一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置的製作方法

2023-09-15 10:47:40

專利名稱：一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置的製作方法
一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置
技術領域：
本發明涉及海底、過江環境下軟弱破碎帶圍巖成孔技術領域，尤其涉及海底、過江環境下作業的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置。背景技術：
目前，Atlas Copco公司生產的B353E鑿巖臺車在隧道施工中以其操作簡單、移動迅速、鑽進速度快而準、維護保養方便而廣泛應用於隧道鑽爆法施工中。但B353E鑿巖臺車主要功能是鑽炮眼，很小應用在其他領域。而在施工中特別是在海底、過江等環境下作業時經常會碰到軟弱破碎帶圍巖遇水易軟化、崩解、甚至流淌，造成鑽孔塌孔、成孔困難，為確 保注漿加固效果，常採用分段前進式注漿工藝，但分段前進式注漿存在孔底注漿效果差、反覆鑽孔、反覆注漿、施工工藝比較繁瑣、工作量大的缺點，而鑽注一體化施工可以從根本上解決此類問題，國內外因此也進行不斷的探索研究，目前只有日本的多功能鑽機RH)系列真正做到鑽注一體化施工，技術相對比較成熟。我國近幾年根據施工需要也提出了鑽注一體化這個概念，很多單位也在進行不斷嘗試和實踐，但效果不甚理想，在鑽注一體化施工領域我國基本上還處於一片空白。如果能把鑽注一體化的優點應用到B353E臺車上，則B353E臺車在鑽注一體化施工中能很好地解決上述問題又不丟失他原有的特長。由於對B353E臺車在保留原有性能和功能的情況下，改進成鑽注一體化設備，還存在著漿、液、氣三者之間的轉換關鍵技術難題。
發明內容
為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置，徹底解決三臂鑿巖臺車鑽注施工中漿、液、氣轉換的技術難題，極大提高了三臂臺車鑽注施工速度。為了實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案
一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，其步驟如下
1、安裝轉換裝置，先安裝轉換裝置的支撐座架，再組裝轉換裝置的定子和轉子，然後將轉子擰到鑽機釺尾上，定子固定在支撐架座上，支撐架座與鑽機相連，定子隨鑽機在推進梁上做軸向運動；並且要安裝好定子上的進水進氣系統和進漿液系統的管路；
2、進液、進氣方法，
(1)、關閉進漿液系統的進漿液球閥，打開進水、進氣球閥；
(2)、將液源或氣源分別通過三通換向閥進入鑽機機頭；三通換向閥控制液源或氣源的通行；
(3)、進入鑽機機頭的液體或壓縮氣通過鑽機的釺尾進入轉換裝置的進水進氣系統；
(4)、進入進水、進氣系統的液體或壓縮氣通過旋轉轉子的進水、進氣通道，經定子內的環槽出水、出氣口，到進水、進氣球閥輸入到鑽杆，並且關閉進漿液球閥的進漿液系統；
(5)、在進漿液系統的液體或壓縮氣通過固定在定子上的輸出管道、定子內的環槽進入連接鑽杆的轉子內的輸出漿、液、氣通道，轉子隨鑽機的釺尾轉動，並通過鑽杆完成輸送水或輸送氣的工作；
3、進漿液的方法，
(I)、關閉進水進氣球閥，打開進漿液系統的進漿液球閥；
(2 )、漿液源通過進漿液球閥進入轉換裝置的進漿液系統；
(3)、漿液通過固定在定子上的輸出管道、定子內的環槽進入連接鑽杆的轉子內的輸出漿、液、氣通道，轉子上的密封裝置與定子內的密封槽阻擋轉子的進水、進氣通道內的水或氣;
(4)、轉子隨鑽機的釺尾轉動，帶動鑽杆完成輸送漿液的工作；
施鑽過程中，注漿孔的中心線與鑽杆、鑽機、轉換裝置中轉子的中心線偏心，對鑽機和轉換裝置中定子、密封和導向套的擾動非常大，為此，定子與轉子接觸的表面粗糙度為Ra的上限值I. 6um;轉換裝置中定子與轉子所有的圓柱體的同軸度為O. 05。一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置技術
(O為連接於鑽機與鑽杆之間的進漿進水裝置，進漿、進水裝置，包括轉子、定子、進水、進氣系統、進漿液系統和支撐座架，徑向轉動的轉子穿過定子與鑽機的釺尾相連，轉子的另一端與鑽杆相連；所述進水進氣系統由轉子的進水、進氣通道與鑽機的出水、出氣通道連通，轉子的進水、進氣通道另一端通過定子的出水、出氣通道，經進水、進氣球閥與進漿液系統的三通接頭的中間接頭連通；所述進漿液系統由漿液管道通過進漿液球閥與三通接頭的一端接頭連通，三通接頭的另一端接頭通過固定在定子上的輸出管道與連接鑽杆的轉子內的輸出漿、液、氣通道連通；所述定子固定在支撐架座上，支撐架座與鑽機相連，定子隨鑽機在推進梁上做軸向運動。(2)所述轉子內由進水、進氣通道通過中間的隔離密封裝置連接的輸出漿、液、氣通道構成，進水、進氣通道通的出口端與出水、出氣口位置設置的定子內環槽對應；輸出漿、液、氣通道的進口端與進漿、水、氣口位置設置的定子內環槽對應。(3)所述轉子上的隔離密封裝置為八道密封，包括前4道密封進漿、進水、進氣，後4道密封出水、出氣；密封裝置與轉子是過盈配合，密封裝置採用耐高壓、耐摩、耐化學性的密封件。(4)所述定子內前後端分別設了套在轉子上的兩個導向套，與兩個導向套對應的定子內分別設置有導向套槽；與定子外出水出氣口位置對應連通的定子內設置有一道出口環槽；與定子外進漿、水、氣口位置對應連通的定子內設置有一道進口環槽；進口環槽與出口環槽之間設置有若干道密封槽；定子外設置了潤滑密封裝置和銅套與轉子之間接觸面的對應黃油嘴。(5)定子採用灰鑄鐵HT250材料；定子後端設了一道吸收轉子和定子軸向位移產生能量的緩衝圈。用於保護定子；轉子後端與定子上的後端蓋的配合是間隙配合，間隙配合選定基軸制機械零件之間的公差配合為Cll/hll。(6)所述定子兩端的導向套與轉子之間是間隙配合，導向套與定子是過盈配合；導向套外表面設置有一圈進油槽，進油槽為黃油進油輸油槽，導向套內表面有三道軸向出油槽，一端是封閉的。(7)所述導向套採用潤滑密封的銅套；材料為錫青銅ZCuSn5Pb5Zn ;銅套的徑向設置一顆用於緊定銅套的緊釘螺釘；導向套與轉子為相對摩擦，既有與轉子軸向摩擦，也有、與轉子徑向摩擦。(8)所述支撐架座中部設置有固定定子的支撐架，所述支撐架的兩側設置有與鑽機固定的連接架，支撐架座隨鑽機軸做向運動。由於採用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性
一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換方法及轉換裝置，是基於中隧股份臺車公司在青島膠州灣海底隧道成功運用臺車實施快速鑽孔注漿的基礎上，進一步對三臂鑿巖臺車功能進行挖掘和使用領域的進一步拓展，滿足市場對工程建設工期、成本的要求，將對三臂臺車一個施工臂進行改造，訂製或引進全新鑽具系統，解決三臂鑿巖臺車鑽注一體化存在的技術難題，提高三臂鑿巖臺車設備使用率和多樣性，使臺車可同時適應於不同地質段和各類注漿施工工藝。這對於節約成本，提高工效、縮短工期、保護環境有著極大的社會效益和經濟效益，實現臺車的鑽注一體化施工，不僅使三臂液壓鑿巖臺車在鑽孔注漿領域有一個質的飛躍，也勢必創造更加廣泛的影響力和良好經濟效益。 本發明是結合目前國內研究現狀，經過臺車公司的鑽研和努力，針對保留B353E臺車原有的性能和功能的情況下對B353E臺車改進成鑽注一體化設備。在改進過程中關鍵技術難題之一「漿、液、氣轉換裝置」展開相關討論和技術研究，最終研製設計出成本低、可操作性強的漿、液、氣轉換裝置。徹底解決三臂鑿巖臺車鑽注施工中漿、液、氣三者之間轉換的技術難題，極大提高了三臂臺車鑽注施工速度。其三臂鑿巖臺車鑽注一體化作業系統特點如下
I、結構簡單，操作、保養、維修簡單方便。2、增加的高壓風排碴系統是在不改變原系統的功能前提下增加進去的。保留了原有的功能。在施鑽時根據需要取長補短。3、鑽注一體化施工過程中勞動強度底，安全保護係數大。
4、水、氣、漿轉換裝置適用性強，轉換效果明顯。

圖I是臺車單臂的轉換裝置結構及安裝示意 圖2是轉換裝置的結構示意 圖3是轉換裝置用於三臂臺車鑽注一體化的施工系統 圖中I、鑽機，2、鑽杆，3、進漿進水轉換裝置，3. I、轉子，3. 2、定子，3. 3、黃油嘴，3. 4、進水進氣通道，3. 5、出水、氣口，3. 6、進水進氣球閥，3. 7、三通接頭，3. 8、進漿液球閥，3. 9、進漿、液、氣口，3. 10、輸出漿、液、氣通道，3. 11、密封裝置，3. 12、出口內環槽，3. 13、進口內環槽，3. 14、導向套；4、支撐座架，4. I、支撐架，4. 2、連接架，5、三通換向閥。
具體實施方式
如圖1、2、3所示，一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，為連接於鑽機I與鑽杆2之間的進漿進水轉換裝置3，進漿進水轉換裝置，包括轉子3. I、定子3. 2、進水進氣系統、進漿液系統和支撐座架4，徑向轉動的轉子3. I穿過定子3. 2與鑽機I的釺尾相連，轉子3. I的另一端與鑽杆2相連；所述進水進氣系統由轉子的進水進氣通道3. 4與鑽機的釺尾出水出氣通道連通，轉子的進水進氣通道3. 4另一端通過定子上的出水、氣口 3. 5，經管道、進水進氣球閥3. 6與進漿液系統的三通接頭3. 7連通；所述進漿液系統由漿液源管道通過進漿液球閥3. 8與三通接頭3. 7的一端接頭連通，三通接頭3. 7的另一端接頭通過管道、定子上的進漿、液、氣口 3. 9與連接鑽杆的轉子內的輸出漿、液、氣通道3. 10連通；所述定子3. 2固定在支撐架座4上，支撐架座4與鑽機I相連，定子3. 2隨鑽機在推進梁上做軸向運動。所述轉子3. I內由進水進氣通道通3. 4過中間的隔離密封裝置3. 11連接的輸出漿、液、氣通道3. 10構成，進水進氣通道3. 4的出口端與定子上出水出氣口 3. 5位置連通的出口內環槽3. 12對應；輸出漿、液、氣通道3. 10的進口端與定子上進漿、水、氣口 3. 9位置連通的進口內環槽3. 13對應；轉子3. I材料選用廠家生產的釺尾材料。所述轉子上的隔離密封裝置3. 11為八道密封，包括前4道密封進漿、進水、進氣，後4道密封出水、出氣；所述密封裝置3. 11與轉子3. I是過盈配合，密封裝置採用耐高壓、耐摩、耐化學性的德國德氏封密封件。所述定子3. 2包括前後端的導向套槽內分別設置有套在轉子上的兩個導向套3. 14，與定子外出水出氣口 3. 5位置對應連通的定子內設置有一道出口內環槽3. 12 ;與定子外進漿、水、氣口 3. 9位置對應連通的定子內設置有一道進口內環槽3. 13 ;進口內環槽 3. 12與出口內環槽3. 13之間設置有與轉子上密封裝置3. 11對的若干道密封槽；定子外設置有潤滑密封裝置與轉子之間和潤滑銅套與轉子之間接觸面的對應黃油嘴3. 3。所述定子3. 2採用灰鑄鐵HT250材料；定子後端設了一道吸收轉子和定子軸向位移產生能量的緩衝圈。所述定子兩端的導向套3. 14外表面設置有一圈進油槽，進油槽為黃油進油輸油槽，導向套3. 14內表面設置有三道軸向出油槽，一端是封閉的；導向套內表面與轉子外表面之間是間隙配合；即導向套與轉子是間隙配合，與定子是過盈配合。所述導向套3. 14採用潤滑密封的銅套；材料為錫青銅ZCuSn5Pb5Zn ;銅套的徑向設置一顆用於緊定銅套的緊釘螺釘；導向套與轉子為相對摩擦，既有與轉子軸向摩擦，也有與轉子徑向摩擦。所述定子3. 2後端安裝了一道吸收轉子和定子軸向位移產生能量的緩衝圈，用於保護定子。緩衝圈位置位於漿、液氣轉換裝置後端與，在端蓋裡面，實物圖上為黑色圈；轉子後端與定子上的後端蓋的配合是間隙配合，間隙配合選定基軸制為Cll/hll.即Cll/hll指的是機械零件之間的公差配合。所述支撐架座4中部設置有固定定子的支撐架4. I，所述支撐架4. I的兩側設置有與鑽機I固定的連接架4. 2，支撐架座4隨鑽機I軸做向運動。即定子是隨著鑽機在推進梁上做軸向運動，也就是在推進梁上來回移動，相對鑽機是靜止的。一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，其步驟如下
I、安裝轉換裝置3，先安裝轉換裝置的支撐座架4，再組裝轉換裝置的定子3. 2和轉子3. I，然後將轉子3. I擰到鑽機I的釺尾上，定子3. 2固定在支撐架座4上，支撐架座4與鑽機I相連，定子3. 2隨鑽機I在推進梁上做軸向運動；並且安裝定子上的進水進氣系統和進漿液系統的管路；所述推進梁就是一根長方型鋁合金，具有強度高，重量輕等特點，固定在鑿巖臺車大臂上；其作用是作為鑿巖鑽機的軸向運動導軌。2、進液、進氣方法，
(1)、關閉進漿液系統的進漿液球閥3.8，打開進水進氣球閥3. 6 ；
(2)、將源液或源氣分別通過三通換向閥5進入鑽機I;三通換向閥5控制源液Y或源氣Q的通行；源液Y由水泵SB將液體升壓產生；源氣Q由空壓機KYJ將空氣升壓產生。
(3)、進入鑽機的液體Y或壓縮氣通過鑽機I的釺尾進入轉換裝置3的進水進氣系統；
(4)、進入進水進氣系統的液體或壓縮氣通過旋轉轉子3.I的進水進氣通道3. 4，經定子3. 2的出口內環槽3. 12、出水出氣口 3. 5、進水進氣球閥3. 6進入關閉進漿液球閥3. 8的進漿液系統；
(5)、在進漿液系統的液體Y或壓縮氣Q，通過固定在定子3.2上的管道、進漿、液、氣口
3.9、進口內環槽3. 13進入連接鑽杆2的轉子3. I內的輸出漿、液、氣通道3. 10，轉子3. I隨鑽機I的釺尾轉動，並通過鑽杆2完成輸送水或輸送氣的工作；
3、進漿液的方法，
(1)、關閉進水進氣球閥3.6，打開進漿液系統的進漿液球閥3. 8 ； (2)、源漿液J通過進漿液球閥3.8進入轉換裝置3的進漿液系統；源漿液J由高壓注漿泵GYZJB將漿液輸出產生的。(3)、漿液通過固定在定子3. 2上的管道、進漿、液、氣口 3. 9、進口內環槽3. 13進入連接鑽杆2的轉子3. I內的輸出漿、液、氣通道3. 10，轉子上的密封裝置與定子內的密封槽阻擋轉子的進水進氣通道內的水或氣；
(4)、轉子3. I隨鑽機I的釺尾轉動，並通過鑽杆2完成輸送漿液的工作；
施鑽過程中，由於注漿孔的中心線與鑽杆2、鑽機I、轉換裝置3中轉子3. I的中心線偏心，為防止對鑽機I和轉換裝置中定子3. 2、密封裝置3. 11和導向套3. 14的擾動，為此，轉換裝置中定子3. 2與轉子3. I接觸的表面粗糙度為Ra的上限值I. 6um ;定子3. 2與轉子
3.I所有的圓柱體的同軸度為O. 05。一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，轉換裝置的定子3. 2與轉子3. I的潤滑方法；採用在定子3. 2內前段、後段安裝有套在轉子上的兩個導向套3. 14潤滑，且兩個導向套3. 14為銅套，銅套外表面開有一圈黃油進油槽，通過定子外黃油嘴向銅套外表面進油槽對應的定子內兩個導向套槽注入黃油潤滑；且兩個銅套內表面有三道軸向黃油出油槽，一端是封閉的；其中轉子3. I上中部的密封裝置3. 11與定子3. 2的潤滑，採用定子3. 2外對應的黃油嘴3. 3對應的定子內密封槽注入黃油潤滑；既潤滑了定子3. 2與轉子3. I接觸表面，也潤滑了密封裝置3. 11與轉子3. I接觸表面以及導向套3. 14的內表面。一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，轉換裝置定子內轉子的進水進氣通道與轉子的出水出氣出漿通道的密封方法，採用轉子3. I中部過盈配合的密封裝置3. 11與定子3.2內對應部位設置的密封槽密封，即密封定子3.2內在出水出氣口位置的一道環槽與定子3. 2內在進漿、水、氣口位置的一道環槽串通；轉子3. I的密封裝置3. 11為八道密封件，與定子3. 2內對應部位設置的八道密封槽對應，前四道密封件密封進漿、水、氣，後四道密封件密封出水、氣。本發明的結構主要由轉子、定子和支撐座架三大部分組成；
所述轉子與Copl840鑽機釺尾相連和釺尾一起轉動，轉子穿過定子安裝在定子裡面，定子固定不做徑向轉動，但隨鑽機在推進梁上做軸向運動。所述定子在出水和出氣口位置以及在進漿、水、氣口均設計了一道槽，其目的是轉子在轉動過程中存在出口槽中的水或氣在任意一點均能對準出口順利出去進入進口，進口位置設計的槽其目的也是一樣進入到進口槽中的漿或水或氣轉子轉動過程中在任意一點均能準確對準進入到轉子上的進口然後通過鑽杆輸送。轉子內設計八道密封，分別前4道密封進漿、水、氣，後4道密封出水、氣。定子上前後設計了兩個銅套，銅套主要作用保護定子不被磨損而損壞其次還起到導向作用。銅套的徑向設計了一顆緊釘螺釘用於緊定銅套。定子後端設計了一道緩衝圈，緩衝圈其作用是在衝擊過程中吸收轉子和定子軸向位移產生的能量，保護定子。所述支撐架座作用主要有限制定子不隨轉子轉動，支撐轉子和定子，和Copl840鑽機做同步運動。本發明的漿、液、氣轉換裝置，包括進水系統和進漿液系統兩部分，進水系統由變徑接頭、液壓油管、直接頭、球閥組成，進漿液系統由直接頭、連接套、三通接頭、球閥組成。其性能如下
(I)漿、水、氣三者轉換自如，操作簡單，控制方便。(2)加工過程中轉子困難最大，加工出來的轉子必須要能承受大扭矩和大衝擊力，其選取材質和製造工藝非常複雜。(3)整套裝置安裝和拆卸方便，安裝時先安裝好支撐座架，再把定子和轉子組裝好，然後擰到鑽機釺尾上，安裝好進出接頭、球閥、管子即可使用。拆下時與上述步驟相反即可。(4)銅套安裝和取出方便，安裝時只需用銅棒輕輕敲入，擰上緊釘螺釘即可。取出時，先擰出緊訂螺釘，取出靠近銅套的密封，然後用小銅棒從密封位置即可敲打出來。(5)定子上設計了六個黃油嘴，其作用是潤滑密封和銅套與轉子之間的接觸面。本發明的漿、液、氣轉換裝置，詳細技術參數及加工技術要求
(1)定子裝置在設計時考慮到注漿壓力大，定子與轉子既有軸向移動也有徑向轉動。所以定子選材十分重要，要耐壓，耐摩，可加工性好。綜合考慮後選擇灰鑄鐵HT250材料。定子內設8道密封槽，2道導向套槽。定子與轉子之間是間隙配合，密封與轉子是過盈配合，導向套和轉子是最小間隙配合，而現場施鑽過程中其注漿孔的中心線與鑽杆、鑽機、轉子的中心線不可能同心，其偏心實際很大，對鑽機和定子的擾動非常大，對定子、密封和導向套引響非常大。因此定子與轉子接觸的表面其粗糙度要求非常高，選定粗糙度為Ra的上限值
I.6um;定子與轉子所有的圓柱體的同軸度要求也非常高，選定同軸度為O. 05;同時定子與轉子之間設計有黃油潤滑，定子上設有6個黃油嘴，導向套槽的中間設計一個，共兩個，密封槽與密封槽之間的中間設計一個，共4個，這樣既潤滑了定子與轉子接觸表面也潤滑了密封與轉子接觸表面以及導向套的內表面.
(2)轉子裝置最重要的是材料選定，轉子在施鑽過程中傳遞大扭矩，傳遞高衝擊能量，其選材非常重要.在鑽注一體化改造過程中，和多家合作廠家探討最後決定選用Atlascopco廠家生產的T51釺尾進行加工改造，改造過程中最重要的是材質不能退火.轉子後端和定子上的後端蓋的配合是間隙配合，越大越好便於安裝，間隙配合選定基軸制為Cll/hll.
(3)密封件選定，密封件的性能直接關係到鑽孔注漿的好壞.注漿時壓力較大終孔壓力有時達到8Mpa，漿液具有一定的化學性質，而且注漿過程中鑽杆不停轉動對定子有較大擾動影響.所以密封件要求有耐高壓、耐摩、耐化學性。經過對市場的調查最後確定德國德氏封密封件型號為MA21完全能滿足要求。 (4)導向套的主要作用是導向和保護定子轉子，由於導向套與轉子有相對摩擦，既有軸向摩擦也有徑向摩擦，要保護定子與轉子，固其選材也十分重要，經過多輪討論最後確定材料為錫青銅(ZCuSn5Pb5Zn)。導向套外表面有一圈進油槽，為黃油進油輸油槽，內表面有三道軸向出油槽， 不是全通，一端是封閉的，具體銅套結構見附圖。
權利要求
1.一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，其特徵在於 其步驟如下 I )、安裝轉換裝置(3)，先安裝轉換裝置的支撐座架4，再組裝轉換裝置的定子(3. 2)和轉子(3. 1)，然後將轉子(3. I)擰到鑽機(I)的釺尾上，定子(3. 2)固定在支撐架座(4)上，支撐架座(4)與鑽機(I)相連，定子(3. 2)隨鑽機(I)在推進梁上做軸向運動；並且安裝定子上的進水進氣系統和進漿液系統的管路； 2)、進液、進氣方法， (I)、關閉進漿液系統的進漿液球閥(3. 8)，打開進水進氣球閥(3. 6)； (2 )、將源液或源氣分別通過三通換向閥(5 )進入鑽機(I);三通換向閥(5 )控制源液Y或源氣Q的通行； (3)、進入鑽機的液體或壓縮氣通過鑽機(I)的釺尾進入轉換裝置(3)的進水進氣系統； (4)、進入進水進氣系統的液體或壓縮氣通過旋轉轉子(3.I)的進水進氣通道(3. 4)，經定子(3. 2)的出口內環槽(3. 12)、出水出氣口(3. 5)、進水進氣球閥(3. 6)進入關閉進漿液球閥(3. 8)的進漿液系統； (5)、在進漿液系統的液體Y或壓縮氣Q，通過固定在定子(3.2)上的管道、進漿、液、氣口(3.9)、進口內環槽(3. 13)進入連接鑽杆(2)的轉子(3. I)內的輸出漿、液、氣通道(3. 10)，轉子(3. I)隨鑽機(I)的釺尾轉動，並通過鑽杆(2)完成輸送水或輸送氣的工作； 3)、進漿液的方法， (1)、關閉進水進氣球閥(3.6)，打開進漿液系統的進漿液球閥(3. 8); (2)、源漿液J通過進漿液球閥(3.8)進入轉換裝置(3)的進漿液系統； (3)、漿液通過固定在定子(3.2)上的管道、進漿、液、氣口(3. 9)、進口內環槽(3. 13)進入連接鑽杆(2)的轉子(3. I)內的輸出漿、液、氣通道(3. 10)，轉子上的密封裝置與定子內的密封槽阻擋轉子的進水進氣通道內的水或氣； (4)、轉子(3.I)隨鑽機(I)的釺尾轉動，並通過鑽杆(2)完成輸送漿液的工作； 施鑽過程中，由於注漿孔的中心線與鑽杆(2)、鑽機(I)、轉換裝置(3)中轉子(3. I)的中心線偏心，為防止對鑽機I和轉換裝置中定子(3. 2)、密封裝置(3. 11)和導向套(3. 14)的擾動，為此，轉換裝置中定子(3. 2)與轉子(3. I)接觸的表面粗糙度為Ra的上限值I. 6um ；定子(3. 2)與轉子(3. I)所有的圓柱體的同軸度為O. 05。
2.根據權利要求I所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，其特徵在於轉換裝置的定子(3. 2)與轉子(3. I)的潤滑方法，採用在定子(3. 2)內前段、後段安裝有套在轉子上的兩個導向套(3. 14)進行潤滑，且兩個導向套(3. 14)為銅套，銅套外表面開有一圈黃油進油槽，通過定子外黃油嘴(3. 3)向銅套外表面進油槽對應的定子內兩個導向套槽注入黃油潤滑；且兩個銅套內表面有三道軸向黃油出油槽，一端是封閉的；其中轉子(3. I)上中部的密封裝置(3. 11)與定子(3. 2)的潤滑，採用定子(3. 2)外對應的黃油嘴(3. 3)向對應的定子內密封槽注入黃油潤滑；既潤滑了定子(3. 2)與轉子(3. I)接觸表面，也潤滑了密封裝置(3. 11)與轉子(3. I)接觸表面以及導向套(3. 14)的內表面。
3.根據權利要求I所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法，其特徵在於轉換裝置定子內轉子的進水進氣通道與轉子的出水出氣出漿通道的密封方法，採用轉子(3. I)中部過盈配合的密封裝置(3. 11)與定子(3. 2)內對應部位設置的密封槽密封，即密封定子(3. 2)內在出水出氣口位置的一道環槽與定子(3. 2)內在進漿、水、氣口位置的一道環槽串通；轉子(3. I)的密封裝置(3. 11)為八道密封件，與定子(3. 2)內對應部位設置的八道密封槽對應，前四道密封件密封進漿、水、氣，後四道密封件密封出水、氣。
4.一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於為連接於鑽機(I)與鑽杆(2)之間的進漿進水轉換裝置(3)，進漿進水轉換裝置(3)，包括轉子(3. I)、定子(3. 2)、進水進氣系統、進漿液系統和支撐座架(4)，徑向轉動的轉子(3. I)穿過定子(3. 2)與鑽機(I)的釺尾相連，轉子(3. I)的另一端與鑽杆(2)相連；所述進水進氣系統由轉子的進水進氣通道(3. 4)與鑽機的釺尾出水出氣通道連通，轉子的進水進氣通道(3. 4)另一端通過定子上的出水、氣口(3. 5)，經管道、進水進氣球閥(3. 6)與進漿液系統的三通接頭(3. 7)連通；所述進 漿液系統由漿液源管道通過進漿液球閥(3. 8)與三通接頭(3. 7)的一端接頭連通，三通接頭(3. 7)的另一端接頭通過管道、定子上的進漿、液、氣口(3. 9)與連接鑽杆的轉子內的輸出漿、液、氣通道(3. 10)連通；所述定子(3. 2)固定在支撐架座(4)上，支撐架座(4)與鑽機(I)相連，定子(3. 2)隨鑽機在推進梁上做軸向運動。
5.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述轉子(3. I)內由進水進氣通道通(3. 4)過中間的隔離密封裝置(3. 11)連接的輸出漿、液、氣通道(3. 10)構成，進水進氣通道(3. 4)的出口端與定子上出水出氣口(3. 5)位置連通的出口內環槽(3. 12)對應；輸出漿、液、氣通道(3. 10)的進口端與定子上進漿、水、氣口(3. 9)位置連通的進口內環槽(3. 13)對應。
6.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述轉子上的隔離密封裝置(3. 11)為八道密封，包括前4道密封進漿、進水、進氣，後4道密封出水、出氣；所述密封裝置(3. 11)與轉子(3. I)是過盈配合，密封裝置採用耐高壓、耐摩、耐化學性的密封件。
7.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述定子內前後端的導向套槽內分別設置有套在轉子上的兩個導向套(3. 14)，定子內設置有與定子外出水出氣口(3. 5)位置對應連通的一道出口內環槽(3. 12);定子內設置有與定子外進漿、水、氣口(3. 9)位置對應連通的一道進口內環槽(3. 13);進口內環槽(3. 12)與出口內環槽(3. 13)之間設置有與轉子上密封裝置(3. 11)對的若干道密封槽；定子外設置有潤滑密封裝置與轉子之間和潤滑銅套與轉子之間接觸面的對應黃油嘴(3. 3);定子(3. 2)採用灰鑄鐵HT250材料；定子後端設了一道吸收轉子和定子軸向位移產生能量的緩衝圈；轉子後端與定子上的後端蓋的配合是間隙配合，間隙配合選定基軸制機械零件之間的公差配合Cll/hll。
8.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述定子兩端的導向套(3. 14)外表面設置有一圈進油槽，進油槽為黃油進油輸油槽，導向套(3. 14)內表面設置有三道軸向出油槽,一端是封閉的；導向套內表面與轉子外表面之間是間隙配合，導向套與定子是過盈配合。
9.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述導向套(3. 14)採用潤滑密封的銅套；銅套材料為錫青銅ZCuSn5Pb5Zn ;銅套的徑向設置一顆用於緊定銅套的緊釘螺釘；導向套與轉子為相對摩擦，銅套既有與轉子軸向摩擦，也有與轉子徑向摩擦。
10.根據權利要求4所述的一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換裝置，其特徵在於所述支撐架座(4)中部設置有固定定子的支撐架(4. 1)，所述支撐架(4. I)的兩側設置有與鑽機(I)固定的連接架(4. 2 )，支撐架座(4 )隨鑽機(I)軸做向運動。
全文摘要
本發明涉及海底、過江環境下軟弱破碎帶圍巖成孔技術領域，公開一種液壓鑿巖臺車漿、液、氣的轉換施工方法及轉換裝置，該轉換施工方法採用轉換裝置實行漿、液、氣的轉換，轉換裝置包括轉子、定子、進水進氣系統、進漿液系統和支撐座架，轉子穿過定子與鑽機的釺尾相連，轉子的另一端與鑽杆相連；定子固定在支撐架座上，支撐架座與鑽機相連，定子隨鑽機在推進梁上做軸向運動。本發明在鑽注施工中，漿、液、氣三者之間的轉換效果明顯；極大提高了三臂臺車鑽注施工速度，滿足了市場對工程建設工期、成本的要求，提高了工效、節約成本，縮短了工期、具有結構簡單，成本低、可操作性強及保養維修簡易方便，保護環境有著極大的社會效益和經濟效益。
文檔編號E21D9/10GK102720512SQ201210190468
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者孫振川, 孫謀, 張培聰, 朱琴生, 李銳, 洪開榮, 羅嵩, 胡衛平, 鄭清君 申請人:中鐵隧道股份有限公司, 中鐵隧道集團有限公司