CN104213837A - 驱动筒和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动筒和旋挖钻机。驱动筒包括：外筒部、中筒部和内筒部；外筒部、中筒部和内筒部分别设置有传扭轴、第一传扭孔和第二传扭孔；传扭轴依次穿过第一传扭孔和第二传扭孔，且传扭轴可在第二传扭孔内周向转动；中筒部设置有驱动槽；驱动槽至少包括外端和第一内端，第一内端到中筒部轴线的距离小于外端到轴线的距离；内筒部设置有套管连接部，和与套管连接部相连的锁连驱动部；锁连驱动部位于驱动槽内，且锁连驱动部在驱动槽内的位置由外端向第一内端变化时，驱动槽推动锁连驱动部连同套管连接部向内筒部轴线方向移动；中筒部与内筒部之间设置有轴向限位机构。该驱动筒可以通过转动驱动头实现自动解锁和上锁，劳动强度低和工作效率高。

Description

驱动筒和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种驱动筒和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种用于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，其主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层的施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中有着广泛应用。近年来，随着工程建设脚步的加快，旋挖钻机在桩基础成孔施工的应用愈加广泛，对于旋挖钻机性能的改进也越来越受到人们的重视。

近年来，随着环境保护要求的提高，旋挖钻机通常使用全套管施工技术。全套管施工技术在套管内取土成孔，比传统的泥浆护壁污染小；取土少，对周围环境影响小；并且终孔清渣快，成孔质量高；由此使该施工技术得到了快速发展和广泛应用。

对使用全套管施工的旋挖钻机，其需要安装有套管，但由于现有的套管无法直接与动力头相连，因此通常采用驱动筒将套管连接于动力头，以将动力头的驱动力和压力传递给套管。具体而言，旋挖钻机的动力头通过锁连装置与驱动筒上端传动连接，驱动筒下端和套管通过销轴连接。此种方式的缺陷在于需要操作工，手动连接，造成施工效率低，劳动强度大。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种无需人工拆装套管的驱动筒和旋挖钻机。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种驱动筒，包括：外筒部、中筒部和内筒部；其中，所述外筒部、中筒部和内筒部分别设置有传扭轴、第一传扭孔和第二传扭孔；所述传扭轴依次穿过所述第一传扭孔和第二传扭孔，且所述传扭轴可在所述第二传扭孔内周向转动；所述中筒部设置有驱动槽；所述驱动槽至少包括外端和第一内端，所述第一内端到中筒部轴线的距离小于外端到所述轴线的距离；所述内筒部设置有套管连接部，和与所述套管连接部相连的锁连驱动部；所述锁连驱动部位于所述驱动槽内，且所述锁连驱动部在驱动槽内的位置由外端向第一内端变化时，所述驱动槽推动锁连驱动部连同套管连接部向内筒部轴线方向移动；所述锁连驱动部在驱动槽内的位置由第一内端向外端变化时，所述驱动槽推动锁连驱动部带动套管连接部向背离内筒部轴线方向移动；所述中筒部与内筒部之间设置有轴向限位机构。

进一步地，所述驱动槽还包括第二内端，所述第一内端和第二内端分别位于所述内端沿内筒部周向的两侧；并且，所述锁连驱动部在驱动槽内的位置由外端向第二内端变化时，所述驱动槽推动所述锁连驱动部带动套管连接部向内筒部轴线方向移动；所述锁连驱动部在驱动槽内的位置由第二内端向外端变化时，所述驱动槽推动锁连驱动部带动套管连接部向背离内筒部轴线方向移动。

进一步地，所述驱动槽为V型槽。

进一步地，所述传扭轴可在所述第一传扭孔和第二传扭孔中沿轴向移动；所述第二传扭孔包括沿所述内筒部周向布置的第一孔部，以及沿轴向布置的、分别位于所述第一孔部周向两端的第二孔部和第三孔部。

进一步地，所述第二传扭孔还包括：与所述第一孔部中部相连的、沿轴向布置的第四孔部。

进一步地，所述中筒部包括中筒体，和设置于所述中筒体底部的法兰；所述第一传扭孔设置于所述中筒体，所述驱动槽设置于所述法兰。

进一步地，所述轴向限位机构包括：设置于所述中筒部的限位销轴，以及设置于所述内筒部的限位凹槽，所述限位销轴与所述限位凹槽位置相对应。

进一步地，所述内筒部底部设置有连通管；所述套管连接部设置于所述连通管内，并在所述连通管内可沿内筒部径向移动；所述连通管上设置有可供锁连驱动部沿内筒部径向移动的孔。

进一步地，所述内筒部底部设置有与套管的键相适配的键槽。

另一方面，本发明还提供一种旋挖钻机，设置有上述任意一项所述的驱动筒。

本发明提供的驱动筒由位于最外层的外筒部、位于最内层的内筒部，以及位于外筒部和内筒部之间的中筒部构成。其中，外筒部用于与动力头相连，用于传递扭矩和压力。内筒部用于选择性的与套管锁连或解锁，锁连即是内筒部的套管连接部插入套管的连接孔内，解锁即内筒部的套管连接部脱离套管的连接孔。中筒部用于设置驱动槽，因为驱动槽是倾斜设置的，因此驱动槽在中筒部和内筒部相对转动时，可以推动锁连驱动部向内或向外运动，由此锁连驱动部相应的带动套管连接部也向内或向外运动，进而实现驱动筒与套管的自动锁连和解锁。

该驱动筒的工作原理为：锁连驱动部位于驱动槽的外端时，套管连接部位于套管连接孔的外侧，驱动筒与套管为解锁状态下；当需要套管与内筒部锁连时，驱动动力头带动外筒部朝第一方向转动(顺时针或逆时针转动)，使得中筒部相对内筒部有周向的相对转动，转动过程中驱动槽推动锁连驱动部由其外端运动至第一内端，锁连驱动部带动套管连接部朝内筒部轴线方向移动，套管连接部插入套管连接孔内，实现自动锁连；当需要驱动套管与内筒部相分离时，驱动动力头带动外筒部朝与上述第一方向相反的方向转动，转动过程中驱动槽推动锁连驱动部由其第一内端运动至外端，锁连驱动部带动套管连接部朝背离内筒部轴线方向移动，套管连接部套管连接孔内拔出，实现自动解锁。相对于现有技术，本发明提供的驱动筒可以通过转动驱动头实现自动解锁和上锁，无需人工连接，大大降低了劳动强度，有助于提高工作效率。

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为本发明实施例提供的驱动筒的结构分解示意图；

图2为本发明实施例提供的驱动筒的剖面示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的驱动筒结构中驱动槽的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的驱动筒结构中第二传扭孔的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的驱动筒在初始状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图；

图7为本发明实施例提供的驱动筒在锁连状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图；

图8为本发明实施例提供的驱动筒在上拔状态下，传扭轴与第一传扭孔和第二传扭孔的位移关系示意图。

附图标记说明：

1    外筒部                        11  传扭轴

12   连接耳板                      2   中筒部

21   中筒体                        22  法兰

23   第一传扭孔                    24  驱动槽

25   限位销轴                      241 第一内端

242  第二内端                      243 外端

3    内筒部                        31  第二传扭孔

32   套管连接部                    33  锁连驱动部

34   限位凹槽                      35  键槽

36   连通管                        311 第一孔部

312  第二孔部                      313 第三孔部

314  第四孔部

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。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

请参见图1至图2，该图示出了本发明实施例提供的驱动筒的结构。该驱动筒包括：外筒部1、中筒部2和内筒部3；其中，

外筒部1、中筒部2和内筒部3分别设置有传扭轴11、第一传扭孔23和第二传扭孔31；传扭轴11依次穿过第一传扭孔23和第二传扭孔31，且传扭轴11可在第二传扭孔31内周向转动。

中筒部2设置有驱动槽24(请结合图4)；驱动槽24至少包括外端243和第一内端241，第一内端241到中筒部2轴线的距离小于外端243到轴线的距离。

内筒部3设置有套管连接部32，和与套管连接部32相连的锁连驱动部33。

锁连驱动部33位于上述驱动槽24内，且锁连驱动部33在驱动槽24内的位置由外端243向第一内端241变化时，驱动槽24推动锁连驱动部33连同套管连接部32向内筒部3轴线方向移动；锁连驱动部33在驱动槽24内的位置由第一内端241向外端243变化时，驱动槽24推动锁连驱动部33连同套管连接部32向背离内筒部轴线方向移动；

中筒部2与内筒部3之间设置有轴向限位机构。

本实施例提供的驱动筒由三层筒体结构构成，分别为：位于最外层的外筒部1、位于最内层的内筒部3，以及位于外筒部1和内筒部3之间的中筒部2。其中，外筒部1用于与动力头相连，用于传递扭矩和压力。内筒部3用于选择性的与套管锁连或解锁，锁连即是内筒部3的套管连接部32插入套管连接孔(图中未示出)内，解锁即内筒部3的套管连接部32脱离套管连接孔。中筒部2用于设置驱动槽24，因为驱动槽24是倾斜设置的，因此驱动槽24在中筒部2和内筒部3相对转动时，可以推动锁连驱动部33向内(靠近筒轴线)或向外运动(远离筒轴线)，由此锁连驱动部33相应的带动套管连接部32也可径向向内或向外运动，进而实现驱动筒与套管的自动锁连和解锁。上述传扭轴11穿设过第一传扭孔23和第二传扭孔31来实现传扭，传扭轴11可在第二传扭孔31内周向转动(传扭轴11不可在第一传扭孔23内周向转动)，由此便实现中筒部2和内筒部3可以相对转动，进而保证上述相对转动过程中驱动槽24对锁连驱动部33的推动作用。

本实施例提供的驱动筒的工作原理如下：锁连驱动部33位于驱动槽24的外端243，此时套管连接部32位于套管连接孔的外侧，驱动筒与套管为解锁状态下；当需要驱动筒与套管锁连时，驱动动力头带动外筒部1朝第一方向转动(顺时针或逆时针转动)，使得中筒部2相对内筒部3有周向的相对转动，转动过程中驱动槽24推动锁连驱动部33由其外端243运动至第一内端241，锁连驱动部33带动套管连接部32朝内筒部轴线方向移动，套管连接部32插入套管连接孔内，实现自动锁连；当需要驱动筒与套管相分离时，驱动动力头带动外筒部1朝与上述第一方向相反的方向转动，转动过程中驱动槽24推动锁连驱动部33由其第一内端241运动至外端243，锁连驱动部33带动套管连接部32朝背离内筒部轴线方向移动，套管连接部32从套管连接孔内拔出，实现自动解锁。因此，本实施例提供的驱动筒可以通过转动动力头实现自动解锁和上锁，无需人工连接，大大降低了劳动强度，有助于提高工作效率。

请参见图3，上述锁连驱动部33和套管连接部32可以按照如下方式设置：

内筒部3底部设置有连通管36，套管连接部32设置于该连通管36内，并在该连通管36内可沿内筒部3径向移动；该连通管36上设置有可供锁连驱动部33沿内筒部3径向移动的孔。由此，锁连驱动部33与套管连接部32相连后从该孔伸出后进入驱动槽24。上述套管连接部32可以为第一销轴，该第一销轴沿内筒部3径向布置；锁连驱动部33可以为第二销轴，与套管连接部32垂直相连。

为了使得动力头无论是正转还是反转都能够实现驱动筒的自动锁连，上述驱动槽24还包括第二内端242(请参见图4)，驱动槽24的第一内端241和第二内端242分别位于内端243沿内筒部周向的两侧；并且，锁连驱动部33在驱动槽24内的位置由外端243向第二内端242变化时，驱动槽24推动锁连驱动部33带动套管连接部32向内筒部轴线移动；锁连驱动部33在驱动槽24内的位置由第二内端242向外端243变化时，驱动槽24推动锁连驱动部33带动套管连接部32向背离内筒部轴线方向移动。尤其是对于机锁杆的旋挖钻机，钻杆的上锁和解锁需要动力头朝不同方向驱动转动，由此使得在动力头驱动钻杆解锁或上锁的过程中，就实现了驱动筒与套管的锁连或解锁。上述驱动槽24可以为V型槽。

进一步地，旋挖钻机通常是在提钻后再进行拆卸套管的工作。为了防止在提钻的过程中，中筒部2与内筒部3有解锁方向的相对转动，造成提钻过程中驱动筒与套管提前解锁，套管脱落这一问题，在本发明在进一步优选实施例中，按照如下方式设置第二传扭孔31(图5)和第一传扭孔23：

传扭轴11可在第一传扭孔23和第二传扭孔31中沿轴向移动，第二传扭孔31包括沿内筒部3周向布置的第一孔部311，以及沿轴向布置的、分别位于第一孔部311周向两端的第二孔部312和第三孔部313。上述第二孔部312和第三孔部313用于在提钻过程中，限制中筒部2和内筒部3的相对转动。具体而言，驱动筒与套管连接状态时，驱动轴11位于第一孔部311的沿周向的一端侧，提钻过程中，动力头上提，带动外筒部1上提，传扭轴11也上提，上提过程中，传扭轴11位于第一传扭孔23的顶部，同时也位于第二传扭孔31的第二孔部312或第三孔部313的顶部，第二孔部312和第三孔部313限制了传扭轴11的周向转动，进而防止提钻过程中，中筒部2和内筒部3发生相对转动，防止在提钻过程中驱动筒与套管的解锁。上述第二孔部312和第三孔部313分别可以与驱动槽24的第一内端241和第二内端242沿轴向对应设置。

上述第二传扭孔31还包括：与第一孔部311中部相连的、沿轴向布置的第四孔部314。设置该第一孔部311的作用在于：便于边上提动力头，边拆卸套管。具体而言，提钻后，此时下压动力头后使动力头旋转移动角度后边上提动力头边旋转，在此过程中，传扭轴11从第二孔部312或第三孔部313先进入第一孔部311，然后向第一孔311中部移动，最后落入第四孔部314，此时锁连驱动部33相应的位于驱动槽24的外端243中，即实现了驱动管与套管的脱离。上述第四孔部314优选与驱动槽24的外端243沿轴向相对设置。第四孔部314优选与第一孔部311平滑过渡。本领域技术人员可以理解，上述第二孔部312、第三孔部313和第四孔部314均应位于第一孔部311的上方。

上述实施例提供的驱动筒结构中，中筒部2可以包括中筒体21，和设置于中筒体21底部的法兰22；第一传扭孔23设置于中筒体21，驱动槽24设置于法兰22。中筒部2和内筒部3之间的轴向限位机构用于保证中筒部2和内筒部3之间没有轴向位移，进而保证驱动槽24和锁连驱动部33不会有轴向上的相对移动。该轴向限位结构可以包括：设置于中筒部2的限位销轴25，以及设置于内筒部3的限位凹槽34，限位销轴25与限位凹槽34位置相对应。

此外，本领域技术人员可以理解的是，内筒部3与套管在连接前，内筒部3的套管连接部32与套管连接孔需要进行预先定位，定位至套管连接部32与套管连接孔相对应，方可进行锁连操作。为了防止在钻进过程中，定位好的内筒部3与套管发生相对位移，内筒部3底部优选设置有与套管的键相适配的键槽35。由此二者预先通过键连接确定相对位置关系。

上述实施例中，为了便于外筒部1与动力头的连接，外筒部1的顶端可以设置有连接耳板12。驱动筒安装时，将连接耳板12连接于动力头即可。为了增加传扭效率，上述传扭轴11优选为方形轴，方形轴有助于增加其与第一传扭孔和第二传扭孔的接触面积。

图1所示的驱动筒的工作过程如下：

初始状态：驱动筒的外筒部1连接动力头后，整个驱动筒悬挂在钻机动力头下方，传扭轴11在第一传扭孔23的顶端，并在第二传扭孔31的第四孔部314的顶端，锁连驱动部33位于驱动槽24的外端243，套管连接部32位于套管连接孔外。驱动筒与套管为解锁状态。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图6所示。

锁连状态：动力头下压，传扭轴11运动到第一传扭孔23和第二传扭孔31中第一孔部311的下端，动力头带动外筒部1朝第一方向转动，带动中筒部2相对于内筒部3旋转，锁连驱动部33被推到驱动槽24的第一内端241，锁连驱动部33连同套管连接部32向筒内运动，套管连接部32插入套管连接孔，实现套管(图中未示出)与驱动筒的自动锁连。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图7所示。

上拔状态：在上述锁连状态的基础上，上提动力头，传扭轴11进入第一传扭孔23的顶部，以及第二传扭孔31中第四孔部314的顶部，此时内筒部3与套管保持锁连状态，传扭轴11不会发生溜槽。传扭轴11在第一传扭孔23和第二传扭孔31中的状态如图8所示。

脱离状态：上拔完成后，下压动力头使传扭轴11进入第一传扭孔23和第二传扭孔31的底部，然后旋转动力头后同时旋转和上提动力头，使传扭轴11滑入到第二传扭孔31的第四传扭孔314顶部，这时回到初始状态，套管连接部32与套管相分离。

由上述内容可知，本发明提供的驱动筒在动力头的驱动转动下，可以实现与套管的自动锁连和解锁，省去人工拆装的工序，不仅降低了劳动强度，还提高了施工效率。

本发明实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种驱动筒。驱动筒的外筒部1与旋挖钻机的动力头相连。该旋挖钻机可以为机锁杆旋挖钻机，也可以为摩擦杆旋挖钻机。

由于上述任一种驱动筒具有上述技术效果，因此，设有该驱动筒的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

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 (10)

1.一种驱动筒，其特征在于，包括：外筒部(1)、中筒部(2)和内筒部(3)；其中，

所述外筒部(1)、中筒部(2)和内筒部(3)分别设置有传扭轴(11)、第一传扭孔(23)和第二传扭孔(31)；所述传扭轴(11)依次穿过所述第一传扭孔(23)和第二传扭孔(31)，且所述传扭轴(11)可在所述第二传扭孔(31)内周向转动；

所述中筒部(2)设置有驱动槽(24)；所述驱动槽(24)至少包括外端(243)和第一内端(241)，所述第一内端(241)到中筒部(2)轴线的距离小于外端(243)到所述轴线的距离；

所述内筒部(3)设置有套管连接部(32)，和与所述套管连接部(32)相连的锁连驱动部(33)；

所述锁连驱动部(33)位于所述驱动槽(24)内，且所述锁连驱动部(33)在驱动槽(24)内的位置由外端(243)向第一内端(241)变化时，所述驱动槽(24)推动锁连驱动部(33)连同套管连接部(32)向内筒部轴线方向移动；所述锁连驱动部(33)在驱动槽(24)内的位置由第一内端(241)向外端(243)变化时，所述驱动槽(24)推动锁连驱动部(33)带动套管连接部(32)向背离内筒部轴线方向移动；

所述中筒部(2)与内筒部(3)之间设置有轴向限位机构。

2.根据权利要求1所述的驱动筒，其特征在于，所述驱动槽(24)还包括第二内端(242)，所述第一内端(241)和第二内端(242)分别位于所述内端沿内筒部(3)周向的两侧；

并且，所述锁连驱动部(33)在驱动槽(24)内的位置由外端(243)向第二内端(242)变化时，所述驱动槽(24)推动所述锁连驱动部(33)带动套管连接部(32)向内筒部轴线方向移动；所述锁连驱动部(33)在驱动槽(24)内的位置由第二内端(242)向外端(243)变化时，所述驱动槽(24)推动锁连驱动部(33)带动套管连接部(32)向背离内筒部轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的驱动筒，其特征在于，所述驱动槽(24)为V型槽。

4.根据权利要求2所述的驱动筒，其特征在于，所述传扭轴(11)可在所述第一传扭孔(23)和第二传扭孔(31)中沿轴向移动；所述第二传扭孔(31)包括沿所述内筒部(3)周向布置的第一孔部(311)，以及沿轴向布置的、分别位于所述第一孔部(311)周向两端的第二孔部(312)和第三孔部(313)。

5.根据权利要求4所述的驱动筒，其特征在于，所述第二传扭孔(31)还包括：与所述第一孔部(311)中部相连的、沿轴向布置的第四孔部(314)。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的驱动筒，其特征在于，所述中筒部(2)包括中筒体(21)，和设置于所述中筒体(21)底部的法兰(22)；所述第一传扭孔(23)设置于所述中筒体(21)，所述驱动槽(24)设置于所述法兰(22)。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的驱动筒，其特征在于，所述轴向限位机构包括：设置于所述中筒部(2)的限位销轴(25)，以及设置于所述内筒部(3)的限位凹槽(34)，所述限位销轴(25)与所述限位凹槽(34)位置相对应。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的驱动筒，其特征在于，所述内筒部(3)底部设置有连通管(36)；所述套管连接部(32)设置于所述连通管(36)内，并在所述连通管(36)内可沿内筒部(3)径向移动；所述连通管(36)上设置有可供锁连驱动部(33)沿内筒部径向移动的孔。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的驱动筒，其特征在于，所述内筒部(3)底部设置有与套管的键相适配的键槽(35)。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至9任意一项所述的驱动筒。