CN86106885A - 空气压力冲击钻孔方法和所用设备 - Google Patents

Abstract

一种空气压力冲击钻孔法及设备，其中气动锤击钻的活塞由压缩空气上下推动产生冲击能，冲击能被用来使钻头振动。在空气压力冲击钻孔法及设备中，气动锤击钻由地面供给的压缩空气操作，用过的废气通过和排气通道连通的排气管排到地面，由气动锤击钻钻出的物料和钻穴内的泥水在向岩土钻进的同时，借助逆向循环系统排放出。该方法的结果是即使水头压力作用在钻头的刃尖上，操作活塞的空气压力不受该压力影响，则即使在泥水下工作对气动锤击钻的钻削效能也没有坏影响。

Description

本发明涉及一种空气压力冲击型钻孔方法和所用的设备，在该设备中有一个活塞由于受压缩空气的推动而上下运动，从而产生了冲击能，该能量可以用来使气动冲击钻的钻头产生反复的冲击振动，尤其是，使这种空气压力冲击钻孔方法和所用设备可以用来钻透泥浆水下面的砾岩、岩石和诸如此类的硬物。

一个气动下孔锤击钻包括一个用来支持钻头使其钻端部位可以纵向滑动的圆管外壳，和一个在圆管壳体内支承着可以纵向滑动以打击在下端的钻头的活塞、活塞的上方和下方分别形成一个压力腔，这两个上下压力腔交替地被来自外气源的压缩空气增压，因此，使活塞上下连续运动。

按照惯例，用来操作活塞的压缩空气从钻头的尖端喷出，被喷出的空气清理了钻头的边棱，同时在钻孔的过程中把切割出来粘质物和诸如此类物质吹出，上升到地面上去（这称为干式钻孔法）。

气动锤击钻由于使用了压缩空气能够提供极大的冲击力，通常被应用于钻透岩石的作业。

但是，当在水下使用时，传统的这一型式空气压力锤击钻在好几个方面发现有缺点。例如，在使用泥浆水钻孔或在海底、河底、坝底或诸如此类的钻孔场合（这称为湿式钻孔），水头压力作用在钻头的尖端，致使泥浆水或类此流体逆流到空气压力腔内，因而使得冲击式风钻无法工作。还有，即使水头压力没有达到喷出空气的压力，在工作的空气压力也由于水头压力而有所降低。由于这一情况其结果是活塞的冲击能也相应地降低，因此活塞不可能正确地打击到钻头，这就使空气锤击钻的钻进效率受到损害。

本发明的目的在于消除上述传统的气动下孔锤击钻系统所出现的缺陷。

相应地，本发明的一个目标是要提供一种空气压力冲击钻孔方法和所用的设备，在此方法和设备中已经用来操作过气动锤击钻的排泄废气可以通过钻孔管中的排气管流回到地面上，钻穴中切削出来的泥和沙与泥浆水一起可以经由钻孔管中的一根排水管排出到地面上，根据这一点，即使在水下钻孔的情况，空气压力冲击钻孔设备的钻孔效能将不会减损，象一个大直径钻孔作业一样能够高效率地进行。

为了实现上述目标，按照本发明的一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔方法，在此方法中气动锤击钻由装设在地面上的外气源供给的压缩空气来驱动，驱动气动锤击钻工作后的废气经过装设在钻孔管中并和气动锤击钻中的排气通道连通的排气管流回到地面上，切削出来的物质在向地层钻进的同时借助于一个逆向循环系统排放出去。这一钻孔方法在此称为“MACH”（泥浆和空气循环锤击）方法。

为了实现前述目标，按照本发明的另一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔设备，在此设备中，有一个或多个气动锤击钻固定到一个壳体上，它们彼此平行，每个气动锤击钻能单独执行其钻孔作业，利用地面供给的压缩空气来操作一个活塞，使钻头得到冲击式振动，壳体上配置着一条进气通道，用来供给气动锤击钻所需压缩空气，有一条连通废气排气口的排气通道把已经驱动了气动锤击钻的废气排放到地面上去，还有一条排水通道紧靠着气动锤击钻的钻头，用来输送和排放由钻头切削出来的土和沙。

为了达到前述目标，按照本发明的又一个方面提供了一种空气压力冲击钻孔设备，它借助于地面供给的压缩空气操作活塞，其下端给予钻头冲击振动以此来钻透地层，其中，上述的活塞是空心的，在活塞的上部形成一个排气孔，直对着活塞的下端，它和活塞的空心部分连通，一个或多个气动锤击钻都是平行地固定到壳体上的，每个气动锤击钻可以独自把驱动活塞工作所用过的废气直接从排气口或经由活塞的空心部分排放出去，壳体上包含一条进气通道用来从装设在钻孔管中的进气管向气动锤击钻供给压缩空气，一条排气通道用来连接钻孔管中的排气管和上述的排气口，还有一条排水通道，它的下端靠近钻头，适宜于吸入钻头切削出来的土和沙，同样也可以吸入水。

本发明的另一目标是提供一种空气压力冲击钻孔设备，该设备将不使任何未切削部分残留在泥土排放通道的下方，还可以防止排水通道吸入口被砾石或类似物质所堵塞。

为了达到这一目标，按照本发明提供了一种空气压力冲击钻孔设备，在该设备中有一个或多个由地面供给的压缩空气驱动的气动锤击钻，它们都以彼此平行的形式固定，并制成一条用于给气动锤击钻供给压缩空气的进气通道，和一条把驱动气动锤击钻时已经使用过的废气排放到地面上去的排气通道，其特征为配置一个用于空气压力冲击钻孔设备的钻头和一条制作在钻头的钻削中心部位的排水通道，并具有一个吸入钻头切削出来物质的吸取口，还有一部分钻头的切削刃被制成使其伸到吸取口的下面大体上中心的位置。

本发明的确切特性，以及它的其他目标和优点，在研究了与附图相联系的下述规范以后就很容易明白了，在附图中相同的参考号码表示在所有各图中的同一个或相似的零件，其中：

图1是根据本发明的一种空气压力冲击钻孔方法和所用设备的一个实施方案的作业视图;

图2是根据本发明示出空气压力冲击钻孔设备的构造的一个剖面视图;

图3是在图2中沿着剖面线Ⅲ-Ⅲ截取的一个剖面视图;

图4是在图2中沿着剖面线Ⅳ-Ⅳ截取的一个剖面视图;

图5是在图2中沿着投影线Ⅴ-Ⅴ所取的底面视图;

图6是一个剖面视图，示出根据本发明的空气压力冲击钻孔设备第二实施方案的构造;

图7是在图6中沿着剖面线Ⅶ-Ⅶ截取的一个剖面视图;

图8是根据本发明的空气压力冲击钻孔设备第三实施方案的一个剖面视图;

图9是根据本发明的空气压力冲击钻孔设备第四实施方案的一个剖面视图;

图10是在图9中沿着剖面线Ⅸ-Ⅸ截取的一个剖面视图;

图11是一个剖面视图，示出根据本发明的空气压力冲击钻孔设备的构造;

图12是在图11中所示的空气压力冲击钻孔设备的底视图;

图13是根据本发明的空气压力冲击钻孔设备的另一个作业视图;

图14是使用在根据本发明的空气压力冲击钻孔方法和所用设备的一个单元钻管的剖面视图;以及

图15是应用在根据本发明的空气压力冲击钻孔方法和所用设备的一个动力旋转装置的主要部分剖面视图。

下面根据本发明参考附图所给出的空气压力冲击钻孔方法和所用设备的优选实施方案来对本发明进行详细说明。

首先参看图1，在那里示出根据本发明的一种空气压力冲击钻孔装置的作业视图。在该图中，各支撑桩柱12在海底的表面土层10上竖立起来，一个平台14建筑在支撑桩柱12之上。此外，为了防止表面土层10受到破坏，一根井壁套管62埋入到岩床11中去。在平台14上面竖立起一根导杆18，它是在主机16中供应的，导杆18是经由一根钢丝绳20和一个转动的驱动装置22以及一个旋转装置80装到一起，要使它们在垂直方向都能自由滑动。旋转装置80上支承着一根钻孔管，其中包含有一根进气管24，一根排气管26和一根排水管28，要使钻孔管整体地同旋转装置一起转动。在钻孔管的下端通过一个密封元件用螺栓拧紧或类似方法装备着一个按照本发明的空气压力冲击钻孔设备30。

按照本发明的空气压力冲击钻孔设备30的构造如图2至图5的详图所示：图3是在图2中沿着剖面线Ⅲ-Ⅲ截取的剖面图;图4是在图2中沿着剖面线Ⅳ-Ⅳ截取的剖面图;图5是在图2中沿着投影线Ⅴ-Ⅴ所取的底视图。该空气压力冲击钻孔设备30包含许多个气动锤击钻，例如，气动锤击钻32，34并且这些气动锤击钻32，34都是互相平行分别由上下壳体36，37固定的。气动锤击钻32的下端是穿过密封元件49固定到壳体37的下部，气动锤击钻32包含一个用花键连接或其他类似方法支承的钻头40，要使它有一定的轴向自由滑动量。钻头40的上方安排着一个利用压缩空气可以上下运动的活塞42。活塞42是借助于压缩空气上下运动去冲击钻头40的，压缩空气是由装设在钻孔管29中的进气管24输送到装设在壳体36中的进气通道25的。另一方面，气动锤击钻34也包括处在下端部的钻头44，它同样也被活塞（图上未示出）锤击。钻头在其主体中制有一条轴向排气通道46和一条径向排气通道48，而排气通道48是适当的和位于空气压力冲击钻孔设备30中部的排气通道50相连通。排气通道50还连通别的钻头44中制成的排气通道（图中未示出）。如在图2中所示的，排气通道50进一步和钻孔管29中的排气管26相连通，这就能够把废气排泄到地面上去。

另一方面，排水管28连通壳体36中制成的排水通道51，并在中途位置分为两路分别构成排水通道52，54。排水通道52，54分别包含排水口52A，54A如图5中所示，配置在邻近钻头40，44的位置。在这种结构中，钻头40，44切削出来的土和沙被装设在地面的真空泵抽吸经由排水通道52，54输送到排水管28，这样，它们就可以集中到地面上去。

如图5中所示，钻头40，44中的每一个都事实上形成扇形状。钻头40配置有一凸出部分40A，而钻头44制成有一内凹部分44A，凸出部分40A可以嵌入内凹部分44A。所以，两个钻头40，44是彼此以啮合的状态下降的，因而它们是相互制约的。于是，即使当两个钻头同时用来钻透破裂岩区或崎岖不平的土层时，也不可能只有一个钻头下降而停止钻进。

此外，在排气管26或进气管24和排水管28之间装有一个止回阀60，该阀是为利用空气升力系统排放泥土之用。特别是，在图2的情况，当排气管26内的压力达到或超过预定的压力标准时，于是止回阀60打开，把排气管26内的空气馈送一部分到排水管28中去，这样，土和沙能被吸取到排水管28中来。在这种情况，为了调整排气压力，在排气管路74中可以装设一个阀或类似的装置。

按照上述方式构造的，图1所示的空气压力冲击钻孔设备30是位于钻孔用的井壁套管62之内。排水管28是通过一根逆向管64连接到真空吸力泵66，这样，吸出的土和沙都与水分离，然后循环水通过供水管68再供给到井壁套管62中去。进气管24是通过进气管路70连接到空气压缩机72，这样就可以供给压力空气。同样，排气管26是和排气管路74连接，这样，操作活塞所使用过的空气可以由排气管路74排出。上述的排放泥土的方法是一种水逆（逆循环）系统，在该系统中，土和沙与水一起被吸取出来。但是，也可以使用一个正常的循环系统，在此系统里，水由排水管28输送到钻穴，切削出来的粘质物通过钻穴壁和钻孔管之间的空隙排放出去。此外，钻穴内没有水的情况，另一种排放方法可以采用，该方法是用鼓风机或压缩机供给的空气将土和沙排出。

按上述方式构造的空气压力冲击钻孔设备的操作方法如下：首先，从进气管24供给的空气馈送到进气通道25使活塞42上下运动，活塞又锤击钻孔用的钻头40，44。操作活塞42已经使用过的压力空气通过排气通道46，48输送到排气管50，该废气然后通过排气管26排放到地面上去。同时，切削出的土和沙从开口52A，54A分别被吸入到排水通道52，54，由此再经过排水管28集中到地面上去。

图6是一个剖面视图，示出根据本发明的空气压力冲击钻孔设备的另一个实施方案的构造，图7是在图6中沿着剖面线Ⅶ-Ⅶ截取的一个剖面视图。图6所示的实施方案中，相同的参考号码表示和在图2中所示的实施方案中相同或类似的零件，因此这里省略了这部分说明。然而在图2的实施方案中使用两个气动锤击钻32，34，在图6所示的实施方案中只用单个气动锤击钻60。在这个气动锤击钻60中同样地，从进气管24供给的压缩空气推动活塞42上下运动以锤击钻头63，驱动活塞所使用过的压力空气通过排气通道64，66，68，50进入排气管26，然后排放到地面上。同样，排水通道52，54的开口52A，54A都分别位于凹入部分63A，63A处在钻头63上形成的凹处用来排放钻头63切削出来的土和沙。

正如上文所讨论的，按照空气压力冲击钻孔方法和本发明所用的设备，因为在气动锤击钻中配置着排水通道，大直径的钻孔作业可以利用逆向循环系统高效率地完成。同样，由于那已经在使钻头上下运动所使用过的压缩空气集中通过壳体内的排气通道，即使在很深的水下，钻孔作业能够很有效地进行，而不减损锤击钻的冲击效率，而且还不受被钻削部位的水头的影响。

现在参看图8，那里示出根据本发明的空气压力冲击钻孔方法和所用设备的第三实施方案的一个剖面视图。在图8中，壳体110安装在固定于排水通道112的两边的至少两个气动锤击钻120，130上。气动锤击钻120包含一个空心活塞121和一个钻头122，除此以外它还配置着通道123a至123g、活塞的空心部分121a、一个排气孔124、一个第一压力腔125和一个第二压力腔126。气动锤击钻120还利用花键连接或类此方法支承着一个钻头122，要使钻头122在其轴向能自由滑动一个给定的距离。在气动锤击钻120的外圆周壳套和钻头122之间装有一个密封垫圈127，用它来防从此处泄漏压缩空气或者防止钻穴中的水从此处渗入。此外，上述的通道123a和壳体110上的进气通道114b连通，而排气孔124连通排气通道116a。

气动锤击钻120和130上的钻头122和132都各自制有凹窝122a和132a。并且，在排水管112的下端开口处装有一个自由滑动的空心套件118。空心套件118在其外圆周上配置着凸缘118a，它可以嵌入到钻头122，132各自制成的凹窝122a，132a中。钻头122还配备着一个岩芯刀盘122b，它向排水通道112的开口中心方向凸出，用来钻削开口下方部位的岩土。

在如此构造的湿钻式空气压力冲击钻孔设备中，首先，从钻孔管29的进气管24馈送的压缩空气经由进气通道114a、114b和通道123a、123b、123c、123d、123e供给到第一压力腔125。当第一压力腔125内的压力达到高压力时，该高压力就推动活塞121向上移动。

当活塞121由于第一压力腔125的压力和活塞121自身向上的惯性力继续向上运动时，通道123d和123e之间的连通被活塞121的下部关闭，这样压缩空气不再供给到第一压力腔125，而通道123f和123g之间原被活塞121的上部造成的隔绝由于活塞121的向上运动而消除，使它们之间互相连通，这就使压缩空气现在可以通过环形通道123c和通道123f，123g供给到第二压力腔126。同时，第一压力腔现在和活塞121的空心部分121a连通，于是在第一压力腔125内操作活塞121时使用过后的空气（废气）可以通过活塞空心部分121a，排气孔124，和排气通道116a，116b排放到排气管26中去。

当活塞空心部分121a的上部和排气孔124的管体124A相接合时，那末第二压力腔126的排气通道被关闭，于是第二压力腔内的压力由于供给了压缩空气而升高。当第二压力腔内的压力超过活塞121的上升力时，活塞121就折回向下移动。

当活塞121由于第二压力腔126内的压力和活塞121自身向下的惯性力继续向下运动时，通道123f和123g之间的连通被活塞121的上部关闭，停止供应压缩空气到第二压力腔126，而已经被活塞121的下部挡住使互相阻断的通道123d和123e现在都可以彼此相通了，这样压缩空气现在又可以供给到第一压力腔125。同时，第二压力腔126现在和排气孔124连通，这就使第二压力腔内已经驱动过活塞的废气能够经由排气孔124和排气通道116a，116b排放到排气管26中去。

照这样，压缩空气供给到第一和第二压力腔125和126以及从该两个压力腔中排出废气的循环不断地重复着，因此活塞121不断地上下运动从而不断地锤击钻头122。而且，由于在气动锤击钻120和钻头122的接合部位配置了密封圈127，阻止了钻穴内的水渗入压力腔，其结果是不仅气锤的冲击力不会降低而且气动锤击钻的运行不会受干扰。此外，因为压缩空气作用在密封圈127背面一侧的钻头轴侧从而减小对水头压力的压差，即使是在很深的水下使用，密封圈127的使用寿命也能够延长。虽然气动锤击钻130在外形上和气动锤击钻120稍有不同，而气动锤击钻130的其他构造和操作都是和气动锤击钻120相同的，因此在此就省略了对它的详细说明。在图8中，虽然在钻头的中心部分制有一个孔并处在中心伸长到半深位置，根据本发明，因为废气并不从钻头排出，钻头上不需要做成通孔。

当气动锤击钻120，130的钻头122，132被锤击时，因为在这些钻头上的凹窝部分122a，132a都各自和空心套件118的凸缘118a相嵌接，各个钻头都限制在它们各自的轴向运动，并且事实上彼此同样地运动。

此外，钻头122，132切削出来的土和沙由一个真空吸力泵或诸如此类器具经由空心套件118和排水通道112与水一齐吸上来，再通过排水管28最后集中排到地面上去。在该实施方案中，图解说明一个所谓排放切削出来物质的逆向循环方法。但是，根据本设备，可以采用一种平常的循环方法，在此方法中使用一个水泵从地面把水经由排水通道112输送到钻穴的底部，向上推压切削出来的物质使它排出。

图9是一个剖面视图，示出根据本发明的一种湿钻式空气压力冲击钻孔设备的第四实施方案，在此只使用单个气动锤击钻。图10也是在图9中沿着剖面线X-X截取的一个剖面视图。

在图9中，壳体150包含一个在中心部位的排水通道152，以及向气动锤击钻160供给压缩空气的进气通道154a，154b，和从气动锤击钻160排放废气的排气通道156a，156b。该壳体150，和图8中的壳体110一样，位于钻孔管29的下端，并且也适宜于支承气动锤击钻160的。

气动锤击钻160不但包括一个空心活塞161和一个空心钻头162，而且包含通道163a～163g，活塞161的空心部分161a，一个排气孔164，排气孔中的一个圆管体164A，第一压力腔165和第二压力腔166。气动锤击钻160利用花键连接或类似方式支承着钻头162，要使钻头162在轴向能够滑动一个给定的距离量，并在气动锤击钻160的外圆周壳套和钻头162之间装有一个密封垫圈167。

在壳体150中的排水通道152、进气通道154a、154b和排气通道156a、156b，以及在气动锤击钻160中的通道163a～163g，第一压力腔165和第二压力腔166各自相当于图8中壳体110中的排水通道112，进气通道114a，114b和排气通道116a，116b，以及在气动锤击钻120中的通道123a～123g，第一压力腔125和第二压力腔126，所以，这里省略了对它们的详细说明。

图9所示的设备不同于图8所示的设备在于，排水通道152是制造成一直延伸贯穿气动锤击钻160的中心部分，一个由活塞空心部分161a限定的环形通道168，排气孔164的圆管体164a，和排水通道152，和排气孔164都各自配置废气用的通道，还在于，在钻头162和排水通道152之间装有一个密封垫圈170。此外，钻头162是单个钻头，如图10所示，它包含四个切削刃部分162a～162d，并且，在四个切削刃部分当中，切削刃部分162a是向排水通道152的开口的中心伸出，形成一个凸钻刃用它来钻削开口下方那一部分岩土。

正如前面所讨论的，根据本发明的湿钻孔式空气压力冲击钻孔设备，因为排气渠道都设置在上部分，并且没有排气渠道制造在钻头轴的侧表面上，本设备是结构简单，而且即使钻头的密封圈部分的直径缩减相当小的尺寸，它仍能具有足够的强度。由于这一点，由水头压力作用在钻头上的背压可以减小到使能量的损失降到最低，并且减小在密封部位的压差，因而提高设备的密封效能（效果）。

现在参看图11，那里示出根据本发明的空气压力冲击钻孔设备第五实施方案的一个剖面视图，它采用三个气动锤击钻和三个各自与气动锤击钻相适配的钻头。图12是图11所示的本发明的钻孔设备第五实施方案的底面视图。

在图11中，一个壳体210在其中心部位包含一个排水通道212，和钻孔管29的排水管28相连通，围绕排水通道212还固定着三个气动锤击钻214，216，218（见图12）。气动锤击钻214连同密封垫圈220是固定在壳体210的下部，并通过花键连接或类似方式支承着钻头222，要使钻头在其轴向能够自由滑动一个给定的距离量，钻头222的上方是一个活塞228，它能够借助于压力空气上下运动。应该注意到，虽然图中没有全示出，其余两个气动锤击钻216，218在构造上都是和气动锤击钻214相同的。

同样，壳体210不但配置着和钻孔管29上的进气管24相连通的进气通道230，用来从进气管24向各个气动锤击钻供给压缩空气，而且还有用于排放驱动各个气动锤击钻的活塞时已经使用过的废气的排气通道，废气经过钻头中的通道232、234、壳体210上彼此平行的环形通道235、237、三条排气通道236、238、240（见图12）、和上部的环形通道239进入钻孔管29的排气管26。

钻头222、224、226都各自在其侧表面制成凹窝部分222A，224A，226A，有一个环形的挡圈242疏松地装在凹窝部分222A，224A，226A中，排水通道212的下端部向下伸入挡圈242内。挡圈242可在排水通道212的轴向自由滑动，而它阻挡各个钻头222、224、226使它们在轴向彼此制约在一定的活动范围内。钻头222还伸向排水通道212的中心但在排水通道212的吸入口244的下方，并配置一把岩芯刀盘222B，用它来钻削处在吸入口244下方的那一部分岩土。

按照上述样式构造的空气压力冲击钻孔设备，首先，由进气管24供给的压缩空气经由进气通道230馈送到各个气动锤击钻214、216、218，推动各个气动锤击钻的活塞上下运动，使活塞锤击关联的钻头222、224、226进行钻孔。在这钻孔操作期间，钻头222的岩芯刀盘222B和钻头222一齐工作，从而钻掉处在排水通道212的吸入口244下方的那一部分岩土。这就消除了有任何未切削的部位遗留在吸入口244下方那部分岩土中的可能性。此外，因为钻头222、224、226的凹窝部分222A、224A、226A都各自和凸出挡圈242A松动配合，钻头在轴向的活动都相互制约因此它们的动程基本上互相一致的。再者，切削出来的土和沙和水一起被一个真空吸力泵或类似装置吸取经由排水通道212，然后通过排水管28，最后集中排放到地面上。在这个实例，因为排水通道212下端的吸入口244向下伸入挡圈242，吸入口的吸力是如此之大，即使大的石块或同样物料都能吸入。

除此以外，用于驱动活塞的压缩空气使用过以后经由钻头中的通道232，234，壳体210中平行配置的环形通道235、237、三条排气通道236、238、240、和上部环形通道239集中到排气管26，最后排放到地面上去。

如上所述，按照图12所示的本发明的空气压力冲击钻孔设备，在空气压力冲击钻孔设备中配置着排水通道，每个气动锤击钻头的一部分制成伸向排水通道的中心，处在排水通道的吸入口下方，处在排水通道下方的土和沙可以被钻头的岩芯刀盘切削掉，根据这一点，即使排水通道是做在壳体的中心部位，周围都装置气动锤击钻，也不可能有任何未切削部分遗留在排水通道的下方，并且排水通道也不会被砾岩堵塞，这样，岩土就能顺利排出和有效地钻出。

现在参看图13，那里示出根据本发明的空气压力冲击钻孔设备的另一个作业视图。如图13所示，装设在地面上的空气压缩机70，供给管路72，旋转装置80，真空吸力泵78和逆向管路76都各自和图1所示的在构造上是相同的。图13中所示的钻孔管29是经由一根凯氏方钻杆180连接到旋转装置80上的。该凯氏方钻杆180的截面是四方形的，在其内部仍配置着一条进气通道，一条排气通道和一条排水通道（虽然它们都没在图中示出）。凯氏方钻杆可以被地面上的旋转台182旋转驱动。也就是，该杆的旋转驱动使空气压力冲击钻孔设备30通过钻孔管29而旋转起来。此外，旋转装置80借助于一根钢丝绳7用一台吊车悬挂起来。

这个作业结构和在图1所示的作业结构一样，空气压力冲击钻孔设备30能够正确地安装，土和沙能够高效率地切削出来。

现在参看图14，那里示出根据本发明的空气压力冲击钻孔方法及所用设备中所使用的钻孔管29的纵剖面视图。如图14所示的，这一空气压力冲击钻孔设备的钻孔管29包含一条有一定强度的排水管28，一条具有和排水管28同样长度的进气管24，和一条比进气管24的直径大一些并和排水管28同长度的排气管26，而这些上述管子利用装在钻孔管29的上下端部的上下法兰盘282A和282B分别互相连接起来。并且，在钻孔管29上，密封圈284（内外圈）都各自装在上法兰盘282A上。此外，在钻孔管29中，进气管24和排气管26各自包含上端部24A，26A，它们都向上超出排水管28的上端部28A并还要通过法兰盘282A连接到上面一段钻孔管（图上未示出）的下法兰盘。另一方面，在下法兰盘282B中，相当于进气管24和排气管26的各下端部位配置着接合凹台24B和26B，上述的钻孔管29上的进气管24和排气管26的凸出上端部24A和26A各自装入凹台内。

所以，在图14所示的应用在空气压力冲击钻孔设备的钻孔管29中，因为进气管24和排气管26的上端部24A，26A都向上凸出超过排水管28的上端部28A，当钻孔管29被拆开时，就不可能有泥水流过排水管口的边缘而进入进气管24和排气管26。并且，在这种钻孔管中，因为排气管26的直径大于进气管24的直径，压缩空气可以很容易地排出，结果可提高空气压力冲击钻孔设备30的效率。

图15是旋转装置80的一个剖面视图，图解说明旋转驱动装置22和钻孔管29之间的安装部分。旋转装置80包括一个安装到旋转驱动装置22的驱动管23上的旋转体82，和一个固定到旋转驱动装置22上用来支承旋转体82的外圆周表面的支架体84，支承的紧度要求旋转体82可自由转动。钻孔管29通过密封圈284连接到旋转体82的下端。由于这样的构造，钻孔管29可以被旋转体82转动起来，旋转体82是由驱动管23驱动的。

旋转体82是配置在中心部位，因此一条排水通道88一直延伸到头，排水通道88的下端连接到排水管28，排水通道88的上端经由驱动管23和，如图1中所示，逆向管路64连接到真空吸力泵66。并且，在旋转驱动装置22和逆向管路64之间装备一个用于排水的旋转机构（图中未示出）。旋转体82还配置有一条进气通道90，布置在排水通道88的外边，该进气通道90是和钻孔管29的进气管24相连接。在旋转体82的外圆周表面上的一个部位配置着进气通道90的一个进气口102。旋转体82的进气通道90的外面配置着一条排气通道94，它又连接到钻孔管29的排气管26上。在旋转体82的外圆周表面的一个部位配置着排气通道94的一个排气口104。旋转体82和支架体84之间的旋转滑动表面装有一个密封环101，使这两个物体的密封达到气密（不漏气）的条件。进气开口102经过供气管路70（见图1）连接到供给压缩空气的空气压缩机72上。排气口104连接到图1中所示的排气管路74，用于驱动空气压力冲击钻孔设备30的活塞的已经使用过的空气可以由此处排出。

应该理解，无论如何，不应把发明限制在所公开的特定内容型式上，相反，本发明是正如所附的权利要求中所表明的那样，包括属于本发明的精神和领域的所有改进，替换结构和与此等效的内容。

Claims (16)

1、一种空气压力冲击钻孔方法，其特征是，在此方法中一种空气压力冲击钻孔设备由压缩空气来进行驱动，这压缩空气是从地面经过钻孔管的进气管供给的，已经用来驱动了该空气压力钻孔设备的空气经过连通在该空气压力冲击钻孔设备中制成的排气通道的该钻孔管的排气管排放到地面，该空气压力冲击钻孔设备所钻削出来的物料，在钻透岩土的同时，被该钻孔管中的排水管吸入和排放出去。

2、按权利要求1中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，钻削出的物料都从位于该空气压力冲击钻孔设备中心部分的排水管端制成的吸入口吸入并排放到地面。

3、一个空气压力冲击型钻孔设备，其特征是，它包括：

许多个气动锤击钻彼此平行连接到一个壳体上，并且整体地能旋转和下降，每个钻有一个要被活塞锤击的钻头，该活塞由压缩空气的推动可以上下运动，压缩空气交替地输送到上和下压力腔内;

一条用来供给压缩空气到该气动锤击钻去推动活塞上下运动的进气通道;

一条连通该进气通道的排气通道把已驱动过该活塞的空气排放到地面上去;和

一条排水通道，具有一个靠近钻头的开口用来收集钻头切削出来的土和沙。

4、按权利要求3中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，用于驱动该活塞所使用过的压缩空气从该钻头的中心部分制成的一个孔集中起来通过位于该钻头侧面径向的一个孔进入排气通道。

5、按权利要求3中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该活塞被制成空心的，气动锤击钻配制一个排气孔布置在该活塞的上方并和该活塞的空心部分连通，因此驱动操作活塞的已经用过的压缩空气可以集中直接地从该排气孔或经由活塞空心部分进入该排气通道。

6、按权利要求4中陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，一个钻头配置着一个凸出部分而另一个钻头制成一个凹入部分，该凸出和凹入部分可以彼此嵌接，因而使该两钻头能彼此同时下降。

7、按权利要求5中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该排气通道的下端被制成使其在轴向可自由活动，由此该钻头都可以和该排气通道的下端相嵌接，彼此能同时上下移动。

8、按权利要求3中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该排水通道的吸入口位于许多个钻头的钻孔中心。

9、按权利要求8中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该钻头的刀盘的一部分制成伸入到该吸入口的下方基本上位于中心的位置。

10、按权利要求9中所陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该许多个钻头都和一个布置在该排水通道的外圆周上靠近该吸入口的环形凸面挡圈相嵌合，以致彼此能够同时上下移动。

11、一种空气压力冲击型钻孔设备，其特征是，它包括：

一个可旋转的和可下降的气动锤击钻，配有一个由活塞锤击的钻，该活塞由压缩空气推动可上下运动，压缩空气交替地输送到上和下压力腔内;

一条进气通道，用来把压缩空气供给到该气动锤击钻去推动该活塞作上下运动。

一条排气通道，和该进气通道连通，用来把驱动了活塞已后的空气排放到地面上去。

一条排水通道，有一个靠近钻头的开口，用来收集该钻头切削出来的土和沙。

12、按权利要求11中陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，已经用来操作过活塞的压缩空气从该钻头的中心部分制成的孔内集中经过该钻头侧面制成的径向孔排出到排气通道。

13、按权利要求11中陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该活塞被制成空心的，而该气动锤击钻上制有一个排气孔，位于该活塞的上方并和该活塞的空心部分连通，因而已经在活塞操作时使用过的压缩空气可以直接从该排气孔或经过该活塞空心部分集中再进入排气通道。

14、按权利要求13中陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该钻头在其侧面部位配置一个凹口，因此该排水通道的下口是位于该钻头的凹口部分。

15、按权利要求11中陈述的空气压力冲击钻孔设备，其特征是，该排水通道的吸入口延伸贯穿该钻头的中心孔部分，一个密封圈装在该钻头的钻头轴的内径上，其松紧度要使钻头能在密封圈上滑动。

Images