CN110820744A - 一种桩孔内渣土吸土机及渣土抽吸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工程机械技术领域,具体涉及一种桩孔内渣土吸土机及渣土抽吸方法,该吸土机包括底架、风机、吸取分离装置、吸管、抽吸单元;底架为吸取分离装置和风机提供安装平台;抽吸单元设置在吸管的末端,对桩孔内的渣土进行切割、打散、分离后沿着吸管进入吸取分离装置内;吸取分离装置设置在底架上方,吸取分离装置包括涡流分离筒和沿着涡流分离筒壁自上而下设置的渣土收集槽,渣土收集槽沿涡流分离筒壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒中心轴开设;利用抽吸单元对大块渣土进行旋切、打散,利用抽吸单元将旋切打散的渣土在打散筒体不断转动产生离心运动并形成向上的涡流,涡流中心区与吸管内的中心低压区的抽吸效应耦合,增强负压抽吸效果。
Description
技术领域
本发明属于工程机械技术领域,特别涉及一种桩孔内渣土吸土机及渣土抽吸方法。
背景技术
对于大型的建筑物,例如桥梁、高楼等施工过程中的首要任务就是打桩孔,然后在桩孔内下放钢筋笼,钢筋笼的高度和桩孔的深度是一一对应的。然而在现场施工过程中,施工人员发现钢筋笼在下放完成后往往会高出地平面2~5米,不能够完全下放到桩孔底部,一般的操作方法要么是将高出地平面部分的钢筋笼切割掉,要么就直接进行施工,这样会导致建筑物真实强度不能够达到真正要求的设计强度,后续可能会引发严重的安全问题。
经过研究人员的现场勘探之后,发现导致钢筋笼不能完全下放到桩孔底部的原因是钢筋笼在下放过程中会碰到桩孔的孔壁,将桩孔孔壁上的土体撞落至桩孔孔底,土体在桩孔孔底占据一定的空间,因此钢筋笼不能够完全下放,尤其是在填平的山地或土丘地,土体较松散,撞落的土更多,因此就需要采用吸土装置将桩孔孔底的渣土抽吸出来,再进行下放钢筋笼。但是由于桩孔太深,目前还没有针对桩孔孔底土体进行抽吸的吸土机,只能应用旋挖钻机进行钻取,但是旋挖钻机每次能够取出的土体非常少,想要将一个桩孔内的土钻取完基本需要花费一天的时间,一个施工现场有很多桩孔,想要将每个桩孔孔底的土钻取完可能需要十几天甚至一个月的时间,严重影响了施工进度。同时由于各个地方的土质不同,有些地方的土质黏度和湿度稍微大一些,导致从桩孔孔底抽吸上来的土容易在收集装置内结块或黏在收集装置的内壁上,需要人工铲除,另外土从收集装置内下落到推车时下落速度不易控制,导致有的推车装的太满,土洒落出来;有的推车却装的太少,工作效率低下。
发明内容
为了克服现有技术中桩孔渣土难清除的技术问题,本发明提供了一种桩底渣土清理干净、工作效率高且避免产生扬尘的桩孔渣土吸土机。同时,本发明还提供了一种利用上述桩孔渣土吸土机实现的渣土抽吸方法。
本发明所采用的技术方案是:
一种桩孔内渣土吸土机,其包括底架1、风机2、吸取分离装置3、吸管4、抽吸单元5;
底架1,为吸取分离装置3和风机2提供安装平台;
抽吸单元5,设置在吸管4的末端,对桩孔内的渣土进行切割、打散、分离后沿着吸管4进入吸取分离装置3内;
吸取分离装置3设置在底架1上方,吸取分离装置3的进气口与吸管4连通、出气口通过管道与风机2连通;所述吸取分离装置3包括涡流分离筒31和沿着涡流分离筒31壁自上而下设置的渣土收集槽32,渣土收集槽32沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴561开设;使渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下移动,从涡流分离筒31的渣土出口排出。
进一步限定,所述吸取分离装置3还包括渣土收集筒33和卸料阀34,渣土收集筒33,设置在涡流分离筒31的底部,用于收集渣土;
卸料阀34,设置在渣土收集筒33的底部,对渣土收集筒33排出的渣土进行打散、分离、排出。
进一步限定,所述渣土收集槽32与涡流分离筒31连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31的气流运动方向相反。
进一步限定,所述渣土收集槽32是沿着涡流分离筒31壁自上而下螺旋绕行,其螺旋升角为30~70°,螺距为2倍涡流分离筒31筒高;或者渣土收集槽32是沿着涡流分离筒31壁自上而下直线开设的矩形槽;或者渣土收集槽32是沿着涡流分离筒31壁自上而下直线开设的梯形槽。
进一步限定,所述抽吸单元5包括吸嘴筒体52、驱动机构、传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55;吸嘴筒体52套装在吸管4末端;所述驱动机构置于吸管4外壁上;所述传动机构置于吸嘴筒体52上,所述驱动机构与传动部件54相连驱动传动部件54带动吸嘴筒体52转动,进而带动锯齿刀头55旋转对渣土块旋切、打散。
进一步限定,所述抽吸单元5包括吸嘴筒体52、驱动机构和旋切机构56;所述驱动机构置于吸嘴筒体52外部;所述旋切机构56置于吸嘴筒体52内部;所述驱动机构与旋切机构56相连驱动旋切机构56绕着旋切机构56的轴向旋转;所述旋切机构56包括中心轴561以及设置在中心轴561上的旋切刀片562;所述旋切机构56通过中心轴561与驱动机构的动力输出轴相连,该中心轴561置于筒体内部一端与驱动机构相连,该中心轴561沿着吸嘴筒体52的径向分布,使旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流。
进一步限定,所述桩孔内渣土吸土机还包括管线收放机构6和抽吸移动机构7;
管线收放机构6,包括滚轴61、卷绕筒62和可升降支架63;滚轴61的两端架设于可升降支架63上,通过可升降支架63调节高度;卷绕筒62以滚轴61为中心轴561套装在滚轴61外侧,吸管4的一端与吸取分离装置3的进气口连通,另一端缠绕在卷绕筒62上,并通过卷绕筒62收放;所述卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°;
抽吸移动机构7,包括固定架71和滑轮72以及至少两根牵拉绳73;所述滑轮72固定在固定架71上,所述牵拉绳73分别绕过滑轮72与抽吸单元5相连,通过牵拉其中任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态,使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动。
一种桩孔渣土抽吸方法,其包括以下步骤:
(1)将权利要求1所述的抽吸单元5伸入桩孔底部,使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触,启动风机2,保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态;
(2)利用抽吸单元5对渣土块从周向旋切或径向旋切切割、打散,同时打散的土渣沿着抽吸单元5的筒壁切线方向流动,切向流动的渣土随着吸管4内部的抽吸气流顺利进入吸管4中;
(3)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下移动,从涡流分离筒31的渣土出口排出,而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空,完成桩底渣土抽吸。
进一步限定,所述步骤(1)具体为:
(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°,转动卷绕筒62收放吸管4,使抽吸单元5伸入桩孔底部;
(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态,使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触;
(1.3)启动风机2,保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态。
进一步限定,所述步骤(2)具体为:启动驱动机构驱动中心轴561绕其轴向转动,对渣土进行线性切割,旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流,使得不同点位被切割的渣土向筒体壁引流,筒体中心变成低压区,与筒体内的抽吸负压响应耦合,并在筒体内形成涡流沿着筒体内壁涡旋上升,而且筒体斜口使筒体与土体之间保留间隙,强化负压抽吸效果,使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。
进一步限定,所述步骤(2)具体为:驱动驱动机构,通过传动部件54带动打散筒体周向转动,打散筒体快速地作圆周运动,使打散筒体上的锯齿刀头55不断转动,将与吸管4末端接触的渣土块进行旋切、打散,打散的渣土在打散筒体不断转动发生离心运动并形成向上的涡流,涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合,使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。
进一步限定,所述步骤(3)具体为:
(3.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔,粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内,粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动;
(3.2)在自下向上的涡旋运动过程中,随着锥形涡流分离筒31的内径逐渐变小,粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离,甩进渣土收集槽32,之后在自身重力和切向冲击力作用下,顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行,滑落,进入渣土收集筒33内。
(3.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内,沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出;
(3.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内,掉落在旋转叶片344上,随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散,待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部,经阀体341出口时排出,完成渣土的吸取分离。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明首次提出了桩孔渣土吸土的概念,解决了现有技术中桩孔底部渣土清理困难的问题,利用抽吸单元5对大块渣土进行旋切、打散、分离后利用负压抽吸原理将打散的渣土随着气流进入吸管4抽吸至吸取分离装置3中完成气、尘分离,本发明的抽吸原理筒单,而且利用抽吸单元5将旋切打散的渣土在打散筒体不断转动产生离心运动并形成向上的涡流,涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合,增强负压抽吸效果,大大降低能耗。
2、本发明利用锥形涡流分离筒31与螺旋形渣土收集筒33配合,使渣土随着气流进入锥形涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动,渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离,甩进渣土收集槽32,再在自身重力和切向冲击力作用下,顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行,使渣土分离效果好,避免尘土积聚,保证工艺运行稳定,能耗降低而且有效避免扬尘污染。
3、本发明的吸管4利用管线收放机构6适应性调整吸管4的长度以及倾斜角度,保证吸管4内气流通畅,有效避免吸管4内集土或者有弯折或死角,而且保护吸管4使用寿命,大大提高抽吸效率。
4、本发明的抽吸单元5在桩孔内可以通过抽吸移动机构7进行牵拉调整,保证旋切效果好,而且抽吸位置准确。
5、本发明的桩孔渣土吸土机结构设计筒单、能耗低、抽吸效果好,避免人工铲土,节约人力成本,提高清除渣土的安全性,并大大提高施工效率,适于大范围推广使用。
附图说明
图1为本发明桩孔渣土吸土机的结构示意图。
图2为图1的桩孔渣土吸土机的后侧结构视图。
图3为图1中底架11的结构示意图。
图4为图1中吸取分离装置3的结构示意图。
图5为图1中的卸料阀34的结构示意图。
图6为卸料阀34的内部结构示意图。
图7、8为图1中的抽吸单元5的结构示意图。
图9为图1中管线收放机构6的结构示意图。
图10为图1中抽吸移动机构7的结构示意图。
图11为抽吸单元5的第二种实施方式结构示意图。
图12为图11中旋切机构56的结构示意图。
图中,1-底架,11-架体,12-走轮,13-锁紧机构,2-风机,3-吸取分离装置3,31-涡流分离筒,32-渣土收集槽,33-渣土收集筒,34-卸料阀,341-阀体,342-转动轴,343-卸料驱动电机,344-旋转叶片,4-吸管,5-抽吸单元,51-固定套环,52-吸嘴筒体,53-旋切电机,54-传动部件,55-锯齿刀头,56-旋切机构,561-中心轴,562-旋切刀片,563-限位块,6-管线收放机构,61-滚轴,62-卷绕筒,63-可升降支架,7-抽吸移动机构,71-固定架,72-滑轮,73-牵拉绳。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明,但是本发明不仅限于下述的实施情形。
实施例1
参见图1和2,本实施例的桩孔渣土吸土机包括底架1、风机2、吸取分离装置3、吸管4、抽吸单元5、管线收放机构6和抽吸移动机构7,其中,
底架1,为吸取分离装置3和风机2提供安装平台;如图3所示,该底架1包括架体11和走轮12和锁紧机构13,四个走轮12安装在架体11底部的四个角上,带动架体11滑行,架体11上安装走轮12处安装有锁紧机构13,通过锁紧机构13将走轮12锁紧固定。架体11是由横梁、纵梁以及支撑腿组成的可伸缩架体11,即横梁、纵梁和支撑腿均是可伸缩结构,可以根据实际场地调整架体11的大小。
风机2,采用吸风风机2,其功率可根据桩孔深度所需抽吸动力需求进行调整。风机2固定在底架1的一册,为抽吸提供动力。
吸取分离装置3设置在底架1上方位于风机2的一侧。参见图4,吸取分离装置3包括涡流分离筒31、渣土收集槽32、渣土收集筒33和卸料阀34,涡流分离筒31是锥角为60°、高度为2m的锥形筒结构,其锥角还可以在40~75°的范围内选择。在涡流分离筒31的下侧壁切向设置有进气口,顶部设置有出气口,出气口与风机2通过管线连接,在涡流分离筒315的底部敞口,连接渣土收集筒33。渣土收集槽32沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴开设,沿着涡流分离筒31壁自上而下螺旋绕行。渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反,渣土收集槽32的螺旋升角为45°,螺距为4m。渣土收集筒33是漏斗结构,设置在涡流分离筒31底部与涡流分离筒31底部敞口连通,用于收集从涡流分离筒31内分离出的渣土。渣土收集筒33的底部出口上连接卸料阀34,通过卸料阀34将分离出的渣土进行打散、分离、排出。如图5、6所示,本实施例的卸料阀34固定在底架1上,由阀体341、转动轴342、卸料驱动电机343以及旋转叶片344组成,阀体341的顶部设置有阀体341入口,阀体341的底部设置有阀体341出口,在阀体341的内腔设置有旋转叶片344,旋转叶片344是6个呈长方形的板并沿着转动轴342的径向均匀分布,均以转动轴342为中心轴561转动,转动轴342水平设置,通过轴承连接在卸料驱动电机343的输出轴上,且转动轴342与阀体341入口的进料方向垂直,卸料驱动电机343驱动转动轴342转动,带动旋转叶片344转动,将阀体341入口进入的渣土均匀分散排出,有效避免了渣土堵塞或堆积。使渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行,从涡流分离筒31分离出的渣土一部分直接进入渣土收集筒33内,另一部分汇集在渣土收集槽32后进入渣土收集筒33,之后自重条件下竖直进入卸料阀34的阀体341入口,落在旋转叶片344上,随着转动的旋转叶片344转动至阀体341底部的阀体341出口排出。
进一步说明,在渣土收集筒33的内部还可以设置震动锤,震动锤通过震动锤驱动件与渣土收集筒33的内侧壁连接。
进一步说明,在卸料阀34的阀体341出口下方可以直接放置一个收土车,将分离的渣土收集至收土车中,当收土装满直接推走,方便运输。
吸管4,采用塑料软管,一般为50~100m,其一端与涡流分离筒31下侧壁的进气口连通,另一自由端与抽吸单元5连通,且吸管4的自由端加工为倾斜角度为15~45°的斜口端面,30°为佳,以保证吸管4末端与土体接触时保留间隙,保证负压抽吸效果。
抽吸单元5,参见图7和8,其包括固定套环51、吸嘴筒体52、旋切电机53、传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55;固定套环51套装在吸管4的自由端外侧,且固定套环51与吸管4的自由端管壁固定连接,能够有效防止吸嘴筒体52在转动过程中向上滑动,吸嘴筒体52为空心筒体,套装在吸管4自由端外侧且位于固定套环51的下方,在吸嘴筒体52的下端口处设置锯齿刀头55,锯齿刀头55与吸管4的自由端对齐,在吸管4外侧旋转对渣土块进行旋向切割、打散。旋切电机53作为驱动部件,置于吸管4外壁上;传动机构是相互啮合的第一齿轮以及第二齿轮组成,第一齿轮3套装在吸嘴筒体52上,第二齿轮4与旋切电机53的转轴相连,第一齿轮3与第二齿轮4的相互啮合,实施时,旋切电机53驱动第二齿轮4,带动第一齿轮3转动,进而带动吸嘴筒体52做圆周运动,对渣土块进行圆周旋切、打散。
管线收放机构6,参见图9,固定在底架1的一侧,专用于吸管4的收放支撑。其包括滚轴61、卷绕筒62和可升降支架63;滚轴61的两端架设于可升降支架63上,通过可升降支架63调节高度;卷绕筒62以滚轴61为中心轴套装在滚轴61外侧,吸管4的一端与吸取分离装置3的进气口连通,另一端缠绕在卷绕筒62上,并通过卷绕筒62收放;卷绕筒62的高度要调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°,这样保证吸管4是圆弧过度伸入桩孔内,避免吸管4弯折造成死角。本实施例的卷绕筒62是在中心绕筒的两端设有直径大于中心绕筒的挡圈,以避免吸管4在收放过程中向两端滑溜出去,保证吸管4的收放效果。
抽吸移动机构7,固定在桩孔口上,用于牵拉抽吸单元5,调整抽吸单元5在桩孔内的位置。参见图10,其包括固定架71和滑轮72以及3根牵拉绳73;牵拉绳73的数量至少为2根,根据吸管4的尺寸和长度调整。滑轮72固定在固定架71上,该固定架71为顶端为圆环结构的三脚架,该三脚架叶采用可伸缩和折叠的三脚架,在固定架71的顶部圆环上固定安装三个滑轮72,牵拉绳73的一端在地面上,可以牵拉,另一端绕过滑轮72与抽吸单元5的固定套环51相连,可以通过牵拉任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态,使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动,进而调整抽吸单元5在桩孔内的位置以及旋切的位置。
用上述桩孔渣土吸土机完成桩孔内渣土的抽吸,具体方法如下:
(1)将上述的抽吸单元5伸入桩孔底部,使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触,启动风机2,保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态;具体为:
(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°,转动卷绕筒62收放吸管4,使抽吸单元5伸入桩孔底部;
(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态,使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触;
(2)驱动旋切电机53,带动第二齿轮转动,与第二齿轮啮合的第一齿轮随之转动,带动打散筒体周向转动,打散筒体快速地作圆周运动,使打散筒体上的锯齿刀头55不断转动,将与吸管4末端接触的渣土块进行旋切、打散,打散的渣土在打散筒体不断转动发生离心运动并形成向上的涡流,涡流中心区与吸管4内的中心低压区的抽吸效应耦合,使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。
(3)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行,从涡流分离筒31的渣土出口排出,而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空,完成桩底渣土抽吸;具体为:
(3.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔,粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内,粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动;
(3.2)在自下向上的涡旋运动过程中,随着锥形的涡流分离筒31的内径逐渐变小,粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离,甩进渣土收集槽32,之后在自身重力和切向冲击力作用下,顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行,滑落,进入渣土收集筒33内。
(3.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内,沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出;
(3.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内,掉落在旋转叶片344上,随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散,待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部,经阀体341出口时排出,完成渣土的抽吸、分离。
实施例2
本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于:
吸取分离装置3的涡流分离筒31是锥角为45°、高度为2m的锥形筒结构;渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反,渣土收集槽32的螺旋升角为30°,螺距为4m。本实施例的卸料阀34固定在底架1上,在阀体341的内腔设置有5个旋转叶片344,旋转叶片344呈长方形的板并沿着转动轴342的径向均匀分布,均以转动轴342为中心轴561转动,转动轴342水平设置,通过轴承连接在卸料驱动电机343的输出轴上,且转动轴342与阀体341入口的进料方向垂直,卸料驱动电机343驱动转动轴342转动,带动旋转叶片344转动。
抽吸单元5,如图11所示,包括吸嘴筒体52、旋切电机53和旋切机构56;旋切电机53固定在吸嘴筒体52外部;吸嘴筒体52为与吸管4同轴的圆筒结构,固定在吸管4下端口上,在吸嘴筒体52的外壁上固定有多个固定块。吸嘴筒体52的下端口为斜口设置,倾斜角度为30~60°,旋切机构562置于吸嘴筒体52内部,驱动电机与旋切机构562相连并驱动旋切机构562轴向旋转。参见图12,旋切机构562包括中心轴561以及设置在中心轴561上的旋切刀片562和限位块563;中心轴561与驱动机构的动力输出轴相连,该中心轴561水平置于吸嘴筒体52内部并沿着吸嘴筒体52的径向分布;旋切刀片562置于吸嘴筒体52斜口处,其是由多个以螺旋线方式分布的旋切刀片562组成;旋切刀片562的刀头连成螺旋线,所形成螺旋线的螺旋升角为20°;螺距为150mm,螺旋升角可以在15~45°范围内调整;螺距可以在50~320mm范围内调整。旋切刀片562呈S形弯曲结构,旋切刀片562的宽度由中间向两端渐变减小,即旋切刀片562从与中心轴561连接处向两端渐变减小。旋切刀片562的个数为9个,在两个相邻的旋切刀片562之间还设置限位块563,防止在旋切运动过程中,旋切刀片562在中心轴561上发生晃动。旋切电机53驱动中心轴561沿吸嘴筒体52的径向转动,使旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流,使得不同点位被切割的渣土向吸嘴筒体52壁引流,吸嘴筒体52中心变成低压区,与吸管4内的负压抽吸效应叠加,在吸嘴筒体52内形成涡流沿着吸嘴筒体52内壁涡旋上升被抽吸走。
抽吸移动机构7的牵拉绳73为4根,每个牵拉绳73一端在地面上,可以牵拉;另一端绕过滑轮72与抽吸单元5的固定块相连,可以通过牵拉任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动,进而调整抽吸单元5在桩孔内的位置以及旋切的位置。
其他部件及其连接关系与实施例1相同。
用本实施例的桩孔渣土吸土机完成桩孔内渣土的抽吸,具体方法如下:
(1)将上述的抽吸单元5伸入桩孔底部,使得抽吸单元5与桩孔底部的残渣土相接触,启动风机2,保持吸取分离装置3和吸管4内为负压状态;具体为:
(1.1)通过调整高度管线收放机构6的可升降支架63调节使卷绕筒62的高度调整至与吸取分离装置3的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°,转动卷绕筒62收放吸管4,使抽吸单元5伸入桩孔底部;
(1.2)通过牵拉抽吸移动机构7的任意一个牵拉绳73的自由端对抽吸单元5的吸嘴筒体52施加牵拉力,而其余牵拉绳73处于自由状态,使抽吸单元5的吸嘴筒体52受牵拉而移动至与残渣土相接触;
(2)启动驱动电机驱动中心轴561绕其轴向转动,对渣土进行线性切割,旋切刀片562对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流,使得不同点位被切割的渣土向筒体壁引流,筒体中心变成低压区,与筒体内的抽吸负压响应耦合,并在筒体内形成涡流沿着筒体内壁涡旋上升,而且筒体斜口使筒体与土体之间保留间隙,强化负压抽吸效果,使渣土沿吸管4顺利被抽吸走。
(3)渣土气流被吸管4抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置3的涡流分离筒31后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽32内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽32自上向下螺旋绕行,从涡流分离筒31的渣土出口排出,而气流从涡流分离筒31顶部被抽吸出后排空,完成桩底渣土抽吸;具体为:
(3.1)渣土沿着涡流分离筒31壁切向进入涡流分离筒31内腔,粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒33内,粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒31内自下向上作涡旋运动;
(3.2)在自下向上的涡旋运动过程中,随着锥形的涡流分离筒31的内径逐渐变小,粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离,甩进渣土收集槽32,之后在自身重力和切向冲击力作用下,顺着渣土收集槽32的螺旋槽道自上向下螺旋绕行,滑落,进入渣土收集筒33内。
(3.3)从涡流分离筒31排出的渣土进入渣土收集筒33内,沿着渣土收集筒33的漏斗形内壁自上向下排出;
(3.4)渣土从垂直于卸料阀34的旋转中心的方向进入卸料阀34内,掉落在旋转叶片344上,随着卸料阀34的旋转叶片344转动而转动、分散,待旋转叶片344旋转至卸料阀34底部,经阀体341出口时排出,完成渣土的抽吸、分离。
实施例3
本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于:
本实施例的在吸管4的自由端侧壁上加工有旋转通槽。
抽吸单元5包括固定套环51、吸嘴筒体52、旋切电机53、传动部件54以及置于吸嘴筒体52一端的锯齿刀头55;固定套环51套装在吸管4的自由端外侧,且固定套环51与吸管4的自由端管壁固定连接,能够有效防止吸嘴筒体52在转动过程中向上滑动,旋切电机53作为驱动部件,置于固定套环51外壁上固定连接;传动机构是相互啮合的第一齿轮以及第二齿轮组成,第一齿轮3套装在固定套环51的下沿且与第二齿轮4啮合,第二齿轮4与旋切电机53的转轴相连。吸嘴筒体52为空心筒体,套装在吸管4自由端内侧且位于固定套环51的下方,吸嘴筒体52的上沿外翻穿过吸管4的旋转通槽与第一齿轮3的内侧固定连接,由第一齿轮3转动带动吸嘴筒体52转动;在吸嘴筒体52的下端口处设置锯齿刀头55,锯齿刀头55与吸管4的自由端对齐,在吸管4外侧旋转对渣土块进行旋向切割、打散。实施时,旋切电机53驱动第二齿轮4,带动第一齿轮3转动,进而带动吸嘴筒体52做圆周运动,对渣土块进行圆周旋切、打散。
其他部件及其连接方式与实施例1相同。
本实施例的渣土抽吸方法也与实施例1相同。
实施例4
本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于:
吸取分离装置3的涡流分离筒31是锥角为45°、高度为2m的锥形筒结构;渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反,渣土收集槽32是沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴开设的矩形槽沿着涡流分离筒31壁自上而下开设渣土收集槽32的螺旋升角为70°,螺距为4m。
其他部件及其连接方式与实施例1相同。
实施例5
本实施例的桩孔渣土吸土机的结构与实施例1的不同之处在于:
吸取分离装置3的涡流分离筒31是锥角为45°、高度为2m的锥形筒结构;渣土收集槽32与涡流分离筒31的内腔连通且渣土收集槽32的渣土移动方向与涡流分离筒31内腔的气流运动方向相反,渣土收集槽32是沿涡流分离筒31壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒31中心轴开设的梯形槽,即渣土收集槽32的上端槽宽小于下端槽宽,其展开后形成梯形槽结构,沿着涡流分离筒31壁自上而下开设,利于下端渣土排放,且避免下端冲击力过大而造成的二次扬尘,提高气流与尘土分离效率。
其他部件及其连接方式与实施例1相同。
上述实施例1~5仅为本发明较佳的实施例方式,其中所涉及的驱动电机可以用气缸来替换,所涉及传动机构可以用链条传动机构或者涡蜗轮蜗杆机构来替换,在本发明的思路上所做出的常规技术手段的替换均属于本发明创意保护的范围。
Claims (12)
1.一种桩孔内渣土吸土机,其特征在于,包括底架(1)、风机(2)、吸取分离装置(3)、吸管(4)、抽吸单元(5);
底架(1),为吸取分离装置(3)和风机(2)提供安装平台;
抽吸单元(5),设置在吸管(4)的末端,对桩孔内的渣土进行切割、打散、分离后沿着吸管(4)进入吸取分离装置(3)内;
吸取分离装置(3)设置在底架(1)上方,吸取分离装置(3)的进气口与吸管(4)连通、出气口通过管道与风机(2)连通;所述吸取分离装置(3)包括涡流分离筒(31)和沿着涡流分离筒(31)壁自上而下设置的渣土收集槽(32),渣土收集槽(32)沿涡流分离筒(31)壁向外突起且槽口朝向涡流分离筒(31)中心轴(561)开设;使渣土气流被吸管(4)抽吸从下部沿着切向进入涡流分离筒(31)后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽(32)内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽(32)自上向下移动,从涡流分离筒(31)的渣土出口排出。
2.根据权利要求1所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于,所述吸取分离装置(3)还包括渣土收集筒(33)和卸料阀(34),渣土收集筒(33),设置在涡流分离筒(31)的底部,用于收集渣土;
卸料阀(34),设置在渣土收集筒(33)的底部,对渣土收集筒(33)排出的渣土进行打散、分离、排出。
3.根据权利要求2所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于:所述渣土收集槽(32)与涡流分离筒(31)连通且渣土收集槽(32)的渣土移动方向与涡流分离筒(31)的气流运动方向相反。
4.根据权利要求1所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于:所述渣土收集槽(32)是沿着涡流分离筒(31)壁自上而下螺旋绕行,其螺旋升角为30~70°,螺距为2倍涡流分离筒(31)筒高;或者渣土收集槽(32)是沿着涡流分离筒(31)壁自上而下直线开设的矩形槽;或者渣土收集槽(32)是沿着涡流分离筒(31)壁自上而下直线开设的梯形槽。
5.根据权利要求1所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于:所述抽吸单元(5)包括吸嘴筒体(52)、驱动机构、传动部件(54)以及置于吸嘴筒体(52)一端的锯齿刀头(55);吸嘴筒体(52)套装在吸管(4)末端;所述驱动机构置于吸管(4)外壁上;所述传动机构置于吸嘴筒体(52)上,所述驱动机构与传动部件(54)相连驱动传动部件(54)带动吸嘴筒体(52)转动,进而带动锯齿刀头(55)旋转对渣土块旋切、打散。
6.根据权利要求1所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于:所述抽吸单元(5)包括吸嘴筒体(52)、驱动机构和旋切机构(56);所述驱动机构置于吸嘴筒体(52)外部;所述旋切机构(56)置于吸嘴筒体(52)内部;所述驱动机构与旋切机构(56)相连驱动旋切机构(56)绕着旋切机构(56)的轴向旋转;所述旋切机构(56)包括中心轴(561)以及设置在中心轴(561)上的旋切刀片(562);所述旋切机构(56)通过中心轴(561)与驱动机构的动力输出轴相连,该中心轴(561)置于筒体内部一端与驱动机构相连,该中心轴(561)沿着吸嘴筒体(52)的径向分布,使旋切刀片(562)对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流。
7.根据权利要求5或6所述的桩孔内渣土吸土机,其特征在于:所述桩孔内渣土吸土机还包括管线收放机构(6)和抽吸移动机构(7);
管线收放机构(6),包括滚轴(61)、卷绕筒(62)和可升降支架(63);滚轴(61)的两端架设于可升降支架(63)上,通过可升降支架(63)调节高度;卷绕筒(62)以滚轴(61)为中心轴(561)套装在滚轴(61)外侧,吸管(4)的一端与吸取分离装置(3)的进气口连通,另一端缠绕在卷绕筒(62)上,并通过卷绕筒(62)收放;所述卷绕筒(62)的高度调整至与吸取分离装置(3)的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°;
抽吸移动机构(7),包括固定架(71)和滑轮(72)以及至少两根牵拉绳(73);所述滑轮(72)固定在固定架(71)上,所述牵拉绳(73)分别绕过滑轮(72)与抽吸单元(5)相连,通过牵拉其中任意一个牵拉绳(73)的自由端对抽吸单元(5)的吸嘴筒体(52)施加牵拉力,而其余牵拉绳(73)处于自由状态,使抽吸单元(5)的吸嘴筒体(52)受牵拉而移动。
8.一种桩孔渣土抽吸方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将权利要求1所述的抽吸单元(5)伸入桩孔底部,使得抽吸单元(5)与桩孔底部的残渣土相接触,启动风机(2),保持吸取分离装置(3)和吸管(4)内为负压状态;
(2)利用抽吸单元(5)对渣土块从周向旋切或径向旋切切割、打散,同时打散的土渣沿着抽吸单元(5)的筒壁切线方向流动,切向流动的渣土随着吸管(4)内部的抽吸气流顺利进入吸管(4)中;
(3)渣土气流被吸管(4)抽吸从下部沿着切向进入吸取分离装置(3)的涡流分离筒(31)后形成自下而上的上升旋流,渣土随着高速旋流上升过程中在离心力作用下与气体分离,并从切向甩出汇集在渣土收集槽(32)内,在自重和切向冲击力作用下顺着渣土收集槽(32)自上向下移动,从涡流分离筒(31)的渣土出口排出,而气流从涡流分离筒(31)顶部被抽吸出后排空,完成桩底渣土抽吸。
9.根据权利要求8所述的桩孔渣土抽吸方法,其特征在于:所述步骤(1)具体为:
(1.1)通过调整高度管线收放机构(6)的可升降支架(63)调节使卷绕筒(62)的高度调整至与吸取分离装置(3)的连接的一端保持水平或向上倾斜的角度不超过10°,转动卷绕筒(62)收放吸管(4),使抽吸单元(5)伸入桩孔底部;
(1.2)通过牵拉抽吸移动机构(7)的任意一个牵拉绳(73)的自由端对抽吸单元(5)的吸嘴筒体(52)施加牵拉力,而其余牵拉绳(73)处于自由状态,使抽吸单元(5)的吸嘴筒体(52)受牵拉而移动至与残渣土相接触;
(1.3)启动风机(2),保持吸取分离装置(3)和吸管(4)内为负压状态。
10.根据权利要求8所述的桩孔渣土抽吸方法,其特征在于:所述步骤(2)具体为:启动驱动机构驱动中心轴(561)绕其轴向转动,对渣土进行线性切割,旋切刀片(562)对渣土不同位置进行螺旋线切割并引流,使得不同点位被切割的渣土向筒体壁引流,筒体中心变成低压区,与筒体内的抽吸负压响应耦合,并在筒体内形成涡流沿着筒体内壁涡旋上升,而且筒体斜口使筒体与土体之间保留间隙,强化负压抽吸效果,使渣土沿吸管(4)顺利被抽吸走。
11.根据权利要求8所述的桩孔渣土抽吸方法,其特征在于:所述步骤(2)具体为:驱动驱动机构,通过传动部件(54)带动打散筒体周向转动,打散筒体快速地作圆周运动,使打散筒体上的锯齿刀头(55)不断转动,将与吸管(4)末端接触的渣土块进行旋切、打散,打散的渣土在打散筒体不断转动发生离心运动并形成向上的涡流,涡流中心区与吸管(4)内的中心低压区的抽吸效应耦合,使渣土沿吸管(4)顺利被抽吸走。
12.根据权利要求8所述的桩孔渣土抽吸方法,其特征在于:所述步骤(3)具体为:
(3.1)渣土沿着涡流分离筒(31)壁切向进入涡流分离筒(31)内腔,粒径较大的渣土在重力作用下直接掉落在渣土收集筒(33)内,粒径较小的渣土伴随着涡旋气流在涡流分离筒(31)内自下向上作涡旋运动;
(3.2)在自下向上的涡旋运动过程中,随着锥形涡流分离筒(31)的内径逐渐变小,粒径较小的渣土随着高速旋转的气流在离心力的作用下与气体分离,甩进渣土收集槽(32),之后在自身重力和切向冲击力作用下,顺着渣土收集槽(32)的螺旋槽道自上向下螺旋绕行,滑落,进入渣土收集筒(33)内;
(3.3)从涡流分离筒(31)排出的渣土进入渣土收集筒(33)内,沿着渣土收集筒(33)的漏斗形内壁自上向下排出;
(3.4)渣土从垂直于卸料阀(34)的旋转中心的方向进入卸料阀(34)内,掉落在旋转叶片(344)上,随着卸料阀(34)的旋转叶片(344)转动而转动、分散,待旋转叶片(344)旋转至卸料阀(34)底部,经阀体(341)出口时排出,完成渣土的吸取分离。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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