专利名称：辐射井水平辐射管全液压施工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于辐射井水平辐射管施工的设备，属于土木工程施工机械。
背景技术：
辐射井是由一口大直径的钢筋混凝土管竖井和自竖井内的任一高程和水平方向含水层打进具有一定长度的多层、数根或数十根水平辐射管所组成。竖井是水平辐射管施工、集水和安装抽水泵将水排至井外的场所，水平辐射管用来汇集含水层地下水至竖井内。
目前国内外用于辐射井水平管施工的设备主要有两类水平钻机和顶进机械(千斤顶)，分别适用于钻进法施工和顶(打)进法施工。水平钻机主要有TY型、SX型、SPZ型、YX型、水科院型等，这些钻机或者为全电动动力，如前三种，或者采用电动旋转驱动、液压油缸进给，如后二种。
现有的水平钻机的主要问题在于动力头的动力直接来自电动机，由于施工在井下，在施工过程中容易发生漏电触电等安全事故，危及井下施工人员的人身安全，并经常发生由于水淹而电机报废的事故。另外，这些钻机不能调整角度，使水平管施工的水平度不能保证，影响施工质量，且一般采用螺杆支撑井壁，影响支撑效果。
发明内容
为了克服现有的水平钻机因动力故障而易发生人身和设备安全事故，影响施工效果的不足，本发明提供一种辐射井水平辐射管全液压施工设备，该施工设备可确保动力系统的安全，从而避免人身和设备事故的发生，并且设备安装调整安全可靠，提高施工质量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下
一种辐射井水平辐射管全液压施工设备，包括井上部分和井下部分，井上部分包括动力站、高压水泵、高压油泵，井下部分包括动力传动系统、底盘支座、操作系统、钻头和钻杆，为全液压系统，还包括高压水系统；所述的动力传动系统包括液压马达、动力头、液压油缸，所述的液压马达和液压油缸均通过高压进油管及高压回油管与井上设在动力站的高压油泵相连；该液压马达和液压油缸分别通过动力头与钻杆和钻头相连接，由液压马达带动钻杆和钻头旋转，由液压油缸带动钻杆和钻头的进给和后退，由操作系统控制钻杆和钻头的前进或后退，并控制钻杆和钻头的旋转；所述的底盘支座包括底座和机架，机架安装在底座上，液压油缸与机架相连接；所述的高压水系统包括设在井上动力站的高压水泵和设在井下的高压水接头及将高压水接头与高压水泵相连接的高压水管，该高压水接头与钻杆的中心孔相通。
还可设有平衡定位系统，该平衡定位系统为支撑于井壁及机架之间的若干个液压油缸，这些定位缸与操作系统相连，由操作系统控制定位操作。
还可设有角度调整起落装置，该装置包括起落油缸及起落架座，起落架座与底座固定连接，起落油缸的一端与起落架座相连，另一端与机架相连接，由操作系统控制角度调整起落操作。
本发明的有益效果是1、确保动力系统的安全，从而使施工人员和设备的安全得以保障本发明施工设备的动力系统均设置在井上，井下部分采用全液压系统，当施工人员在竖井底部的平台上进行操作时，由于动力头由液压马达驱动，由液压马达控制钻杆和钻头的旋转，由液压油缸控制钻杆和钻头的前进或后退，它们都不是直接由电动机提供动力，从而可确保动力系统的安全，使在井下施工的人员的人身安全和井下设备的安全得以保障。
2、钻进力量大本发明由液压系统驱动，其钻进力量比电动驱动的要大。
3、可方便地调整钻机的角度，提高施工质量本发明施工设备所设置的角度调整起落装置可通过起落油缸一端的抬起或降落调整水平角度，同时使与之相连的机架及液压油缸随之作水平调整。由于钻杆的进给由液压油缸控制，液压油缸的水平调整，必将使水平辐射管的施工质量提高。角度调整由操作系统控制，使调整操作方便可靠。
4、整体结构安全可靠本发明通过所设的平衡定位系统，采用液压油缸支撑于井壁，比现有的螺杆支撑方便，使整体设备安全可靠。
图1是本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备的第一个实施例井下部分结构的主视示意2是图1的俯视3是本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备的第二个实施例井下部分结构的主视示意4是图3的俯视5是本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备所使用的钻头的结构中，1.液压马达 2.动力头 3.液压油缸 4.平衡定位系统 5.机架 6.钻杆接头 7.高压水接头 8.起落架座 9.起落油缸 10.底座 11.操作系统 12.壳体 13.高压水逆止阀 14.弹簧片 15.摆键 16.主体具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图2所示为本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备的第一个实施例，该施工设备包括井上部分和井下部分。井上部分(图中未画出)包括动力站、高压水泵、高压油泵。图1和图2所示的井下部分包括由液压马达1、动力头2、液压油缸3、及平衡定位系统4组成的动力传动系统、由底座10、机架5、起落架座8及起落油缸9组成的底盘支座、操作系统11及钻头和钻杆，为全液压系统。液压马达1和液压油缸3分别由置于井上的两台油泵带动，并均通过高压进油管和高压回油管与高压油泵相连。液压马达1和液压油缸3分别由齿轮变速箱传动装置组成的动力头2与钻杆接头6相连接，由液压马达1带动钻杆接头6旋转，由液压油缸3带动钻杆接头6进给和后退。由换向阀组成的操作系统11控制钻杆接头6的前进或后退，并控制钻杆和钻头的旋转。机架5安装在底座10上，液压油缸3与机架5相连。
本发明施工设备的高压水系统包括设在井上动力站的高压水泵和设在井下的高压水接头7以及将高压水接头7与高压水泵相连接的高压水管，该高压水接头7穿过动力头2与钻杆接头6的中心孔相通。
本发明施工设备所设有的平衡定位系统4为支撑于井壁及机架5之间的液压油缸，图2所示的实施例中共设有4个平衡定位系统，即设有4个定位缸，呈对称分布，以提高平衡定位效果。该4个定位缸与操作系统11相连，由操作系统11控制定位操作。
本发明施工设备所设有的角度调整起落装置包括起落油缸9及起落架座8，起落架座8与底座10固定连接。起落油缸9为一液压油缸，该起落油缸9的一端与起落架座8相连，另一端与机架5相连接，由操作系统11控制角度调整起落操作。
安装在本发明施工设备上的钻杆接头6上的钻头包括弹头形壳体12、主体16及摆键15三部分。壳体12与主体16相连接，摆键15通过弹簧片14压在壳体12内壁上，并卡住主体16管径外壁。壳体12前端开有出水孔，孔后装有一高压水逆止阀13。
图1和图2所示的实施例中，液压油缸3为单油缸，其体积小，轻巧，移动方便，适用于套管法施工。
图3和图4为本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备的另一个实施例，与图1、图2所示的实施例的不同之处在于液压油缸3为双油缸，其整机平衡性好，双油缸可适用于套管法和顶进法施工，但其体积较大，移动不如单油缸方便。
本发明辐射井水平辐射管全液压施工设备安装调整时，首先进行水平调整和平衡定位系统的平衡定位，由于此时液压马达及液压油缸均未工作，操作系统11通过与起落油缸及定位缸相连的油管将起落油缸进行角度调整，由水平仪控制将液压油缸调水平，然后将4个定位缸顶住管壁，再进行钻孔操作。在钻孔过程中，由高压水接头7一直向钻杆和钻头内通高压水，以把打孔过程中的渣土冲出孔外，并对钻杆与土层之间起润滑作用，不改变含水层的渗透性。当用套管法施工时，高压水通过钻杆由高压水逆止阀13出口射出，冲刷地层，同时启动操作系统11，使套管前进，进入含水层。当套管进入后，关闭操作系统11，停止高压水，高压水逆止阀13关闭，接上另一节套管，重复上述操作，将套管一节一节打入含水层。当进入长度达到设计要求后，通过挤压钻头的摆键15，压迫弹簧片14，摆键15离开主体16，使壳体12与主体16脱开。此时含水层中的水进入滤水管内，而泥沙阳止在套管外，使水平辐射管施工设备顺利地将套管一节一节拔出。
本发明适用于开发和控制浅层地下水，可用于农田灌溉、城市供水、基坑降水或市政管线降水。
权利要求
1.一种辐射井水平辐射管全液压施工设备，包括动力站、动力传动系统、操作系统、钻头和钻杆，其特征在于所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备包括井上部分和井下部分，井上部分包括动力站、高压水泵、高压油泵，井下部分包括动力传动系统、底盘支座、操作系统、钻头和钻杆，为全液压系统，还包括高压水系统；所述的动力传动系统包括液压马达、动力头、液压油缸，所述的液压马达和液压油缸均通过高压进油管及高压回油管与井上设在动力站的高压油泵相连；该液压马达和液压油缸分别通过动力头与钻杆和钻头相连接，由液压马达带动钻杆和钻头旋转，由液压油缸带动钻杆和钻头进给和后退，由操作系统控制钻杆和钻头的前进或后退，并控制钻杆和钻头的旋转；所述的底盘支座包括底座和机架，机架安装在底座上，液压油缸与机架相连接；所述的高压水系统包括设在井上动力站的高压水泵和设在井下的高压水接头及将高压水接头与高压水泵相连接的高压水管，该高压水接头与钻杆的中心孔相通。
2.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于所述的动力头由齿轮变速箱传动装置组成。
3.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于还设有平衡定位系统，该平衡定位系统为支撑于井壁及机架之间的若干个液压油缸，这些定位缸与操作系统相连，由操作系统控制定位操作。
4.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于所述的液压油缸为单油缸或双油缸。
5.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于所述的操作系统通过换向阀控制钻杆的进给或后退，并控制钻杆和钻头的旋转。
6.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于所述的液压马达和液压油缸分别由置于井上的两台油泵带动。
7.根据权利要求3所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于还设有角度调整起落装置，该装置包括起落油缸及起落架座，起落架座与底座固定连接，起落油缸的一端与起落架座相连，另一端与机架相连接，由操作系统控制角度调整起落操作。
8.根据权利要求1所述的辐射井水平辐射管全液压施工设备，其特征在于所述的钻头包括弹头形壳体、主体及摆键三部分，壳体与主体相连，摆键通过弹簧片压在壳体内壁上，并卡住主体管径外壁，壳体前端开有出水孔，孔后装有一高压水逆止阀。
全文摘要
一种辐射井水平辐射管全液压施工设备，其井上部分包括动力站、高压水泵和高压油泵，井下部分包括动力传动系统、底盘支座、操作系统，钻杆和钻头以及平衡定位系统和角度调整起落装置，为全液压系统。由动力传动系统中的液压马达带动钻杆旋转，由该系统中的液压油缸控制钻杆的前进和后退。本发明由于动力系统设在井上，井下为全液压系统，使井下施工人员和设备的安全得以保障，并可方便地调整钻机角度，提高施工质量；液压驱动使钻进力量大；还可使支撑方便，使整机结构安全可靠。本发明适用于开发和控制浅层地下水，可用于农田灌溉、城市供水、基坑降水或市政管线降水。
文档编号E21B4/00GK1556301SQ20041000006
公开日2004年12月22日 申请日期2004年1月8日 优先权日2004年1月8日
发明者伍军, 张治晖, 赵华, 徐景东, 高占义, 伍 军 申请人:中国水利水电科学研究院