CN103993832A - 深孔岩石桩成型设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基础工程施工设备领域，尤其涉及一种深孔岩石桩成型设备，包括底盘、上车、操作室、钻桅、钻杆和主卷扬，钻杆上设置动力头，钻杆末端设置钻具，钻具里面设置一个火焰切割枪头，动力头下部依次设置中央回转体和动力头支架，中央回转体和动力头支架设置在钻杆上，动力头支架上设置空气卷扬和燃油卷扬，上车上设置附加油箱和气泵，附加油箱和气泵分别连接燃油管和空气管，燃油管和空气管通过中央回转体后分别缠绕到空气卷扬和燃油卷扬上，燃油管和空气管的末端与火焰切割枪头连接。本发明突破传统钻机的物理切削成孔方式，采用新型的火焰切割方式，能够形成高精度、大承载力的优质桩孔，具有高效、环保、节能、低成本的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基础工程施工设备领域，尤其涉及一种用于硬质岩石层钻进成孔的深孔岩石桩成型设备。
背景技术
目前在公路、铁路、桥梁、水利工程及城市建筑工程等桩基工程中，广泛应用旋挖钻机作为成孔设备，由于其高效、节能、低噪声、低污染、地层适应性较广等优点，受到越来越多施工单位的青睐。它采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强。施工过程中对一般土、砂地层来说，旋挖钻机可以轻松胜任，游刃有余。但是在我国西南地区，地质条件恶劣，多岩层，且岩石内硬矿物含量多，硬度高，旋挖钻机在这种单轴抗压强度较大的岩石层地质条件下进行成孔作业施工时，钻具刀头会快速磨损，使钻进效率大大降低，燃油油耗和设备损耗呈倍数增加，极大地增加了施工成本。
发明内容
本发明的目的是：提供一种深孔岩石桩成型设备，能够有效避免钻具刀头快速磨损，轻松地在硬质岩石层进行钻进成孔作业，大大提高施工效率，降低施工成本。
本发明深孔岩石桩成型设备包括底盘、上车、操作室、钻桅、钻杆和主卷扬，上车和操作室设置在底盘上，钻桅和主卷扬设置在上车上，钻杆与钻桅连接，钻杆上设置动力头，钻杆末端设置钻具，钻具里面设置至少一个火焰切割枪头，动力头下部设置中央回转体，中央回转体下部设置动力头支架，中央回转体和动力头支架上下依次设置在钻杆上，动力头支架上设置空气卷扬和燃油卷扬，空气卷扬和燃油卷扬在钻具工作的过程中通过液压马达的驱动实现燃油管和空气管的收放，上车上设置附加油箱和气泵，附加油箱和气泵分别连接燃油管和空气管，燃油管和空气管通过中央回转体后分别缠绕到空气卷扬和燃油卷扬上，燃油管和空气管的末端与火焰切割枪头连接。
中央回转体用来输送燃油、液压油和空气，并且防止管路因旋转而缠绕在钻杆上形成“麻花”。空气卷扬和燃油卷扬与现有设备上的主卷扬采用随动控制方式，即钻杆下放的同时，空气卷扬和燃油卷扬相应的进行下放空气管和燃油管；钻杆提升时，空气卷扬和燃油卷扬相应的进行提升空气管和燃油管。
中央回转体由中央回转体外圈和中央回转体内圈组成，中央回转体外圈和中央回转体内圈同轴线，钻杆穿过中央回转体内圈，中央回转体外圈的高度小于中央回转体内圈的高度，中央回转体外圈上端与动力头固定连接，中央回转体内圈上端与动力头上的內键套固定连接，中央回转体内圈下端与动力头支架固定连接，中央回转体内部设置5个通道，每个通道均包括第一通道、环形的槽口和第二通道，槽口设置在中央回转体内圈的外侧面上，槽口的入口与水平设置在中央回转体外圈上的第一通道连接，槽口的出口与设置在中央回转体内圈上的第二通道连接，第二通道的出口设置在中央回转体内圈的外侧面上。5个通道分别用来传输燃油管中的燃油、空气管中的空气和用于液压马达上3个油路中的液压油。通道的数量还可以根据实际需要设置。以燃油的输送为例，燃油管从附加油箱中出来之后连接到第一通道上，然后第二通道上再连接一个燃油管通到火焰切割枪头上，即燃油从燃油管进入第一通道，然后绕槽口一圈后进入第二通道，再进入第二通道上连接的燃油管以供给火焰切割枪头使用。空气和液压油具有与燃油类似的输送方式。
槽口上面和下面分别设置至少一个密封圈，防止燃油、空气和液压油的泄露。
动力头支架由底板和与底板垂直的筒状的通道管组成，通道管上端设置装配台，装配台上设置装配孔，钻杆穿过通道管，通道管两边的底板上分别设置两个相互平行的立板，立板上设置固定孔，两个平行的立板之间安装空气卷扬或燃油卷扬，通道管与两边的立板之间分别设置一个孔，孔供燃油管或空气管的穿过使用。
空气卷扬包括中空的卷筒，卷筒侧面上设置空气管穿出孔，卷筒两侧分别设置一个圆盘，空气卷扬设置在两个平行的立板之间，卷筒内部和一个立板上分别设置内连接块和外连接块，外连接块固定在立板上，外连接块和内连接块通过调心轴承连接，内连接块内部设置空气通道，空气通道的外端口设置单孔回转接头，卷筒内部和另一个立板上分别设置减速机和液压马达，液压马达固定在立板上，液压马达通过减速机减速后，带动卷筒旋转。空气管通过单孔回转接头与空气通道的外端口连接，空气通道的内端口连接空气管，空气管从空气管穿出孔穿出后绕到卷筒上，能够防止“麻花”现象。燃油卷扬与空气卷扬的结构和连接方式相同。
钻具呈中空的圆台状，钻具内设置管路通道，管路通道为通孔，管路通道用于放置火焰切割枪头，钻具上面设置钻杆连接管，钻杆连接管呈中空的长方体结构，钻杆连接管中间水平设置销轴孔，销轴孔用来安装销轴，钻杆通过销轴与钻具连接，钻杆连接管上部外面设置一圈固定凸台，固定凸台能够起到加固的作用。
火焰切割枪头上端连接燃油空气管，燃油空气管位于管路通道内，燃油空气管上设置燃油管接头和空气管接头，燃油管接头和空气管接头分别连接燃油管和空气管，燃油管接头和空气管接头位于钻具上表面上。
钻具里面设置1—5个火焰切割枪头。设置多个火焰切割枪头能够提高钻孔的效率。
工作原理及过程：深孔岩石桩成型设备开始工作时，应提前打开气泵和附加油箱的供给开关，并点火火焰切割枪头。深孔岩石桩成型设备工作时，內键套驱动钻杆使其旋转，同时內键套带动动力头支架旋转，这样能够保证钻杆、动力头支架和钻具的同步旋转，而且由于中央回转体外圈不转，中央回转体内圈与钻杆、动力头支架和钻具同步旋转，能够防止燃油管和空气管等管路因旋转而缠绕在钻杆上形成“麻花”。在钻具工作时，附加油箱和气泵向火焰切割枪头输送燃油和空气，保证连续喷射火焰。钻杆的旋转以及空气卷扬、燃油卷扬和主卷扬的旋转能够让钻具边旋转边下降，从而使火焰切割枪头喷射火焰形成规则的圆周运动轨迹，当钻具下降到一定深度后，晃动钻具将切割下来的岩石取出，然后再继续进行切割，从而实现成孔。向火焰切割枪头输送空气不仅能保证连续喷射火焰，而且能将切割时产生的物质吹散，使切割更顺利。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
深孔岩石桩成型设备针对岩石层地质钻孔成孔，特别是深孔施工的情况，突破传统钻机的物理切削成孔方式，采用新型的火焰切割方式，实现对岩石层的切割与破坏，形成高精度、大承载力的优质桩孔，不仅能够满足施工设计要求，而且能够实现高效、环保、节能、低成本的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中中央回转体的主视图；
图3是图1中中央回转体的俯视图；
图4是图1中动力头支架的主视图；
图5是图1中动力头支架的俯视图；
图6是图1中钻具、钻杆连接管和火焰切割枪头的主视图；
图7是图1中钻具、钻杆连接管和火焰切割枪头的俯视图；
图8是图6中沿A-A的剖面图；
图9是图6中沿X方向的局部向视图；
图10是图1中动力头支架和空气卷扬的安装示意图。
图中：1、底盘；2、上车；3、操作室；4、火焰切割枪头；5、钻具；6、钻杆连接管；7、燃油管；8、空气管；9、燃油卷扬；10、动力头支架；11、中央回转体；12、动力头；13、空气卷扬；14、钻杆；15、钻桅；16、附加油箱；17、气泵；18、第一通道；19、密封圈；20、槽口；21、第二通道；22、中央回转体外圈；23、中央回转体内圈；24、底板；25、立板；26、通道管；27、装配孔；28、孔；29、固定孔；30、管路通道；31、燃油空气管；32、燃油管接头；33、销轴孔；34、固定凸台；35、空气管接头；36、单孔回转接头；37、外连接块；38、调心轴承；39、内连接块；40、卷筒；41、减速机；42、液压马达；43、圆盘；44、空气管穿出孔；45、空气通道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示，深孔岩石桩成型设备包括底盘1、上车2、操作室3、钻桅15、钻杆14和主卷扬，上车2和操作室3设置在底盘1上，钻桅15和主卷扬设置在上车2上，钻杆14与钻桅15连接，钻杆14上设置动力头12，钻杆14末端设置钻具5，钻具5里面设置一个火焰切割枪头4，动力头12下部设置中央回转体11，中央回转体11下部设置动力头支架10，中央回转体11和动力头支架10上下依次设置在钻杆14上，动力头支架10上设置空气卷扬13和燃油卷扬9，空气卷扬13和燃油卷扬9在钻具5工作的过程中通过液压马达的驱动实现燃油管7和空气管8的收放，上车2上设置附加油箱16和气泵17，附加油箱16和气泵17分别连接燃油管7和空气管8，燃油管7和空气管8通过中央回转体11后分别缠绕到空气卷扬13和燃油卷扬9上，燃油管7和空气管8的末端与火焰切割枪头4连接。
中央回转体11用来输送燃油、液压油和空气，并且防止管路因旋转而缠绕在钻杆14上形成“麻花”。空气卷扬13和燃油卷扬9与现有设备上的主卷扬采用随动控制方式，即钻杆14下放的同时，空气卷扬13和燃油卷扬9相应的进行下放空气管8和燃油管7；钻杆14提升时，空气卷扬13和燃油卷扬9相应的进行提升空气管8和燃油管7。
如图2和图3所示，中央回转体11由中央回转体外圈22和中央回转体内圈23组成，中央回转体外圈22和中央回转体内圈23同轴线，钻杆14穿过中央回转体内圈23，中央回转体外圈22的高度小于中央回转体内圈23的高度，中央回转体外圈22上端与动力头12固定连接，中央回转体内圈23上端与动力头12上的內键套固定连接，中央回转体内圈23下端与动力头支架10固定连接，中央回转体11内部设置5个通道，每个通道均包括第一通道18、环形的槽口20和第二通道21，槽口20设置在中央回转体内圈23的外侧面上，槽口20的入口与水平设置在中央回转体外圈22上的第一通道18连接，槽口20的出口与设置在中央回转体内圈23上的第二通道21连接，第二通道21的出口设置在中央回转体内圈23的外侧面上。5个通道分别用来传输燃油管7中的燃油、空气管8中的空气和用于液压马达上3个油路中的液压油。以燃油的输送为例，燃油管7从附加油箱16中出来之后连接到第一通道18上，然后第二通道21上再连接一个燃油管7通到火焰切割枪头4上，即燃油从燃油管7进入第一通道18，然后绕槽口20一圈后进入第二通道21，再进入第二通道21上连接的燃油管7以供给火焰切割枪头4使用。空气和液压油具有与燃油类似的输送方式。
如图2所示，槽口20上面和下面分别设置一个密封圈19，防止燃油、空气和液压油的泄露。
如图4和图5所示，动力头支架10由底板24和与底板24垂直的筒状的通道管26组成，通道管26上端设置装配台，装配台上设置装配孔27，钻杆14穿过通道管26，通道管26两边的底板24上分别设置两个相互平行的立板25，立板25上设置固定孔29，两个平行的立板25之间安装空气卷扬13或燃油卷扬9，通道管26与两边的立板25之间分别设置一个孔28，孔28供燃油管7或空气管8的穿过使用。
如图10所示，空气卷扬13包括中空的卷筒40，卷筒40侧面上设置空气管穿出孔44，卷筒40两侧分别设置一个圆盘43，空气卷扬13设置在两个平行的立板25之间，卷筒40内部和一个立板25上分别设置内连接块39和外连接块37，外连接块37固定在立板25上，外连接块37和内连接块39通过调心轴承38连接，内连接块39内部设置空气通道45，空气通道45的外端口设置单孔回转接头36，卷筒40内部和另一个立板25上分别设置减速机41和液压马达42，液压马达42固定在立板25上，液压马达42通过减速机41减速后，带动卷筒40旋转。空气管8通过单孔回转接头36与空气通道45的外端口连接，空气通道45的内端口连接空气管8，空气管8从空气管穿出孔44穿出后绕到卷筒40上，能够防止“麻花”现象。燃油卷扬9与空气卷扬13的结构和连接方式相同。
如图6、图7、图8和图9所示，钻具5呈中空的圆台状，钻具5内设置管路通道30，管路通道30为通孔，管路通道30用于放置火焰切割枪头4，钻具5上面设置钻杆连接管6，钻杆连接管6呈中空的长方体结构，钻杆连接管6中间水平设置销轴孔33，销轴孔33用来安装销轴，钻杆14通过销轴与钻具5连接，钻杆连接管6上部外面设置一圈固定凸台34，固定凸台34能够起到加固的作用。
火焰切割枪头4上端连接燃油空气管31，燃油空气管31位于管路通道30内，燃油空气管31上设置燃油管接头32和空气管接头35，燃油管接头32和空气管接头35分别连接燃油管7和空气管8，燃油管接头32和空气管接头35位于钻具5上表面上。
深孔岩石桩成型设备开始工作时，应提前打开气泵17和附加油箱16的供给开关，并点火火焰切割枪头4。深孔岩石桩成型设备工作时，內键套驱动钻杆14使其旋转，同时內键套带动动力头支架10旋转，这样能够保证钻杆14、动力头支架10和钻具5的同步旋转，而且由于中央回转体外圈22不转，中央回转体内圈23与钻杆14、动力头支架10和钻具5同步旋转，能够防止燃油管7和空气管8等管路因旋转而缠绕在钻杆14上形成“麻花”。在钻具5工作时，附加油箱16和气泵17向火焰切割枪头4输送燃油和空气，保证连续喷射火焰。钻杆14的旋转以及空气卷扬13、燃油卷扬9和主卷扬的旋转能够让钻具5边旋转边下降，从而使火焰切割枪头4喷射火焰形成规则的圆周运动轨迹，当钻具5下降到一定深度后，晃动钻具5将切割下来的岩石取出，然后再继续进行切割，从而实现成孔。向火焰切割枪头4输送空气不仅能保证连续喷射火焰，而且能将切割时产生的物质吹散，使切割更顺利。
综上所述，本发明突破传统钻机的物理切削成孔方式，采用新型的火焰切割方式，实现对岩石层的切割与破坏，能够形成高精度、大承载力的优质桩孔，具有高效、环保、节能、低成本的优点。
Claims (8)
1.一种深孔岩石桩成型设备，包括底盘(1)、上车(2)、操作室(3)、钻桅(15)、钻杆(14)和主卷扬，上车(2)和操作室(3)设置在底盘(1)上，钻桅(15)和主卷扬设置在上车(2)上，钻杆(14)与钻桅(15)连接，钻杆(14)上设置动力头(12)，其特征在于：钻杆(14)末端设置钻具(5)，钻具(5)里面设置至少一个火焰切割枪头(4)，动力头(12)下部设置中央回转体(11)，中央回转体(11)下部设置动力头支架(10)，中央回转体(11)和动力头支架(10)上下依次设置在钻杆(14)上，动力头支架(10)上设置空气卷扬(13)和燃油卷扬(9)，上车(2)上设置附加油箱(16)和气泵(17)，附加油箱(16)和气泵(17)分别连接燃油管(7)和空气管(8)，燃油管(7)和空气管(8)通过中央回转体(11)后分别缠绕到空气卷扬(13)和燃油卷扬(9)上，燃油管(7)和空气管(8)的末端与火焰切割枪头(4)连接。
2.根据权利要求1所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的中央回转体(11)由中央回转体外圈(22)和中央回转体内圈(23)组成，中央回转体外圈(22)和中央回转体内圈(23)同轴线，中央回转体外圈(22)的高度小于中央回转体内圈(23)的高度，中央回转体外圈(22)上端与动力头(12)固定连接，中央回转体内圈(23)上端与动力头(12)上的內键套固定连接，中央回转体内圈(23)下端与动力头支架(10)固定连接，中央回转体(11)内部设置5个通道，每个通道均包括第一通道(18)、环形的槽口(20)和第二通道(21)，槽口(20)设置在中央回转体内圈(23)的外侧面上，槽口(20)的入口与水平设置在中央回转体外圈(22)上的第一通道(18)连接，槽口(20)的出口与设置在中央回转体内圈(23)上的第二通道(21)连接，第二通道(21)的出口设置在中央回转体内圈(23)的外侧面上。
3.根据权利要求2所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的槽口(20)上面和下面分别设置至少一个密封圈(19)。
4.根据权利要求1或2所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的动力头支架(10)由底板(24)和与底板(24)垂直的筒状的通道管(26)组成，通道管(26)上端设置装配台，装配台上设置装配孔(27)，通道管(26)两边的底板(24)上分别设置两个相互平行的立板(25)，立板(25)上设置固定孔(29)，通道管(26)与两边的立板(25)之间分别设置一个孔(28)。
5.根据权利要求4所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的空气卷扬(13)包括中空的卷筒(40)，卷筒(40)侧面上设置空气管穿出孔(44)，卷筒(40)两侧分别设置一个圆盘(43)，空气卷扬(13)设置在两个平行的立板(25)之间，卷筒(40)内部和一个立板(25)上分别设置内连接块(39)和外连接块(37)，外连接块(37)固定在立板(25)上，外连接块(37)和内连接块(39)通过调心轴承(38)连接，内连接块(39)内部设置空气通道(45)，空气通道(45)的外端口设置单孔回转接头(36)，卷筒(40)内部和另一个立板(25)上分别设置减速机(41)和液压马达(42)，液压马达(42)固定在立板(25)上，燃油卷扬(9)与空气卷扬(13)的结构和连接方式相同。
6.根据权利要求1所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的钻具(5)呈中空的圆台状，钻具(5)内设置管路通道(30)，管路通道(30)为通孔，钻具(5)上面设置钻杆连接管(6)，钻杆连接管(6)呈中空的长方体结构，钻杆连接管(6)中间水平设置销轴孔(33)，钻杆连接管(6)上部外面设置一圈固定凸台(34)。
7.根据权利要求1所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的火焰切割枪头(4)上端连接燃油空气管(31)，燃油空气管(31)上设置燃油管接头(32)和空气管接头(35)，燃油管接头(32)和空气管接头(35)分别连接燃油管(7)和空气管(8)。
8.根据权利要求1、6或7所述的深孔岩石桩成型设备，其特征在于：所述的钻具(5)里面设置1—5个火焰切割枪头(4)。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of abandoning: 20170315 |
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