內層沖擊鉆柱之間采用卡扣聯接；內層沖擊鉆柱與外層旋轉鉆管之間設有導向軸瓦、鎖桿耳和復位彈簧，鎖桿耳緊套在內層沖擊鉆柱上，復位彈簧設在鎖桿耳與導向軸瓦之間，以使外層旋轉鉆管分離時沖擊鉆柱保持原位。所述激振機構采用成對偏心軸和偏心塊組成的偏心振動機構。所述沖擊頭上設有卡鎖，通過該卡鎖與雙層鉆桿機構的內層沖擊鉆柱相聯接。第二發明點，雙層鉆桿機構，它主要由外層旋轉鉆管和內層沖擊鉆柱組成，內層沖擊鉆柱通過導向軸瓦定位于外層旋轉鉆管中，外層旋轉鉆管與內層沖擊鉆柱的兩端設有用于與其它機構相聯結的連接件，內層沖擊鉆柱可以在外層旋轉鉆管中作一定位移的反復運動。本實用新型采用激振機構帶動雙層鉆桿機構的內層沖擊鉆柱作反復運動，沖擊鉆柱帶動沖擊頭直接沖擊鉆頭，產生沖擊能，由于沖擊頭位于雙層鉆桿機構底部，直接作用于鉆頭上，因而作用在鉆頭上的沖擊能不會隨著鉆桿長度增加而減弱；本實用新型具有液壓鑿巖機的高效率，又具有潛孔鉆機沖擊能傳遞好，鉆孔筆直優點；而且容易產生高沖擊能， 實現大孔徑鉆孔和深孔鑿巖。
圖1是本實用新型回轉沖擊式鑿巖鉆機的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖視示意圖。圖3是圖1中雙層鉆桿機構與鉆頭連接的放大示意圖。圖中激振機構1，聯結桿2，旋轉機構3，彈簧4，第二液壓馬達5，回轉齒輪6，主動齒輪7，回轉箱體8，回轉聯結套9，沖洗機構10，雙層鉆桿機構11，沖擊頭12，鉆頭13，第一液壓馬達14，第一主動偏心軸15，激振箱體16，第一偏心塊17，第一主動齒輪18，導桿19， 第二偏心軸20，第二偏心塊21，第一從動齒輪22，復位彈簧23，卡鎖24，內層沖擊鉆柱25， 導向軸瓦沈，鎖桿耳27，外層旋轉鉆管觀，鉆頭聯結套四，前聯結30。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述本實用新型采用的激振機構1可采用中國專利申請號為201010596120. 4、發明名稱為“一種沖擊式液壓鑿巖機”所涉及的沖擊機構。本實施例采用的激振機構1由第一液壓馬達14、激振箱體16、第一主動偏心軸15、第一主動齒輪18、第一從動齒輪22、第一偏心塊 17、第二偏心塊21、第二偏心軸20及聯結桿2構成，也可以根據需要安裝兩根或四根或更多的成對偏心軸及偏心塊。激振機構中兩根同樣的偏心軸并排在激振箱體上構成偏心組，偏心軸上安裝有同樣的偏心塊和齒輪，偏心組中的第一主動齒輪18與第一從動齒輪22相互嚙合，偏心組中的第一主動偏心軸15與第一液壓馬達14相連接，激振箱體16的底部安裝有聯結桿2，聯結桿2與雙層鉆桿機構11的內層沖擊鉆柱25經卡鎖M聯結。旋轉機構3通過呈對稱設置并帶有彈簧4的導桿19安裝在激振機構1的底部，導桿19設有四根或四根以上。旋轉機構3由回轉箱體8及安裝在回轉箱體8內的主動齒輪 7、回轉齒輪6及回轉聯結套9構成，回轉齒輪6緊套在回轉聯結套9上，與回轉齒輪6相嚙合的主動齒輪7的齒輪軸與第二液壓馬達5相連接，回轉聯結套9內有安裝在激振箱體16 底部的聯結桿2。沖洗機構10安裝在旋轉機構3的底部，回轉聯結套9穿過沖洗機構10后與雙層鉆桿機構11的外層旋轉鉆管觀經螺紋連接。雙層鉆桿機構11由外層旋轉鉆管觀與內層沖擊鉆柱25組成，內層沖擊鉆柱25 頂部設有用于連接聯結桿2的卡鎖M ；鉆頭聯結套四位于其底部，與雙層鉆桿機構11的外層旋轉鉆管觀由螺紋連接；雙層鉆桿機構11可相應設有多根，外層旋轉鉆管觀之間采用螺紋聯接，內層沖擊鉆柱25之間采用卡扣聯接；內層沖擊鉆柱25與外層旋轉鉆管觀之間設有導向軸瓦沈、鎖桿耳27和復位彈簧23，鎖桿耳27緊套在內層沖擊鉆柱25上，復位彈簧23設在鎖桿耳27與導向軸瓦沈之間，以使外層旋轉鉆管分離時沖擊鉆柱保持原位。所述雙層鉆桿機構11也可以應用于其它領域，其內層沖擊鉆柱25通過導向軸瓦 26定位于外層旋轉鉆管觀中，外層旋轉鉆管觀與內層沖擊鉆柱觀的兩端設有用于與其它機構相聯結的連接件，內層沖擊鉆柱25可以在外層旋轉鉆管觀中作一定位移的反復運動。沖擊頭12置于鉆頭聯結套四之內，與雙層鉆桿機構11的內層沖擊鉆柱25底部通過卡鎖M聯接，并直接沖擊作用于鉆頭13上。位于沖擊頭12下方的鉆頭13經前聯結 30與鉆頭聯結套四連接。內層沖擊鉆柱25通過置于外層旋轉鉆管觀凹槽上的導向軸瓦沈定位，內層沖擊鉆柱25上有鎖桿耳27和復位彈簧23，能使外層旋轉鉆管觀分離時沖擊鉆柱25保持原位。正常工作時，第一液壓馬達14驅動第一主動偏心軸15轉動，同時帶動第一主動齒輪18轉動，與第一主動齒輪18相嚙合的第一從動齒輪22也隨之轉動，并帶動第二從動偏心軸20進行同步反向旋轉，從而實現第一偏心塊17和第二偏心塊21同步反向旋轉，兩個偏心塊轉動產生的離心力在兩個偏心軸中心連線方向上的分量在同一時間內相互抵消，而在兩個偏心軸中心連線的垂直方向上的分量則相互疊加并形成激振力。激振力頻率和激振力大小可以通過第一液壓馬達14轉速控制來進行調節。激振箱體16在激振力的作用下可以在導桿19上做反復運動，產生脈沖振動，激振箱體16在運動時通過聯結桿2帶動內層沖擊鉆柱25 —起做反復運動。內層沖擊鉆柱25 帶動位于底部的沖擊頭12 —起做高速反復運動，沖擊頭12直接沖擊于鉆頭13上，由此對鉆頭13產生沖擊能。外層旋轉鉆管觀只傳遞旋轉扭矩，內層沖擊鉆柱25不作旋轉運動， 在平行外層旋轉鉆管觀方向上能相對外層旋轉鉆管作一定位移的反復運動。第二液壓馬達5驅動回轉箱體8內的主動齒輪7旋轉，同時帶動與之相嚙合的回轉齒輪6轉動，回轉齒輪6緊套在回轉聯結套9上，回轉聯結套9與雙層鉆桿機構11的外層旋轉鉆管觀相聯接，由此帶動外層旋轉鉆管觀旋轉，外層旋轉鉆管觀與鉆頭聯結套四和前聯接30相聯接，由此帶動鉆頭13旋轉運動。根據需要，也可以采用雙液壓馬達驅動以增大扭矩。沖洗機構12通過連接高壓空氣或高壓水，將其導入回轉聯結套9的導氣孔，再通過雙層鉆桿機構U的內層沖擊鉆柱25與外層旋轉鉆管觀之間的空隙，并穿過沖擊頭12 上的孔，再從鉆頭13噴出進行沖洗鑿巖后產生的石粉。本實用新型采用激振機構的偏心組不限定于一組，可采用兩組或多組。也可以采用多層或多排偏心組的結構。[0028]為了使激振箱體在振動過程中不易發生偏移，呈對稱設置的導桿也可以是四根以上，各導桿的頂部可以通過頂板相互連接。根據不斷深入鑿巖的需要，外層旋轉鉆管觀與內層沖擊鉆柱25可相應增加根數， 外層旋轉鉆管觀之間可采用螺紋聯接方式連接，也可采用其它方式連接，內層沖擊鉆柱25 與聯結桿2及沖擊頭12的聯接方式不僅限于卡扣聯接方式，多條沖擊鉆柱在接桿時與上條桿沖擊鉆柱的聯接方式不僅限于卡扣聯接方式，只要能將兩者聯接起來一起運動的方式都可采用，并且都在本實用新型的保護范圍。本實用新型采用特有的雙層鉆桿機構，使沖擊能不需要通過撞擊鉆柱傳遞到鉆頭，鉆柱所起到的作用類似于沖擊活塞，直接帶動沖擊頭產生沖擊波作用于鉆頭上，實現了底部沖擊鑿巖，與傳統頂部沖擊式液壓鑿巖鉆機有本質上的區別。此外，產生振動脈沖的裝置并不像已知技術采用液壓壓差作用，迫使沖擊活塞在油缸體內作高速往復運動產生沖擊波，而是采用偏心輪振動原理產生，因而其沖擊能可以根據需要輕易放大，并且易于調節。本實用新型可采用全液壓驅動方式，具有高效率、低能耗優點。也可根據需要，采取電機驅動。本實用新型不限于上述的實施方式，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應該視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種回轉沖擊式鑿巖鉆機，包括由液壓馬達、激振箱體、偏心軸、齒輪及偏心塊構成的激振機構，旋轉機構通過帶彈簧的導桿安裝在激振機構的底部，沖洗機構安裝在旋轉機構的底部，其特征在于，所述旋轉機構由回轉箱體及安裝在回轉箱體內的主動齒輪、回轉齒輪及回轉聯結套構成，回轉齒輪緊套在回轉聯結套上并與主動齒輪相嚙合；回轉聯結套內有安裝在激振箱體底部的聯結桿，回轉聯結套穿過沖洗機構后與雙層鉆桿機構連接，雙層鉆桿機構包括外層旋轉鉆管和內層沖擊鉆柱，內層沖擊鉆柱經導向軸瓦定位于外層旋轉鉆管內，內層沖擊鉆柱頂部設有用于連接聯結桿的卡鎖，鉆頭聯結套連接于雙層鉆桿機構底部，鉆頭聯結套內設有與內層沖擊鉆柱相連接的沖擊頭，位于沖擊頭下方的鉆頭經前聯結與鉆頭聯結套連接。
2.根據權利要求1所述回轉沖擊式鑿巖鉆機，其特征在于，所述雙層鉆桿機構由外層旋轉鉆管與內層沖擊鉆柱組成，其外層旋轉鉆管與鉆頭聯結套采用螺紋聯接；雙層鉆桿機構相應設有多根，外層旋轉鉆管之間采用螺紋聯接，內層沖擊鉆柱之間采用卡扣聯接；內層沖擊鉆柱與外層旋轉鉆管之間設有導向軸瓦、鎖桿耳和復位彈簧，鎖桿耳緊套在內層沖擊鉆柱上，復位彈簧設在鎖桿耳與導向軸瓦之間，以使外層旋轉鉆管分離時沖擊鉆柱保持原位。
3.根據權利要求1所述的回轉沖擊式鑿巖鉆機，其特征在于，所述激振機構采用成對偏心軸和偏心塊組成的偏心振動機構。
4.根據權利要求1所述的回轉沖擊式鑿巖鉆機，其特征在于，所述沖擊頭上設有卡鎖， 通過該卡鎖與雙層鉆桿機構的內層沖擊鉆柱相聯接。
5.雙層鉆桿機構，其特征在于，它主要由外層旋轉鉆管和內層沖擊鉆柱組成，內層沖擊鉆柱通過導向軸瓦定位于外層旋轉鉆管中，外層旋轉鉆管與內層沖擊鉆柱的兩端設有用于與其它機構相聯結的連接件，內層沖擊鉆柱可以在外層旋轉鉆管中作一定位移的反復運動。
專利摘要本實用新型公開了一種回轉沖擊式鑿巖鉆機及雙層鉆桿機構，它包括激振機構、旋轉機構及沖洗機構，旋轉機構由回轉箱體、主動齒輪、回轉齒輪及回轉聯結套構成，回轉齒輪緊套在回轉聯結套上并與主動齒輪相嚙合；回轉聯結套內有聯結桿，回轉聯結套與雙層鉆桿機構連接，雙層鉆桿機構的外層旋轉鉆管內有經導向軸瓦定位的沖擊鉆柱，內層沖擊鉆柱頂部設有用于連接聯結桿的卡鎖，鉆頭聯結套內設有與沖擊鉆柱相連接的沖擊頭，位于沖擊頭下方的鉆頭經前聯結與鉆頭聯結套連接。由于沖擊頭位于雙層鉆桿機構底部，直接作用于鉆頭上，產生的沖擊能不會隨著鉆桿長度增加而減弱，具有液壓鑿巖機的高效率，又具有潛孔鉆機沖擊能傳遞好，鉆孔筆直優點，而且容易產生高沖擊能，實現大孔徑鉆孔和深孔鑿巖。
文檔編號E21B17/00GK202047742SQ20112015517
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月16日 優先權日2011年5月16日
發明者唐忠盛 申請人:唐忠盛