CN102444385A - 花键钻杆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种花键钻杆，它包括外管和内管，所述外管是钻杆基体，所述内管是混凝土的输送通道，它还包括由导向键构成的花键，所述导向键由长条形钢材制成，焊接在所述外管的外表面。所述导向键设有四条，其中两条导向键平行分布于外管一侧的外表面，形成一条键条通道，另两条导向键对称地分布于外管另一侧的外表面，对称地形成另一条键条通道，用于动力头内两对键沿钻杆轴向移动，两条键条通道的横截面中心与外管中心连线之间呈180度角。本发明可根据打桩的不同深度，分级调整加载位置，能实现驱动装置分段同时向钻杆传递扭矩和轴向载荷，提高打桩时钻杆的刚性，降低驱动装置在设备上的重心位置，提高打桩设备的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及钻杆，特别是涉及一种花键钻杆。
背景技术
在基础设施的建设中经常需要进行打桩，钻杆是最常用的打桩工具。旋转打桩时，需要给钻杆施加扭矩和轴向载荷，扭矩采用动力头提供，轴向载荷通过钻杆自重或外部载荷作用于动力头，动力头再作用于钻杆实现。
为实现钻杆的扭矩传递和施加轴向载荷，目前有以下两种方案：
第一种方案：将动力头固定在钻杆顶端，使用过程中，动力头与钻杆之间没有轴向的相互运动。采用这种方案时，动力头处在钻杆的顶端，如果钻杆较长，施加轴向载荷时，钻杆刚性较差，动力头重心过高，使整个设备在使用或运输过程中的稳定性较差。
第二种方案：动力头与钻杆之间采用花键传递扭矩，动力头可以沿钻杆轴向移动，利用钻杆自重或采用轴向位移限制机构，来实现轴向加载。利用钻杆自重实现轴向加载时，存在轴向力小的缺陷；采用轴向位移限制机构实现轴向加载时，存在结构复杂的缺陷，此外，由于施工环境通常比较恶劣，在实际使用过程中，轴向位移限制机构经常发生故障。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种花键钻杆，可以根据打桩的不同深度，分级调整加载位置，能够实现驱动装置分段同时向钻杆传递扭矩和轴向载荷，提高打桩时钻杆的刚性，降低驱动装置在设备上的重心位置，提高打桩设备的稳定性。
本发明提供的花键钻杆，它包括外管和内管，所述外管是钻杆基体，所述内管是混凝土的输送通道，它还包括由导向键构成的花键，所述导向键由长条形钢材制成，焊接在所述外管的外表面。
在上述技术方案中，所述导向键设有四条，其中两条导向键平行分布于外管一侧的外表面，形成一条键条通道，另两条导向键对称地分布于外管另一侧的外表面，对称地形成另一条键条通道，用于动力头内两对键沿钻杆轴向移动，两条键条通道的横截面中心与外管中心连线之间呈180度角。
在上述技术方案中，所述外管外表面的一端靠近端部处为钻杆加载位，导向键位于所述钻杆加载位的部分与导向键主体错开90度，错开之处通过轴向加载块相连，形成带有弯折的键条通道，使钻杆加载位上部的键条通道与钻杆加载位下部的键条通道沿圆周方向呈90度夹角，所述轴向加载块与导向键主体呈90度角。
在上述技术方案中，处于钻杆加载位的分别位于两条键条通道中的相邻两个导向键之间连接有加强块。
在上述技术方案中，所述加强块设置有5个。
在上述技术方案中，所述外管位于所述钻杆加载位的端部设有内八方接头，另一个端部设有与所述内八方接头匹配的外八方接头。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明采用分段加载设计，可以根据打桩的不同深度，分级调整加载位置，能够实现驱动装置分段同时向钻杆传递扭矩和轴向载荷，使长钻杆或多节钻杆打桩时的刚性提高，能够施加较大的轴向载荷，且便于控制驱动装置的轴向移动。
(2)本发明结构简单，能够降低驱动装置在设备上的重心位置，提高打桩设备的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中花键钻杆的结构示意图；
图2是图1的B-B剖视图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图1的C-C剖视图；
图5是本发明实施例中花键沿圆周方向展开的示意图。
图中：1-内八方接头，2-导向键，3-加强块，4-轴向加载块，5-外八方接头，6-外管，7-内管，8-销子，9-轴向加载块的上表面，10-导向键的侧面，11-动力头。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1和图2所示，本发明实施例提供的花键钻杆，它包括外管6和内管7，所述外管6是钻杆基体，所述内管7是混凝土的输送通道，它还包括由导向键2构成的花键，所述导向键2由长条形钢材制成，焊接在所述外管6的外表面。所述导向键2设有四条，其中两条导向键2平行分布于外管6一侧的外表面，形成一条键条通道，另两条导向键2对称地分布于外管6另一侧的外表面，对称地形成另一条键条通道，用于动力头11内两对键沿钻杆轴向移动，两条键条通道的横截面中心与外管6中心连线之间呈180度角。
参见图3和图4所示，所述外管6外表面的一端靠近端部处为钻杆加载位，导向键2位于所述钻杆加载位的部分与导向键2主体错开90度，错开之处通过轴向加载块4相连，形成带有弯折的键条通道，使钻杆加载位上部的键条通道与钻杆加载位下部的键条通道沿圆周方向呈90度夹角，所述轴向加载块4与导向键2主体呈90度角。处于钻杆加载位的分别位于两条键条通道中的相邻两个导向键2之间连接有5个加强块3。外管6位于所述钻杆加载位的端部设有内八方接头1，另一个端部设有与所述内八方接头1匹配的外八方接头5。
本发明实施例的原理详细阐述如下：
本发明实施例中的花键钻杆由内八方接头1、导向键2、加强块3、轴向加载块4、外八方接头5、外管6、内管7和销子8组成，全部零件都由钢材制造，以上零件焊接成标准的花键钻杆，根据需要组装成不同长度的钻杆，钻杆之间通过内八方接头1和外八方接头5连接，采用销子8限制钻杆之间的轴向位置。导向键2形成的两条键条通道，相互之间为180°，用于动力头11内两对键沿钻杆轴向移动。
内八方接头1和外八方接头5用于钻杆之间的连接，并传递扭矩和轴向载荷；导向键2用于动力头11内花键沿钻杆轴向移动，并传递动力头11的扭矩；加强块3用于增加导向键2的强度，提高传递扭矩的能力；轴向加载块4用于限制动力头11的单向轴向位移，并传递轴向载荷；外管6是花键钻杆的基体；内管7是混凝土输送的通道。
使用时，将若干钻杆连接成需要的长度，钻杆底部的外八方接头5与钻头连接，顶部通过内八方接头1和销子8与灌浆器连接。动力头11内的对键可以沿导向键2形成的两条键条通道上下移动。
参见图5所示，动力头11内的对键沿花键钻杆上0°和180°键条通道向下移动，当移动到钻杆加载位时，由于下部轴向加载块4的限制，动力头11上对键的下端面与轴向加载块4的上表面9接触。此时，动力头11正向旋转传递扭矩，并可以实现向下轴向加载。若动力头11反向旋转90°，动力头11对键与导向键2的侧面10接触，动力头11继续反向旋转并向上移动，则传递扭矩的同时可以实现向上轴向加载。若动力头11反向旋转90°后继续向下移动，则进入90°和270°键条通道，依次往复。为实现上一节花键钻杆上键条通道的出口和下一节花键钻杆的键条通道的入口对接，所有钻杆都采用相同的标准花键钻杆，因此，同一个花键钻杆上的外八方接头5和内八方接头1要旋转错开90°。由于八方接头旋转90°后方位不变，因此表现出来的是销子8的方位进行了旋转。动力头11向上或向下移动到轴向加载位可以由位置检测装置完成。动力头11沿花键钻杆的运动轨迹为向下移动，然后反向旋转90°，接着又向下移动，依次重复，轨迹类似Z形。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种花键钻杆，它包括外管(6)和内管(7)，所述外管(6)是钻杆基体，所述内管(7)是混凝土的输送通道，其特征在于：它还包括由导向键(2)构成的花键，所述导向键(2)由长条形钢材制成，焊接在所述外管(6)的外表面。
2.如权利要求1所述的花键钻杆，其特征在于：所述导向键(2)设有四条，其中两条导向键(2)平行分布于外管(6)一侧的外表面，形成一条键条通道，另两条导向键(2)对称地分布于外管(6)另一侧的外表面，对称地形成另一条键条通道，用于动力头内两对键沿钻杆轴向移动，两条键条通道的横截面中心与外管(6)中心连线之间呈180度角。
3.如权利要求2所述的花键钻杆，其特征在于：所述外管(6)外表面的一端靠近端部处为钻杆加载位，导向键(2)位于所述钻杆加载位的部分与导向键(2)主体错开90度，错开之处通过轴向加载块(4)相连，形成带有弯折的键条通道，使钻杆加载位上部的键条通道与钻杆加载位下部的键条通道沿圆周方向呈90度夹角，所述轴向加载块(4)与导向键(2)主体呈90度角。
4.如权利要求3所述的花键钻杆，其特征在于：处于钻杆加载位的分别位于两条键条通道中的相邻两个导向键(2)之间连接有加强块(3)。
5.如权利要求4所述的花键钻杆，其特征在于：所述加强块(3)设置有5个。
6.如权利要求3所述的花键钻杆，其特征在于：所述外管(6)位于所述钻杆加载位的端部设有内八方接头(1)，另一个端部设有与所述内八方接头(1)匹配的外八方接头(5)。
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