CN103362443B - 钻斗和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻斗和旋挖钻机，其中该钻斗包括钻斗上底部、钻斗下底部以及连接钻斗上底部和钻斗下底部的钻斗筒体，钻斗筒体的最大直径大于钻斗上底部的最大直径和钻斗下底部的最大直径。本发明的钻斗采用不等径设计，将钻斗筒体的最大直径设计为大于钻斗的其他部分的最大直径，使钻斗筒体在钻孔过程中能够与孔壁紧密贴合，具有一定钻孔导向作用，有效解决打孔偏斜的问题，并能减少钻斗受到的冲击和侧向力向上传递至钻杆、桅杆等结构，提高旋挖钻机主机结构工作的稳定性，同时还能对孔壁起到固定作用；本发明的旋挖钻机同样具有所述的有益效果。

Description

钻斗和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种钻斗和具有该钻斗的旋挖钻机。

背景技术

目前，旋挖钻机在桩基础施工方面得到了广泛应用，施工过程中，旋挖钻机将扭矩和压力传递给钻杆，钻杆将扭矩和压力传递给钻具（如钻斗等）。目前用的钻斗结构如图1所示，主要包括以下几个部分：钻斗上底部1，主要包括连接方、钻斗上底、钻斗解锁导杆等；钻斗筒体2，是具有一定直径的筒体结构；钻斗下底部3，主要包括斗底、截齿等。钻具的截齿通常交错分布在钻具的底端，且最外周的截齿通常会向外倾斜，截齿所形成的圆周直径实际比钻斗筒体2的直径稍大，加上钻进时钻具本身的晃动，在钻进软土层或容易塌孔的地质结构时，钻取的孔的孔壁与钻具筒壁之间会产生较大的间隙，间隙大小通常为3cm～10cm，间隙的存在导致钻斗在钻孔过程中产生偏孔，即钻孔过程中的实际钻孔位置与预期钻孔位置产生偏差，并且在钻斗处产生的冲击和摆动很容易传递到钻杆上，进而传递到桅杆等主机结构，导致桅杆等主机结构的晃动，影响旋挖钻机工作时的稳定性，容易引发结构件的破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种钻斗和具有该钻斗的旋挖钻机，该钻斗采用不等径设计，将钻斗筒体的最大直径设计为大于钻斗的其他部分的最大直径，使钻斗筒体在钻孔过程中能够与孔壁紧密贴合，具有一定导向作用，有效解决打孔偏斜的问题，并能减少钻斗受到的冲击和侧向力向上传递至钻杆、桅杆等结构，提高旋挖钻机主机结构工作的稳定性，同时还能对孔壁起到固定作用。

一方面，本发明提供了一种钻斗，包括钻斗上底部、钻斗下底部以及连接所述钻斗上底部和所述钻斗下底部的钻斗筒体，所述钻斗筒体的最大直径大于所述钻斗上底部的最大直径和所述钻斗下底部的最大直径。

进一步地，所述钻斗筒体包括筒体上部、筒体中部、筒体下部和连接环，其中，

所述筒体中部的直径大于所述筒体上部和所述筒体下部的直径；

所述筒体上部与所述钻斗上底部连接，所述筒体下部与所述钻斗下底部连接；

所述筒体上部、所述筒体下部均通过所述连接环与所述筒体中部连接。

进一步地，所述连接环包括第一连接环和第二连接环；

所述筒体上部通过所述第一连接环与所述筒体中部的上端连接，且所述筒体上部与所述第一连接环的连接处位于所述筒体中部的上方；

所述筒体下部通过所述第二连接环与所述筒体中部的下端连接，且所述筒体中部位于所述筒体下部与所述第二连接环的连接处的上方。

进一步地，所述连接环的外表面为平面或弧形面。

进一步地，所述筒体上部的下端通过所述第一连接环与所述筒体中部的上端连接，所述筒体下部的上端通过所述第二连接环与所述筒体中部的下端连接；

或者，所述筒体上部的下端与所述筒体下部的上端连接。

进一步地，所述筒体上部、所述筒体中部和所述筒体下部分别与所述连接环焊接连接。

进一步地，所述钻斗筒体的最大直径的部分为连续部分，且最大直径的部分的高度为所述钻斗筒体总高度的1/4～2/3。

进一步地，钻斗筒体的最大直径比所述钻斗下底部的最大直径大3cm～10cm。

另一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，设置有如上所述的钻斗。

本发明提供的钻斗采用不等径设计，将钻斗筒体至少部分的直径设计为大于钻斗的其他部分的直径，使钻斗筒体在钻孔过程中能够与孔壁紧密贴合，有效防止钻斗在孔内晃动和偏斜，降低打出斜孔的几率，具有一定钻孔导向作用；同时，使得钻斗受到的冲击和侧向力大部分通过钻斗筒体传递至孔壁，减少冲击和侧向力传递至钻杆、动力头、桅杆等主机结构上，避免桅杆等主机结构的摆动和受到冲击，提高主机结构工作的稳定性，并减少其因摆动和冲击等引发的故障；此外，钻斗筒体的最大直径部分与孔壁紧密贴合，能够对孔壁起到挤压作用，坚固孔壁泥土，当孔内加入护壁泥浆后，还可以将泥浆压入孔壁，增加泥浆与孔壁的粘合力，增加泥浆的护壁效果。

本发明的旋挖钻机设置有上述的钻斗，使用上述钻斗钻孔作业时，同样具有上述有益效果，不再赘述。

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为现有技术中的钻斗结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种钻斗的结构示意图；

图3为图2所示钻斗的另一侧面的结构示意图。

附图标记说明：

现有技术附图中

1、钻斗上底部，2、钻斗筒体，3、钻斗下底部；

本发明实施例附图中

10、钻斗上底部，20、钻斗筒体，21、筒体上部，22、筒体中部，23、筒体下部，24、连接环，241、第一连接环，242、第二连接环，30、钻斗下底部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面结合附图，对本发明的实施例作详细说明：

如图2所示为本发明实施例提供一种钻斗的结构示意图，图3为该钻斗的另一侧面的结构示意图，可以同时参考以便于理解，该钻斗包括钻斗上底部10、钻斗下底部30以及连接钻斗上底部10和钻斗下底部30的钻斗筒体20，钻斗筒体20的最大直径大于钻斗上底部10的最大直径和钻斗下底部30的最大直径，钻斗整体采用不等径设计。

本发明的钻斗整体采用不等径设计，将钻斗筒体的最大直径设计为大于钻斗的其他部分的最大直径，使得钻斗应用于旋挖钻机钻孔时，钻斗筒体的最大直径部分在钻孔过程中能够与孔壁紧密贴合，有效防止钻斗在孔内晃动和偏斜，降低打出斜孔的几率，具有一定钻孔导向作用；同时，使得钻斗受到的冲击和侧向力大部分能够通过钻斗筒体传递至孔壁，减少冲击和侧向力传递至钻杆、动力头、桅杆等主机结构上，避免桅杆等主机结构的摆动和受到冲击，提高主机结构工作的稳定性，并减少其因摆动和冲击等引发的故障；此外，钻斗筒体的最大直径部分与孔壁紧密贴合，能够对孔壁起到挤压作用，坚固孔壁泥土，当孔内加入护壁泥浆后，还可以将泥浆压入孔壁，增加泥浆与孔壁的粘合力，增加泥浆的护壁效果。

需要说明的是，钻斗上底部10、钻斗下底部30以及钻斗筒体20的最大直径是指其各自形成的最外侧圆周的直径，如钻斗下底部30包括分布在底端的截齿，最外周截齿通常形成钻斗下底部30的最外侧，因此，钻斗下底部30的最大直径通常是指最外侧截齿形成的圆周的直径。

根据现有的钻具设计经验，通常情况下，钻斗上底部10的直径不会大于钻斗筒体20和钻斗下底部30的直径，所以此处将钻斗筒体20的最大直径与钻斗下底部30的最大直径作比较。钻斗筒体20的最大直径与钻斗下底部30的最大直径（即最外侧截齿形成的圆周的直径）的差值不宜太大或太小，钻斗筒体20的最大直径的具体选择，可以结合考虑钻孔位置的土质情况，结合本文背景技术中提及的在钻孔时钻具与孔壁之间的间隙通常为3cm～10cm，因而钻斗筒体20的最大直径与钻斗下底部30的最大直径的差值优选为3cm～10cm，例如可以是3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm。需要说明的是，根据实际的土质情况和钻孔需求，该间隙并不局限于此处所列举的数值。

此外，鉴于钻斗筒体20的最大直径部分处于孔壁贴合使得上述实施例中的钻斗能够实现导向、增加稳定性和固壁的作用，因此钻斗筒体20最大直径的部分为连续部分，其高度可以根据钻孔作业的不同需求做出选择，例如，在钻孔位置的土质较为松软时，可以将钻斗筒体20的最大直径部分的高度设置的大一些，便于增加在松软土质中的导向作用，而在土质较黏时，可以将钻斗筒体20的最大直径部分的高度设置的小一些，便于提升钻斗的钻进效率。本发明的实施例中，优选将钻斗筒体20的最大直径部分的高度设置为占钻斗筒体总高度的1/4～2/3，但是需要理解的是，本发明并不限定此处的高度占比在上述范围内，在其他实施例中，可以根据不同的需求选择不同高度比。

同时参考图2和图3所示，钻斗筒体包括筒体上部21、筒体中部22、筒体下部23和连接环24，其中，筒体中部22中部的直径大于筒体上部21和筒体下部23的直径，筒体中部22为钻斗筒体20的最大直径部分；筒体上部21的上端与钻斗上底部10连接，筒体下部23的下端与钻斗下底部30连接；筒体上部21、筒体下部23均通过连接环24与筒体中部22连接。连接环24具体还包括第一连接环241和第二连接环242，筒体上部21与筒体中部22的上端通过第一连接环241连接，且筒体上部21与第一连接环241的连接位置位于筒体中部22的上方；筒体中部22的下端与筒体下部23通过第二连接环242连接，且筒体中部22位于筒体下部23与第二连接环242的连接位置的上方。

该实施例中，筒体中部22的高度可以占钻斗筒体20总高度的1/4～2/3，如图2所示筒体中部22的高度约为钻斗筒体20总高度的1/2，筒体中部22的直径比筒体上部21、筒体下部22的直径大3cm～10cm，通常情况下，可以将筒体上部21、筒体下部23的直径与钻斗下底部30的直径配置为大体相等。

进一步地，连接环24的外表面为平面，筒体上部21、筒体中部22和筒体下部23之间的连接处形成斜坡，相互之间的连接过渡平滑，使得钻斗筒体20或钻斗整体呈现类梭型结构，在钻斗向下钻进或向上提升时，连接环24形成的斜坡能够减少钻斗受到的阻力，并且向下钻进时，连接环24形成的斜坡更利于筒体中部22发挥导向作用；此外，在向孔内灌入护壁泥浆时或者孔内灌有护壁泥浆时，无论钻斗向上提升还是向下钻进，连接环24形成的斜坡能够将泥浆引导至孔壁，便于筒体中部20将泥浆挤压固定至孔壁，改善泥浆护壁效果。

作为替换方案，该实施例中的连接环24的外表面还可以配置为弧形面，使之形成弧形斜坡，同样可以起到相似的作用。

对于上述实施例中的钻斗，钻斗筒体20可以为单层壁结构，即筒体上部21、筒体中部22和筒体下部23，各部件优选通过连接环24首尾依次连接，即筒体上部21的下端通过第一连接环241连接至筒体中部22的上端，筒体中部22的下端通过第二连接环242连接至筒体下部23的上端，筒体上部21、第一连接环241、筒体中部22、第二连接环242和筒体下部23形成单层壁结构，各部件首尾连接，充分利用各部件的材料，避免浪费。

此处的连接环24与其他部件的连接形式优选焊接，其他实施例中也可以采用其他形式的连接方式，本发明对此不做限定。

然而，在其他实施例中，钻斗筒体20也可以采用双层壁结构，即筒体上部21的下端和筒体下部23的上端也可以相向延伸至相互连接，二者为完整的筒体结构，形成钻斗筒体20的内壁，筒体中部22套在内壁的外侧，形成钻斗筒体20的外壁，这样形成的钻斗筒体20的内部是一个整体，结构更加牢固。

需要说明的是，在不改变上述的筒体中部22和连接环24的结构及连接关系的前提下，无论钻斗筒体20采用上述的单层壁结构还是双层壁结构，都不会对钻斗的导向作用、减少冲击的作用、固壁作用和引导泥浆及减少阻力作用产生负面影响。

相应地，本发明实施例还提供一种旋挖钻机，其设置有上述实施例中的钻斗。参照上述对钻斗的描述，本发明的旋挖钻机钻孔时，钻斗筒体的直径较大的筒体中部能够孔壁紧密贴合，因而也具有以下优点：

1、有效防止钻斗在孔内的晃动和偏斜，降低打出斜孔的几率，具有钻孔导向作用；

2、钻斗的受到的冲击和侧向力的大部分能够传递至孔壁，减少向钻杆、动力头、桅杆等主机结构传递，有效避免其产生摆动和受到冲击，提高旋挖钻机工作的稳定性，减少机械故障；

3、钻斗筒体对孔壁起到挤压作用，能够坚固孔壁泥土，尤其适合在土质偏松软的地方钻孔，且当向孔内加入护壁泥浆后，还可以将泥浆压入孔壁，增加泥浆与孔壁的粘合力，增加泥浆的护壁效果。

此外，旋挖钻机的钻斗采用与上述实施例中相同的连接环时，还能减少钻斗的提升和钻进阻力，同时能够将护壁泥浆引导至孔壁，便于钻斗筒体将泥浆挤压至孔壁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钻斗，包括钻斗上底部(10)、钻斗下底部(30)以及连接所述钻斗上底部(10)和所述钻斗下底部(30)的钻斗筒体(20)，其特征在于，所述钻斗筒体(20)的最大直径大于所述钻斗上底部(10)的最大直径和所述钻斗下底部(30)的最大直径，所述钻斗筒体(20)包括筒体上部(21)、筒体中部(22)、筒体下部(23)和连接环(24)，其中，

所述筒体中部(22)的直径大于所述筒体上部(21)和所述筒体下部(23)的直径；

所述筒体上部(21)与所述钻斗上底部(10)连接，所述筒体下部(23)与所述钻斗下底部(30)连接；

所述筒体上部(21)、所述筒体下部(23)均通过所述连接环(24)与所述筒体中部(22)连接。

2.根据权利要求1所述的钻斗，其特征在于，所述连接环(24)包括第一连接环(241)和第二连接环(242)；

所述筒体上部(21)通过所述第一连接环(241)与所述筒体中部(22)的上端连接，且所述筒体上部(21)与所述第一连接环(241)的连接处位于所述筒体中部(22)的上方；

所述筒体下部(23)通过所述第二连接环(242)与所述筒体中部(22)的下端连接，且所述筒体中部(22)位于所述筒体下部(23)与所述第二连接环(242)的连接处的上方。

3.根据权利要求2所述的钻斗，其特征在于，所述连接环(24)的外表面为平面或弧形面。

4.根据权利要求2所述的钻斗，其特征在于，所述筒体上部(21)的下端通过所述第一连接环(241)与所述筒体中部(22)的上端连接，所述筒体下部(23)的上端通过所述第二连接环(242)与所述筒体中部(22)的下端连接；

或者，所述筒体上部(21)的下端与所述筒体下部(23)的上端连接。

5.根据权利要求1所述的钻斗，其特征在于，所述筒体上部(21)、所述筒体中部(22)和所述筒体下部(23)分别与所述连接环(24)焊接连接。

6.根据权利要求1所述的钻斗，其特征在于，所述钻斗筒体(20)的最大直径的部分为连续部分，且最大直径的部分的高度为所述钻斗筒体(20)总高度的1/4～2/3。

7.根据权利要求1所述的钻斗，其特征在于，钻斗筒体(20)的最大直径比所述钻斗下底部(30)的最大直径大3cm～10cm。

8.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有如权利要求1-7中任意一项所述的钻斗。