专利名称：钻机水气同进冲击系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻机冲击系统，尤其是涉及一种钻机水气同进冲击系统。
技术背景随着国家基础建设的不断发展，基础建设市场一片繁荣，与此同时，公路、铁路与 水利建设正逐步实现跨越式发展，其中隧道与水洞施工是公路、铁路与水利建设中重要的 组成部分。在隧道和水洞施工过程中，经常遇到涌水带、破碎带、土层带、崩落带等，因而容 易产生顶板冒落、涌水等事故，严重影响了人身和设备安全，阻碍了施工的进度。现如今， 最有效的施工方法是采用超前管棚支护进行施工，实际施工时经钻机钻孔、插管和注浆后， 浆液与孔内岩土层固结，由于内存的钢管混凝土结构及其拱形布局，形成很大的顶拱支撑 效果，且相邻管孔的浆液在压力注浆时，相互渗透连接，从而形成了天幕似的管棚结构，支 护着隧道顶板的破碎带、松散带、崩落带等，使其不易冒落或防止地下水的大量涌出等，大 大提高了隧道开挖的安全性、减少了回填混凝土的使用量，并且有效提高了施工速度。管棚 钻机施工技术于2003年从国外引入，并在国内迅速得到发展。目前，国内管棚钻机主要依 赖于进口，国外产品技术成熟，性能优越，但价格较高，平均价格在500-650万/台，其操控 系统复杂，受隧道环境变化影响比较大，且对操作控制人员的要求较高，与我国的国情不相 符，因此在国内对于一种价格适中、操控简单与维修方便的管棚钻机，还是空白。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻 机水气同进冲击系统，其结构设计合理、安装紧凑、控制自如、工作性能稳定可靠且控制方 式简便、实现方便、实用价值高，能有效解决现有钻机所存在的只能单独通入水或单独通入 气、施工工人劳动强度大、作业效率低等多种缺陷和不足。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种钻机水气同进冲击系 统，其特征在于包括与钻机的钻杆内部相通且能向钻杆内部提供高压水和/或高压气的 水气同进装置，所述水气同进装置包括通过连接管道与钻杆内部相连通的高压水源和高压 气源，所述高压水源和高压气源与所述钻杆内部间分别连通组成一个供水管路和一个供气 管路，且所述供水管路和供气管路上分别安装有液体单向阀和气体单向阀。还包括三通管，所述高压水源和高压气源分别通过液体传输管道和气体传输管道 与三通管的两个连接端口相接，且所述三通管的第三个连接端口通过水气输送管道与钻杆 内部相连通，所述液体单向阀和气体单向阀分别安装在液体传输管道和气体传输管道上。所述液体单向阀和气体单向阀分别对应固定安装在三通管的两个连接端口上，且 液体单向阀、气体单向阀和三通管组装为一体。所述高压气源为空压机。所述高压水源为水泵，所述水泵的驱动机构为液压驱动机构且所述液压驱动机构 与水泵相接。[0009]所述液压驱动机构包括液压油箱、通过液压管道与液压油箱相接的驱动泵、多路 阀和与多路阀中的电磁换向阀相接且对所述电磁换向阀的供电回路进行通断控制的控制 装置，所述驱动泵通过液压管道与多路阀相接且多路阀通过液压管道与对水泵进行驱动的 水泵液压马达相接，所述驱动泵通过多路阀供油至水泵液压马达。还包括泄油汇集块，所述泄油汇集块分别通过液压管道与多路阀、水泵液压马达 和液压油箱相接，所述多路阀与液压油箱间通过液压管道相接且二者间所连接的液压管道 上接有回油冷却器。所述驱动泵为柱塞泵。所述控制装置为对串接在所述电磁换向阀供电回路中的电气控制设备进行控制 的控制手柄。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构设计合理且安装紧凑，使用效果好。2、工作性能安全可靠，高压水源采用液压系统进行驱动且控制方式简便且控制自 如，同时水泵的控制方式为控制手柄控制，推动控制手柄时，水泵液压马达转动，水池中的 水就会通过水过滤器到水泵，从水泵喷出6MPa的高压水；而空压机是单独运作的，空压机 开启，打开气阀，1.2MPa的高压气就会通过气体单向阀通向三通管，然后与高压水混合经过 水气输送管道通向钻杆从钻头喷出。实践中，只开启水泵且未打开空压机气阀，就只是高 压水从钻头喷出；打开空压机气阀，未开动水泵，就只是高压气从钻头喷出；两开关同时打 开，就会喷出高压水气。具体而言只扳动控制手柄且未打开空压机的气阀时，只有高压水 从钻头喷出；打开空压机的气阀且未开动水泵(即未扳动控制手柄)时，只有高压气从钻头 喷出；当控制手柄和打开空压机的气阀同时打开时，就会从钻头同时喷出高压水和高压气， 实现水气同进。3、使用效果好，实用价值高，目前在深孔作业时，由于泥渣多且不容易清理，给钻 孔带来很大的困难，包括增大施工工人劳动强度、严重影响工作效率等实际问题，本实用新 型通过在现有钻机上增设水气同进系统，不仅方便了清孔和快速出渣，减少了环境污染，而 且改善了工人作业环境，具有很大的应用推广价值。实际钻孔过程中，通入水和气能够非常 方便清孔和快速出渣，给钻进速度起到巨大作用。以往的钻机只能单独通入水或单独通入 气，而本实用新型可以根据实际工况单独喷水或喷气，还能实现水气同进使得高压气和高 压水经过装有单向阀的三通管合流后产生的高压水气混合物并经钻杆从钻头喷出，以便钻 孔作业时快速清孔、排渣，提高钻进效率，并降低粉尘污染。综上所述，本实用新型结构设计合理、安装紧凑、控制自如、工作性能稳定可靠且 控制方式简便、实现方便、实用价值高，能有效解决现有钻机所存在的只能单独通入水或单 独通入气、施工工人劳动强度大、作业效率低等多种缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的液压管路原理图。附图标记说明[0022]1-水泵；2-空压机；3-液体单向阀；4-气体单向阀；5-三通管；6-水气输送管道；7-凿岩机；8-钻杆；9-钻头；10-柱塞泵；11-多路阀；12-水泵液压马达；13-泄油汇集块；14-液压油箱；15-回油冷却器；16-液体传输管道；17-气体传输管道；18-控制装置；19-钻架；
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括与钻机的钻杆8内部相通且能向钻杆8内部提 供高压水和/或高压气的水气同进装置，所述水气同进装置包括通过连接管道与钻杆8内 部相连通的高压水源和高压气源，所述高压水源和高压气源与所述钻杆8内部间分别连通 组成一个供水管路和一个供气管路，且所述供水管路和供气管路上分别安装有液体单向阀 3和气体单向阀4。同时，本实用新型还包括三通管5，所述高压水源和高压气源分别通过液体传输管 道16和气体传输管道17与三通管5的两个连接端口相接，且所述三通管5的第三个连接 端口通过水气输送管道6与钻杆8内部相连通，所述液体单向阀3和气体单向阀4分别安 装在液体传输管道16和气体传输管道17上。本实施例中，所述液体单向阀3和气体单向阀4分别对应固定安装在三通管5的 两个连接端口上，且液体单向阀3、气体单向阀4和三通管5组装为一体。所述高压气源为 空压机2。所述高压水源为水泵1，所述水泵1的驱动机构为液压驱动机构且所述液压驱动 机构与水泵1相接。所述水泵1通过供水管道与水源相接且所述供水管道上装有水过滤器。所述液压驱动机构包括液压油箱14、通过液压管道与液压油箱14相接的驱动泵、 多路阀11和与多路阀11中的电磁换向阀相接且对所述电磁换向阀的供电回路进行通断控 制的控制装置18，所述驱动泵通过液压管道与多路阀11相接且多路阀11通过液压管道与 对水泵1进行驱动的水泵液压马达12相接，所述驱动泵通过多路阀11供油至水泵液压马 达12。同时，本实用新型还包括泄油汇集块13，所述泄油汇集块13分别通过液压管道与多 路阀11、水泵液压马达12和液压油箱14相接，所述多路阀11与液压油箱14间通过液压 管道相接且二者间所连接的液压管道上接有回油冷却器15。所述驱动泵为柱塞泵10。所 述控制装置18为对串接在所述电磁换向阀供电回路中的电气控制设备进行控制的控制手 柄，也就是说，通过控制手柄对多路阀11中的电磁换向阀进行通电控制。所述控制手柄安 装于移动操作箱上。实际布设时，钻杆8布设在设置于钻机机身上的钻架19且能在钻架19上前后移 动，钻头9安装在钻杆8的前端部，实际操作过程中，通过安装在钻杆8后部的凿岩机7带 动钻杆8进行正反转等动作。本实用新型的工作过程是扳上控制手柄后，安装在钻机机身上的电控控制箱就会电压值为24V的电压信号，此电压信号输向多路阀11上的电磁换向阀并使得所述电磁换 向阀得电，即接通所述电磁换向阀的供电回路；当所述电磁换向阀得电后，阀芯移动，且此 时压力油就会通向水泵液压马达12 ；水泵液压马达12转动后，水源(具体为水池中的水)就会通过水过滤器输送至水泵1，之后便从水泵1喷出6MPa的高压水，随后再通过液体单 向阀3输送至三通管5。所述空压机2是单独运作的，空压机2后开启，打开气体单向阀4， 1. 2MPa的高压气就会通过气体单向阀4通向三通管5，然后与高压水混合后通过水气输送 管道6通向钻杆8并最终从钻头9喷出。只扳动控制手柄且未打开空压机2的气阀时，只 有高压水从钻头9喷出；打开空压机2的气阀且未开动水泵1 (即未扳动控制手柄)时，只 有高压气从钻头9喷出；当控制手柄和打开空压机2的气阀同时打开时，就会从钻头9同时 喷出高压 和高压气，实现水气同进。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求一种钻机水气同进冲击系统，其特征在于包括与钻机的钻杆(8)内部相通且能向钻杆(8)内部提供高压水和/或高压气的水气同进装置，所述水气同进装置包括通过连接管道与钻杆(8)内部相连通的高压水源和高压气源，所述高压水源和高压气源与所述钻杆(8)内部间分别连通组成一个供水管路和一个供气管路，且所述供水管路和供气管路上分别安装有液体单向阀(3)和气体单向阀(4)。
2.按照权利要求1所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于还包括三通管(5)，所 述高压水源和高压气源分别通过液体传输管道(16)和气体传输管道(17)与三通管(5)的 两个连接端口相接，且所述三通管(5)的第三个连接端口通过水气输送管道(6)与钻杆(8) 内部相连通，所述液体单向阀(3)和气体单向阀(4)分别安装在液体传输管道(16)和气体 传输管道(17)上。
3.按照权利要求2所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述液体单向阀(3) 和气体单向阀(4)分别对应固定安装在三通管(5)的两个连接端口上，且液体单向阀(3)、 气体单向阀(4)和三通管(5)组装为一体。
4.按照权利要求1、2或3所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述高压气源 为空压机(2)。
5.按照权利要求1、2或3所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述高压水源 为水泵(1)，所述水泵(1)的驱动机构为液压驱动机构且所述液压驱动机构与水泵(1)相接。
6.按照权利要求5所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述液压驱动机构 包括液压油箱(14)、通过液压管道与液压油箱(14)相接的驱动泵、多路阀(11)和与多路 阀(11)中的电磁换向阀相接且对所述电磁换向阀的供电回路进行通断控制的控制装置 (18)，所述驱动泵通过液压管道与多路阀(11)相接且多路阀(11)通过液压管道与对水泵 (1)进行驱动的水泵液压马达(12)相接，所述驱动泵通过多路阀(11)供油至水泵液压马达 (12)。
7.按照权利要求6所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于还包括泄油汇集块 (13)，所述泄油汇集块(13)分别通过液压管道与多路阀(11)、水泵液压马达(12)和液压油 箱(14)相接，所述多路阀(11)与液压油箱(14)间通过液压管道相接且二者间所连接的液 压管道上接有回油冷却器(15)。
8.按照权利要求6所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述驱动泵为柱塞泵 (10)。
9.按照权利要求6所述的钻机水气同进冲击系统，其特征在于所述控制装置(18)为 对串接在所述电磁换向阀供电回路中的电气控制设备进行控制的控制手柄。
专利摘要本实用新型公开了一种钻机水气同进冲击系统，包括与钻机的钻杆内部相通且能向钻杆内部提供高压水和/或高压气的水气同进装置，所述水气同进装置包括通过连接管道与钻杆内部相连通的高压水源和高压气源，所述高压水源和高压气源与所述钻杆内部间分别连通组成一个供水管路和一个供气管路，且所述供水管路和供气管路上分别安装有液体单向阀和气体单向阀。本实用新型结构设计合理、安装紧凑、控制自如、工作性能稳定可靠且控制方式简便、实现方便、实用价值高，能有效解决现有钻机所存在的只能单独通入水或单独通入气、施工工人劳动强度大、作业效率低等多种缺陷和不足。
文档编号E21B1/00GK201598971SQ201020130490
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者严斌, 代翠兰, 卜传俊, 唐勇, 应立军, 彭彪, 陈淼林, 齐永前 申请人:中铁一局集团有限公司;长沙悦诚机电科技有限公司