一種旋沖擠密雙向氣動沖擊矛的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用中、低風壓空壓機驅動的氣動沖擊矛，尤其涉及一種旋沖擠密雙向氣動沖擊矛。
【背景技術】
[0002]錨固技術在加固地下建筑物、基坑支護、穩(wěn)定開挖邊坡等工程中應用廣泛。但松散土層、砂層及砂卵石地層松散、破碎，錨固孔鉆進過程中易發(fā)生卡鉆、埋鉆、孔壁坍塌等問題，施工困難，難以形成有效錨固孔。砂卵石地層常用的鉆孔施工方法主要是跟套管長螺旋回轉鉆進和跟管沖擊回轉鉆進，但此類鉆進方法鉆進成本高，跟管深度受限制。
[0003]旋沖擠密鉆進成孔過程中，矛頭在沖擊力、給進力以及回轉扭矩的聯(lián)合作用下，將矛頭破碎的巖渣肩擠入地層，集沖擊鉆進、回轉鉆進、振動鉆進及空氣鉆進方法的優(yōu)點于一體，沖擊能量大，鉆進過程不排渣，鉆進效率高，鉆孔質量好，對環(huán)境無污染。但是，旋沖擠密鉆進受地層條件限制，多用于松散的土層、砂層等地層錨固孔施工，遇砂卵石地層、卵礫石地層、孤石及漂石地層穿越困難。此外，松散土層、砂層及砂卵石地層，自穩(wěn)能力差，成孔后鉆孔掉塊、縮徑、埋鉆事故時有發(fā)生。
[0004]授權公告號為“CN2017231446U”的實用新型專利，公開了一種雙向潛孔錘，即為一種旋沖擠密氣動沖擊矛，其既能加壓正向沖擊回轉鉆進，又能實現(xiàn)上提過程中反向沖擊。但是，上述雙向潛孔錘存在如下問題:(1)配氣結構復雜，進排氣均需進過多道通道及環(huán)腔，且排氣時處于打開狀態(tài)的單向閥不能有效防止接卸鉆桿時雜物倒灌；(2)活塞往復運動潤滑需要通過向壓縮空氣中加注潤滑油實現(xiàn)，需配備單獨的注油設備；(3)外管與鉆頭通過螺紋固定聯(lián)接，在沖擊載荷作用下螺紋聯(lián)接易發(fā)生損壞；(4)整體式階梯鉆頭對回轉鉆進工況適應性差；(5)原浮動配氣機構不能夠在正沖擊或反沖擊狀態(tài)下很好地保持工位，致使工作時正打反打沖擊功不足。上述缺陷導致該雙向潛孔錘在凍土、沙土、砂卵石層等地層鉆孔的難度較大。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層鉆孔的旋沖擠密雙向氣動沖擊矛。
[0006]本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的:
[0007]一種旋沖擠密雙向氣動沖擊矛，包括依次連接的鉆桿接頭、雙向配氣機構、上傳扭機構、沖擊主體、下傳扭機構和矛頭，其中，所述雙向配氣機構包括配氣軸和配氣外殼，所述沖擊主體包括外缸、內(nèi)缸套、配氣座、芯管、活塞、內(nèi)隔環(huán)和配氣襯套，所述上傳扭機構包括上軸套，所述下傳扭機構包括傳扭接頭；所述鉆桿接頭的上端用于與鉆桿連接，所述鉆桿接頭的下端與所述配氣軸的上端連接，所述配氣軸的下端與所述芯管的上端連接，所述上軸套與所述配氣外殼的上端連接，所述配氣外殼的下部與所述外缸的上端連接，所述傳扭接頭安裝于所述外缸的下端和所述矛頭的上端之間；所述配氣軸設有位于上段且上端開口的第一軸向中心孔和位于下段且下端開口的第二軸向中心孔，所述第一軸向中心孔和所述第二軸向中心孔之間互不相通，所述配氣軸的上段圓周表面均勻設有多個軸向排氣凹槽，相鄰的所述軸向排氣凹槽之間設有“L”形沉槽，所述“L”形沉槽的長邊為軸向方向且其短邊靠近所述配氣軸的上端，所述配氣軸的下段圓周表面均勻設有多個徑向進氣孔和多個徑向排氣孔，所述配氣軸的下段壁中設有多個軸向進氣孔和多個軸向排氣孔，所述軸向進氣孔與所述徑向進氣孔一一對應且相互連通，所述徑向進氣孔與所述第一軸向中心孔相互連通，所述軸向排氣孔與所述軸向排氣凹槽一一對應且相互連通，所述徑向排氣孔與所述軸向排氣孔和所述第二軸向中心孔均相互連通，部分所述軸向排氣孔的下段內(nèi)壁設置螺紋用于與所述芯管的上端連接；所述上傳扭機構還包括扁銷，所述扁銷徑向安裝于所述上軸套上，所述扁銷的內(nèi)端置于所述配氣軸上的“L”形沉槽內(nèi)；所述鉆桿接頭的下端置于所述配氣軸的所述第一軸向中心孔內(nèi)，所述第一軸向中心孔內(nèi)設有逆止閥，所述逆止閥的上端與所述鉆桿接頭的下端接觸連接，所述逆止閥的下端與所述第一軸向中心孔的孔壁上的臺階之間安裝有用于頂住所述逆止閥的彈簧，所述逆止閥上設有與所述第一軸向中心孔相通的閥孔。
[0008]上述結構中，配氣軸、扁銷和逆止閥的結構是本實用新型創(chuàng)新的重點，其中，配氣軸用于實現(xiàn)沖擊矛工作過程中進氣、排氣的交叉流動，配氣軸的進氣孔與排氣孔圓周向交叉、均勻布置，其配氣過程如下:壓縮空氣經(jīng)鉆桿接頭、逆止閥進入配氣軸的第一軸向中心孔，并通過徑向進氣孔、軸向進氣孔進入配氣外殼與芯管之間的環(huán)腔，到達沖擊矛的工作腔，實現(xiàn)進氣配流；從沖擊主體的芯管內(nèi)部排出的氣體通過徑向排氣孔、軸向排氣孔排出沖擊矛，實現(xiàn)排氣配流；扁銷與“L”形沉槽配合可實現(xiàn)雙向沖擊，其原理為:配氣軸圓周向均布數(shù)個“L”形沉槽，與上軸套內(nèi)部環(huán)形布置的扁銷配合，沖擊矛在擠密鉆進過程中扁銷鎖定在正沖擊狀態(tài)；在提鉆過程中簡單打一小角度反轉，扁銷沿“L”形沉槽滑動，芯管向上浮動，活塞往復運動行程改變，切換至反向沖擊狀態(tài)；逆止閥的作用在于:工作時，壓縮空氣推開逆止閥進入沖擊矛的工作腔；接卸鉆桿時，逆止閥在彈簧彈力作用下關閉進氣通道，阻止孔內(nèi)雜質倒灌進入沖擊矛內(nèi)部。
[0009]進一步，所述內(nèi)缸套和所述配氣襯套為可更換結構，所述配氣襯套的上段圓周外壁上均勻設置有相互連通的多個軸向氣體通道及多個徑向氣體通道，所述配氣襯套的下段圓周外壁上均勻設置有多個潤滑油脂軸向儲存槽，所述潤滑油脂軸向儲存槽內(nèi)儲存有潤滑油且其槽底設有與所述配氣襯套的中心通孔相通的油孔。通過配氣襯套圓周向均布的軸向氣體通道及徑向氣體通道，可實現(xiàn)前氣室氣體的進入或排出。配氣襯套圓周向均布的潤滑油脂軸向儲存槽內(nèi)的潤滑油脂通過油孔進入配氣襯套內(nèi)，可實現(xiàn)活塞往復運動過程中的自潤滑。
[0010]具體地，所述油孔為兩個且分別位于所述潤滑油脂軸向儲存槽的兩端。
[0011]作為優(yōu)選，所述矛頭的外輪廓為海螺仿生結構，所述矛頭的上端連接有砧座和密封罩組成，所述矛頭與所述密封罩之間采用過盈配合聯(lián)接，所述砧座的下部通過螺紋與所述矛頭連接；所述傳扭接頭的上部通過螺紋與所述外缸的下端相連，所述傳扭接頭的下部與密封罩滑動聯(lián)接，所述傳扭接頭的下部與所述密封罩之間設置滑動密封圈，所述下傳扭機構還包括緩沖復位彈簧，所述緩沖復位彈簧設置于所述砧座與所述傳扭接頭之間。上述結構中，矛頭的外輪廓為海螺仿生結構，即為不同的螺旋面，能適應不同的地層；傳扭接頭與密封罩通過滑動密封圈實現(xiàn)的滑動密封連接結構，使矛頭與傳扭接頭之間可產(chǎn)生浮動，避免固定聯(lián)接易產(chǎn)生破壞的問題；同時，滑動密封結構一方面可防止沖擊矛內(nèi)部孔道中氣體外逸，另一方面可有效防止外部巖渣肩進入沖擊矛內(nèi)部。
[0012]作為優(yōu)選，所述矛頭的下端部及表面布置有硬質合金球齒，所述矛頭內(nèi)部設置有排氣通道。矛頭下端部及表面布置硬質合金球齒，用于沖擊破碎或切削地層；矛頭內(nèi)部設置排氣通道，用于冷卻矛頭切削齒及表面。
[0013]作為優(yōu)選，所述芯管與所述砧座之間設置有回程彈簧。回程彈簧保證砧座在無外部載荷的情況下實現(xiàn)快速復位，確保沖擊矛在提鉆過程中不空打，保持連續(xù)的反擊工況。
[0014]本實用新型的有益效果在于:
[0015]綜上所述，本實用新型所述旋沖擠密雙向氣動沖擊矛能輕松實現(xiàn)在凍土、沙土、砂卵石層等地層鉆孔，具體優(yōu)點如下:
[0016](I)配氣結構不是很復雜且因為均為軸向或徑向孔，易于加工，進排氣通過軸向孔和徑向孔即可完成，且排氣時由于逆止閥的作用能有效防止接卸鉆桿時雜物倒灌；
[0017](2)由于在配氣襯套的下段圓周外壁上設置有潤滑油脂軸向儲存槽，其內(nèi)的潤滑油脂可進入活塞運動通道，活塞往復運動所需潤滑不需要從壓縮機加注，不需配備單獨的注油設備，簡化了壓縮機結構，易于實施；
[0018](3)沖擊主體與矛頭之間通過傳扭接頭采用滑動密封連接結構，使矛頭與傳扭接頭之間可產(chǎn)生浮動，避免了固定聯(lián)接易產(chǎn)生破壞的問題；
[0019](4)矛頭與砧座和密封罩連接形成分體式結構，對回轉鉆進工況適應性強；
[0020](5)通過在上軸套和配氣軸之間設置扁銷并使扁銷與“L”形沉槽配合，可實現(xiàn)雙向沖擊，并能在正向沖擊和反向沖擊之間輕松轉換。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型所述旋沖擠密雙向氣動沖擊矛的立體圖；
[0022]圖2是本實用新型所述旋沖擠密雙向氣動沖擊矛的主視圖；
[0023]圖3是圖2中的A-A剖視圖，圖中的沖擊主體中段未剖視；
[0024]圖4是本實用新型所述配氣軸的立體圖；
[0025]圖5是本實用新型所述配氣軸的主視剖視圖；
[0026]圖6是本實用新型所述配氣襯套的立體圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0028]如圖1-圖5所示，說明:下述上下方位以沖擊矛使用時的方向為準，即鉆桿接頭I在上方，矛頭6在下方；一種旋沖擠密雙向氣動沖擊矛，包括依次連接的鉆桿接頭1、雙向配氣機構、上傳扭機構、沖擊主體、下傳扭機構和矛頭6，其中，所述雙向配氣機構包括配氣軸8和配氣外殼3，配氣軸8和配氣外殼3之間通過密封螺釘9和上密封圈17連接，所述沖擊主體包括外缸4、內(nèi)缸套19、配氣座11、芯管14、活塞20、內(nèi)隔環(huán)1