CN102392606A - 一种清土装置与钻机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种清土装置，包括一端铰接在钻机上的支撑臂(2)，转盘(3)，拨爪盘(4)，油缸(6)；所述支撑臂(2)包括臂体(2a)、固定在远离铰接端的转轴(2b)；所述油缸(6)的一端与支撑臂(2)铰接，另一端铰接在钻机上，油缸(6)的伸缩可使支撑臂(2)绕其铰点转动；所述转盘(3)可转动安装在支撑臂(2)的转轴(2b)上；所述拨爪盘(4)包括法兰盘(4a)、与法兰盘(4a)联接的多个拨土杆(5)，所述拨爪盘(4)通过法兰盘(4a)与转盘(3)固定联接，还具有旋转阻尼装置(8)，对转盘(3)或拨爪盘(4)产生转动阻尼。

Description

一种清土装置与钻机及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种机械清除装置，尤其涉及一种桩基础钻机螺旋钻杆清土装置；本发明还涉及一种钻机；此外，本发明还涉及清土装置的使用方法。 

背景技术

桩基础钻机一般由桩架、动力头、螺旋钻杆构成，作业时搭载于桩架之上的动力头驱动螺旋钻杆向地下钻进成孔，孔中的泥土通过螺旋钻杆排出地面；但由于地质条件不同，钻机在钻进或提钻时钻杆的螺旋叶片上会粘接附着大量的泥土，严重影响钻孔的效率和质量，而采用人工清土的方法即影响施工效率、增加成本又不安全。 

CN201535139U公开了一种螺旋钻杆清土装置，包括底座、支撑臂和清土转盘，支撑臂的后端通过销轴A可转动地安装在底座上，油缸的后端通过销轴B可转动地安装在底座上，油缸的活塞杆的前端通过销轴C可转动地与支撑臂连接，清土转盘包括支撑轴和转盘，支撑臂的前端与支撑轴固定，转盘套在支撑轴上，转盘上沿圆周均匀设有若干个清土齿，清土齿由钢管制成。本发明的螺旋钻杆清土装置包括底座、支撑臂、油缸和清土转盘，通过油缸伸缩带动支撑臂摆动，将清土转盘上的清土齿插入钻杆螺旋叶片间清除泥土。 

CN201843508U公开了一种长螺旋钻机及其自动清土装置，该清土装置包括拨土轮，拨土轮上呈辐射状设置有径向延伸的拨齿，拨土轮通过连接头转动装配于一连接杆的一端，连接杆的另一端铰接在回转平台或钻桅上，在连接杆上传动连接有驱动其绕铰链轴左右摆动的驱动机构。采用铰接方式安装在长螺旋钻机上，通过驱动机构驱动摆动，在钻杆提钻时，驱动机构驱使自动清土装置摆动靠近钻杆进行清土，清土完成后，其由驱动机构驱动摆动到一边，远离钻杆。 　 

CN201056987Y公开了一种清土装置，其中该装置由支撑臂和清土转盘组成，清土转盘包括转盘、转盘外周连接的泥刷、连接座、轴承、挡板以及外套，连接座由支承轴和连接支撑臂的支架一体成形，支承轴穿过一外套，外套由一空心套筒及套筒外壁上的圆环板一体形成，支承轴与外套套筒之间设有轴承，套筒前、后端设有固定轴承的挡板，挡板套在支承轴上，外套套筒与支承轴穿过转盘中心孔，伸出套筒的支承轴前部螺接一螺母，外套圆环板与转盘螺接，连接座的支架与支撑臂一端铰接，支撑臂另一端与钻具上的桅杆连接。该清土装置能在钻进和旋转提钻时自动清除螺旋叶片上的泥土。

然而，上述清土器至少存在如下缺点之一： 

1、由于拨土杆是固定在清土转盘上的，当钻杆螺旋叶片旋转推动拨土杆时，螺旋叶片与拨土杆会发生相对运动和剧烈的摩擦，会使拨土杆过度磨损而缩短清土器的使用寿命； 

2、由于钻杆螺旋叶片有一定的倾角，当钻杆螺旋叶片旋转推动拨土杆时，除了产生向上的圆周力使清土转盘旋转外，还会产生轴向力使拨土杆或支撑杆发生变形而影响正常使用；

3、运转性能不够安全可靠：由于清土转盘是在旋转钻杆的螺旋叶片和向上提升作用下被动地旋转的，当钻杆旋转速度较快或钻杆向上提升速度较快时，用两个滚动轴承安装在支撑杆一端的、可灵活转动清土转盘会因为自身的惯性使转动角速度加快，发生前一个拨土杆过早与螺旋叶片脱离接触，后一个拨土杆与螺旋叶片发生相撞事故，造成清土器的毁坏。

发明内容

本发明旨在提供一种清土装置，以解决现有技术中存在的至少一个上述问题。此外本发明还旨在提供安装了该清土装置的钻机及该清土装置的使用方法。 

根据本发明的一个方面，提供了一种清土装置，包括一端铰接在钻机上的支撑臂，转盘，拨爪盘，油缸；所述支撑臂包括臂体、固定在远离铰接端的转轴；所述油缸的一端与支撑臂铰接，另一端铰接在钻机上，油缸的伸缩可使支撑臂绕其铰点转动；所述转盘可转动安装在支撑臂的转轴上；所述拨爪盘包括法兰盘、与法兰盘联接的多个拨土杆，所述拨爪盘通过法兰盘与转盘固定联接，还具有旋转阻尼装置，对转盘或拨爪盘产生转动阻尼。 

所述旋转阻尼装置可设于转盘或拨爪盘的两端面或其圆环上，所述支撑臂和所述油缸的一端可铰接在钻机转台、立柱或双动力头钻机的外侧动力头等处。 

进一步地，所述转轴具有导向轴、调整螺杆，所述旋转阻尼装置设于所述支撑臂的转轴上，旋转阻尼装置包括：磨擦片、蝶形弹簧、端盖、双螺母，所述磨擦片、蝶形弹簧、端盖和双螺母依次安装在导向轴或调整螺杆上，旋转螺母可调节蝶形弹簧的变形量，蝶形弹簧变形所产生的反作用力通过磨擦片作用在转盘的端面上，对转盘及其带动的拨爪盘产生转动阻尼。 

进一步地，所述支撑臂还包括固定在臂体上的调整板、所述油缸的一端与支撑臂的调整板铰接，另一端铰接在钻机上。 

进一步地，所述多个拨土杆包括与所述法兰盘固定联接的中心轴、套筒，所述套筒可旋转地安装在所述中心轴上。 

进一步地，所述中心轴上具有胀环，在所述套筒对应所述胀环位置设有凹槽，借助胀环的轴向限位，套筒可旋转地安装在所述中心轴上。 

根据本发明的另一个方面，还提供了一种钻机，安装了前述各技术方案所述的清土装置。 

此外，本发明还提供前述各技术方案所述清土装置的使用方法，包括如下步骤： 

①将所述清土装置安装在钻机的立柱、转台或双动力头钻机的外侧动力头上；

②所述油缸6收缩使所述清土装置处于准工作位置，调整阻尼装置8，使阻尼装置8产生阻尼力；

③油缸6伸出，支撑臂2绕其与钻机联接的铰点转动，使拨爪盘4进入螺旋钻杆一侧的工作位置；

④随着钻杆旋转钻孔或向上提钻，钻杆的螺旋叶片推动拨土杆5、使转盘3被动地边旋转边用拨土杆5清除钻杆螺旋叶片上附着的泥土。

进一步地，步骤②油缸收缩使清土装置处于准工作位置后，调整阻尼装置上的螺母，使蝶形弹簧变形，蝶形弹簧变形所产生的反作用力通过磨擦片作用在转盘的端面上，对转盘及其带动的拨爪盘产生转动阻尼，然后锁紧双螺母8f。 

进一步地，步骤④钻杆的螺旋叶片推动所述拨土杆时，所述拨土杆的套筒可在所述中心轴上边转动边清除钻杆螺旋叶片上附着的泥土。 

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的优选或改进技术方案可单独或组合实施。 

根据本发明的技术方案，清土装置至少有如下积极效果和优点之一： 

1）由于设置有旋转阻尼装置，即使钻杆旋转速度加快或钻杆向上提升速度较快时，也能保证转盘和拨爪盘在钻杆螺旋叶片的推动下依次有序地转动清除钻杆的螺旋叶片上接附着的泥土，实现可靠安全的作业；

2）由于钻杆螺旋叶片旋转推动拨土杆时，拨土杆的套筒在中心轴上转动，使螺旋叶片与拨土杆的摩擦成为滚动摩擦，其结果首先是大幅度降低了拨土杆磨损，其次是减小了轴向分力造成拨土杆和支撑臂的变形，从而提高了清土装置的使用寿命；

3）将清土装置安装在双动力头钻机的外侧动力头上使用，可有效解决该种钻机螺旋钻杆的清土问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1为本发明的实施例1,清土装置A的主视图；

图2为图1所示清土装置A的D-D剖视图；

图3为图1所示清土装置A在钻机B上使用的主视图;

图4为图1所示清土装置A在钻机B上使用的侧视图;

图5为图1所示清土装置A在双动力头钻机C上使用的主视图;

图6为图1所示清土装置A在双动力头钻机C上使用的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步说明。 

如图1所示实施例清土装置A包括：支座1、支撑臂2、转盘3、拨爪盘4和油缸6；上述支座1固定在如图4所示钻机B的立柱9上；上述油缸6的一端借助销轴6a与支撑臂1的调整板2c铰接，另一端借助销轴6b与钻机B的立柱9铰接，借助油缸6的伸缩可转动调整支撑臂2的位置；上述支撑臂2由臂体2a、转轴2b和调整板2c构成，借助销轴2d支撑臂2可转动地与支座1连接；参见图2，上述转盘3可转动安装在支撑臂2的转轴2b上；上述拨爪盘4由多个拨土杆5和法兰盘4a构成，借助螺栓4b拨爪盘4与转盘3安装为一体；所述支撑臂2的转轴2b加工成具有导向轴8a、调整螺杆8b的一体化轴，转盘3还设置有旋转阻尼装置8，旋转阻尼装置8包括：磨擦片8c、一组蝶形弹簧8d、端盖8e和双螺母8f，磨擦片8c、蝶形弹簧8d、端盖8e和双螺母8f依次安装在导向轴8a和调整螺杆8b上，旋转螺母8f可调节蝶形弹簧8d的变形量，蝶形弹簧8d变形所产生的反力通过磨擦片8c作用在转盘3的端面上，对转盘3带动的拨爪盘4产生转动阻尼；所述多个拨土杆5由中心轴5a、套筒5b和胀环5c构成，借助胀环5c的轴向限位，套筒5b可旋转地安装在中心轴5a上。 

参见图1至图6，上述清土装置A的使用方法，包括以下步骤： 

将清土装置A安装在在钻机B的立柱9上； 

油缸6收缩使清土装置A处于准工作位置，调整阻尼装置8上的螺母8f，使蝶形弹簧8d变形所产生适当的阻尼力,并通过磨擦片8c作用在转盘3的端面上，并锁紧双螺母8f；

油缸6伸出，支撑臂2随之旋转，使拨爪盘4进入螺旋钻杆10一侧的工作位置；

随着螺旋钻杆10旋转钻孔或向上提钻，钻杆10的螺旋叶片10a推动拨土杆5、使转盘3被动地边旋转边用拨土杆5依次清除钻杆10的螺旋叶片10a上接附着的泥土。钻杆10的螺旋叶片10a推动拨土杆5时，拨土杆5的套筒5b可在中心轴5a上边转动边清除钻杆10的螺旋叶片10a上接附着的泥土。

如图5所示，所述清土装置A除了可以安装钻机B的立柱9上使用之外，还可以安装在双动力头钻机C的外侧动力头11上使用。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明权利要求限定的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种清土装置，包括一端铰接在钻机上的支撑臂(2)，转盘(3)，拨爪盘(4)，油缸(6)；所述支撑臂(2)包括臂体(2a)、固定在远离铰接端的转轴(2b)；所述油缸(6)的一端与支撑臂(2)铰接，另一端铰接在钻机上，油缸(6)的伸缩可使支撑臂(2)绕其铰点转动；所述转盘(3)可转动安装在支撑臂(2)的转轴(2b)上；所述拨爪盘(4)包括法兰盘(4a)、与法兰盘(4a)联接的多个拨土杆(5)，所述拨爪盘(4)通过法兰盘(4a)与转盘(3)固定联接，其特征在于：还具有旋转阻尼装置(8)，对转盘(3)或拨爪盘(4)产生转动阻尼。

2.根据权利要求1所述的清土装置，其特征在于：所述转轴(2b)具有导向轴(8a)、调整螺杆(8b)，所述旋转阻尼装置(8)设于所述支撑臂(2)的转轴(2b)上，旋转阻尼装置(8)包括：磨擦片(8c)、蝶形弹簧(8d)、端盖(8e)、双螺母(8f)，所述磨擦片(8c)、蝶形弹簧(8d)、端盖(8e)和双螺母(8f)依次安装在导向轴(8a)或调整螺杆(8b)上，旋转螺母(8f)可调节蝶形弹簧(8d)的变形量，蝶形弹簧(8d)变形所产生的反作用力通过磨擦片(8c)作用在转盘(3)的端面上，对转盘(3)及其带动的拨爪盘(4)产生转动阻尼。

3.根据权利要求1所述的清土装置，其特征在于：所述支撑臂(2)还包括固定在臂体(2a)上的调整板(2C)、所述油缸(6)的一端与支撑臂的调整板(2C)铰接，另一端铰接在钻机上。

4.根据权利要求1所述的清土装置，其特征在于：所述多个拨土杆(5)包括与所述法兰盘(4a)固定联接的中心轴(5a)、套筒(5b)，所述套筒(5b)可旋转地安装在所述中心轴(5a)上。

5.根据权利要求4所述的清土装置，其特征在于：所述中心轴(5a)上具有胀环(5c)，在所述套筒(5b)对应所述胀环(5c)位置设有凹槽，借助胀环的轴向限位，套筒可旋转地安装在所述中心轴(5a)上。

6.一种钻机，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的清土装置。

7.一种权利要求1至5任一项所述清土装置的使用方法，包括如下步骤：

①将所述清土装置安装在钻机的立柱、转台或双动力头钻机的外侧动力头上；

②所述油缸(6)收缩使所述清土装置处于准工作位置；

③油缸(6)伸出，支撑臂(2)绕其与钻机联接的铰点转动，使拨爪盘(4)进入螺旋钻杆一侧的工作位置；

④随着钻杆旋转钻孔或向上提钻，钻杆的螺旋叶片推动拨土杆(5)、使转盘(3)被动地边旋转边用拨土杆(5)清除钻杆螺旋叶片上附着的泥土，

其特征在于：步骤②油缸(6)收缩使清土装置处于准工作位置后，调整阻尼装置(8)，使阻尼装置(8)产生阻尼力。

8.根据权利要求7所述清土装置的使用方法，其特征在于：步骤②油缸(6)收缩使清土装置处于准工作位置后，调整阻尼装置(8)上的螺母(8f)，使蝶形弹簧(8d)变形，蝶形弹簧(8d)变形所产生的反作用力通过磨擦片(8c)作用在转盘(3)的端面上，对转盘（3）及其带动的拨爪盘（4）产生转动阻尼，然后锁紧双螺母（8f）。

9.根据权利要求7所述清土装置的使用方法，其特征在于：步骤④钻杆的螺旋叶片推动所述拨土杆（5）时，所述拨土杆（5）的套筒（5b）可在所述中心轴（5a）上边转动边清除钻杆螺旋叶片上附着的泥土。

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