CN109469443A - 一种基于灌注桩的集成动力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于灌注桩的集成动力装置，包括罩壳、成孔动力部件以及泥浆泵。成孔动力部件设于罩壳内，成孔动力部件驱动外部的钻头转动；泥浆泵设于罩壳内，泥浆泵的一端与成孔动力部件可拆卸连接，另一端与外部的钻杆部件可拆卸连接，成孔动力部件与泥浆泵均连接外部液压系统/气动系统。所述钻杆部件顺次连通泥浆泵、成孔动力部件以及钻头；成孔时，所述集成动力装置随钻头一起浸入孔中。本申请将成孔动力部件以及泥浆泵集成为一体，极大缩短了钻头与成孔动力部件之间的距离，因而钻孔过程中能够更好地保证两者的同轴度，进而提高了系统的运行效率和寿命。

Description

一种基于灌注桩的集成动力装置
技术领域
本发明涉及钻孔灌注桩施工工艺，特别涉及一种在桩的底端采用集成动力装置进行钻孔灌桩的系统。
背景技术
钻孔作业时，需要将钻头输送至孔底，现有技术中，驱动钻头的成孔动力部件和抽取泥浆的动力部件均设置在地面上，并且分散设置，这对作旋转运动的钻头非常不利，孔越深，钻头与成孔动力部件的同轴度越难以保证，而且整个系统的能量损耗大。
另外，目前电机多采用电机驱动，其扭矩相对较小，在硬质地层使用时会受到约束。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种基于灌注桩的集成动力装置，包括：
罩壳；
成孔动力部件，所述成孔动力部件设于所述罩壳内，所述成孔动力部件驱动外部的钻头转动；以及，
泥浆泵，所述泥浆泵设于罩壳内，所述泥浆泵的一端与成孔动力部件可拆卸连接，另一端与外部的钻杆部件可拆卸连接，所述成孔动力部件与所述泥浆泵均连接外部液压系统/气动系统；
所述钻杆部件顺次连通泥浆泵、成孔动力部件以及钻头；
成孔时，所述集成动力装置随钻头一起浸入孔中。
优选的，所述成孔动力部件包括：
箱体；
主轴，所述主轴中空并与箱体转动连接，所述主轴的两端分别连接并连通钻头和泥浆泵；以及，
第一液压马达/第一气动马达，所述第一液压马达/第一气动马达安装于箱体上，并通过驱动主轴而驱动钻头转动，所述第一液压马达/第一气动马达连接所述液压系统/气动系统。
优选的，所述成孔动力部件还包括齿轮轴和从动齿轮；
所述第一液压马达/第一气动马达的输出轴连接所述齿轮轴，所述从动齿轮设于主轴上，所述齿轮轴与从动齿轮啮合。
优选的，所述成孔动力部件包括至少一组第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴，当成孔动力部件包括多组第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴时，通过控制运行的第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴的组数实现调速。
优选的，所述主轴的两端与箱体密封连接。
优选的，所述主轴的上端通过法兰与箱体密封连接，所述法兰连接泥浆泵。
优选的，所述泥浆泵包括泵体、第二液压马达/第二气动马达以及叶轮；
所述泵体的两端分别与钻杆部件和成孔动力部件可拆卸连接，并与两者均连通；所述马达安装于所述泵体上，并驱动所述叶轮。
优选的，所述泥浆泵还包括马达座，所述第二液压马达/第二气动马达通过所述马达座连接泵体。
优选的，所述泥浆泵包括至少一组第二液压马达/第二气动马达和马达座。
优选的，所述泥浆泵还包括第一接头，所述钻杆部件包括第二接头；所述第一接头的一端与泵体可拆卸连接，另一端密封地套接于所述第二接头中，所述第二接头的下端连接成孔动力部件。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
1、本申请的成孔动力部件以及泥浆泵通过液压系统/气动系统提供动力，相对于采用电力设备作为动力源来说，基于液压系统/气动系统的成孔动力部件能够向钻头输出更大的扭矩。
2、本申请将成孔动力部件以及泥浆泵集成为一体，其中，成孔动力部件与钻头直接连接，极大缩短了钻头与成孔动力部件之间的距离，因而钻孔过程中能够更好地保证两者的同轴度。
3、钻孔过程中，箱体、成孔动力部件以及泥浆泵随钻头一起深入孔中，罩壳既能够保护动力部件以及泥浆泵，同时泥浆能够对罩壳进行降温，亦相当于间接对成孔动力部件以及泥浆泵进行降温。
附图说明
图1为本申请的集成动力装置的剖视图；
图2为本申请的集成动力装置的俯视图；
图3为本申请的成孔动力部件的剖视图；
图4为本申请的成孔动力部件的示意图；
图5为本申请的泥浆泵的剖视图；
图6为本申请的泥浆泵的示意图。
其中，1、罩壳，2、泥浆泵，201、泵体，202、叶轮，203、第二液压马达/第二气动马达，204、马达座，205、第一接头，3、成孔动力部件，301、主轴，302、密封件，303、从动齿轮，304、箱体，305、齿轮轴，306、第一液压马达/第一气动马达，307、法兰，4、钻头，5、钻杆部件，501、第二接头。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例加以详细说明。
请参阅图1-6，一种基于灌注桩的集成动力装置，包括罩壳1、成孔动力部件3以及泥浆泵2。
罩壳1罩设在成孔动力部件3和泥浆泵2上，用于保护成孔动力部件3和泥浆泵2。在一个实施例中，罩壳1的采用镂空格栅，在钻孔时，循环的泥浆对罩壳1内的硬件具有更优的冷却效果。
成孔动力部件3用于驱动钻头4转动，两者优选同轴连接。该处的转动既包括正转，也包括反转。成孔动力部件3的下端与钻头4可拆卸连接，以便于拆装。成孔动力部件3通过紧固件安装在罩壳1内。成孔动力部件3连接外部的液压系统/气动系统，即，成孔动力部件3通过液压系统/气动系统提供动力；相对于采用电力设备作为动力源来说，基于液压系统/气动系统的成孔动力部件3能够向钻头4输出更大的扭矩。
泥浆泵2用于将钻头4钻进时产生的泥块抽吸并排出。泥浆泵2位于罩壳1内，可与罩壳1通过紧固件连接，当然也可通过其他方式连接罩壳1。泥浆泵2的下端与成孔动力部件3可拆卸连接，泥浆泵2的上端与外部的钻杆部件5可拆卸连接。泥浆泵2还连接外部的液压系统/气动系统，即泥浆泵2亦通过液压系统/气动系统提供动力，以实现高压高速。
上述的钻杆部件5顺次连通泥浆泵2、成孔动力部件3以及钻头4，以便于输出泥浆。换言之，泥浆泵2、成孔动力部件3以及钻头4中均设有竖向的通道，该些通道顺次连通形成泥浆通道，在一个实施例中，该些通道同轴设置。
成孔开始时，本申请的集成动力装置随钻头4一起安放在预挖的桩孔中；成孔过程中，罩壳1、成孔动力部件3以及泥浆泵2随钻头4一起浸入孔中；随着钻孔不断加深，根据需要加长钻杆部件5。
本申请将成孔动力部件3以及泥浆泵2集成为一体，其中，成孔动力部件3与钻头4直接连接，极大缩短了钻头4与成孔动力部件3之间的距离，因而钻孔过程中能够更好地保证两者的同轴度。另外，钻孔过程中，箱体304、成孔动力部件3以及泥浆泵2随钻头4一起深入孔中，罩壳1能够保护动力部件以及泥浆泵2，同时泥浆能够对罩壳1进行降温，亦相当于间接对成孔动力部件3以及泥浆泵2进行降温。
请继续参阅图1、图3以及图4，具体的，成孔动力部件3包括箱体304、主轴301以及第一液压马达/第一气动马达306。
箱体304用作固定件，可通过紧固件安装在罩壳1上。
主轴301与箱体304转动连接，主轴301中空，其两端与钻头4和泥浆泵2连通。详细来说，主轴301可拆卸的安装在箱体304上，并与箱体304转动设置。该处的可拆卸连接例如直接通过紧固件连接等，该处的转动连接理解为主轴301可相对于箱体304绕其自身的轴线进行转动。在一个实施例中，主轴301的两端和箱体304之间通过轴承连接，以减小两者之间的摩擦力，从而提高整体系统的运行效率和寿命。
主轴301的下端与钻头4可拆卸连接，例如通过紧固件连接。主轴301的上端直接或间接的与泥浆泵2可拆卸连接。主轴301的通道分别与泥浆泵2的通道、钻头4的通道同轴设置并连通。
第一液压马达/第一气动马达306安装在箱体304上，并通过驱动主轴301而驱动钻头4进行转动，第一液压马达/第一气动马达306连接上述的液压系统/气动系统。换言之，第一液压马达/第一气动马达306的动力源自于液压系统/气动系统，同时第一液压马达/第一气动马达306又作为主轴301的旋转动力源。
另外，在一个实施例中，外部采用液压系统作为动力源时，该处采用第一液压马达驱动主轴301。在另一实施例中，外部采用气动系统作为动力源时，该处采用第一气动马达驱动主轴301。换言之，主轴301或通过外部的液压系统和第一液压马达驱动，或通过外部的气动系统和第一气动马达驱动。
第一液压马达/第一气动马达306只要能够驱动主轴301转动即可，本申请不限定两者的具体连接结构。在一个实施例中，成孔动力部件3还包括齿轮轴305和从动齿轮303。其中，齿轮轴305连接第一液压马达/第一气动马达306输出轴，两者之间具有周向限位结构，以防止其相对转动。齿轮轴305的轴向限位可通过箱体304实现，例如在齿轮轴305的自由端设置一挡板，挡板设置在箱体304上，并挡住齿轮轴305的端部。齿轮轴305的自由端还可与箱体304通过轴承连接，由此一来，齿轮轴305的两端分别通过第一液压马达/第一气动马达306和箱体304进行支撑，因而在工作中不会出现悬臂的情况，从而能够有效保证系统的运动精度。
从动齿轮303设置在主轴301上，两者可采用键连接等连接方式，以保证两者的周向能够同步转动。齿轮轴305上的齿与从动齿轮303上的齿啮合连接。换言之，第一液压马达/第一气动马达306驱动齿轮轴305，齿轮轴305通过与从动齿轮303的啮合处驱动其随之转动，主轴301随从动齿轮303同步转动。但在其他实施例中，第一液压马达/第一气动马达306还可采用与上一实施例不同的结构驱动主轴301转动。
在一个实施例中，成孔动力部件3包括至少一组液压马达和齿轮轴305。为便于表述，令一组第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴305为一组第一动力传动结构，则成孔动力部件3包括至少一组第一动力传动结构，当成孔动力部件3包括多个第一动力传动结构时，通过控制不同数量的第一动力传动结构运行，来实现对主轴301的调速。换言之，多组第一动力传动结构可全部工作，也可部分工作，以进行调速。另外，多组第一动力传动结构可绕主轴301的轴向均匀布置，其中图4以四组第一动力传动结构为例进行了示意。
在一个实施例中，主轴301的两端与箱体304密封连接，具体来说，主轴301的两端各与箱体304形成一处密封部，每处密封部均通过多层密封件302实现密封，该处所述的多层理解为在主轴301的轴向上布置有多个密封件302，密封件302之间直接接触。
在一个实施例中，主轴301的上端通过法兰307与箱体304密封连接。所述法兰307的下端通过紧固件连接箱体304，法兰307的上端通过紧固件连接泥浆泵2，法兰307的上端对主轴301进行限位，同时，法兰307上设有孔通孔，即，泥浆泵2上的通道可通过该通孔与主轴301上的通道连通。由上述可知，本实施例中，主轴301的下端与箱体304直接密封，主轴301的上端通过法兰307与箱体304间接密封。换言之，主轴301下端对应的密封件302的内圈紧贴主轴301，外圈紧贴箱体304；主轴301上端对应的密封件302的内圈紧贴主轴301，外圈紧贴法兰307。
另外，在一个实施例中，主轴301与箱体304轴承连接的部位位于两个密封部之间。
请继续参阅图1、图5以及图6，具体的，泥浆泵2包括泵体201、第二液压马达/第二气动马达203以及叶轮202。
上述的泥浆泵2的通道即设于泵体201中；泵体201的下端与成孔动力部件3可拆卸连接，详细来说，泵体201的下端通过紧固件连接在法兰307上，并且泵体201与法兰307的接触面上采用迷宫密封进行密封，以防止通道中的泥浆在高压下从泵体201和法兰307的连接处喷泄而出。泥浆泵2的上端与外部的钻杆部件5可拆卸连接并连通，当然，两者同时密封连接，且两者可采用迷宫密封方式。
第二液压马达/第二气动马达203安装于泵体201上，并驱动所述叶轮202进行转动，第二液压马达/第二气动马达203可直接安装在泵体201上，也可通过其他零部件间接与泵体201连接。第二液压马达/第二气动马达203的输出轴连接叶轮202，并驱动叶轮202转动。
另外，在一个实施例中，外部采用液压系统作为动力源时，则采用第二液压马达驱动叶轮202，相应的，泵体201为基于液压原理的设备。在另一个实施例中，外部设备采用气动系统作为动力源，则采用第二气动马达驱动叶轮202，相应的，泵体201为基于气动原理的设备。
在一个实施例中，泥浆泵2还包括马达座204，马达座204设置在泵体201上，第二液压马达/第二气动马达203安装在马达座204上。马达座204与泵体201的接触面上设有迷宫密封。第二液压马达/第二气动马达如图5所示，本实施例中，在第二液压马达/第二气动马达203输出端和马达座204之间还设有轴承，该轴承不仅具有降低摩擦的作用，同时将第二液压马达/第二气动马达203的输出端的受力分散至马达座204上，从而优化了整个泥浆泵2的受力。
如图1和图5所示，马达座204与叶轮202之间通过若干密封件302密封连接，该处密封件302在第二液压马达/第二气动马达203输出轴的方向上多层布置，以增强密封效果。当然，考虑到工作状态下，叶轮202处于高速旋转状态，因此，在该处的密封件302和叶轮202之间设置一铜套。
请继续参阅图1和图5，叶轮202连接第二液压马达/第二气动马达203的一端的端部也设有密封件302，该密封件302在其轴向上紧贴马达座204和叶轮202的端面，在周向上，其内、外环面分别紧贴第二液压马达/第二气动马达203的输出端以及马达座204。
令一个一组第二液压马达/第二气动马达203和马达座204为一组第二动力传动结构，则泥浆泵2包括至少一个第二液压马达/第二气动马达203，在一个实施例中，泥浆泵2对称布置有两组第二动力传动结构，该两组第二动力传动结构同时驱动叶轮202，两个马达可并联设置，也可串联设置。
本申请不限定泥浆泵2和钻杆装置的具体连接结构，在一个实施例中，泥浆泵2还包括第一接头205，钻杆部件5包括第二接头501。第一接头205的下端与泵体201通过紧固件可拆卸连接，第一接头205的上端套接于第二接头501中，且第一接头205的外壁和第一接头205的内壁之间迷宫密封。第二接头501的下端通过紧固件连接在罩壳1上，其内部设有台阶，第一接头205的端部即通过该台阶进行限位。
以上公开的仅为本申请的部分具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，包括：
罩壳；
成孔动力部件，所述成孔动力部件设于所述罩壳内，所述成孔动力部件驱动外部的钻头转动；以及，
泥浆泵，所述泥浆泵设于罩壳内，所述泥浆泵的一端与成孔动力部件可拆卸连接，另一端与外部的钻杆部件可拆卸连接，所述成孔动力部件与所述泥浆泵均连接外部液压系统/气动系统；
所述钻杆部件顺次连通泥浆泵、成孔动力部件以及钻头；
成孔时，所述集成动力装置随钻头一起浸入孔中。
2.如权利要求1所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述成孔动力部件包括：
箱体；
主轴，所述主轴中空并与箱体转动连接，所述主轴的两端分别连接并连通钻头和泥浆泵；以及，
第一液压马达/第一气动马达，所述第一液压马达/第一气动马达安装于箱体上，并通过驱动主轴而驱动钻头转动，所述第一液压马达/第一气动马达连接外部的液压系统/气动系统。
3.如权利要求2所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述成孔动力部件还包括齿轮轴和从动齿轮；
所述第一液压马达/第一气动马达的输出轴连接所述齿轮轴，所述从动齿轮设于主轴上，所述齿轮轴与从动齿轮啮合。
4.如权利要求2所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述成孔动力部件包括至少一组第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴，当成孔动力部件包括多组第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴时，通过控制运行的第一液压马达/第一气动马达和齿轮轴的组数实现调速。
5.如权利要求2所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述主轴的两端与箱体密封连接。
6.如权利要求5所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述主轴的上端通过法兰与箱体密封连接，所述法兰连接泥浆泵。
7.如权利要求1所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述泥浆泵包括泵体、第二液压马达/第二气动马达以及叶轮；
所述泵体的两端分别与钻杆部件和成孔动力部件可拆卸连接，并与两者均连通；所述马达安装于所述泵体上，并驱动所述叶轮。
8.如权利要求7所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述泥浆泵还包括马达座，所述第二液压马达/第二气动马达通过所述马达座连接泵体。
9.如权利要求8所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述泥浆泵包括至少一组第二液压马达/第二气动马达和马达座。
10.如权利要求7所述的基于灌注桩的集成动力装置，其特征在于，所述泥浆泵还包括第一接头，所述钻杆部件包括第二接头；所述第一接头的一端与泵体可拆卸连接，另一端密封地套接于所述第二接头中，所述第二接头的下端连接成孔动力部件。
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CN109356523A (zh) * 2018-10-29 2019-02-19 上海山顺土木工程技术有限公司 一种灌注桩成孔系统及灌注桩施工方法

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