一種具有進氣管的破碎機構的製作方法
2023-05-22 08:06:46
專利名稱：一種具有進氣管的破碎機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種破碎機械，更具體地，本實用新型涉及一種具有進氣管的破碎機構。
背景技術：
在資源開採、基礎建設工程、地質勘探、鑽井、地熱利用等領域，需要破碎機構對硬物進行錘擊來進行粉碎，並將產生的碎物清理出去，傳統的錘頭是實心結構。在實際工作中，實心錘頭將錘擊物擊碎，然後停止錘擊，移開錘頭，將被擊碎的錘擊物用水或其他方式稀釋吸出，這種機構在需要取出被擊碎的錘擊物時，錘頭都要停止工作，使得工作效率大大降低。錘擊時最靠近錘頭底端的錘擊物最先被擊碎，最先被擊碎的部分由於不能及時取出而被反覆擊打，在錘擊處形成「墊子」樣的隔層，消耗了離錘頭底端較遠部位所受的錘擊力，有用功比率很低。實心結構使得錘頭質量較重，給停止工作、移位和錘擊物的清除都帶來很大困難；另外，實心結構耗用材料多，材料浪費大，使用過程中能耗也大。在錘擊過程中需要不停地將錘擊碎屑取出，以使得錘擊能夠深入進行下去，現有技術通常使用基於離心泵的反循環來進行，這種方法需要泵的動力大，消耗能量高，不夠經濟。同時由於泵本身的吸程和揚程有限，限制了清除碎屑的深度。現有破碎機構通常採用鋼絲繩和錘頭直接相連，實心錘頭重，鋼絲繩的承受力大， 機械磨損高，整個機械的使用壽命低。由於鑽探或者錘擊隨著進度要加深，預置的主鑽杆在一定深度下不能滿足要求， 需要增加鑽杆；另外，如果在錘頭和主鑽杆之間加裝短的定尺鑽杆，則便於安裝、維護和運輸。鑽杆間的連接使用傳統的法蘭來完成，在作業或施工現場將兩個法蘭片用螺栓進行連接，在連接時需要多個人，分別用兩個扳手進行連接，需要緊固的螺栓要6-12個，費時、費工。同時，由於法蘭片與所要連接的構件分離，很容易產生螺栓丟失，使法蘭與所要連接的構件無法連接的問題。
實用新型內容為克服現有破碎機械缺陷，本實用新型提出一種新的破碎機械。根據本實用新型的一個方面，提供一種具有進氣管的破碎機構，包括主鑽杆，進氣管和中空錘頭；中空錘頭連接在主鑽杆的下端，進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中；所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下45-55米的其中一個位置處和主鑽杆連通。所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下50米的位置處和主鑽杆連通。所述主鑽杆和錘頭相連形成中空連通。破碎機構還包括吊環裝置，所述吊環裝置用於通過支架和鋼絲牽拉主鑽杆。[0013]所述進氣管在主鑽杆由上到下的多個位置分別和主鑽杆連通，在每個連通處安裝壓力敏感閥門。所述壓力敏感閥門的開啟點設置在45-55米水壓處。所述進氣管通過具有進氣口和出氣口的閥體和主鑽杆相通，進氣口和出氣口之間布置錐形閥芯，通過控制錐形閥芯的上移或者下移來控制出氣口和進氣口之間的連通。所述錐形閥芯根據預定氣壓自動彈開、通過感應電路控制打開或者手動拉開，以使進氣口和出氣口之間連通。所述進氣管的上端連接空壓機。本實用新型使用的進氣管很好地利用空氣本身的特性的浮力和向上的推舉力，同時壓縮空氣到達需要清除碎屑的最底部，只要相應輸送氣體的管子有多長，清除碎屑的深度就能達到多少，因此完全改變傳統泵動力受吸程和揚程的限制不能達到清除碎屑深度要求的缺陷。同時，空氣壓縮機使得清除碎屑的速度和力量都相當的大，再加上反循環不用停機更換任何設備和部件，這樣工作效率大大加快。主鑽杆的中空和另外布置的導管可以通氣、通各種液體以及半固體，導入氣體、液體或者半固體以送入錘擊面的下方，或者將錘體下方的物質導出錘體以外(或者上面)，或者對錘體進行冷卻。由於採用了氣舉抽吸的方法，只用幾秒中就可以完成殘渣清除，傳統方法可能要用30分鐘左右，還需要2-3人；中空氣舉方法只用1個人，本實用新型的機構可將較大的石塊、土塊抽出，不必要錘擊的粉碎，而傳統的實心錘只能將擊的粉碎的土塊或石塊衝出。本實用新型結構簡單，施工方便，工作效率高，節省人工4-8人，比原有傳統方法提高效率2-3倍，節省耗材，節省電費，節省用水，施工成本低，成孔時間短，具有極高的經濟價值。本實用新型的實用性和通用性很強，可以在傳統的衝擊鑽、迴旋鑽等現有設備上加裝，對於老設備可在不淘汰已有設備的前提下加裝，能在利用落後的設備的前提下提高效率、節省投資並且節省資源。
圖1為根據本實用新型實施例的一種破碎機構的示意圖；圖2為破碎機構的示意圖；圖3A和圖;3B分別為中空錘頭和錘頭表面示意圖；圖4A、圖4B和圖4C分別是是短的鑽杆連接、端面和截面示意圖；圖5A和圖5B示出兩端具有帶柄法蘭片的短的鑽杆和帶柄法蘭片；圖6A和圖6B示出帶柄的法蘭片的正視圖和右視圖；圖7A和圖7B示出不帶柄的法蘭片的左視圖和正視圖；圖8A、圖8B和圖8C示出一個抱箍的正視圖、右視圖和剖視圖；圖9A、圖9B和圖9C示出另一個抱箍的正視圖、右視圖和剖視圖；圖10示出和錘頭、主鑽杆連接的壓縮彈簧罩；圖11示出壓縮彈簧罩中的彈簧柱的截面圖；圖12A、圖12B和圖12C分別示出具有吊環裝置的彎頭的示意圖；[0035]圖13A、圖13B、圖14A和圖14B分別示出將進氣管分段連通的圓盤示意圖；圖15A、圖15B、圖15C和圖15D示出進氣管的主鑽杆連接的閥門機構的主視圖、左視圖、俯視圖和錐形閥芯的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述。可以理解，對於中空錘頭、法蘭、壓縮彈簧罩、進氣管的結構和布置，可以單獨應用在包括但不限於在第一實施例中描述的破碎機構中，或者作為一個單獨產品出售或者使用。另外，對於中空錘頭、壓縮彈簧罩、主鑽杆、吊環裝置和進氣管可以相互組合構成破碎機構，例如具有錘頭、主鑽杆和進氣管的破碎機構，具有中空錘頭、主鑽杆、吊環裝置和進氣管的破碎機構，具有抱箍法蘭連接的多個短的鑽杆、中空錘頭、進氣管和吊環裝置的破碎機構，在根據下述實施例的教導下，本領域中技術人員可以對根據本實用新型的組件進行組合來實現本實用新型提到的各個功能，所做的各種組合包括在後附權利要求的範圍中，但本實用新型的破碎機構的組成根據上述組成部分不限於此。圖1示出根據本實用新型的第一實施例的一種破碎機構，如圖1所示，該破碎機構包括吊環裝置，主鑽杆，進氣管，壓縮彈簧罩和錘頭。吊環裝置位於破碎機構的最上端，包括吊環、支架和鋼絲繩，支架支撐在井口，鋼絲繩牽拉主鑽杆，鋼絲繩通過吊環來提拉主鑽杆，使得主鑽杆升降。主鑽杆的上端接有彎頭，用於排出殘渣液。進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，進氣管的上端連接空氣壓縮機(簡稱空壓機)，通過空壓機將空氣經過進氣管壓入主鑽杆中。主鑽杆和壓縮彈簧罩的上部相連，壓縮彈簧罩的下部和錘頭相連，所述錘頭是中空的，主鑽杆、壓縮彈簧罩和錘頭形成中空連通，該錘頭底部的開口偏心布置。在現有技術中，錘頭一般是實心的。雖然也存在中空的錘頭，但該錘頭的開口通常位於中部，布置在中部的優點是錘頭材質分布均勻，對於錘頭的錘擊受力均勻，可以較好地保護錘頭，但相對而言，錘頭在錘擊時，空間狹窄，開口位於中部的錘頭，使得錘頭下面的被錘擊部分形成突起，堵塞主鑽杆的開口，而不能均勻錘擊。為克服這一缺陷，在本實施例中， 該錘頭的內部包含空腔，錘頭的上端表面和壓縮彈簧罩的下端表面焊接或者鉚接。錘頭上部開口的壓縮彈簧罩的下部開口連通，錘頭上部開口的內徑等於或者小於壓縮彈簧罩的下部開口。進一步，如圖2所示，錘頭的中空腔在下部分成兩個腔，該兩個腔的開口的內徑均小於中空腔的內徑，更優地，兩個開口的橫截面面積小於中空腔的橫截面面積。使用兩個開口使得空心接觸部位的壓強(吸力)增多，便於物料的清除，同時在清除過程中所需動力大大減小。中空部位所佔體積小，實心部位所佔體積大，對與錘頭的使用壽命不會造成實質性影響。在一個實施例中，可以理解，相對於上述錘頭在底部分為兩個開口，在此處的錘頭的中空腔可以在底部分為一個或者多個開口，這些開口可以均勻或者不成規律地分布在錘頭的底表面，例如，形成相互間隔的圓環，形成相互間隔的三角狀等等。這些一個或者多個開口可以偏心布置，或者部分偏心布置。這些一個或者多個開口可以是圓形、橢圓形、矩形或者其他形狀，它們的形狀可以一致或者不一致。例如，這些開口的一部分是圓形，另一部分是橢圓形或者矩形。它們的內徑也可以是一樣的，或者內徑互相不同。[0042]圖3A和;3B分別為中空錘頭和錘頭表面示意圖，如圖3A和所示，錘頭底面布置多個相互連通的槽，槽的邊緣布置多個高硬度的合金板或者合金凸起。布置高硬度的合金板或者合金突起，可以增強錘擊的硬度。布置多個相互連通的槽，可以使得錘擊雜質和流體不會在錘頭底表面形成粘附物。在一個例子中，錘頭表面分布多個合金板，在不布置合金板的位置刻槽，形成連通。合金板的形狀不限於圓形，可以使用橢圓形或者矩形，前端優選使用錐形，即合金板的前端的橫截面面積小於後端的橫截面面積，後端便於嵌入錘頭主體中。在實際工程中，由於鑽擊的深入，主鑽杆的長度需要調整，而使用標準化長度的主鑽杆，就需要在工程中攜帶多個主鑽杆，並且需要將主鑽杆整體從錘擊位置提出，而進行更換，在工程準備和替換中很不便利。在本實施例中，在主鑽杆和壓縮彈簧罩之間可以添加多個由法蘭和抱箍連接的鑽杆，該多個短的鑽杆可以加裝在主鑽杆的上端，這樣在不需要將主鑽杆提出錘擊位置的情況下就可以將主鑽杆的長度增加。根據實際錘擊情況，可以隨時停止錘擊，將多個短的鑽杆臨時加裝到主鑽杆上，而停機加裝相對於將破碎機械整體提出錘擊位置而言時間相當短，也就是省去了最費時的提出主鑽杆和錘頭的時間。使用現有的法蘭連接可以實現短的鑽杆和主鑽杆的連接，但是現有法蘭如背景技術中所述連接操作困難，耗時費力，並且需要法蘭和鑽杆之間的較好的適配性。圖4A、圖4B 和圖4C分別是是短的鑽杆連接、端面和截面示意圖，圖5A和圖5B示出兩端具有帶柄法蘭片的短的鑽杆和帶柄法蘭片。如圖4A、4B、4C、5A和5B所示，在本實施例中，短的鑽杆兩端可以提前安裝法蘭片，短的鑽杆兩端可以布置具有柄的法蘭片，而該鑽杆兩端的連接件上布置不帶柄的法蘭，法蘭的機構以下結合圖6-9詳細描述。或者每個短的鑽杆的一端布置不帶柄的法蘭片，一端布置帶柄的法蘭片，可以實現標準化連接。這樣，主鑽杆除了上端和彎頭連接的一段以及下端和壓縮彈簧罩連接的一段外，都可以使用兩端連接有法蘭片的短的鑽杆。主鑽杆和上部彎頭之間也可以採用這樣的法蘭機構連接，這樣就可以在主鑽杆和彎頭之間任意加裝鑽杆。這樣的法蘭機構以及相應的短的鑽杆運輸方便，在施工地進行組裝，根據深度需要隨時調整，使加裝操作標準化，省時省力。參考圖6-9，示出一種法蘭連接機構，該法蘭機構包括但不限於用於上述鑽杆的加裝。該法蘭結構包括兩個法蘭片和兩個半圓抱箍，法蘭的一片為圓環狀，法蘭的另一片為帶柄的圓環狀，不帶柄的法蘭和帶柄的法蘭除了柄的部分之外內徑和外徑相同，兩個法蘭片分別被預先固定到要連接的兩個管上，使用包括但不限於焊接或者鉚接的方式。圖6A和圖 6B示出帶柄的法蘭片的正視圖和剖視圖，其主體是圓環形，內徑適配於所連接管件的內徑。 法蘭體的柄上留有兩個左右對稱的螺孔。通過該兩個螺孔，兩個半圓抱箍的各自的一端連接在帶柄的法蘭上。圖7A和圖7B示出不帶柄的法蘭片的剖視圖和正視圖，該法蘭的內徑同樣適配於所連接管件的內徑。該法蘭和帶柄的法蘭形狀、材質適配。圖6和7所示的法蘭片的圓環上可以留有圓孔，以使連接的管件周圍布置的氣管穿過法蘭片固定。或者不留有圓孔，由於法蘭片本身的厚度不足以影響氣管或者其他管件在主鑽杆四周的依附。一個法蘭的端面具有抗扭銷子，另一個法蘭的對應處有凹槽，防止相連接的法蘭橫向扭動。該抗扭銷子可以是十字銷子，扁銷子。該端面布置的抗扭銷子前端橫截面的面積較小，後端橫截面的面積較大，對應地，凹槽的前端的橫截面較大，而後端的橫截面的面接較小，這樣容易使得法蘭片容易對準，並且能夠是法蘭片契合。另外，凹槽使用圓形，即前端和後端的橫截面相同，等於銷子後端的橫截面的面積。[0046]圖8和9示出兩個半圓抱箍，其中，圖8A、圖8B和圖8C示出一個抱箍的正視圖、右視圖和A-A剖視圖；圖9A、圖9B和圖9C示出另一個抱箍的正視圖、左視圖和A-A剖視圖。 兩個半圓抱箍通過螺栓相對地連接在帶柄的法蘭的連接端面，即通過螺栓將兩個半圓抱箍固定到柄上的螺孔中。兩個半圓抱箍在遠離帶柄的法蘭的一面的外緣具有向內的卷邊，在法蘭片對準時，通過卷邊將兩個法蘭收緊，防止法蘭縱向移動。卷邊距帶柄法蘭片的距離等於或者略大於不帶柄法蘭片的厚度，這樣可以通過卷邊將不帶柄的法蘭相對於管件的突出凸緣遏制，向著帶柄法蘭收緊。在卷邊距帶柄法蘭片的距離略大於不帶柄法蘭片的厚度時，為了增加法蘭片之間的密閉性，在兩個法蘭片之間可以布置柔性墊片。法蘭的環形邊緣可以設置為弧形，對應的抱箍的卷邊設計為弧形，以便於在使用時根據使用的磨損情況逐步緊固。另外，抱箍還有另一種布置方式，其中，兩個半圓抱箍可以在上端開口，開口的兩側有橫向通孔，該開口夾到帶柄的法蘭的柄上，該橫向通孔和柄上的螺孔對準，通過螺栓將抱箍和帶柄法蘭相連。開口的寬度大於柄的寬度，在將兩個法蘭片固定時，可以連接開口和帶柄法蘭的螺栓上、在柄的左邊或者右邊添加墊圈，以使抱箍可以向右或者向左移動，以適應性地收緊兩個法蘭片。如上所述，兩個抱箍的一端分別連接在柄上，而兩個抱箍的另一端，一個抱箍裝有銷子，另一個抱箍裝有槽口，槽口與銷子相匹配。當兩個法蘭對準後，將兩個抱箍環抱該法蘭片，擰緊銷子，固定法蘭連接。另外如上所述，通過調整兩個半圓抱箍在帶柄的法蘭連接處的連接螺栓，來調整兩片法蘭之間的鬆緊。圖10示出和中空錘頭連接的壓縮彈簧罩，圖11示出縱向彈簧柱的橫截面。如圖 10所示，壓縮彈簧罩和錘頭形成中空連通，其中壓縮彈簧罩中存在外徑相同而內徑不同的中空管，進氣管可以和壓縮彈簧罩中的中空管相連。主鑽杆和壓縮彈簧罩上部的齒盤相連， 壓縮彈簧罩的下端部和錘頭相連，所述壓縮彈簧罩下部連接的錘頭通過包括所述齒盤的彈簧旋轉機構相對於主鑽杆旋轉。進一步，參考圖10和11，彈簧旋轉機構包括上齒盤、橫向彈簧盤、縱向彈簧柱；上齒盤位於壓縮彈簧罩的內部上方，上齒盤的上表面和主鑽杆直接焊接或者鉚接，上齒盤的下表面分布有齒片。縱向彈簧柱連接在壓縮彈簧罩的底部，橫向彈簧盤由縱向彈簧柱連接支撐，橫向彈簧盤的上表面布置齒片，橫向彈簧盤上的齒片可以和上齒盤的齒片咬合。上齒盤的直徑大於壓縮彈簧罩的上部開口的內徑。錘頭和壓縮彈簧罩的下表面鉚接或者焊接。壓縮彈簧罩的下開口內徑大於錘頭的上開口內徑。在錘擊時，上齒盤和橫向彈簧盤之間通過主鑽杆的提升而分離，橫向彈簧盤的齒片離開上齒盤的齒片，在橫向彈簧的支撐下，橫向彈簧盤繞上齒盤旋轉，帶動壓縮彈簧罩除上齒盤之外的部件以及錘頭一起繞主鑽杆旋轉，然後橫向彈簧盤的齒片和齒盤的下一齒片咬合，錘頭相應旋轉移位，使得主鑽杆下降時，錘擊不同的位置。上齒盤上具有多個齒片，齒片是鍥形或者三角形，橫向彈簧盤上的齒片和齒盤上的齒片的數量對應。所述齒片的數量為18到72個中的其中一個，使得主鑽杆每次提升可以導致錘頭對應旋轉5-20度，當然，該齒片的數量根據需要可以增加或者減少，來調整錘頭旋轉的角度大小。[0054]進一步參考如圖1，進氣管布置在主鑽杆一側由上到下延伸，進氣管的上端接有空壓機，用於將空氣壓入進氣管。進氣管和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中。一般地，進氣管附在主鑽杆一側，在由上到下45-55米的其中一個位置處和伸入主鑽杆，和主鑽杆連通。經過實驗驗證，該位置處於進氣管豎直由上到下50米的位置處壓力最大。上述布置適合用於在主鑽杆的固定位置布置，對於錘擊過程中，主鑽杆的逐漸深入，使得進氣管和主鑽杆的位置接口處不能很好的控制在期望的壓力點。在本申請的進氣管的另一種連接中，所述進氣管在主鑽杆由上到下的多個位置和主鑽杆連通，在每個連通處安裝壓力敏感閥門。在沒有達到期望壓力時，壓力閥門趨於關閉狀態；在達到期望壓力點時，壓力閥門自動打開，通氣進入主鑽杆，使得實現期望壓力的氣壓通入主鑽杆。其中，壓力敏感閥門的開啟點設置45-55米處，更優選地，設置在5kg點，即 50米水壓處。在運行中，主鑽杆向下錘擊，錘頭將錘擊面粉碎，碎屑、雜質經通入的流體稀釋，通過中空錘頭、壓縮彈簧罩進入主鑽杆，進氣管通過和主鑽杆連接的部位通入氣體，該氣體將連接部位上部的液體向上推動，經過主鑽杆排出。而連接部位下部的液體不會受到影響。 這樣在錘擊的同時，下部一直將摻有雜質的液體向上流動，氣體一直將主鑽杆中的液體向外推，從而將粉碎的雜質排出，該過程在錘擊的同時進行，而不需要專門的停工處理排出過程。這樣的氣舉反循環可以更快更好更乾淨的清理井下的碎屑，由於空氣自身的浮力和推舉力，氣舉可以用小的力就可以舉起重的力量，將碎塊清除。對於某些情況，需要旋轉主鑽杆，這樣存在問題就是進氣管附在主鑽杆的一側，但並未和主鑽杆一體，主鑽杆的旋轉會使得進氣管和附在主鑽杆的其它管件在主鑽杆上形成纏繞，而導致機械故障。圖13A、圖13B、圖14A和圖14B分別示出將進氣管分段連通的圓盤。在本實用新型中，通過將進氣管分成兩段，其中，進氣管的上段隨著主鑽杆旋轉，下段和主鑽杆保持不旋轉。具體地，在主鑽杆的上部外側布置分別刻槽的兩個半上盤和兩個半下盤，兩個半上盤鉚合抱緊主鑽杆，兩個半下盤鉚合抱緊主鑽杆，四個半盤之間形成中空環。上半盤和下半盤通過壓盤壓合在一起。上半盤和轉盤連接，轉盤帶動上半盤轉動，進入帶動主鑽杆轉動。進氣管被鉚合的圓盤分隔為兩段，上段和上半盤相連，下段和下半盤相連。進氣管通入的氣體通過上段進入中空環，中空環中的氣體流入進氣管的下段。這樣，在主鑽杆的旋轉時，將不影響進氣管，也不會使進氣管纏繞在主鑽杆上，還能保證進氣管的正常通氣。圖12A、圖12B和圖12C分別示出具有吊環裝置的彎頭的示意圖，該吊環裝置位於破碎機構的最上端，用於通過支架和鋼絲牽拉主鑽杆。由吊環裝置帶動錘對錘擊物的錘擊， 做上下往復式運動，其運動的距離(或高度)由相應的傳感器根據上一次錘擊所取得的數據進行分析後決定。在本實用新型的實施例中，各種材質可以使用抗磨損和硬度高的錳鋼或者其它鋼材。以上總的描述了構成破碎裝置的結構的各個組成，但對於本領域內普通技術人員可以理解的，對於具體實現的破碎裝置，並不一定需要具有上述全部組成部分，本領域內的技術人員可以結合各自的特定進行組合。在以下的實施例中，描述了破碎裝置的各種不同的組成，並且對於和上述特徵類似的結構，以下將不進行詳細描述，這些組成的實施例僅是示意性而非限制性的。在本實用新型的第二實施例中，提供了一種錘頭，該錘頭包括中空腔室，中空腔室在錘頭下部分為一個或者多個開口，所述一個或者多個開口偏心布置。本實施例中，錘頭的上端表面和壓縮彈簧罩的下端表面焊接或者鉚接。錘頭上部開口和壓縮彈簧罩的下部開口連通，錘頭上部開口的內徑等於或者小於壓縮彈簧罩的下部開口。如圖2所示，錘頭的中空腔在下部分成兩個腔，該兩個腔的開口的內徑均小於中空腔的內徑。使用兩個開口使得空心接觸部位的壓強增多，便於物料的清除，同時在清除過程中所需動力大大減小。中空部位所佔體積小，實心部位所佔體積大。在一個實施例中，可以理解，錘頭的中空腔可以在下部分為一個或者多個開口，這些開口可以均勻或者不成規律地分布在錘頭的底表面。如上所述，這些一個或者多個開口可以偏心布置，或者部分偏心布置。這些一個或者多個開口可以是圓形、橢圓形或者矩形，它們的形狀可以一致或者不一致。例如，這些開口的一部分是圓形，另一部分是橢圓形或者矩形。它們的內徑也可以是一樣的，或者內徑互相不同。圖3A和:3B分別為中空錘頭和錘頭表面示意圖，如圖3A和所示，錘頭底面布置多個相互連通的槽，槽的邊緣布置多個高硬度的合金球(尖)頭。布置高硬度的合金球 (尖)頭，可以增強錘擊的硬度。布置多個相互連通的槽，可以使得錘擊雜質和流體不會在錘頭底表面形成粘附物。該中空錘頭可以用於破碎機構，該破碎機構還可以包括吊環裝置，主鑽杆，進氣管，壓縮彈簧罩；其中，吊環裝置用於通過支架和鋼絲牽拉主鑽杆，主鑽杆、壓縮彈簧罩和中空錘頭形成中空連通，主鑽杆和壓縮彈簧罩的上部相連，壓縮彈簧罩的下部和錘頭相連；進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中；所述錘頭的中空腔室的內徑小於主鑽杆的中空的內徑。在本實用新型的第三實施例中，如圖1所示，提供了一種錘頭旋轉機構，包括主鑽杆，壓縮彈簧罩和中空錘頭；主鑽杆、壓縮彈簧罩和錘頭形成中空連通，主鑽杆和壓縮彈簧罩上部的齒盤相連，壓縮彈簧罩的下端部和錘頭相連，該錘頭底部的開口偏心布置，所述壓縮彈簧罩下部連接的錘頭通過包括所述齒盤的彈簧旋轉機構相對於主鑽杆旋轉。圖10示出和中空錘頭連接的壓縮彈簧罩，圖11示出縱向彈簧柱的橫截面。如圖 10所示，壓縮彈簧罩和錘頭形成中空連通，其中壓縮彈簧罩中存在外徑相同而內徑不同的中空管，進氣管和壓縮彈簧罩中的中空管相連。主鑽杆和壓縮彈簧罩上部的齒盤相連，壓縮彈簧罩的下端部和錘頭相連。進一步，參考圖10和11，彈簧旋轉機構包括上齒盤、橫向彈簧盤、縱向彈簧柱；上齒盤位於壓縮彈簧罩的內部上方，上齒盤的上表面和主鑽杆直接焊接或者鉚接，上齒盤的下表面分布有齒片。縱向彈簧柱連接在壓縮彈簧罩的底部，橫向彈簧盤由縱向彈簧柱連接支撐，橫向彈簧盤的上表面布置齒片，橫向彈簧盤上的齒片可以和上齒盤的齒片咬合。上齒盤的直徑大於壓縮彈簧罩的上部開口的內徑。錘頭和壓縮彈簧罩的下表面鉚接或者焊接。壓縮彈簧罩的下開口內徑大於錘頭的上開口內徑。[0073]在錘擊時，上齒盤和橫向彈簧盤之間通過主鑽杆的提升而分離，橫向彈簧盤的齒片離開上齒盤的齒片，在橫向彈簧的支撐下，橫向彈簧盤繞上齒盤旋轉，帶動壓縮彈簧罩除上齒盤之外的部件以及錘頭一起繞主鑽杆旋轉，然後橫向彈簧盤的齒片和齒盤的下一齒片咬合，錘頭相應旋轉移位，使得主鑽杆下降時，錘擊不同的位置。上齒盤上具有多個齒片，齒片是鍥形或者三角形，橫向彈簧盤上的齒片和齒盤上的齒片的數量對應。所述齒片的數量為18到72個中的其中一個，使得主鑽杆每次提升可以導致錘頭對應旋轉5-20度，當然，該齒片的數量根據需要可以增加或者減少，來調整錘頭旋轉的角度大小。錘頭旋轉機構還包括進氣管，所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中。在本實用新型的第四實施例中，提供一種法蘭連接機構，該法蘭結構包括兩個法蘭片和兩個半圓抱箍，法蘭的一片為圓環狀，法蘭的另一片為帶柄的圓環狀，不帶柄的法蘭和帶柄的法蘭除了柄的部分之外內徑和外徑相同，兩個法蘭片分別被預先固定到要連接的兩個管上，使用包括但不限於焊接或者鉚接的方式。圖6A和圖6B示出帶柄的法蘭片的正視圖和剖視圖，其主體是圓環形，內徑適配於所連接管件的內徑。法蘭體的柄上留有兩個左右對稱的螺孔。通過該兩個螺孔，兩個半圓抱箍的各自的一端連接在帶柄的法蘭上。圖7A 和圖7B示出不帶柄的法蘭片的剖視圖和正視圖，該法蘭的內徑同樣適配於所連接管件的內徑。該法蘭和帶柄的法蘭形狀、材質適配。圖6和7所示的法蘭片的圓環上可以留有圓孔，以使連接的管件周圍布置的氣管穿過法蘭片固定。或者不留有圓孔，由於法蘭片本身的厚度不足以影響氣管或者其他管件在主鑽杆四周的依附。一個法蘭的端面具有抗扭銷子， 另一個法蘭的對應處有凹槽，防止相連接的法蘭橫向扭動。該抗扭銷子可以是十字銷子，扁銷子等。該端面布置的抗扭銷子前端橫截面的面積較小，後端橫截面的面積較大，對應地， 凹槽的前端的橫截面較大，而後端的橫截面的面接較小，這樣容易使得法蘭片容易對準，並且能夠是法蘭片契合。圖8A、圖8B和圖8C示出一個抱箍的正視圖、右視圖和A-A剖視圖；圖9A、圖9B和圖9C示出另一個抱箍的正視圖、左視圖和A-A剖視圖，其中，兩個半圓抱箍通過螺栓相對地連接在帶柄的法蘭的連接端面，也即是通過螺栓將兩個半圓抱箍固定到柄上的螺孔中。兩個半圓抱箍在遠離帶柄的法蘭的一面的外緣具有向內的卷邊，在法蘭片對準時，通過卷邊將兩個法蘭收緊，防止法蘭縱向移動。卷邊距帶柄法蘭片的距離等於或者略大於不帶柄法蘭片的厚度，這樣可以通過卷邊將不帶柄的法蘭相對於管件的突出凸緣遏制，向著帶柄法蘭收緊。在卷邊距帶柄法蘭片的距離略大於不帶柄法蘭片的厚度時，為了增加法蘭片之間的密閉性，在兩個法蘭片之間可以布置柔性墊片。另外，抱箍還有另一種布置方式，其中，兩個半圓抱箍可以在上端開口，開口的兩側有橫向通孔，該開口夾到帶柄的法蘭的柄上，該橫向通孔和柄上的螺孔對準，通過螺栓將抱箍和帶柄法蘭相連。開口的寬度大於柄的厚度，在將兩個法蘭片固定時，可以連接開口和帶柄法蘭的螺栓上、在柄的左邊或者右邊添加墊圈，以使抱箍可以向右或者向左移動，以適應性地收緊兩個法蘭片。如上所述，兩個抱箍的一端分別連接在柄上；而兩個抱箍的另一端，一個抱箍裝有銷子，另一個抱箍裝有槽口，槽口與銷子相匹配。當兩個法蘭對準後，將兩個抱箍環抱該法蘭片，擰緊銷子，固定法蘭連接。另外，通過調整兩個半圓抱箍在帶柄的法蘭連接處的連接螺栓，來調整兩片法蘭之間的鬆緊。該法蘭機構可用於一種破碎機構，在該破碎機構中，使用該法蘭機構將多個鑽杆連接在一起，形成主鑽杆，其中，該破碎機構包括吊環裝置，主鑽杆，進氣管，壓縮彈簧罩， 錘頭；吊環裝置用於通過支架和鋼絲牽拉主鑽杆，所述主鑽杆、壓縮彈簧罩和錘頭形成中空連通，主鑽杆和壓縮彈簧罩的上部相連，壓縮彈簧罩的下部和錘頭相連；進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中；所述錘頭是中空的，該錘頭底部的開口偏心布置；所述主鑽杆和所述壓縮彈簧罩之間還包括多個法蘭機構所連接的一個或者多個鑽杆。在本實用新型的第五實施例中，提供了一種具有進氣管的破碎機構，包括主鑽杆，進氣管和中空錘頭；中空錘頭連接在主鑽杆的下端，進氣管布置在主鑽杆一側由上到下延伸，進氣管的上端接有空壓機，用於將空氣壓入進氣管。進氣管和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中。一般地，進氣管附在主鑽杆一側，在由上到下45-55米的其中一個位置處和伸入主鑽杆，和主鑽杆連通。經過實驗驗證，該位置處於進氣管豎直由上到下50米的位置處壓力最大。上述布置適合用於在主鑽杆的固定位置布置，對於錘擊過程中，主鑽杆的逐漸深入，使得進氣管和主鑽杆的位置接口處不能很好的控制在期望的壓力點。在本申請的進氣管的另一種連接中，所述進氣管在主鑽杆由上到下的多個位置和主鑽杆連通，在每個連通處安裝壓力敏感閥門。在沒有達到期望壓力時，壓力閥門關閉；在達到期望壓力點時，壓力閥門打開，通氣進入主鑽杆，使得實現期望壓力的氣壓通入主鑽杆。其中，壓力敏感閥門的開啟點設置45-55米處，更優選地，設置在5kg點，即50米水壓處。圖15示出進氣管和主鑽杆之間的閥門機構示意圖。如圖15所示，圖15A為主視圖，圖15B為左視圖，圖15C為俯視圖，圖15D是錐形閥芯的示意圖，其中，該閥門裝置包括壓簧005、閥體004、錐形閥芯007、0形圈003、氣閥導向柱002和拉環001，壓簧、錐形閥芯、 0形圈、氣閥導向柱和拉環位於閥體的豎直中空中，上部通過壓簧螺栓固定。閥門的進氣口連接進氣管，閥門的出氣口連接主鑽杆，進氣口和出氣口之間通過錐形閥芯封閉，錐形閥芯上端通過壓簧壓置，壓簧通過調節螺紋006固定在閥體中。閥芯下部是0形圈，0形圈連接氣閥導向柱，氣閥導向柱連接拉環。使用時，可以在進氣管連接時拉下拉環，將進氣口和出氣口連通。或者到達預定壓力時，壓簧彈開，將進氣口和出氣口連通。在運行中，主鑽杆向下錘擊，錘頭將錘擊面粉碎，碎屑、雜質經通入的流體稀釋，通過中空錘頭、壓縮彈簧罩進入主鑽杆，進氣管通過和主鑽杆連接的部位通入氣體，該氣體將連接部位上部的液體向上推動，經過主鑽杆排出。而連接部位下部的液體不會受到影響。 這樣在錘擊的同時，下部一直將摻有雜質的液體向上流動，氣體一直將主鑽杆中的液體向外推，從而將粉碎的雜質排出，該過程在錘擊的同時進行，而不需要專門的停工處理排出過程。這樣的氣舉反循環可以更快更好更乾淨的清理井下的碎屑，由於空氣自身的浮力和推舉力，氣舉可以用小的力就可以舉起重的力量，將碎塊清除。根據本實用新型的第六實施例，提供了一種可旋轉鑽杆的破碎機構，包括主鑽杆，進氣管；其中，進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通
11過進氣管將氣體壓入主鑽杆中。主鑽杆的上部的外側布置分別刻槽的兩個半上盤和兩個半下盤，兩個半上盤鉚合抱緊主鑽杆，兩個半下盤鉚合抱緊主鑽杆，四個半盤之間形成中空環，進氣管被鉚合的圓盤分隔為兩段，上段和上半盤相連，下段和下半盤相連，主鑽杆隨著上半盤所處的轉盤來轉動而不會將進氣管纏繞在主鑽杆上。其中，上半盤和下半盤通過壓盤壓合在一起。需要旋轉上部主鑽杆，這樣存在問題就是進氣管附在主鑽杆的一側，但並未和主鑽杆一體，主鑽杆的旋轉會使得進氣管和附在主鑽杆的其它管件在主鑽杆上形成纏繞，而導致機械故障。在本實用新型中，通過將進氣管分成兩段，其中，進氣管的上段隨著主鑽杆旋轉， 下段和主鑽杆保持不旋轉。具體地，在主鑽杆的上部外側布置分別刻槽的兩個半上盤和兩個半下盤，兩個半上盤鉚合抱緊主鑽杆，兩個半下盤鉚合抱緊主鑽杆，四個半盤之間形成中空環。上半盤和下半盤通過壓盤壓合在一起。上半盤和轉盤連接，轉盤帶動上半盤轉動，進入帶動主鑽杆轉動。進氣管被鉚合的圓盤分隔為兩段，上段和上半盤相連，下段和下半盤相連。進氣管通入的氣體通過上段進入中空環，中空環中的氣體流入進氣管的下段。這樣，在主鑽杆的旋轉時，將不影響進氣管，也不會使進氣管纏繞在主鑽杆上，還能保證進氣管的正常通氣。根據本實用新型的中空錘頭，在錘擊時，不需要將錘移開，可以隨時清除被擊碎的錘擊物，節省時間和工作人員的勞動強度；由於錘擊物可被及時清除，在錘的底部不再有 「墊子」，因此效率大大提高；中空錘頭還可以通入各種物料，如液體或小於空心直徑的物料，以達到不同的用途和目的；中空錘頭所用材料少，節省材料，重量輕，搬運方便，節省能源消耗，還可以節省人工和時間。在本實用新型的第七實施例中，本實用新型的機構可用於衝擊鑽和迴旋鑽，以下以衝擊鑽示例，提供一種衝擊鑽機構，包括吊環裝置，主鑽杆，進氣管，壓縮彈簧罩和衝擊鑽頭。吊環裝置位於衝擊鑽機構的最上端，包括吊環、支架和鋼絲繩，支架支撐在井口，鋼絲繩牽拉主鑽杆，鋼絲繩通過吊環來提拉主鑽杆，使得主鑽杆升降。主鑽杆的上端接有彎頭，用於排出殘渣液。進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和負載主鑽杆一側的排渣杆連通，進氣管的上端連接空氣壓縮機(簡稱空壓機)，通過空壓機將空氣經過進氣管壓入排渣杆中。主鑽杆和壓縮彈簧罩的上部相連，壓縮彈簧罩的下部和衝擊鑽相連。本實用新型可用於鐵路、公路、橋梁、水利、電力基礎工程、工民建的基礎、石油開採、爆破等應用領域。本實用新型可以及時將擊碎的土屑和石屑排出，相比大大提高了鑽速，進尺多、鑽井時效高、鑽井周期短、每單位尺寸進尺成本低，是現代導向鑽井的發展方向。最後應說明的是，以上實施例僅用以描述本實用新型的技術方案而不是對本技術方法及應用進行限制。
權利要求1.一種具有進氣管的破碎機構，包括主鑽杆，進氣管和中空錘頭；其特徵在於，中空錘頭連接在主鑽杆的下端，進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中；所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下45-55米的其中一個位置處和主鑽杆連通。
2.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於，所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下50米的位置處和主鑽杆連通。
3.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於，所述主鑽杆和錘頭相連形成中空連
4.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於還包括吊環裝置，所述吊環裝置用於通過支架和鋼絲牽拉主鑽杆。
5.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於，所述進氣管在主鑽杆由上到下的多個位置分別和主鑽杆連通，在每個連通處安裝壓力敏感閥門。
6.根據權利要求5所述的破碎機構，其特徵在於，所述壓力敏感閥門的開啟點設置在 45-55米水壓處。
7.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於，所述進氣管通過具有進氣口和出氣口的閥體和主鑽杆相通，進氣口和出氣口之間布置錐形閥芯，通過控制錐形閥芯的上移或者下移來控制出氣口和進氣口之間的連通。
8.根據權利要求7所述的破碎機構，其特徵在於，所述錐形閥芯根據預定氣壓自動彈開、通過感應電路控制打開或者手動拉開，以使進氣口和出氣口之間連通。
9.根據權利要求1所述的破碎機構，其特徵在於，所述進氣管的上端連接空壓機。
專利摘要本實用新型提供一種具有進氣管的破碎機構，包括主鑽杆，進氣管和中空錘頭；其特徵在於，中空錘頭連接在主鑽杆的下端，進氣管附在主鑽杆一側由上到下延伸，並且和主鑽杆連通，經由空壓機通過進氣管將氣體壓入主鑽杆中；所述進氣管附在主鑽杆一側由上到下45-55米的其中一個位置處和主鑽杆連通。
文檔編號E21B17/00GK202039769SQ20102064334
公開日2011年11月16日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者盧丹, 李麗 申請人:盧丹, 李麗