一种在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备的制作方法

1.本实用新型涉及非开挖铺设管道技术领域，尤其涉及一种在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备。


背景技术：

2.水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工技术，以其施工速度快、精度高、成本低的特点，广泛地应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油管道等管道铺设工程领域。
3.水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施的一种施工机械，其钻机可以倾斜一定角度向下钻进，通过动力头的旋转和推拉而使钻头穿越地层，钻头穿过后形成的连续柱状空间为钻柱，钻柱在空间上的加长，通过逐渐增加钻杆而实现，钻柱在直径上的加大是通过回拖扩孔钻头而逐级实现，即需要在动力头部拆减钻杆，而实现扩孔钻头在钻柱内的逆向移动。
4.气动潜孔锤旋挖钻机，专门针对超硬岩桩基础施工而开发的，其将旋挖钻机与气动潜孔锤工法结合起来，利用潜孔锤冲击破碎的原理破碎硬岩，再通过旋挖钻机的螺旋钻杆将钻渣清除出孔。
5.但是水平定向钻机通常适用于没有大卵石的各种土壤层，并不适用于硬质地层的施工。而水平定向钻机虽然解决了对于坚硬岩层的施工问题，但是气动潜孔锤仅针对垂直于地面的钻孔施工，不能达到倾斜钻孔并安装钢管的目的。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备，可有效解决背景技术中的问题。
8.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备，包括：
9.水平定向钻机；以及
10.定位导向组件，包括固定在所述水平定向钻机上的固定托架，及相对所述固定托架滑动设置在所述水平定向钻机上的移动托架；
11.潜孔锤组件，设置在所述移动托架和所述固定托架上，其包括气动潜孔锤和导向管，所述气动潜孔锤的环形套靴与所述导向管一体焊接固定，并套设在所述气动潜孔锤的圆形主钻头外侧，且所述气动潜孔锤的环形辅钻头设置在所述导向管位于所述环形套靴的一端；
12.钻杆，其一端与所述气动潜孔锤的主钻头连接，另一端通过第一减震器与所述水平定向钻的旋转头连接；
13.气源组件，其与所述水平定向钻的泥浆入口连接，气体通过所述钻杆进入所述气动潜孔锤，用于所述气动潜孔锤在钻孔施工中的气源供应。
14.进一步地，所述导向管的外径等于所述环形套靴的外径；
15.所述环形套靴的内径小于所述导向管的内径。
16.进一步地，所述环形套靴与所述导向管的内径单边间距为20mm。
17.进一步地，位于所述气动潜孔锤与所述钻杆连接处设有第二减震器。
18.进一步地，所述移动托架包括底架，及以夹持状设置在所述底架上的侧方限位体；
19.所述底架呈井字结构，且可滑动设置在所述水平定向钻的滑动轨道上，所述侧方限位体垂直于所述底架，并固定设置在所述底架上方。
20.进一步地，所述侧方限位体包括以所述水平定向钻机的旋转头的轴线为中轴线呈对称设置的第一夹持体和第二夹持体；
21.所述第一夹持体和所述第二夹持体焊接固定在所述底架上方；
22.所述第一夹持体和所述第二夹持体形成用于容纳所述导向管的限位容槽。
23.进一步地，所述固定托架固定在所述水平定向钻机沿滑动方向靠近地面的一端；
24.其所述固定托架的两个限位杆分别对应所述第一夹持体和所述第二夹持体设置；
25.且两个所述限位杆横向间距等于所述第一夹持体和所述第二夹持体之间的横向间距。
26.进一步地，所述气源组件包括空气压缩机和储气缸。
27.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过水平定向钻机和气动潜孔锤的结合，有效解决了对于坚硬岩层在施工过程中不能倾斜钻孔并安装钢管的问题，并通过固定托架和移动托架的设置，实现了导向管两端部的控制，能够保证导向管的轴线不发生偏移，便于控制钻入地面的角度，另外，通过减震器的设置，降低了气动潜孔锤的振动对水平定向钻机的影响。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例中在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备的结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例中气动潜孔锤与导向管的分解示意图；
31.图3为本实用新型实施例中环形辅钻头的安装示意图；
32.图4为本实用新型实施例中气动潜孔锤内部的气体流动示意图；
33.图5为本实用新型实施例中移动托架的结构示意图；
34.图6为本实用新型实施例中固定托架的结构示意图。
35.附图标记：10、水平定向钻机；20、固定托架；21、限位杆；30、移动托架；31、底架；32、第一夹持体；33、第二夹持体；40、潜孔锤组件；41、气动潜孔锤；411、环形套靴；412、圆形主钻头；42、导向管；43、环形辅钻头；50、钻杆；60、第一减震器；70、第二减震器。
具体实施方式
36.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.如图1至图6所示的在硬质地层快速安装钢管的机械配套设备，包括：水平定向钻机10、定位导向组件、潜孔锤组件40、钻杆50和气源组件；定位导向组件包括固定在水平定向钻机10上的固定托架20，及相对固定托架20滑动设置在水平定向钻机10上的移动托架30；潜孔锤组件40设置在移动托架30和固定托架20上，其包括气动潜孔锤41和导向管42，气动潜孔锤41的环形套靴411与导向管42一体焊接固定，并套设在气动潜孔锤41的圆形主钻头412外侧，且在导向管42位于环形套靴411的一端设有环形辅钻头43；钻杆50一端与气动潜孔锤41的圆形主钻头412连接，另一端通过第一减震器60与水平定向钻机10的旋转头连接，气源组件与水平定向钻机10的泥浆入口连接，气体通过钻杆50进入气动潜孔锤41，用于气动潜孔锤41在钻孔施工中的气源供应。
40.潜孔锤在工作的时候，一边振动锤击，一边通过后端的水平定向钻机10旋转头带动钻杆50和气动潜孔锤41一起转动，旋转的转速决定了钻进效率以及钻头寿命，水平定向钻机10在固定角度后不采取转向操作，只根据现场推进速度而改变动力头的向下推力和钻杆50转速，另外钻杆50转速根据岩石的坚硬情况调节，以便破碎下来的岩屑及时被气流带出。
41.本实用新型通过水平定向钻机10和气动潜孔锤41的结合，有效解决了对于坚硬岩层在施工过程中不能倾斜钻孔并安装钢管的问题，并通过固定托架20和移动托架30的设置，实现了导向管42两端部的控制，能够保证导向管42的轴线不发生偏移，便于控制钻入地面的角度，另外，通过减震器的设置，降低了气动潜孔锤41的振动对水平定向钻机10的影响。
42.本实用新型优选实施例中导向管42的外径等于环形套靴411的外径；环形套靴411的内径小于导向管42的内径。且环形套靴411与导向管42的内径单边间距为20mm，高出的20mm与圆形主钻头412的第二层卡扣接触受力，使导向管42能够跟随气动潜孔锤41运动，从而实现倾斜钻孔并安装钢管的同步进行，提高了施工效率。
43.为了进一步减少气动潜孔锤41在工作中产生的振动对水平定向钻机10的影响，位于气动潜孔锤41与钻杆50连接处设有第二减震器70，实现了两级减震效果，保证了钻杆50与潜孔锤连接的稳定性，避免了漏气现象的产生，从而保证了潜孔锤的破碎效率。
44.本实用新型优选实施例中，移动托架30包括底架31，及以夹持状设置在底架31上
的侧方限位体；底架31呈井字结构，且可滑动设置在水平定向钻机10的滑动轨道上，侧方限位体垂直于底架31，并固定设置在底架31上方。
45.具体地，通过移动托架30的设置，在导向管42传输至跟随气动潜孔锤41同步钻入地下时，避免产生轴线上偏移，保证了传输的稳定性，减少了调试时间，有效保证了施工效率。
46.在上述实施例基础上，侧方限位体包括以水平定向钻机10的旋转头的轴线为中轴线呈对称设置的第一夹持体32和第二夹持体33；第一夹持体32和第二夹持体33焊接固定在底架31上方；第一夹持体32和第二夹持体33形成用于容纳导向管42的限位容槽。
47.具体地，通过第一夹持体32和第二夹持体33的设置，有效限制了导向管42在侧方向产生的偏移现象，从而保证了导向管42与地面的入射角度。
48.作为上述实施例优选，固定托架20固定在水平定向钻机10沿滑动方向靠近地面的一端；其位于固定托架20上的两个限位杆21分别对应第一夹持体32和第二夹持体33设置；且两个限位杆21横向间距等于第一夹持体32和第二夹持体33之间的横向间距。通过固定托架20的设置，保证了导向管42在钻入地面时沿轴向的稳定，从而保证了钻孔位置的精准度，减少了钻孔角度的调整时间，提高了钻孔的施工效率。
49.本实用优选实施例中，气源组件包括空气压缩机和储气缸，优选的空气压缩机设置4台，储气缸设置1台，使气动潜孔锤41内排出风量满足破碎下来的岩屑排出所需风量，保证了岩屑能够顺利排出。
50.本实用新型中配套设备的实施过程，将环形套靴411焊接在导向管42的一端，并保证环形套靴411和导向管42的同轴度，其次组装气动潜孔锤41，将潜孔锤圆形主钻头412与潜孔锤炮衣装配后并与钻杆50连接，最后将安装后潜孔锤与钻杆50结合体从导向管42远离环形套靴411的一端装入到导向管42，并安装在水平定向钻机10上，且圆形主钻头412的第二层卡扣与环形套靴411接触受力，经测量检测其顺直度和倾斜角度并调整合格后，将空气压缩机风管和钻机泥浆管连接，进行气密检测，观察控制室里的气压表，以检测有无连接处漏气，最后将环形辅钻头43安装在导向管42头部，即可进行钻进。通过水平定向钻机10和气动潜孔锤41的结合，有效解决了对于坚硬岩层在施工过程中不能倾斜钻孔并安装钢管的问题，并通过固定托架20和移动托架30的设置，实现了导向管42两端部的控制，能够保证导向管42的轴线不发生偏移，便于控制钻入地面的角度，另外，通过减震器的设置，降低了气动潜孔锤41的振动对水平定向钻机10的影响。
51.本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。