潜孔取芯锤头及环形潜孔锤

技术领域

本发明涉及一种潜孔取芯锤头及环形潜孔锤，属于钻探施工机械技术领域。

背景技术

目前，常规地下钻探作业时，一般会采用潜孔锤进行施工。现有的潜孔锤锤头多为一体式，不方便拆装和更换，且多种型号钻头不能方便的互换，难以满足工程实际需要对钻探孔径的要求。且现有的潜孔锤锤头无法完成取芯、扩孔等连续作业，只是单纯的将岩石破碎，尤其对于大口径钻探作业，需对整个岩面进行破碎，效率低下，能耗高。

因此亟待发明一种环形潜孔锤，既可实现取芯、扩孔等作业，又可实现节能降耗，从而降低施工成本。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种潜孔取芯锤头及环形潜孔锤，既可实现取芯、扩孔等作业，又可实现节能降耗，从而降低施工成本。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种潜孔取芯锤头，包括作为锤头主体的中空的筒体，筒体上端固定上联接板，上联接板上连接主锤柄，主锤柄内有通气道，所述筒体下端面环状布置有多个子锤头。

进一步的，所述筒体下端面环状开设有多个槽口，每个槽口内装有所述子锤头；所述子锤头的子锤头本体可以直接固定在所述槽口内。

或者作为一种实施例，所述子锤头包括联接套、子锤头本体和弹性胀套，所述联接套固定在所述槽口内，子锤头本体的锤柄外侧装有所述弹性胀套，子锤头本体和弹性胀套一同嵌装入所述联接套内。

所述子锤头本体上端通过限位螺栓及垫圈组件与所述联接套限位固定，所述槽口留有所述限位螺栓的安装窗口。

进一步的，所述主锤柄与上联接板之间通过凸台止口和凹面止口配合定位，主锤柄下端面与上联接板通过螺栓副紧固。

进一步的，所述筒体内固定有用于扳断岩芯进行取芯的扳岩筋板。所述扳岩筋板位于筒体内壁与上联接板之间，扳岩筋板为螺旋状楔形块或三角板或单侧扳岩凸台。

一种采用所述潜孔取芯锤头的环形潜孔锤，所述主锤柄上端连接冲击器总成，所述上联接板上方、冲击器总成外部罩设有集渣斗，集渣斗内部为储渣腔。

进一步的，所述集渣斗与筒体之间设有导向装置，导向装置包括固定在上联接板上的向上伸出的多条滑轨以及开设在集渣斗内部的多组滑槽，滑槽与滑轨滑动配合。

进一步的，所述滑轨是外直内斜、上窄下宽的楔形滑条。

进一步的，所述集渣斗的上端设有挂钩孔和放水孔。

进一步的，所述上联接板与冲击器总成之间罩装有防砂套，防砂套上端通过螺纹副连接密封盖板，密封盖板下方的防砂套内设有防砂密封圈，防砂套下端设有径向的防砂套螺栓固定在所述主锤柄下端的外周面。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种环形集束式潜孔锤，取芯锤头上的子锤头直接将作用力作用在岩石上，并将岩石高频破碎。本发明采用上述技术方案，集成了筒钻和潜孔锤的功能，结构可靠、稳固、耐冲击，同时拆装方便，而且多种规格锤头可以互换，更加方便使用；通过利用潜孔锤的高频冲击破碎原理，对岩层进行破碎，可提高作业效率，且能耗低，只需采用较少的高压气体，即可实现大口径桩孔的岩层破碎。其相比较常规全断面岩层潜孔锤作业，可大大降低耗风量，从而减少空压机的消耗。

本发明直接利用冲击器排出的高压尾气进行排渣，动力来源均为高压空气，对环境无污染；锤体震动小，不损伤钻机设备及孔壁，成孔质量高。特别适合用于潜孔锤大口径的潜孔施工中。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是发明立体结构示意图。

图2是发明内部结构示意图。

图3是发明仰视图。

图4是发明子锤头与筒体的联接方式局部截面结构示意图。

图5是发明子锤头总成结构示意图。

图6是发明子锤头总成的联接套剖面示意图。

图7是发明子锤头及弹性胀套剖面结构示意图。

图8是发明子锤头及弹性胀套外观结构示意图。

图中，1-集渣斗，1-1、储渣腔，1-2、挂钩孔，1-3、放水孔，2-筒体，2-1、槽口，3-子锤头，4-冲击器总成，5-滑轨加强筋，6-滑轨，7-防砂密封圈，8-密封盖板，9-防砂套，10-防松螺母，11-上联接板，12-主锤柄，12-1、通气道，13-滑槽，14-螺母，15-防砂套螺栓，16-螺栓，17-扳岩筋板，31-限位螺栓，32-联接套，33-子锤头本体，34-弹性胀套。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于本领域技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

如图1-图8所示的本发明是通过如下技术方案实现的：一种潜孔取芯锤头，包括作为锤头主体的中空的筒体2，筒体2上端固定上联接板11，上联接板11上连接主锤柄12，主锤柄12为花键轴，采用常规单体大口径潜孔锤通用联接方式。主锤柄12内有通气道12-1，以便于工作时排出废气。所述筒体2下端面环状布置有多个子锤头3。采用此技术方案，本发明集成了取岩筒钻钻具和潜孔锤的功能，锤柄下连取芯锤头筒体，选用小口径子锤头与取芯锤头筒体相联接，子锤头工作端镶嵌合金冲击头，牢固可靠，连接可靠、稳固、耐冲击，同时取芯锤头拆装方便，而且多种规格的取芯锤头可以互换。本发明的环形潜孔锤及潜孔取芯锤头具有取芯、扩孔等回收等多种功能。

所述筒体2下端面环状开设有多个槽口2-1，即呈环形依次间隔设置有多个槽口，每个槽口内装有所述子锤头3；一种方案为：所述子锤头3可采用常规小口径锤头，锤头工作端镶嵌有硬质合金，子锤头3可直接焊接在取芯锤头筒体的槽口内。作为一种改进，所述子锤头3包括联接套32、子锤头本体33和弹性胀套34，所述联接套32固定在所述槽口2-1内，子锤头本体33的锤柄外侧装有所述弹性胀套34，子锤头本体33和弹性胀套34一同嵌装入所述联接套32内。采用此技术方案，子锤头也可以拆卸更换，根据施工需要选择合适的冲击头。在大口径的孔的施工，不需要定制原先那种大外径的潜孔锤，且取芯锤头内为空心，减轻了重量，节省了能耗。采用此种子锤头部件，将子锤头可旋转的联接套32直接焊接在取芯锤头筒体的槽口2-1内，子锤头的锤柄上配装有弹性胀套34，装入联接套32后，子锤头通过弹性胀套34与旋转套相对轴向固定，可以相对自行被动回转，便于子锤头的更换。

为防止子锤头意外掉落，可在子锤柄上部加装限位件，包括且不限于螺纹、限位块等方式，比如所述子锤头本体33上端通过限位螺栓31及垫圈组件与所述联接套32限位固定，所述槽口2-1留有所述限位螺栓31的安装窗口。

进一步的，所述主锤柄12与上联接板11之间通过凸台止口和凹面止口配合定位，保证了产品的同心度要求。主锤柄12下端面与上联接板11通过螺栓副紧固，如图2所示，主锤柄12通过螺母14、防松螺母10和螺栓16与上联接板11紧固。

进一步的，所述筒体2内固定有用于扳断岩芯进行取芯的扳岩筋板17。

进一步的，所述扳岩筋板17位于筒体2内壁与上联接板11之间，也是加强筋，也可取芯，扳岩筋板17为螺旋状楔形块或三角板或单侧扳岩凸台。

一种采用所述潜孔取芯锤头的环形潜孔锤，所述主锤柄12上端连接冲击器总成4，所述上联接板11上方、冲击器总成4外部罩设有集渣斗1，集渣斗1内部为储渣腔1-1。

进一步的，所述集渣斗1与筒体2之间设有导向装置，导向装置包括固定在上联接板11上的向上伸出的多条滑轨6以及开设在集渣斗1内部的多组滑槽13，滑槽13与滑轨6滑动配合。设置此种滑动导向槽，便于集渣斗卸渣和复位。

进一步的，所述滑轨6是外直内斜、上窄下宽的楔形滑条。

进一步的，所述集渣斗1的上端设有挂钩孔1-2和放水孔1-3。所述集渣斗1，其整体结构呈圆柱形桶体且其内部为储渣腔1-1，在下端靠有多组滑槽13，与上联接板11上部的滑轨6相配合，并在上端开有挂钩孔1-2，在集满渣后，钩挂集渣斗1的挂钩孔1-2，使集渣斗1沿滑轨相对上移，从而使集渣斗1内所储岩渣卸出。所述集渣斗1，在其上端开有放水孔1-3，在水孔作业时，上提该环形潜孔锤脱开水面时，可放出部分集渣斗内的水，以减轻上提重量。

进一步的，所述上联接板11与冲击器总成4之间罩装有防砂套9，防砂套9上端通过螺纹副连接密封盖板8，密封盖板8下方的防砂套9内设有防砂密封圈7，防砂套9下端设有径向的防砂套螺栓15固定在所述主锤柄12下端的外周面。起到密封防护作用。

本发明采用上述技术方案，在使用时，可以将环形集束式潜孔锤通过连接头与现有技术中的相应钻机的钻杆连接，而后将现有的外设气体压缩机的出气孔与该连接头的输气孔连通。

空压机输出的高压气体通过连接头的输气孔进入冲击器内部为冲击器提供高压气体，此时冲击器工作，冲击器的活塞上下往复做功，并锤击取芯锤头，取芯锤头上的子锤头直接将作用力作用在岩石上，并将岩石高频破碎，。且该环形潜孔锤由钻机的钻杆驱动旋转和向下运动，从而达到在整个岩层上环切出环形槽。

通过此方案，当该环形潜孔锤作用于岩石上时，取芯锤头的破碎子锤头3可抵靠在岩石表面上，其冲击器4由高压气源驱动工作，带动主锤柄12及子锤头3冲击岩石表面，用于对岩石进行破碎，并且通过冲击器4的被动旋转带动子锤头3转动产出切削力用于将碎石彻底与岩体脱离，从而达到不断钻进深入岩石层的目的，实现在岩石层上环切出环形槽。

所述上联接板11下平面到子锤头3之间的距离为该环形潜孔锤及潜孔取芯锤头一次钻进的最大掘进距离。所述该最大掘进距离可根据待钻孔的一次最大掘进距离进行定制筒体2的高度。

按此方案，通过冲击器4，带动主锤柄12及子锤头3冲击岩石表面，并且通过冲击器4的被动旋转带动子锤头3转动产出切削力用于将碎石彻底与岩体脱离，在岩石层上环切出环形槽。其中间未破碎的岩层进入该潜孔锤筒体2的圆柱形空腔内。

当该环形潜孔锤及潜孔取芯锤头持续进行掘进时，其中间未破碎的岩层直至顶接至上联接板11或相应的筋板、限位块等，完成一次最大距离的掘进。

所述冲击器4总成上连接头为六方连接头，可与相应钻机联接，冲击器4由高压气源驱动工作，所述高压气源通过输气管路与进入冲击器4，所述高压气源输出高压气体并通过输气管冲击器4在高压气体的作用下可产生高频振动，从而带动环形潜孔锤及潜孔取芯锤头产生高频冲击，达到岩石破碎的目的。

高压空气经冲击器4作功后，其废气经主锤柄12的内孔进入筒体2，并沿筒内壁与未破碎的岩层的外壁间的空隙，将被破碎的岩渣通过环形筒体重的外壁与外部岩壁之间的空隙排至潜孔锤的上部；

当掘进的孔深度较小时，被吹起的岩渣可直接排出孔外；当掘进的孔深度较深时，被吹起的岩渣会落入上部的集渣斗1内。当岩渣集满时，将该潜孔锤提出孔外进行排渣。

当岩芯完全进入取芯锤头内腔时，内腔扳岩筋板17可将岩芯扳断，或可通过钻机将潜孔锤提出，而后利用专用切断锤头将岩心切断并提出孔外。然后继续重复之前环槽破碎作业并取芯，直至桩孔尺寸符合要求。

在施工过程中，子锤头33磨损后，可较轻松的与联接套32脱开，便于更换。

本发明的各种实施例的环形潜孔锤及潜孔取芯锤头具有取芯、扩孔等多种功能。潜孔取芯锤头及子锤头可以拆卸更换，根据施工需要选择合适的潜孔取芯锤头，从而适用于各种尺寸桩径的施工。

本发明采用上述技术方案，集成了筒钻和潜孔锤的功能，结构可靠、稳固、耐冲击，同时拆装方便，而且多种规格锤头可以互换，更加方便使用；通过利用潜孔锤的高频冲击破碎原理，对岩层进行破碎，可提高作业效率，且能耗低，只需采用较少的高压气体，即可实现大口径桩孔的岩层破碎。其相比较常规全断面岩层潜孔锤作业，可大大降低耗风量，从而减少空压机的消耗。

本发明直接利用冲击器排出的高压尾气进行排渣，动力来源均为高压空气，对环境无污染；锤体震动小，不损伤钻机设备及孔壁，成孔质量高。特别适合用于潜孔锤大口径的潜孔施工中。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。