CN110984869B - 双通道侧喷阀板钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双通道侧喷阀板钻具，包含圆形钻杆(1)、阀板(2)、上搅拌翼(3)、下搅拌翼(4)和钻头(5)，该钻具在上搅拌翼(3)的上方设有喷浆口，喷浆口的外侧设有阀板，当本钻具往上反向旋转提升时，喷口打开，固化剂从喷口喷出，喷出的固化剂被搅拌翼搅拌，使固化剂与土壤之间均匀混合。同时，布置了另一根空气通道，使固化剂与土壤的混合物中介入了二氧化碳气，缩短了固化剂的固结时间，从而在提高施工效率的同时确保了施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钻孔机，尤其是钻孔机的钻具，属于地下基础施工机械技术领域。
背景技术
现有的多轴式地下连续墙钻孔机、单轴钻孔机及其它的地基处理钻孔机，一般每根钻杆只有一根通道用于输送水泥浆或其它的固化剂，且水泥浆或其它的固化剂的喷口一般位于钻具的底部，当钻孔至设定深度后，钻孔机边往上提升边旋转钻具边喷固化剂，但由于喷口位于钻具的底部，如果上下往复搅拌次数不够，则固化剂与土壤的混合不够均匀，影响施工质量。但如果确保了上下往复搅拌次数，保证了施工质量，但影响了施工效率。此外，单通道钻具在下钻过程中，由于没有压缩空气的输入，钻进过程中的阻力较大，影响钻进效率。另外，喷入土壤中的水泥浆或粉等固化剂，由于缺少二氧化碳气的介入，固化需要较长的时间。故，研究开发一种既可确保固化剂与土壤的搅拌次数，确保固化剂与土壤的混合均匀，以及固化剂尽早固结，确保施工质量，又可提高施工效率的钻具显得十分必要。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，发明了一种双通道侧喷阀板钻具，该钻具在搅拌翼的上方设有喷口，喷口的外侧设有阀板，当钻具往上反向旋转提升时，喷口打开，固化剂从喷口喷出，喷出的固化剂被搅拌翼搅拌，使固化剂与土壤之间均匀混合。此外，还在钻头叶片上设置喷口，使固化剂与土壤之间均匀混合。同时，还布置了另一根空气通道，使固化剂与土壤的混合物中介入了二氧化碳气，缩短了固化剂的固结时间，从而在提高施工效率的同时确保了施工质量。
为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种双通道侧喷阀板钻具，包含圆形钻杆1、阀板2、与钻杆1固定连接的上搅拌翼3、钻头5，钻杆1的外圆周上设有阀板框13，阀板框13的内侧面呈圆弧形，并与圆形钻杆1同心固定连接，钻杆1的外侧面位于上搅拌翼3的上方设有喷浆口12，喷浆口12位于阀板框13的上导槽131和下导槽132之间，喷浆口12与钻杆1内的浆管11连通，阀板2置于阀板框13的上导槽131和下导槽132之内；上搅拌翼3与钻杆1的横截面之间的夹角为15～45度；钻杆1内还设有气管14，气管14与钻头5底部的第一出口54连通，浆管11与钻头底部的第二出口55连通。
作为一种较好的具体实施方式，钻头5包含叶片51和刀齿52，叶片51为斜向的平板叶片，叶片51处开有第三出口53，第三出口53与钻头底部的第四出口56连通，第四出口56与钻头底部的第二出口55连通。
作为另一种较好的具体实施方式，钻杆1上有与钻杆1固定连接的下搅拌翼4，下搅拌翼4与钻杆1的横截面之间的夹角为15～45度；下搅拌翼4与上搅拌翼3的旋向相反。
作为另一种较好的具体实施方式，下搅拌翼4与叶片51的旋向相同。
作为另一种较好的具体实施方式，第三出口53沿叶片由钻杆中心向外布置大于1个，且其通径逐步增大。
作为另一种较好的具体实施方式，叶片51共有3个，沿钻杆1的外圆周面均匀布置；每个叶片51处均有第三出口53，第三出口53位于相邻的刀齿52之间。
作为另一种较好的具体实施方式，阀板框13的上导槽131、下导槽132的截面呈矩形。
作为另一种较好的具体实施方式，阀板2包含阀板体21、立板22，立板22与阀板体21的外圆周面的切向垂直。
作为另一种较好的具体实施方式，阀板2包含筋板23，筋板23与立板22垂直布置。
附图说明
附图1为一种双通道侧喷阀板钻具的外形示意图
附图2为一种双通道侧喷阀板钻具的横截面示意图
附图3为一种双通道侧喷阀板钻具的纵截面示意图
具体实施方式
附图所示的一种双通道侧喷阀板钻具，包含圆形钻杆1、阀板2、上搅拌翼3、下搅拌翼4和钻头5；上搅拌翼3和下搅拌翼4与钻杆1固定连接，下搅拌翼4与上搅拌翼3的旋向相反，即当下搅拌翼4为左旋时，则上搅拌翼3为右旋，反之亦然；钻杆1的外圆周上设有阀板框13，阀板框13的内侧面呈圆弧形，并与圆形钻杆1同心固定连接；钻杆1的外侧面位于上搅拌翼3的上方有喷浆口12，喷浆口12位于阀板框13的上导槽131和下导槽132之间，阀板框13的上导槽131、下导槽132的截面呈矩形；阀板2包含阀板体21、立板22、筋板23和档条24，立板22与阀板体21的外圆周面的切向垂直，筋板23与立板22垂直布置，挡条24位于上导槽131和下导槽132的端部；阀板2置于阀板框13的上导槽131和下导槽132之内；喷浆口12与钻杆1内的浆管11连通，浆管11与钻头底部的第二出口55连通；上搅拌翼3和下搅拌翼4与钻杆1的横截面之间的夹角均为15～45度；钻头5包含叶片51和刀齿52，叶片51为斜向的平板叶片，下搅拌翼4与叶片51的旋向相同，叶片51处开有第三出口53，第三出口53与钻头底部的第四出口56连通，第四出口56与钻头底部的第二出口55连通；第三出口53沿叶片51由钻杆中心向外布置大于1个，且其通径逐步增大；叶片51共有3个，沿钻杆1的外圆周面均匀布置；每个叶片51处均有第三出口53，第三出口53位于相邻的刀齿52之间；在本发明中，第三出口53既可开在叶片51内，即在叶片51的内部开出通道和出口，也可另行布置管子作为通道和布置出口；在钻杆1内还有气管14，气管14与钻头5底部的第一出口54连通。
在实际施工使用中，下搅拌翼4与叶片51的旋向相同，而且根据其旋向确定钻具的正向旋转方向，如下搅拌翼4与叶片51都为右旋时，该钻具向右旋转下钻即为正向旋转下钻，此时，钻头边切削土壤，边把钻头底部喷出的固化剂与土壤进行充分的搅拌混合。由于本钻具在叶片51处设有第三出口53，使固化剂在成孔的径向方向上分配得更加均匀；而且由于第三出口53沿叶片51由钻杆中心向外布置，且其通径逐步增大，以此保证离浆管11径向较远距离的位置也能分配到相应的固化剂数量，使固化剂在成孔的径向方向分配得更加均匀。由于本钻具在钻杆1内还设有气管14，气管14内的压缩空气通过钻头5底部的第一出口54注入到了土壤与固化剂的混合物中，一方面可以减小钻具钻进过程中的阻力，提高钻进效率；另一方面，由于介入了压缩空气中的二氧化碳，缩短了固化剂的固结时间，从而在提高施工效率的同时，缩短了固结时间，确保了施工质量。当钻具正向下钻时，叶片51和下搅拌翼4都会将固化剂与土壤搅拌后的混合物往上搅动，此时，搅拌混合物中的固化剂浆液会沿成孔的方向往上扰动，但由于本钻具的上搅拌翼3的旋向与下搅拌翼4的旋向相反，上搅拌翼3会将固化剂与土壤搅拌后的混合物往下压制，减少混合物中的固化剂浆液往上流动。
由于钻具下钻时正向旋转，此时，阀板2在固化剂与土壤搅拌后的混合物的阻挡下沿上导槽131和下导槽132发生旋转，过喷浆口12时将喷浆口12封闭；当钻具反向旋转往上提升时，由于固化剂与土壤搅拌后的混合物的阻挡，钻具的反向旋转使阀板2沿上导槽131和下导槽132发生旋转，过喷浆口12时将喷浆口12由封闭状态转为开启状态，从而使浆液由喷浆口12喷出，喷出的浆液被上搅拌翼3搅拌压制和下搅拌翼4搅拌，从而使浆液与土壤均匀地混合，以此可大幅提升浆液的搅拌效果。由于不需上下往复多次搅拌，从而可以在确保了施工质量的同时，提高了施工效率。沿钻杆1的外圆周面均匀布置的叶片51共有3个，每个叶片51处均有第三出口53，第三出口53位于相邻的刀齿52之间，由于叶片51和第三出口53的数量增多，使浆液的布置和搅拌更加均匀。
本钻具还可在第二出口55处设置调节阀，根据实际需要调整该调节阀的通径大小，以调整其出口压力和流量，从而满足第三出口53处的固化剂的流量需要。
本发明中的浆液，可以是水泥浆液，或者也有可能是其它的液态或固态的固化介质。
Claims (9)
1.一种双通道侧喷阀板钻具，包含圆形钻杆(1)、阀板(2)和与钻杆1固定连接的上搅拌翼(3)、钻头(5)，其特征在于钻杆(1)的外圆周上设有阀板框(13)，阀板框(13)的内侧面呈圆弧形，并与圆形钻杆(1)同心固定连接，钻杆(1)的外侧面位于上搅拌翼(3)的上方设有喷浆口(12)，喷浆口(12)位于阀板框(13)的上导槽(131)和下导槽(132)之间，喷浆口(12)与钻杆(1)内的浆管(11)连通，阀板(2)置于阀板框(13)的上导槽(131)和下导槽(132)之内，阀板(2)包含档条(24)；上搅拌翼(3)与钻杆(1)的横截面之间的夹角为15～45度；钻杆(1)内设有气管(14)，气管(14)与钻头(5)底部的第一出口(54)连通，浆管(11)与钻头(5)底部的第二出口(55)连通。
2.根据权利要求1所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于钻头(5)包含叶片(51)和刀齿(52)，叶片(51)为斜向的平板叶片，叶片(51)处开有第三出口(53)，第三出口(53)与钻头(5)底部的第四出口(56)连通，第四出口(56)与钻头底部的第二出口(55)连通。
3.根据权利要求1所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于钻杆(1)上有与钻杆(1)固定连接的下搅拌翼(4)，下搅拌翼(4)与钻杆(1)的横截面之间的夹角为15～45度，下搅拌翼(4)与上搅拌翼(3)的旋向相反。
4.根据权利要求3所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于下搅拌翼(4)与叶片(51)的旋向相同。
5.根据权利要求2所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于第三出口(53)沿叶片(51)由钻杆中心向外布置大于1个，且其通径逐步增大。
6.根据权利要求2所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于叶片(51)共有3个，沿钻杆(1)的外圆周面均匀布置；每个叶片(51)处均有第三出口(53)，第三出口(53)位于相邻的刀齿(52)之间。
7.根据权利要求1所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于阀板框(13)的上导槽(131)、下导槽(132)的截面呈矩形。
8.根据权利要求1所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于阀板(2)包含阀板体(21)、立板(22)，立板(22)与阀板体(21)的外圆周面的切向垂直。
9.根据权利要求1所述的双通道侧喷阀板钻具，其特征在于阀板(2)包含筋板(23)，筋板(23)与立板(22)垂直布置。
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