CN105257223A - 一种用于旋挖钻机的钻杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：包括方头、主杆、承载盘和至少一根键条；所述承载盘开设有承载盘内孔；方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接；承载盘内孔和主杆杆腔分别与方头相匹配；所述承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位；所述键条沿主杆外侧周向分布并与主杆外侧贴合连接，键条的下端伸入到所述凹位中与承载盘连接；所述主杆采用焊接方式与方头连接；所述键条分别采用焊接方式与主杆和承载盘连接。该钻杆可减轻扭矩对方头与主杆之间焊缝的冲击，有效提高方头与主杆之间的连接可靠性，使用寿命长，可降低旋挖钻机停机维修频率，延长无故障作业期限。

Description

一种用于旋挖钻机的钻杆

技术领域

本发明涉及钻杆技术领域，更具体地说，涉及一种用于旋挖钻机的钻杆。

背景技术

在地表以下混凝土灌注桩的成孔作业过程中，旋挖钻机是常用的地基基础工程施工设备之一。旋挖钻机通常使用摩阻式或机锁式钻杆，配合相应结构的钻头/钻具就可以完成各种地基基础的钻孔施工作业。位于钻杆下部的方头通过销轴零件，实现与不同规格钻头/钻具之间连接，从而实现旋转扭矩传递。无论是摩阻式或机锁式钻杆，大都由多节相互套叠而成，而最内层一节钻杆为最长，其下部为方头，方头上方是主杆，方头与主杆之间通常采用直接焊接工艺连接为一体。由于钻杆组成的零部件加工过程简单，操作方便，成本低廉，深受市场广大钻杆制造商的欢迎。

由于不同地质条件差异悬殊，旋挖钻机大都需要对坚硬介质破碎作业。在旋挖钻机施工过程中，钻头/钻具与坚硬介质发生激烈碰撞而所产生扭矩及冲击力，这些载荷将通过方头向主杆传递。由于方头与主杆之间通常采用直接焊接工艺连接为一体，因此方头与主杆之间传递的扭矩全部通过方头与主杆之间的平面环形焊缝所承担。随着钻杆使用时间不断累加，该平面环形焊缝容易衍生出裂纹，使钻杆失效、损坏；尤其是在焊接过程中由于工艺或材料等因素影响，容易使焊缝存在诸多焊接缺陷，从而导致平面环形焊缝更容易产生裂纹，并且同平面内一旦裂纹出现其发展速度又极快。因此，钻杆损坏频繁发生，需要经常停机维修、更换，维修周期长，工作强度大，造成旋挖钻机长时间停工。因此，需要对钻杆的结构进行改进，以提高方头与主杆之间连接的可靠性，延长钻杆使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种用于旋挖钻机、可减轻扭矩对方头与主杆之间焊缝的冲击、有效提高方头与主杆之间的连接可靠性、使用寿命长、可降低旋挖钻机停机维修频率、延长无故障作业期限的钻杆。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：包括方头、主杆、承载盘和至少一根键条；所述承载盘开设有承载盘内孔；方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接；承载盘内孔和主杆杆腔分别与方头相匹配；所述承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位；所述键条沿主杆外侧周向分布并与主杆外侧贴合连接，键条的下端伸入到所述凹位中与承载盘连接；所述主杆采用焊接方式与方头连接；所述键条分别采用焊接方式与主杆和承载盘连接。

本发明钻杆改变了方头与主杆之间的连接结构，从而改变了扭矩传递方式。对于传统钻杆，方头与主杆之间的扭矩传递集中在方头与主杆之间的平面环形焊缝，因此平面环形焊缝容易出现裂纹，因为该焊缝形成过程中无法避免诸多焊接缺陷的产生。而本发明钻杆方头与主杆之间的扭矩传递由承载盘、键条，以及方头与主杆之间焊缝共同承担；可减轻扭矩对方头与主杆之间焊缝的冲击，提高方头与主杆之间的连接可靠性，可避免如传统钻杆那样平面环形焊缝在使用过程中极其容易产生裂纹并迅速延展而导致钻杆损坏，降低焊接缺陷对连接可靠性的影响，可延长钻杆寿命，降低旋挖钻机停机维修频率，有效延长无故障作业期限。

进一步的方案是：所述方头包括从下至上依次连接的方头本体、安装平台、内嵌台一和内嵌台二；内嵌台一的外径＞内嵌台二的外径；所述的方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接是指，内嵌台一嵌设在承载盘内孔中，内嵌台二延伸至主杆杆腔中；内嵌台一的外径和内嵌台二的外径分别与承载盘内孔的内径和主杆杆腔的内径相匹配。本发明钻杆结构简单，便于组装，内嵌台一和内嵌台二可便于承载盘和主杆的定位和固定，从而可更有效地传递扭矩。

更进一步的方案是：内嵌台一的外径与承载盘内孔的内径相匹配是指，承载盘内孔与内嵌台一之间采用过盈配合，使承载盘与内嵌台一之间的贴合处实现扭矩传递。过盈配合部位使承载盘与内嵌台一之间产生挤压，从而使承载盘与内嵌台一牢固地固定在一起，可有效实现一些扭矩载荷的传递，降低钻杆机械故障的发生率；还可以通过改变过盈量数值的大小来调整过盈部位传递扭矩所占的比例。

所述内嵌台一的外径从上至下延伸时逐渐变大；所述的内嵌台一的外径＞内嵌台二的外径是指，内嵌台一的最小外径＞内嵌台二的外径；所述承载盘内孔的内径从上至下延伸时逐渐变大。承载盘内孔呈喇叭状，便于将承载盘组装到内嵌台一上；尤其是承载盘内孔与内嵌台一之间采用过盈配合时，一方面便于组装，可节省组装时间；另一方面在组装后，承载盘内孔与内嵌台一之间的挤压作用均匀，可有效分担扭矩作用力，使各个零部件实际传递荷载更趋合理。

所述内嵌台一的高度与承载盘的厚度相匹配；所述主杆的下端面与内嵌台一的上端面相贴合。

所述的承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位是指，承载盘开设有与键条相匹配的凹位，凹位从承载盘内孔壁向外延伸，凹位的深度＜承载盘的厚度；所述键条呈条状。凹位从承载盘内孔壁向外延伸，可降低凹位开设的工艺难度，便于键条与主杆和承载盘之间的组装，同时键条可有效与承载盘配合以实现方头与主杆之间的扭矩传递。凹位的深度＜承载盘的厚度，键条嵌入到承载盘内部，通过焊接方式，键条与承载盘和主杆连成一体，可避免因局部焊缝出现裂纹而导致传递扭矩能力下降。

方头与主杆连接是指，主杆杆腔的腔口开设有若干缺口，各个缺口分别与方头连接。主杆杆腔的腔口开设有若干缺口使主杆杆腔的腔口呈花瓣状；各个缺口分别与方头连接，缺口与方头之间的焊缝分布在多个空间平面，因此主杆与方头传递扭矩的焊缝呈空间分布，降低了焊缝缺陷对连接可靠度的影响，可更好地承担扭矩冲击以减少裂纹产生，有效提高连接可靠性。

优选的方案是：各个缺口分别为弧形缺口；各个弧形缺口均匀分布在主杆下端。使扭矩冲击作用更均匀地散布在焊缝的各个位置，有效提高方头与主杆之间连接的可靠性。

所述缺口的数量与键条的数量相同；各个缺口分别位于相邻键条之间；可便于进行缺口与方头之间的连接工序；同时避免键条遮挡，便于检查缺口与方头之间的焊缝是否产生裂纹，从而掌握钻杆损耗状况。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明钻杆改变了方头与主杆之间的连接结构，从而改变了扭矩传递方式；可减轻扭矩对方头与主杆之间焊缝的冲击，有效提高方头与主杆之间的连接可靠性，可避免如传统钻杆那样平面环形焊缝在使用过程中极其容易产生裂纹并迅速延展而导致钻杆损坏，降低焊接缺陷对连接可靠性的影响，可延长钻杆寿命，降低旋挖钻机停机维修频率，有效延长无故障作业期限；

2、本发明钻杆结构简单，便于组装，制作工艺难度低；

3、本发明钻杆的各个零部件实际传递荷载合理，有效降低钻杆机械故障的发生率；钻杆的各个零件受力均衡，有利于钻杆稳定地转动，从而进一步延长使用寿命；

4、本发明钻杆中，主杆与方头之间的焊缝呈空间分布，焊缝可更好地承担扭矩冲击，减少产生裂纹几率；扭矩冲击作用可均匀地散布在焊缝的各个位置，进一步提高方头与主杆之间连接的可靠性。

附图说明

图1是本发明钻杆的结构示意图；

图2是本发明钻杆的剖面图；

图3是本发明钻杆中方头的结构示意图；

图4是本发明钻杆中承载盘的结构示意图；

图5是本发明钻杆中主杆的结构示意图；

其中，1为方头、11为方头本体、12为安装平台、13为内嵌台一、14为内嵌台二、2为承载盘、21为承载盘内孔、22为凹位、3为主杆、31为缺口、4为键条。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例用于旋挖钻机的钻杆，其结构如图1～图5所示；包括方头1、主杆3、承载盘2和三根键条4。承载盘2开设有承载盘内孔21。方头1包括从下至上依次连接的方头本体11、安装平台12、内嵌台一13和内嵌台二14；内嵌台一13的外径＞内嵌台二14的外径。承载盘2的下端面与安装平台12相互贴合，内嵌台一13嵌设在承载盘内孔21中，内嵌台二14延伸至主杆3杆腔中；内嵌台一13的外径和内嵌台二14的外径分别与承载盘内孔21的内径和主杆3杆腔的内径相匹配。内嵌台一13的高度与承载盘2的厚度相匹配；主杆3的下端面与内嵌台一13的上端面相贴合。主杆3与方头1通过焊接以实现连接。键条4呈条状。承载盘2上还开设有与键条4相匹配的凹位22，凹位22从承载盘2内孔壁向外延伸，凹位22的深度＜承载盘2的厚度。键条4沿主杆3外侧周向分布并与主杆3外侧贴合连接在一起，键条4的下端伸入到凹位22中与承载盘2连接；键条4分别与主杆3和承载盘2通过焊接以实现连接。

本实施例钻杆改变了方头1与主杆3之间的连接结构，从而改变了扭矩传递方式。对于传统钻杆，方头1与主杆3之间的扭矩传递集中在方头1与主杆3之间的平面环形焊缝，因此平面环形焊缝容易出现裂纹。而本实施例钻杆方头1与主杆3之间的扭矩传递由承载盘2、键条4，以及方头1与主杆3之间焊缝共同承担；可减轻扭矩对方头1与主杆3之间焊缝的冲击，提高方头1与主杆3之间的连接可靠性，可避免如传统钻杆那样因平面环形焊缝产生裂纹而导致的钻杆损坏，可延长钻杆寿命，降低旋挖钻机停机维修频率，有效延长无故障作业期限。本实施例钻杆，各根键条4均匀分布在主杆3外侧；钻杆的各个位置受力均衡，有利于钻杆稳定地转动，从而进一步延长使用寿命。

本实施例钻杆结构简单，便于组装，内嵌台一13和内嵌台二14可便于承载盘2和主杆3的定位和固定，从而可更有效地传递扭矩。凹位22从承载盘2内孔壁向外延伸，可降低凹位22开设的工艺难度，便于键条4与主杆3和承载盘2之间的组装，同时键条4可有效与承载盘2配合以实现方头1与主杆3之间的扭矩传递。凹位22的深度＜承载盘2的厚度，键条4嵌入到承载盘2内部，通过焊接方式，键条4与承载盘2和主杆3连成一体，可避免因局部焊缝出现裂纹而导致传递扭矩能力下降。

优选地，承载盘内孔21与内嵌台一13之间采用过盈配合。过盈配合部位使承载盘2与内嵌台一13之间产生挤压，从而使承载盘2与内嵌台一13牢固地固定在一起，可有效实现扭矩传递，降低钻杆机械故障的发生率；还可以通过改变过盈量数值的大小来调整过盈部位传递扭矩所占的比例。内嵌台一13的外径从上至下延伸时逐渐变大；内嵌台一13的外径＞内嵌台二14的外径是指，内嵌台一13的最小外径＞内嵌台二14的外径；相应地，承载盘内孔21的内径从上至下延伸时逐渐变大。承载盘内孔21呈喇叭状，便于将承载盘2组装到内嵌台一13上；尤其是承载盘内孔21与内嵌台一13之间采用过盈配合，一方面便于组装，可节省组装时间；另一方面在组装后，承载盘内孔21与内嵌台一13之间的挤压作用均匀，可有效分担扭矩作用力，使各个零部件实际传递荷载更趋合理。

优选地，主杆3杆腔的腔口开设有三个缺口31，三个缺口31分别为弧形缺口；三个弧形缺口均匀分布在主杆3杆腔的腔口。三个缺口31分别与方头1连接。具体地，三个缺口31分别与内嵌台二14连接。此外，主杆3杆腔的腔口位于相邻缺口31之间的区域还可以与内嵌台一13连接。主杆3杆腔的腔口呈花瓣状，主杆3与方头1之间的焊缝分布在多个空间位置，因此主杆与方头传递扭矩的焊缝呈空间分布，焊缝可更好地承担扭矩冲击，避免产生裂纹，有效提高连接可靠性。三个弧形缺口均匀分布在主杆3杆腔的腔口，使扭矩冲击作用更均匀地散布在焊缝的各个位置，有效提高方头1与主杆3之间连接的可靠性。三个缺口31分别位于相邻键条之间；可便于进行缺口与方头之间的连接工序；同时避免键条遮挡，便于检查缺口与方头之间的焊缝是否产生裂纹，从而掌握钻杆损耗状况。

实施例二

本实施例用于旋挖钻机的钻杆，包括方头、主杆、承载盘和一根键条；承载盘开设有承载盘内孔；方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接；承载盘内孔和主杆杆腔分别与方头相匹配；承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位；键条与主杆外侧相贴合连接，键条的下端伸入到所述凹位中与承载盘连接，以实现主杆与方头之间的扭矩传递由方头与主杆之间的焊缝、承载盘和键条共同承担。主杆采用焊接方式与方头连接；键条分别采用焊接方式与主杆和承载盘连接。

本实施例钻杆改变了方头与主杆之间的连接结构，从而改变了扭矩传递方式。方头与主杆之间的扭矩传递由承载盘、键条，以及方头与主杆之间焊缝共同承担；可减轻扭矩对方头与主杆之间焊缝的冲击，提高方头与主杆之间的连接可靠性，可避免如传统钻杆那样因平面环形焊缝产生裂纹而导致的钻杆损坏，可延长钻杆寿命，降低旋挖钻机停机维修频率，有效延长无故障作业期限。

实际应用中，键条的数量可以是一根，也可以是两根、三根、四根，甚至五根以上，均可实现本发明技术目的。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：包括方头、主杆、承载盘和至少一根键条；所述承载盘开设有承载盘内孔；方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接；承载盘内孔和主杆杆腔分别与方头相匹配；所述承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位；所述键条沿主杆外侧周向分布并与主杆外侧贴合连接，键条的下端伸入到所述凹位中与承载盘连接；所述主杆采用焊接方式与方头连接；所述键条分别采用焊接方式与主杆和承载盘连接。

2.根据权利要求1所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：所述方头包括从下至上依次连接的方头本体、安装平台、内嵌台一和内嵌台二；内嵌台一的外径＞内嵌台二的外径；所述的方头上端穿过承载盘内孔延伸至主杆杆腔中与主杆连接是指，内嵌台一嵌设在承载盘内孔中，内嵌台二延伸至主杆杆腔中；内嵌台一的外径和内嵌台二的外径分别与承载盘内孔的内径和主杆杆腔的内径相匹配。

3.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：内嵌台一的外径与承载盘内孔的内径相匹配是指，承载盘内孔与内嵌台一之间采用过盈配合，使承载盘与内嵌台一之间的贴合处实现扭矩传递。

4.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：所述内嵌台一的外径从上至下延伸时逐渐变大；所述的内嵌台一的外径＞内嵌台二的外径是指，内嵌台一的最小外径＞内嵌台二的外径；所述承载盘内孔的内径从上至下延伸时逐渐变大。

5.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：所述内嵌台一的高度与承载盘的厚度相匹配；所述主杆的下端面与内嵌台一的上端面相贴合。

6.根据权利要求2所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：所述的承载盘上还开设有与键条相匹配的凹位是指，承载盘开设有与键条相匹配的凹位，凹位从承载盘内孔壁向外延伸，凹位的深度＜承载盘的厚度；所述键条呈条状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：方头与主杆连接是指，主杆杆腔的腔口开设有若干缺口，各个缺口分别与方头连接。

8.根据权利要求7所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：各个缺口分别为弧形缺口；各个弧形缺口均匀分布在主杆杆腔的腔口。

9.根据权利要求7所述的用于旋挖钻机的钻杆，其特征在于：所述缺口的数量与键条的数量相同；各个缺口分别位于相邻键条之间。