CN101575853B - 一种双向水泥土搅拌桩钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向水泥土搅拌桩钻杆，其特征在于该钻杆用于粉喷桩机，包括齿轮箱、钻杆和钻头三个部分；所述齿轮箱包括箱体、安装在箱体内的水平轴和中心轴，水平轴和中心轴上安装有锥齿轮系，可实现内钻杆与外钻杆之间的动力转换；所述钻杆部分包括同心套装的外钻杆和内钻杆，外钻杆为方钻杆，其上端面经连接体与锥齿轮系相连接，下端面与外钻头的上端面相连接；内钻杆为圆钻杆，其上端面与中心轴的下端面相连接，下端面与内钻头的上端面相连接；所述钻头部分包括外钻头、内钻头和密封盖，外钻头与内钻头同心套装，密封盖安装在外钻头的下端，所述外钻头和内钻头的径向都均布焊有2个或2个以上的刀片。

Description

一种双向水泥土搅拌桩钻杆 

技术领域

本发明涉及土木工程领域用机械设备，具体为一种可用于粉喷桩机的双向水泥土搅拌桩钻杆。 

背景技术

在土木工程领域目前所用的粉喷桩机工作时，靠一根方钻杆将水泥浆送到地下成桩。在钻杆的回转过程中，从其钻头内喷出高压纯水泥浆，可形成以钻杆为轴心的水泥土桩。这种粉喷桩机具有性能好、钻进力大、效力高、噪音和震动小、成孔质量好等优点。但该设备功能单一，仅能用于旋喷水泥桩的施工，不能完成双向水泥土搅拌桩的施工，因而经常闲置，使用效率低，造成浪费，而且该设备价格较贵，使用或施工成本大幅增加。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种可用于粉喷桩机的双向水泥土搅拌桩钻杆，在保持粉喷桩机原有功能的基础上，利用该钻杆可使粉喷桩机实现双向水泥土搅拌桩的施工，克服粉喷桩机设备功能单一，使用率不高的缺陷，并且该钻杆具有结构简单，体积小，成本低，能耗少，安装使用方便等特点。 

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种双向水泥土搅拌桩钻杆，其特征在于该钻杆用于粉喷桩机，包括齿轮箱、钻杆和钻头三个部分；所述齿轮箱包括箱体、安装在箱体内的水平轴和中心轴，中心轴为空芯轴，垂直安装，中心轴的上端垂直穿过箱体和上压盖，且能够与粉喷桩机的泥浆接头匹配安装，中心轴的下端直接与内钻杆连接；箱体内中心轴的上部用键固定套装有上锥齿轮，上锥齿轮的上部分径向与箱体之间配装有轴承，轴承被上压盖压紧；箱体的中部安装有与中心轴垂直的水平轴，水平轴的中间开有直径大于中心轴直径的通孔，中心轴从水平轴的通孔中穿过，在中心轴两侧的水平轴的至少一侧上安装有过桥锥齿轮，且过桥锥齿轮分别与上锥齿轮和下锥齿轮相啮合，实现内钻杆与外钻杆之间的动力转换；下锥齿轮活套在 箱体内中心轴的下部上，下锥齿轮的下部分径向与箱体之间配装推力轴承；连接体的上部与下锥齿轮连接，下部与外钻杆的上端固定连接；箱体上端的两个侧壁上对称安装有反作用板，反作用板与粉喷桩机塔架上的滑道匹配； 

所述钻杆部分包括同心套装的外钻杆和内钻杆，外钻杆为方钻杆，其上端面与所述连接体的下端面相连接，下端面与外钻头的上端面相连接；内钻杆为圆钻杆，其上端面与所述中心轴的下端面相连接，下端面与内钻头的上端面相连接； 

所述钻头部分包括外钻头、内钻头和密封盖，外钻头与内钻头同心套装，两者之间装有轴承，密封盖安装在外钻头的下端面，密封盖带有中心孔，中心孔的直径与内钻头的直径匹配，密封盖与从其中心孔穿过的内钻头之间装有密封圈；所述外钻头的径向均布焊有2个或2个以上的短刀片；所述内钻头的轴向长度长于外钻头，在长于外钻头部分的内钻头上径向均布焊有2个或2个以上的长刀片；所述短刀片与长刀片的外端口垂直平齐。 

与现有技术相比，本发明在结构上实现了动力从外钻杆输入，通过齿轮箱将动力分流到内钻杆上，为粉喷桩机同时可应用于双向水泥土搅拌桩的施工开辟了一个新途径，大幅提高了设备利用率，并具有结构简单，成本低廉，节约能源，使用方便等特点。 

附图说明

图1为本发明双向水泥土搅拌桩钻杆一种实施例的齿轮箱和钻杆部分结构示意图； 

图2为本发明双向水泥土搅拌桩钻杆一种实施例的钻头部分的结构示意图； 

图3为本发明双向水泥土搅拌桩钻杆一种实施例安装在粉喷桩机上的结构状态示意图； 

图4本发明双向水泥土搅拌桩钻杆一种实施例的中心轴与水平轴安装结构示意图。 

具体实施方式：

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。 

本发明设计的双向水泥土搅拌桩钻杆(以下简称钻杆，参见图1-4)，其特征在于该钻杆用于粉喷桩机，包括齿轮箱、钻杆和钻头三个部分；所述齿轮箱1包括箱体105、安装在箱体105内的水平轴109和中心轴103，中心轴103为空芯轴，垂直安装，中心轴103的上端垂直穿过箱体105和上压盖104，且能够与粉喷桩机的泥浆接头102匹配安装，中心轴103的下端直接与内钻杆114连接；箱体105内中心轴103的上部用键118固定套装有上锥齿轮108，上锥齿轮108的上部分径向与箱体105之间配装有轴承107，轴承107被上压盖104压紧；箱体105的中部安装有与中心轴103垂直的水平轴109，水平轴109的中间开有直径大于中心轴103直径的通孔117(参见图4)，中心轴103从水平轴109的通孔117中穿过，在中心轴103两侧的水平轴109的至少一侧上安装有过桥锥齿轮，且过桥锥齿轮分别与上锥齿轮108和下锥齿轮111相啮合，实现内钻杆114与外钻杆115之间的动力转换；下锥齿轮111活套在箱体105内中心轴103的下部上，下锥齿轮111的下部分径向与箱体105之间配装推力轴承112；连接体113的上部与下锥齿轮111连接，下部与外钻杆115的上端固定连接；箱体105上端的两个侧壁上对称安装有反作用板106，反作用板106与粉喷桩机塔架2上的滑道匹配。 

所述钻杆部分包括同心套装的外钻杆115和内钻杆114，外钻杆115为方钻杆，其上端面与所述连接体113的下端面相连接，下端面与外钻头301的上端面相连接；内钻杆114为圆钻杆，其上端面与所述中心轴103的下端面相连接，下端面与内钻头302的上端面相连接。 

所述钻头部分包括外钻头301、内钻头302和密封盖305，外钻头301与内钻头302同心套装，两者之间装有轴承303，密封盖305安装在外钻头301的下端面，密封盖305带有中心孔，中心孔的直径与内钻头302的直径匹配，密封盖305与从其中心孔穿过的内钻头302之间装有密封圈304，可有效防止泥浆进入外钻头301与内钻头302之间；所述外钻头301的径向均布焊有2个或2个以上的短刀片307；所述内钻头302的轴向长度长于外钻头301，在长于外钻头301部分的内钻头302上径向均布焊有2个或2个以上的长刀片306；所述短刀片307与长刀片306的外端口垂直平齐(刀片外端口的投影长度一致)。 

本发明所述的短刀片307和长刀片306设计数量多于2或3个时，例如4或9片时，可以分别均布焊接在所述外钻头301与内钻头302不同的轴向横截面上，例如2个或2层(参见图2)、或者3个或3层横截面上，每层均布2个(参见图2)或3个刀片。 

本发明所述的齿轮均为锥齿轮，锥齿轮的齿形可以是直齿、斜齿或其它未提及的齿形。 

为了使所述过桥锥齿轮的传动平稳，避免中心轴103与水平轴109在旋转(特别是启动)时可能发生的干涉，本发明的进一步特征是，在中心轴103两侧的水平轴109上对称安装有两个过桥锥齿轮，即左过桥锥齿轮116和右过桥锥齿轮110，且两个过桥锥齿轮即左过桥锥齿轮116和右过桥锥齿轮110分别与上锥齿轮108和下锥齿轮111相啮合。 

本发明钻杆专用于粉喷桩机，可使粉喷桩机应用于双向水泥土搅拌桩的施工。本发明钻杆应用于粉喷桩机上的安装过程是(参见图1、3)：将所述齿轮箱1上端的反作用板106装进桩机塔架2的两个滑道内，然后把反作用板106与桩机塔架2上的链条相连接，在链条的牵引下锥齿轮箱1可沿滑道上下滑动，但不能转动；把泥浆接头102套在中心轴103上，泥浆接头102经其上的泥浆管101外接泥浆泵。工作时，泥浆接头102不做旋转运动；中心轴103是空心的，其上端与泥浆接头102相连接，工作时做旋转运动，并输送水泥浆；钻杆的下端插入动力盘4的方孔内，并使钻杆下端与钻头3连接在一起。 

本发明钻杆的工作原理和过程是：本发明运用锥齿轮传动的结构特点和运动学原理，实现传动速度和路线的分流，使内、外钻杆相向转动，运用外(方)钻杆传递动力，内钻杆积极钻搅。具体工作过程如下：在工作时，外钻杆115插入钻机动力盘4中间的方孔内，动力盘4将旋转动力作用在外钻杆115上，使外钻杆115实现工作旋转，进而使与外钻杆115相连的外钻头301带动其上的短刀片307实现一个方向的钻搅。同时，另一个方向的钻搅是由内钻头302依靠齿轮箱1的分流结构设计实现的：由于外钻杆115上端面与连接体113相连，便将动力传递给与连接体113相连的下锥齿轮111，并使之一同旋转，下锥齿轮111带动水平轴109上的左过桥锥齿轮116和右过桥锥齿轮110在水平轴109上做旋转运动，由于所述水平轴109、箱体105和反作用板106是一个固定体，不会或不能转动，因此，下锥齿轮111的转动动力将通过左过桥锥齿轮116和右过桥锥齿轮110传递给上锥齿轮108，上锥齿轮108与中心轴103用键118固定连接，所以中心轴103将转动，进而带动与中心轴103下端相连接的内钻杆114转动，内钻杆114带动与之下端面相连的内钻头302转动，使内钻头302上焊接的长刀片306完成另一个方向钻搅。换言之，本发明利用巧妙设计的所述齿轮箱1，可仅由钻机动力盘4提供的一个输入动力，实现内钻杆114与外钻杆115的双向(相向)旋 转，达到本发明的目的。 

本发明钻杆可以做成不同的规格，适用于各类粉喷(旋喷)桩机。本发明实施例借助于PH-5型粉喷桩机为基体来实现的。该桩机(参见图3)固定在地面7上的桩机塔架2、动力盘4、减速箱5和电机6等主要零部件及其安装连接结构均为现有技术，无需任何改动，只需用本发明创新设计的钻杆替换原机钻杆，即可完成双向水泥土搅拌桩的施工，恢复原钻杆，仍可完成粉喷(旋喷)桩的施工，一机二用，设备利用率成倍提高，并且实际操作使用非常方便。 

Claims (3)

1.一种双向水泥土搅拌桩钻杆，其特征在于该钻杆用于粉喷桩机，包括齿轮箱、钻杆部分和钻头部分三个部分；所述齿轮箱包括箱体、安装在箱体内的水平轴和中心轴，中心轴为空芯轴，垂直安装，中心轴的上端垂直穿过箱体和上压盖，且能够与粉喷桩机的泥浆接头匹配安装，中心轴的下端直接与内钻杆连接；箱体内中心轴的上部用键固定套装有上锥齿轮，上锥齿轮的齿轮体径向与箱体之间配装有轴承，轴承被上压盖压紧；箱体的中部安装有与中心轴垂直的水平轴，水平轴的中间开有直径大于中心轴直径的通孔，中心轴从水平轴的通孔中穿过，在中心轴两侧的水平轴的至少一侧上安装有过桥锥齿轮，且过桥锥齿轮分别与上锥齿轮和下锥齿轮相啮合，实现内钻杆与外钻杆之间的动力转换；下锥齿轮活套在箱体内中心轴的下部上，下锥齿轮的齿轮体径向与箱体之间配装推力轴承；连接体的上端面与下锥齿轮的下端面连接，连接体的下端面与外钻杆的上端面固定连接；箱体上端的两个侧壁上对称安装有反作用板，反作用板与粉喷桩机塔架上的滑道匹配；

所述钻杆部分包括同心套装的外钻杆和内钻杆，外钻杆为方钻杆，其上端面与所述连接体的下端面相连接，下端面与外钻头的上端面相连接；内钻杆为圆钻杆，其上端面与所述中心轴的下端面相连接，下端面与内钻头的上端面相连接；

所述钻头部分包括外钻头、内钻头和密封盖，外钻头与内钻头同心套装，两者之间装有轴承，密封盖安装在外钻头的下端面，密封盖带有中心孔，中心孔的直径与内钻头的直径匹配，密封盖与从其中心孔穿过的内钻头之间装有密封圈；所述外钻头的径向均布焊有2个或2个以上的短刀片；所述内钻头的轴向长度长于外钻头，在长于外钻头部分的内钻头上径向均布焊有2个或2个以上的长刀片；所述短刀片与长刀片的外端口垂直平齐。

2.根据权利要求1所述的双向水泥土搅拌桩钻杆，其特征在于所述外钻头的短刀片为4或6个，且均布焊在外钻头轴向的两个横截面上；所述内钻头的长刀片为4或6个，且均布焊在内钻头轴向的两个横截面上。

3.根据权利要求1所述的双向水泥土搅拌桩钻杆，其特征在于在中心轴两侧的水平轴上对称安装有两个过桥锥齿轮，且两个过桥锥齿轮分别与上锥齿轮和下锥齿轮相啮合。

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