CN108086913B - 钻筒装置及钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钻筒装置及钻机，属于钻机技术领域。钻筒装置包括钻筒本体、钻杆和封闭件，钻筒本体具有容纳腔，钻筒本体的底部设置有与容纳腔连通的开口，钻筒本体的底部设置有定位件，钻杆的一端与钻筒本体连接，钻杆的另一端设置有钻头，钻头伸出容纳腔，封闭件可转动的连接于钻杆，封闭件设置有钻进刀片。该钻筒装置能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。钻机包括钻筒装置，其具有该钻筒装置的全部功能。

Description

钻筒装置及钻机

技术领域

本发明涉及钻机技术领域，具体而言，涉及一种钻筒装置及钻机。

背景技术

随着全球经济的高速发展，基本建设范围的持续拓宽，以人为本和保护环境的理念及至相关法津法规实施的不断强化，使桩基础特别是现浇混凝土灌注桩基础几乎取代了基他基础，得到了广泛的应用空间。

旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应上述综合发展的需求，在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。

旋挖钻机钻进成孔工艺旋挖成孔首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使得钻具能正确的就位到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的桶式钻头置放到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩、加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。

经以往经验证明现有技术无法有效的将桩基底部沉渣厚度掏干净，对桩基底部质量存在一定隐患。

发明人在研究中发现，传统的钻筒装置至少存在以下缺点：

钻筒无法对桩基底部的沉渣进行清除干净；

使用效果较差。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种钻筒装置，改善现有技术的不足，其能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。

本发明的另一目的在于提供了一种钻机，其包括上述提到的钻筒装置，其具有该钻筒装置的全部功能。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的实施例提供了一种钻筒装置，其包括：

钻筒本体，所述钻筒本体具有容纳腔，所述钻筒本体的底部设置有与所述容纳腔连通的开口，所述钻筒本体的底部设置有定位件；

钻杆，所述钻杆的一端与所述钻筒本体连接，所述钻杆的另一端设置有钻头，所述钻头伸出所述容纳腔；

封闭件，所述封闭件可转动的连接于所述钻杆，所述封闭件设置有钻进刀片；

所述钻筒装置具有所述钻筒本体沿第一预设方向转动，所述定位件抵住且驱动所述封闭件运动使所述开口打开的钻进状态，以及所述钻筒本体沿第二预设方向转动，所述定位件抵住且驱动所述封闭件运动使所述开口封闭的封闭状态。

具体的，该钻筒装置能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。

可选的，所述钻筒装置还包括遮挡件，所述遮挡件位于所述容纳腔内，所述遮挡件与所述钻杆或所述钻筒本体固定连接，所述遮挡件与所述钻筒本体的内壁之间的缺口形成所述开口。

可选的，所述遮挡件包括第一遮挡件、第二遮挡件和第一连接件，所述第一遮挡件和所述第二遮挡件呈扇形且对称设置于所述第一连接件的两侧，所述第一遮挡件和所述第二遮挡件的圆心位于所述第一连接件上，所述第一连接件设置有用于穿设所述钻杆的第一通孔；

所述第一遮挡件和所述第二遮挡件将所述开口分隔成相对于所述第一连接件对称的第一开口和第二开口。

可选的，所述封闭件包括第一封闭件、第二封闭件和第二连接件，所述第一封闭件和所述第二封闭件呈扇形且对称设置于所述第二连接件的两侧，所述第一封闭件和所述第二封闭件的圆心位于所述第二连接件上，所述第二连接件设置有用于穿设所述钻杆的第二通孔；

所述钻进状态下，所述第一遮挡件对应于所述第一封闭件，所述第二遮挡件对应于所述第二封闭件；

所述封闭状态下，所述第一封闭件封闭所述第一开口，所述第二封闭件封闭所述第二开口。

可选的，所述钻进刀片包括第一钻进刀片和第二钻进刀片，所述定位件包括第一定位件和第二定位件，所述第一定位件和所述第二定位件对称分布于所述钻杆的两侧，所述第一封闭件设置有第一安装部和第一抵接部，所述第一安装部与所述第一钻进刀片连接，所述第二封闭件设置有第二安装部和第二抵接部，所述第二安装部与所述第二钻进刀片连接；

所述钻进状态下，所述第一定位件抵住所述第一抵接部，所述第二定位件抵住所述第二抵接部；

所述封闭状态下，所述第一定位件抵住所述第二钻进刀片，所述第二定位件抵住所述第一钻进刀片。

可选的，所述第一遮挡件、所述第二遮挡件、所述第一封闭件和所述第二封闭件呈圆的四分之一形状。

可选的，所述钻筒装置还包括轴承，所述轴承的内侧套设所述钻杆且与所述钻杆相对固定，所述轴承的外侧位于所述第二通孔且与所述第二连接件相对固定。

可选的，所述钻筒本体的底部设置有螺纹孔，所述定位件包括螺栓，所述螺栓与所述螺纹孔配合。

可选的，所述钻筒装置还包括转动轴，所述转动轴与所述钻筒本体固定连接，所述转动轴位于所述钻筒本体远离所述容纳腔的一侧，所述转动轴套设所述钻杆且与所述钻杆相对固定。

本发明的实施例还提供了一种钻机，其包括上述提到的钻筒装置，其具有该钻筒装置的全部功能。

与现有的技术相比，本发明实施例的有益效果包括：

该钻筒装置能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的钻筒装置的第一种视角下的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的钻筒装置的第二种视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的钻筒装置的第三种视角下的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的钻筒本体与遮挡件的第一种视角下的结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的钻筒本体与遮挡件的第二种视角下的结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的钻杆与封闭件的第一种视角下的结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的钻杆与封闭件的第二种视角下的结构示意图。

图标：100-钻筒装置；10-钻筒本体；11-容纳腔；12-第一定位件；13-第二定位件；14-第一开口；15-第二开口；20-钻杆；21-钻头；31-第一封闭件；32-第二封闭件；33-第二连接件；41-第一遮挡件；42-第二遮挡件；43-第一连接件；51-第一钻进刀片；52-第二钻进刀片；60-转动轴；70-加强筋。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参考图1-图7，本实施例提供了一种钻筒装置100，其包括：

钻筒本体10，钻筒本体10具有容纳腔11，钻筒本体10的底部设置有与容纳腔11连通的开口，钻筒本体10的底部设置有定位件；

钻杆20，钻杆20的一端与钻筒本体10连接，钻杆20的另一端设置有钻头21，钻头21伸出容纳腔11；

封闭件，封闭件可转动的连接于钻杆20，封闭件设置有钻进刀片；

钻筒装置100具有钻筒本体10沿第一预设方向转动，定位件抵住且驱动封闭件运动使开口打开的钻进状态，以及钻筒本体10沿第二预设方向转动，定位件抵住且驱动封闭件运动使开口封闭的封闭状态。

本实施例中，钻筒本体10呈圆筒状，其内部的容纳腔11用于容纳钻孔过程中产生的沉渣，钻头21在钻进的过程中，钻进刀片将沉渣进行处理并且在钻头21下降的过程中，将这些沉渣通过开口装进容纳腔11内。

封闭件与钻进刀片可以是固定连接，也可以一体成型，也就是说可以是封闭件的端部经过处理后形成钻进刀片。

本实施例中，第一预设方向指的是钻筒本体10顺时针旋转时的旋转方向，第二预设方向指的是钻筒本体10逆时针旋转时的旋转方向。

由于封闭件与钻筒本体10是相对可转动的，在钻筒本体10顺时针钻进时，定位件抵住封闭件，驱动钻进刀片进行钻进切割作业，钻进的过程中，其将沉渣挤压使其通过开口进入容纳腔11内进行暂存。

当钻进一定深度后，逆时针转动钻筒本体10，此时封闭件可以理解为陷在沉渣里，其与沉渣的摩擦较大，相当于封闭件相对于地面不动。钻筒本体10旋转一定角度后，定位件抵住封闭件，与此同时该封闭件将开口进行封闭，此时可以将钻筒本体10提升，便将这部分沉渣带出，完成对桩基底部沉渣的清理，钻筒本体10提出地面后，可以控制封闭件不动，顺时针驱动钻筒本体10转动，使开口打开，倒掉这部分沉渣后便可以继续进行钻进。

当然了，钻进刀片安装位置不同，其第一预设方向和第二预设方向可以相应的调换。

该钻筒装置100能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。

结合图4和图5，钻筒装置100还包括遮挡件，遮挡件位于容纳腔11内，遮挡件与钻杆20或钻筒本体10固定连接，遮挡件与钻筒本体10的内壁之间的缺口形成开口。

本实施例中，钻杆20与钻筒本体10是固定连接的，因此，遮挡件可以与钻杆20固定连接，遮挡件也可以与钻筒本体10固定连接，只要其相对于钻筒本体10固定即可，也就是说开口的位置是相对于钻筒本体10的位置不变的。

可选的，遮挡件包括第一遮挡件41、第二遮挡件42和第一连接件43，第一遮挡件41和第二遮挡件42呈扇形且对称设置于第一连接件43的两侧，第一遮挡件41和第二遮挡件42的圆心位于第一连接件43上，第一连接件43设置有用于穿设钻杆20的第一通孔；

第一遮挡件41和第二遮挡件42将开口分隔成相对于第一连接件43对称的第一开口14和第二开口15。

通过这种结构的设置，使得结构对称性较强，钻杆20位于钻筒本体10的中心位置，其穿过第一通孔后与封闭件连接，整体装置稳定性较高。

可选的，封闭件包括第一封闭件31、第二封闭件32和第二连接件33，第一封闭件31和第二封闭件32呈扇形且对称设置于第二连接件33的两侧，第一封闭件31和第二封闭件32的圆心位于第二连接件33上，第二连接件33设置有用于穿设钻杆20的第二通孔；

钻进状态下，第一遮挡件41对应于第一封闭件31，第二遮挡件42对应于第二封闭件32；

封闭状态下，第一封闭件31封闭第一开口14，第二封闭件32封闭第二开口15。

本实施例中，封闭件位于钻筒本体10的外部，其与钻筒本体10的端部贴合，第一封闭件31和第二封闭件32的半径与钻筒本体10的外壁所对应的半径相同或大致相同。

第一遮挡件41和第二遮挡件42的半径与钻筒本体10的内壁所对应的半径相同或大致相同。

本实施例中，第一遮挡件41、第二遮挡件42、第一封闭件31和第二封闭件32呈圆的四分之一形状。

也就是说每个子部件都是呈圆心角为90°的扇形，当第一开口14和第二开口15完全打开时，第一遮挡件41的投影完全位于第一封闭件31上，第二遮挡件42的投影完全位于第二封闭件32上。第一开口14和第二开口15封闭时，可以理解为四个扇形构成了一个整圆。

结合图1、图2、图6和图7，钻进刀片包括第一钻进刀片51和第二钻进刀片52，定位件包括第一定位件12和第二定位件13，第一定位件12和第二定位件13对称分布于钻杆20的两侧，第一封闭件31设置有第一安装部和第一抵接部，第一安装部与第一钻进刀片51连接，第二封闭件32设置有第二安装部和第二抵接部，第二安装部与第二钻进刀片52连接；

钻进状态下，第一定位件12抵住第一抵接部，第二定位件13抵住第二抵接部；

封闭状态下，第一定位件12抵住第二钻进刀片52，第二定位件13抵住第一钻进刀片51。

这样的结构设置，使得装置对称性较强，稳定性较好。

可选的，钻筒装置100还包括轴承，轴承的内侧套设钻杆20且与钻杆20相对固定，轴承的外侧位于第二通孔且与第二连接件33相对固定。

通过设置轴承，使得封闭件相对于钻杆20的转动更加顺利，磨损较小。

可选的，钻筒本体10的底部设置有螺纹孔，定位件包括螺栓，螺栓与螺纹孔配合。

本实施例中选用螺栓强度、硬度较大，能够满足使用需求。

其他实施例中，任何凸出的结构，只要能够起到抵接作用的结构均可，或者说在钻筒本体10制造成型时，其端部成型出凸出的杆件，该杆件同样可以起到定位件的作用。

可选的，钻筒装置100还包括转动轴60，转动轴60与钻筒本体10固定连接，转动轴60位于钻筒本体10远离容纳腔11的一侧，转动轴60套设钻杆20且与钻杆20相对固定。

该转动轴60与钻机上的相应结构进行配合，这些结构可以给钻筒本体10提供扭矩和轴向的力。

本实施例中，转动轴60的外侧设置有多个加强筋70，其沿转动轴60的周向均匀分布，以提高整个装置的稳定性。

根据本发明实施例提供的一种钻筒装置100，钻筒装置100的工作原理是：

钻筒装置100在钻进的过程中，钻头21伸入地下，顺时针驱动钻筒本体10转动时，定位件抵住封闭件，使封闭件上的钻进刀片进行切割钻进，此时开口是打开的，钻进过程中产生的沉渣通过开口进入容纳腔11内进行暂存，钻进一定的深度后，逆时针驱动钻筒本体10转动，使定位件抵住封闭件，此时封闭件将开口封闭，将钻筒装置100整体提出地面，倒掉沉渣后可以继续钻进。

采用这种结构，能掏起孔底最底部沉渣，有利于减少底部的沉渣厚度，增加桩基的一次成孔率。减少掏渣次数，确保桩基底部施工质量，进而缩短工期达到节约成本的目的。

经过实际操作及安装都表明，这种改进方案设计合理，采用的方法具有一定的创新性，并且经济合理，桩基一次性成孔率增加，并且提高了效率，确保了桥梁桩基的质量及施工进度，降低了成本，达到了预期目标，对类似工程施工具有一定的指导意义。

本实施例中的钻筒本体10为平底钻筒，可以提高桩基底部掏渣效率，确保桩基底部质量可控。钻筒的定位螺栓采用锥形设置，这样在桩基内旋转可以减少摩擦避免定位螺栓损坏影响旋挖钻进的整体施工。

实施例2

本实施例也提供了一种钻机，其包括上述提到的钻筒装置100，其具有该钻筒装置100的全部功能。

钻筒装置100的结构可以参考实施例1。

综上所述，本发明提供了一种钻筒装置100，该钻筒装置100能够将桩基底部沉渣清除干净，有利于减少底部的沉渣厚度，提高桩基一次成孔率，同时大大降低了经济成本。其结构设计合理，整体使用效果较佳，市场应用潜力巨大。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种钻筒装置，其特征在于，包括：

钻筒本体，所述钻筒本体具有容纳腔，所述钻筒本体的底部设置有与所述容纳腔连通的开口，所述钻筒本体的底部设置有定位件；

钻杆，所述钻杆与所述钻筒本体同轴设置，所述钻杆的一端与所述钻筒本体连接，所述钻杆的另一端设置有钻头，所述钻头伸出所述容纳腔，以进行钻进；

封闭件，所述封闭件绕所述钻筒本体的轴线可转动的连接于所述钻杆，所述封闭件设置有钻进刀片；

所述钻筒装置具有所述钻筒本体沿第一预设方向转动，所述定位件抵住且驱动所述封闭件运动使所述开口打开的钻进状态，以及所述钻筒本体沿第二预设方向转动，所述定位件抵住且驱动所述封闭件运动使所述开口封闭的封闭状态；

所述钻筒装置还包括遮挡件，所述遮挡件位于所述容纳腔内，所述遮挡件与所述钻杆或所述钻筒本体固定连接，所述遮挡件与所述钻筒本体的内壁之间的缺口形成所述开口；

所述遮挡件包括第一遮挡件、第二遮挡件和第一连接件，所述第一遮挡件和所述第二遮挡件呈扇形且对称设置于所述第一连接件的两侧，所述第一遮挡件和所述第二遮挡件的圆心位于所述第一连接件上，所述第一连接件设置有用于穿设所述钻杆的第一通孔；

所述第一遮挡件和所述第二遮挡件将所述开口分隔成相对于所述第一连接件对称的第一开口和第二开口；

所述封闭件包括第一封闭件、第二封闭件和第二连接件，所述第一封闭件和所述第二封闭件呈扇形且对称设置于所述第二连接件的两侧，所述第一封闭件和所述第二封闭件的圆心位于所述第二连接件上，所述第二连接件设置有用于穿设所述钻杆的第二通孔；

所述钻进状态下，所述第一遮挡件对应于所述第一封闭件，所述第二遮挡件对应于所述第二封闭件；

所述封闭状态下，所述第一封闭件封闭所述第一开口，所述第二封闭件封闭所述第二开口；

所述钻进刀片包括第一钻进刀片和第二钻进刀片，所述定位件包括第一定位件和第二定位件，所述第一定位件和所述第二定位件对称分布于所述钻杆的两侧，所述第一封闭件设置有第一安装部和第一抵接部，所述第一安装部与所述第一钻进刀片连接，所述第二封闭件设置有第二安装部和第二抵接部，所述第二安装部与所述第二钻进刀片连接；

所述钻进状态下，所述第一定位件抵住所述第一抵接部，所述第二定位件抵住所述第二抵接部；

所述封闭状态下，所述第一定位件抵住所述第二钻进刀片，所述第二定位件抵住所述第一钻进刀片；

所述钻筒装置还包括转动轴，所述转动轴与所述钻筒本体固定连接，所述转动轴位于所述钻筒本体远离所述容纳腔的一侧，所述转动轴套设所述钻杆且与所述钻杆相对固定，所述转动轴的外侧设置有多个加强筋，多个所述加强筋沿所述转动轴的周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的钻筒装置，其特征在于，所述第一遮挡件、所述第二遮挡件、所述第一封闭件和所述第二封闭件呈圆的四分之一形状。

3.根据权利要求1所述的钻筒装置，其特征在于，所述钻筒装置还包括轴承，所述轴承的内侧套设所述钻杆且与所述钻杆相对固定，所述轴承的外侧位于所述第二通孔且与所述第二连接件相对固定。

4.根据权利要求1-3任一项所述的钻筒装置，其特征在于，所述钻筒本体的底部设置有螺纹孔，所述定位件包括螺栓，所述螺栓与所述螺纹孔配合。

5.一种钻机，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的钻筒装置。