CN201144638Y - 顶部振动回转钻进动力头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种岩土钻掘工程领域的动力头装置，尤其是适应于各种土层、砂层、卵砾石层和基岩等复杂地层钻进和取样的顶部振动回转钻进动力头装置。振动组件通过螺栓连接振动锤，振动锤与主轴振动配合，双向减振弹簧的下端固定在连接板上，主轴中段设有大齿轮，大齿轮两侧对称装有小齿轮，并齿咬合连接，对称主轴装有液压马达，小齿轮装在液压马达的转动轴上。该装置主轴传递扭矩并受轴向振动冲击力，使钻孔孔底受复合力的作用，实现回转钻进；振动钻进；振动回转钻进三种功能，以适应不同地层。解决了动力头只能传递回转，而不能冲击的问题，这种受复合力的主轴通过钻具传给钻头进行钻进，适应不同地层高速钻孔和取样，显著提高了钻进效率。

Description

顶部振动回转钻进动力头装置

技术领域

本实用新型涉及一种岩土钻掘工程机具，尤其是钻机顶部振动回转钻进动力头回转器，

背景技术

在岩土钻掘施工中，钻进成孔方法很多，通常使用回转钻进施工方法。钻机中的回转器是使钻具回转的部件，钻具回转并向下加压钻进而破碎岩石使钻孔不断加深。现有动力头式钻机回转器只有回转动作，钻进方法单一，对不同性质岩层适应较性差，钻进效率不高。本实用新型提出一种新型回转装置——该回转装置除有回转动作外又加一振动功能。在钻进过程中除回转外海加振动的一种复合钻进。这种回转装置主轴传递转矩并受轴向振动冲击力，上下运动。主轴回转传递转矩，又受振动冲击力，这种受复合力的主轴通过钻具传给钻头进行钻孔，不仅适应不同地层并能高速成孔，提高钻进效率。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种受复合力的主轴通过钻具传给钻头进行钻进的顶部振动回转钻进动力头装置。

本实用新型的目的是通过以下方式实现的：

主轴传递扭矩并受轴向振动冲击力，使钻孔孔底受复合力的作用，施工中会大大提高钻进效率。本实用新型回转器工作中可实现下述三种功能以适应不同地层下工作，即回转钻进；振动钻进；振动回转钻进。

振动箱1内设有两个以上振动组件2，振动箱1底面通过螺栓连接振动锤3，振动锤3与主轴10振动配合，振动箱1的两侧设有连接双向减振弹簧5的侧耳，双向减振弹簧5的下端固定在齿轮箱7上部设有的连接板4上，置于齿轮箱7中的主轴10中段通过键销装有大齿轮9，大齿轮9两侧对称装有小齿轮8，大齿轮9与小齿轮8设计在同一平面上，并咬合连接，齿轮箱7上部对称主轴10装有液压马达6，小齿轮8通过键销装在液压马达6的转动轴上。

本实用新型的目的还可以通过以下方式实现：

振动组件2是在液压马达13的转动轴上装有偏心块12和齿轮11构成。振动频率50-100Hz。

有益效果：本实用新型解决了长期以来动力头只能传递回转，而不能冲击的问题，主轴回转传递转矩，又受振动冲击力，这种受复合力的主轴通过钻具传给钻头进行钻孔，不仅适应不同地层并能高速成孔，提高钻进效率。

附图说明

附图1为：顶部振动回转钻进动力头装置结构图

附图2为：附图1中振动组件2的结构图

1振动箱，2振动组件，3振动锤，4连接板，5双向减振弹簧，6液压马达，7齿轮箱，8小齿轮，9大齿轮，10主轴，11齿轮，12偏心块，13液压马达。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例作进一步详细说明：

主轴传递扭矩并受轴向振动冲击力，使钻孔孔底受复合力的作用，施工中会大大提高钻进效率。本实用新型回转器工作中可实现下述三种功能以适应不同地层下工作，即回转钻进；振动钻进；振动回转钻进。

振动箱1内设有两个以上振动组件2，振动箱1底面通过螺栓连接振动锤3，振动锤3与主轴10振动配合，振动箱1的两侧设有连接双向减振弹簧5的侧耳，双向减振弹簧5的下端固定在齿轮箱7上部设有的连接板4上，置于齿轮箱7中的主轴10中段通过键销装有大齿轮9，大齿轮9两侧对称装有小齿轮8，大齿轮9与小齿轮8设计在同一平面上，并咬合连接，齿轮箱7上部对称主轴10装有液压马达6，小齿轮8通过键销装在液压马达6的转动轴上。振动组件2是在液压马达13的转动轴上装有偏心块12和齿轮11构成。

回转装置由两部分组成，上部分是振动动作组件，下部分是回转动作组件。在回转组件中，由两个液压马达6带动小齿轮8，传动给大齿轮9，通过花键带动主轴10回转，从而实现回转钻进功能。

振动组件2产生振动通过振动锤3把振动冲击力作用在主轴10上，主轴10下端通过钻杆接头与钻杆连接，钻杆即传递动振动又传递回转，实现振动回转钻进双功能。在回转组件2上安有一连接板4，其上下有4组双向减振弹簧5，弹簧上端固定在振动组件2的侧耳上，使振动组件2吊装在双向减振弹簧5上。振动组件2有一组装在两根轴上的偏心块12，安装偏心块的轴向液压马达13驱动回转而产生振动力。一对齿轮11为实现两根轴同步回转而设立。

振动部分，由双液压马达驱动装有偏心块的两根轴，使之产生振动力，在轴一端设有一对齿轮，通过齿轮啮合传动达到同步回转的目的。振动部分安有振动锤直接与主轴接触，当振动部分振动时，通过振动锤将振动力传给主轴，通过主轴向下传给钻具工作。不向振动部分液压马达供油，向回转部分液压马达供油，实现回转钻进；不向回转部分液压马达供油，向振动部分液压马达供油，实现振动钻进，振动频率60Hz。同时向回转部分和振动部分液压马达供油，实现振动、回转复合钻进。

当钻具前部的砂土受到振动时，土层颗粒处于运动状态，在惯性力作用下，砂土有增密趋势，在短时间内土层的水来不及排出，孔压就会上升，并使土层有效应力减小。当有效应力下降至零时，土层颗粒间就不再传递应力(包括重力)，土层完全丧失抗剪强度和承载能力，此时土层颗粒处于流动状态，也就是地层发生了“液化”。当钻具前部为粘性土层时，粘性土在振动等强烈干扰力的作用下，土层中的应力方向反复变动，每一循环中脉动孔压使土层的有效应力瞬时下降，抗剪强度瞬时降低，从而使地层中的极限平衡区周期性扩大，产生积累塑性变形，即所谓“触变”效应。振动冲击回转钻孔正是利用了土层的这种“液化”和“触变”性质来达到高速成孔的目的。

应用顶部振动回转钻进动力头装置，内管总是超前与外管，根据取芯的需要和工作地的地质条件，取芯样品的长度可一次完成0.3-6.1m，样品直径从7.6-22.8cm，在钻进中，第一步要先将内管和取芯钻头下入地下2-3m，内管下好后，紧接着下外管，用以保护钻孔。内管被动力头提到地表取出样品，样品采用振动方法从取样器里倒出之后，内管又进入下一个取样回次。

Claims (3)

1、一种顶部振动回转钻进动力头装置，其特征在于，振动箱(1)内设有两个以上振动组件(2)，振动箱(1)底面通过螺栓连接振动锤(3)，振动锤(3)与主轴(10)振动配合，振动箱(1)的两侧设有连接双向减振弹簧(5)的侧耳，双向减振弹簧(5)的下端固定在齿轮箱(7)上部设有的连接板(4)上，置于齿轮箱(7)中的主轴(10)中段通过键销装有大齿轮(9)，大齿轮(9)两侧对称装有小齿轮(8)，大齿轮(9)与小齿轮(8)设计在同一平面上，并咬合连接，齿轮箱(7)上部对称主轴(10)装有液压马达(6)，小齿轮(8)通过键销装在液压马达(6)的转动轴上。

2、按照权利要求1所述的顶部振动回转钻进动力头装置，其特征在于，振动组件(2)是在液压马达(13)的转动轴上装有偏心块(12)和齿轮(11)构成。

3、按照权利要求1所述的顶部振动回转钻进动力头装置，其特征在于，振动频率50-100Hz。

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