CN111720088A - 一种钻头打捞的穿绳机构、打捞装置以及打捞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻头打捞的穿绳机构，包括一个伸入到井下的组合拼接式的直筒，直筒的底面端部固定套接外齿回转支承，外齿回转支承由第二内圈和第二外圈组成，第二外圈底部通过螺栓固定连接一个可活动套在钻头上端部的锥形套，第二内圈顶部固定安装一个伸出到锥形套外部的绳索夹持机构。本发明还公开了一种钻头的打捞装置和打捞方法，包括机车和起吊穿绳机构的立柱，立柱上通过钢缆吊装动力驱动平台。此打捞装置能代替水鬼完成和井下钻头自动连接的工作，打捞装置固定安装在驱动装置下方，不易晃动，设备的立柱可以前后微调尺寸，便于打捞装置对准桩孔，驱动装置正反180°旋转，打捞装置护筒之间可以拼接，便于运输。

Description

一种钻头打捞的穿绳机构、打捞装置以及打捞方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体为一种钻头打捞的穿绳机构、打捞装置以及打捞方法。

背景技术

随着铁路及公路建设要求越来越高，桥梁在铁路及公路建设中所占的比重越来越大，各种桥梁的建设速度也越来越快。在桥梁桩基础施工中采用打桩机钻头施工非常普遍，随之而来的就是在施工过程中因为机械或人为等原因，钻机卡钻事故经常发生。而常规的处理办法是雇佣潜水员潜到钻头掉落的位置进行人工穿挂钢丝绳将钻头捞回。而这种办法的不足在于工期长，危险性高，人工打捞需要潜入泥浆中几十米，工作人员是冒着生命危险的，死亡率非常高，即使完成任务也容易留下后遗症。为此我们提出一种钻头打捞的穿绳机构、打捞装置以及打捞方法用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻头打捞的穿绳机构、打捞装置以及打捞方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻头打捞的穿绳机构，包括一个伸入到井下的组合拼接式的直筒，

所述直筒的底面端部固定套接外齿回转支承，所述外齿回转支承由第二内圈和第二外圈组成，第二内圈由与之啮合的第二齿轮驱动；

所述第二外圈底部通过螺栓固定连接一个可活动套在钻头上端部的锥形套，锥形套的底部固定连接多个与钻头上穿孔对应的耳板，

锥形套侧壁上固定安装一个绕绳座，所述绕绳座上转动设置绕轴，且绕轴上缠绕有绳索；

所述第二内圈顶部固定安装一个伸出到锥形套外部的绳索夹持机构，绳索夹持机构包括型结构的固定板，所述固定板位于锥形套外部、且固定板下端平行于锥形套轴线；

固定板上水平安装两个向锥形套方向延伸的夹持部件，所述夹持部件的端部正对应所述耳板上的耳板孔，两个夹持部件交替夹持住绳索的端部。

优选的，所述直筒由至少一个护筒和一个底部套筒同轴拼接构成，相邻两个护筒之间以及护筒与底部套筒之间均通过法兰固定连接。

优选的，所述底部套筒的底部外侧固定套接一个安装环，所述安装环上中心对称安装多个扶正轮，扶正轮位于外齿回转支承上方，所述扶正轮与井壁接触，其滚动方向平行于底部套筒的轴线。

优选的，所述底部套筒的底部通过法兰盘与锥形套顶部固接，所述法兰盘的外沿固定安装一个固定环，所述固定环顶部固定连接第二外圈；

所述第二内圈与底部套筒外壁之间具有空隙，第二内圈内侧啮合连接的第二齿轮通过固定连接在固定环上的第二电机驱动。

优选的，所述夹持部件包括水平安装在固定板上的气缸，气缸的驱动端固定连接背板，所述背板上朝向锥形套的一侧滑动连接有两个竖向分布的夹板，两个夹板相对面上内凹设有与绳索表面形状吻合的弧形槽；

两个所述夹板分别通过一个拉簧与背板端部连接，在拉簧作用下，两个夹板在背板上反向运动；两个所述夹板和背板端部之间还分别安装一组电磁铁结构，一组所述电磁铁结构包括一个安装在背板端部、一个安装在夹板上的两个相对的电磁铁，且两组电磁铁结构通电时，两个夹板在背板上相向运动。

优选的，所述绳索上有且只有一个夹持部件与之固定，其中一个夹持部件上的两个所述夹板与绳索夹持时，另一个夹持部件与绳索松开。

优选的，所述绳索上与夹持部件接触的一端固定连接销轴，所述销轴的末端对称内凹设置多个凹槽，所述凹槽内滑动卡接限位块，所述限位块与凹槽底部通过弹簧固定连接，限位块的外端为斜面结构，所述斜面朝向销轴的末端。

一种钻头的打捞装置，包括机车和起吊所述穿绳机构的立柱，立柱上通过钢缆吊装动力驱动平台；

所述动力驱动平台包括底部设有开口的圆柱平台，所述圆柱平台的一侧固定设有滑爪，所述滑爪呈抱瓦式卡接在立柱表面的导向滑轨上；

所述圆柱平台底部固定连接外齿回转支承的内圈，所述外齿回转支承的外圈通过螺栓与直筒顶部固接，且圆柱平台上向外延伸出安装板，所述安装板上转动安装一个通过电机驱动的齿轮，所述齿轮与外齿回转支承的第一外圈)啮合。

优选的，所述立柱的底部铰接安装在机车上的安装平台外端；

所述立柱中部铰接斜支撑液压缸的一端，所述斜支撑液压缸的另一端铰接安装在机车的安装平台上，所述斜支撑液压缸通过安装在机车上的液压装置驱动；

所述立柱的顶部固定安装水平设置的水平吊架，所述水平吊架的一端安装顶部滑轮，另一端设有曳引机构，所述钢缆一端穿过所述顶部滑轮、曳引机构，并固定连接配重滑轮组，钢缆另一端固定连接在所述动力驱动平台顶部的滑轮上。

一种钻头的打捞方法，采用上述的打捞装置，具体步骤如下：

S1：控制斜支撑液压缸为立柱的位置微调，使得直筒位于桩孔的上方；

S2：通过常规的曳引机构下方钢缆，使得直筒进入到桩孔内；

S3：当直筒下放到遇阻时，通过动力驱动平台带动直筒在井内以不超过180°的角度正反方向的小幅度转动，直到直筒下放到最底端，套接在钻头的端部，使得锥形套上的耳板孔与钻头上的穿孔处于同一水平面；

S4：第二电机启动带动绳索夹持机构在锥形套外部转动，其中两个夹持部件的前端交替夹持住绳索的销轴穿过耳板孔和钻头上的穿孔，直到销轴穿过所有的耳板孔，销轴通过限位块卡接在耳板一侧；

S5：通过曳引机构拉起钢缆，将直筒连同固定好的钻头从桩孔内拉出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、此打捞装置能代替水鬼完成和井下钻头自动连接的工作，避免人员死亡。

2、打捞装置固定安装在驱动装置下方，不易晃动，设备的立柱可以前后微调尺寸，便于打捞装置对准桩孔，驱动装置正反180°旋转，打捞装置护筒之间可以拼接，便于运输。

3、打捞装置底部套筒端部设置扶正轮，便于打捞装置进入桩孔，同时防止直筒偏心，便于打捞装置对准钻头轴线。

4、底部套筒的锥形套上均匀分布凸起，凸起内表面设置为弧形，与钻头锥面通过线接触，不会存留泥浆。

5、绳索夹持机构穿绳一端和销轴固定，销轴端部倒角，便于销轴穿过耳板孔，销轴上设置限位块，便于锁住和解锁。

6、穿绳机构设置两组，能自动躲避耳板，并配合将绳索穿入钻头和锥形套的耳板孔。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明侧视局部剖视图；

图3为本发明中动力驱动平台结构示意图；

图4为本发明中底部套筒与钻头连接示意图；

图5为本发明中扶正轮安装示意图；

图6为本发明中锥形套安装结构示意图；

图7为本发明中锥形套安装结构主视图；

图8为本发明中锥形套安装结构侧视局部剖视图；

图9为本发明图8中A-A处剖视图；

图10为本发明中绳索夹持机构示意图；

图11为本发明中绳索夹持机构剖视图；

图12为本发明中绳索结构示意图；

图13为本发明中绳索销轴结构示意图；

图14为本发明中夹持部件控制框图。

图中：1机车、101液压装置、2立柱、201斜支撑液压缸、202水平吊架、203顶部滑轮组、204配重滑轮组、205钢缆、206导向滑轨、3动力驱动平台、301滑爪、302滑轮、31圆柱平台、3101安装板、32外齿回转支承、321第一外圈、322第一内圈、33第一齿轮、34第一电机、4直筒、41护筒、42底部套筒、401安装环、402扶正轮、5内齿回转支承、51第二内圈、52第二外圈、5201固定环、6锥形套、601绕绳座、601a绕轴、602绳索、602a销轴、602b限位块、602c弹簧、603耳板、604耳板孔、605凸起、7第二齿轮、701第二电机、8绳索夹持机构、81固定板、82气缸、83背板、8301燕尾槽、84夹板、8401弧形槽、8402燕尾块、85拉簧、86电磁铁、87a第一接触开关、87b第二接触开关。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图4-13，本发明提供一种技术方案：一种钻头打捞的穿绳机构，包括一个伸入到井下的组合拼接式的直筒4，如图4所示，直筒4由至少一个护筒41和一个底部套筒42同轴拼接构成，相邻两个护筒41之间以及护筒41与底部套筒42之间均通过法兰固定连接。通过该拼接式的直筒结构可以根据不同桩孔的深度调节护筒41的数量，使得直筒底部均能下降到桩孔中钻头断开的位置。

请参阅图4-5，为了便于直筒在桩孔中下降，在底部套筒42的底部外侧固定套接一个安装环401，安装环401上中心对称安装多个扶正轮402，扶正轮402位于外齿回转支承5上方，扶正轮402与井壁接触，其滚动方向平行于底部套筒42的轴线。在直筒4下降的过程中，多个扶正轮402可以起到辅助定位的作用。

直筒4的底面端部固定套接外齿回转支承5，外齿回转支承5由第二内圈51和第二外圈52组成，底部套筒42的底部通过法兰盘与锥形套6顶部固接，法兰盘的外沿固定安装一个固定环5201，固定环5201顶部固定连接第二外圈52。第二内圈51与底部套筒42外壁之间具有空隙，第二内圈51内侧啮合连接的第二齿轮7通过固定连接在固定环5201上的第二电机701驱动。第二电机701安装在固定环5201的内侧，且底部套筒42上设有便于安装第二电机701的孔槽。

请参阅图6-9，第二外圈52底部通过螺栓固定连接一个可活动套在钻头上端部的锥形套6，锥形套6的底部固定连接多个与钻头上穿孔对应的耳板603，锥形套6上均匀分布凸起，凸起内表面设置为弧形，与钻头锥面通过线接触，不会存留泥浆。

锥形套6侧壁上固定安装一个绕绳座601，绕绳座601上转动设置绕轴601a，且绕轴601a上缠绕有绳索602；

结合图7，第二内圈51由与之啮合的第二齿轮7驱动；第二内圈51顶部固定安装一个伸出到锥形套6外部的绳索夹持机构8，绳索夹持机构8包括L型结构的固定板81，固定板81位于锥形套6外部、且固定板81下端平行于锥形套6轴线；

请参阅图9-10，固定板81上水平安装两个向锥形套6方向延伸的夹持部件，夹持部件的端部正对应耳板603上的耳板孔604，两个夹持部件交替夹持住绳索602的端部。

夹持部件包括水平安装在固定板81上的气缸82，气缸82的驱动端固定连接背板83，背板83上朝向锥形套6的一侧滑动连接有两个竖向分布的夹板84，两个夹板84相对面上内凹设有与绳索602表面形状吻合的弧形槽8401；

两个夹板84分别通过一个拉簧85与背板83端部连接，在拉簧85作用下，两个夹板84在背板83上反向运动；两个夹板84和背板83端部之间还分别安装一组电磁铁结构，一组电磁铁结构包括一个安装在背板83端部、一个安装在夹板84上的两个相对的电磁铁86，且两组电磁铁结构通电时，两个夹板84在背板83上相向运动。

在绳索的穿孔过程中，绳索602上有且只有一个夹持部件与之固定，其中一个夹持部件上的两个夹板84与绳索602夹持时，另一个夹持部件与绳索602松开。两个夹持部件之间的距离大于耳板603和钻头上穿孔的宽度之和，保证在进行绳索上夹持部件的交替时，两个夹持部件能够分别位于耳板603、穿孔的两侧，从而达到越过耳板603的作用。

两个夹板84的侧面分别安装有第一接触开关87a和第二接触开关87b，当装置下方到钻头上方时，计数器控制第二电机701转动一圈后停止，整个绳索夹持机构8会在第一内圈51的带动下围绕锥形套和钻头转动，当第一接触开关87a所在的夹板84与耳板603或者钻头上穿孔外壁接触时，第一接触开关87a会受到挤压，控制其所在的气缸82收缩、电磁铁86断电，松开绳索602；而另一个夹持部件的气缸82则伸出、电磁铁86通电，夹持住绳索602。当第二接触开关87b收到挤压时重复上述步骤。在交换过程中同时控制第二电机701断电一定时间后通电，给夹持部件的交替提供一定时间。

绳索602上与夹持部件接触的一端固定连接销轴602a，销轴602a的末端对称内凹设置多个凹槽，凹槽内滑动卡接限位块602b，限位块602b与凹槽底部通过弹簧602c固定连接，限位块602b的外端为斜面结构，斜面朝向销轴602a的末端。在销轴602a穿过与之配合的耳板孔604后，限位块602b会在弹簧602c的作用下弹出，并卡接在耳板孔604一侧，防止销轴602a回拉。

请参阅图1-4，一种钻头的打捞装置，包括机车1和起吊穿绳机构的立柱2，立柱2上通过钢缆吊装动力驱动平台3；

动力驱动平台3包括底部设有开口的圆柱平台31，圆柱平台31的一侧固定设有滑爪301，滑爪301呈抱瓦式卡接在立柱2表面的导向滑轨206上；

圆柱平台31底部固定连接外齿回转支承32的内圈，外齿回转支承32的外圈通过螺栓与直筒顶部固接，且圆柱平台31上向外延伸出安装板3101，安装板3101上转动安装一个通过电机34驱动的齿轮33，齿轮33与外齿回转支承32的第一外圈321啮合。

立柱2的底部铰接安装在机车1上的安装平台外端；

立柱2中部铰接斜支撑液压缸201的一端，斜支撑液压缸201的另一端铰接安装在机车1的安装平台上，斜支撑液压缸201通过安装在机车1上的液压装置101驱动；

立柱2的顶部固定安装水平设置的水平吊架202，水平吊架202的一端安装顶部滑轮203，另一端设有曳引机构，钢缆205一端穿过顶部滑轮203、曳引机构，并固定连接配重滑轮组204，钢缆205另一端固定连接在动力驱动平台3顶部的滑轮302上。

一种钻头的打捞方法，采用上述的打捞装置，具体步骤如下：

S1：控制斜支撑液压缸201为立柱2的位置微调，使得直筒4位于桩孔的上方；

S2：通过常规的曳引机构下方钢缆205，使得直筒4进入到桩孔内；

S3：当直筒4下放到遇阻时，通过动力驱动平台3带动直筒4在井内以不超过180°的角度正反方向的小幅度转动，直到直筒下放到最底端，套接在钻头的端部，使得锥形套6上的耳板孔604与钻头上的穿孔处于同一水平面；

S4：第二电机701启动带动绳索夹持机构8在锥形套6外部转动，其中两个夹持部件的前端交替夹持住绳索602的销轴602a穿过耳板孔604和钻头上的穿孔，直到销轴602a穿过所有的耳板孔604，销轴602a通过限位块602b卡接在耳板603一侧；

S5：通过曳引机构拉起钢缆205，将直筒4连同固定好的钻头从桩孔内拉出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种钻头打捞的穿绳机构，包括一个伸入到井下的组合拼接式的直筒(4)，其特征在于：

所述直筒(4)的底面端部固定套接外齿回转支承(5)，所述外齿回转支承(5)由第二内圈(51)和第二外圈(52)组成，第二内圈(51)由与之啮合的第二齿轮(7)驱动；

所述第二外圈(52)底部通过螺栓固定连接一个可活动套在钻头上端部的锥形套(6)，锥形套(6)的底部固定连接多个与钻头上穿孔对应的耳板(603)，

锥形套(6)侧壁上固定安装一个绕绳座(601)，所述绕绳座(601)上转动设置绕轴(601a)，且绕轴(601a)上缠绕有绳索(602)；

所述第二内圈(51)顶部固定安装一个伸出到锥形套(6)外部的绳索夹持机构(8)，绳索夹持机构(8)包括L型结构的固定板(81)，所述固定板(81)位于锥形套(6)外部、且固定板(81)下端平行于锥形套(6)轴线；

固定板(81)上水平安装两个向锥形套(6)方向延伸的夹持部件，所述夹持部件的端部正对应所述耳板(603)上的耳板孔(604)，两个夹持部件交替夹持住绳索(602)的端部。

2.根据权利要求1所述的穿绳机构，其特征在于：所述直筒(4)由至少一个护筒(41)和一个底部套筒(42)同轴拼接构成，相邻两个护筒(41)之间以及护筒(41)与底部套筒(42)之间均通过法兰固定连接。

3.根据权利要求1所述的穿绳机构，其特征在于：所述底部套筒(42)的底部外侧固定套接一个安装环(401)，所述安装环(401)上中心对称安装多个扶正轮(402)，扶正轮(402)位于外齿回转支承(5)上方，所述扶正轮(402)与井壁接触，其滚动方向平行于底部套筒(42)的轴线。

4.根据权利要求2所述的穿绳机构，其特征在于：所述底部套筒(42)的底部通过法兰盘与锥形套(6)顶部固接，所述法兰盘的外沿固定安装一个固定环(5201)，所述固定环(5201)顶部固定连接第二外圈(52)；

所述第二内圈(51)与底部套筒(42)外壁之间具有空隙，第二内圈(51)内侧啮合连接的第二齿轮(7)通过固定连接在固定环(5201)上的第二电机(701)驱动。

5.根据权利要求1所述的穿绳机构，其特征在于：所述夹持部件包括水平安装在固定板(81)上的气缸(82)，气缸(82)的驱动端固定连接背板(83)，所述背板(83)上朝向锥形套(6)的一侧滑动连接有两个竖向分布的夹板(84)，两个夹板(84)相对面上内凹设有与绳索(602)表面形状吻合的弧形槽(8401)；

两个所述夹板(84)分别通过一个拉簧(85)与背板(83)端部连接，在拉簧(85)作用下，两个夹板(84)在背板(83)上反向运动；两个所述夹板(84)和背板(83)端部之间还分别安装一组电磁铁结构，一组所述电磁铁结构包括一个安装在背板(83)端部、一个安装在夹板(84)上的两个相对的电磁铁(86)，且两组电磁铁结构通电时，两个夹板(84)在背板(83)上相向运动。

6.根据权利要求5所述的穿绳机构，其特征在于：所述绳索(602)上有且只有一个夹持部件与之固定，其中一个夹持部件上的两个所述夹板(84)与绳索(602)夹持时，另一个夹持部件与绳索(602)松开。

7.根据权利要求1所述的穿绳机构，其特征在于：所述绳索(602)上与夹持部件接触的一端固定连接销轴(602a)，所述销轴(602a)的末端对称内凹设置多个凹槽，所述凹槽内滑动卡接限位块(602b)，所述限位块(602b)与凹槽底部通过弹簧(602c)固定连接，限位块(602b)的外端为斜面结构，所述斜面朝向销轴(602a)的末端。

8.一种基于如权利要求1-7中任意一个所述穿绳机构的打捞装置，其特征在于：包括机车(1)和起吊所述穿绳机构的立柱(2)，立柱(2)上通过钢缆吊装动力驱动平台(3)；

所述动力驱动平台(3)包括底部设有开口的圆柱平台(31)，所述圆柱平台(31)的一侧固定设有滑爪(301)，所述滑爪(301)呈抱瓦式卡接在立柱(2)表面的导向滑轨(206)上；

所述圆柱平台(31)底部固定连接外齿回转支承(32)的内圈，所述外齿回转支承(32)的外圈通过螺栓与直筒顶部固接，且圆柱平台(31)上向外延伸出安装板(3101)，所述安装板(3101)上转动安装一个通过电机(34)驱动的齿轮(33)，所述齿轮(33)与外齿回转支承(32)的第一外圈(321)啮合。

9.根据权利要求8所述的打捞装置，其特征在于：所述立柱(2)的底部铰接安装在机车(1)上的安装平台外端；

所述立柱(2)中部铰接斜支撑液压缸(201)的一端，所述斜支撑液压缸(201)的另一端铰接安装在机车(1)的安装平台上，所述斜支撑液压缸(201)通过安装在机车(1)上的液压装置(101)驱动；

所述立柱(2)的顶部固定安装水平设置的水平吊架(202)，所述水平吊架(202)的一端安装顶部滑轮(203)，另一端设有曳引机构，所述钢缆(205)一端穿过所述顶部滑轮(203)、曳引机构，并固定连接配重滑轮组(204)，钢缆(205)另一端固定连接在所述动力驱动平台(3)顶部的滑轮(302)上。

10.一种钻头的打捞方法，其特征在于，采用如权利要求8中所述的打捞装置，具体步骤如下：

S1：控制斜支撑液压缸(201)为立柱(2)的位置微调，使得直筒(4)位于桩孔的上方；

S2：通过常规的曳引机构下方钢缆(205)，使得直筒(4)进入到桩孔内；

S3：当直筒(4)下放到遇阻时，通过动力驱动平台(3)带动直筒(4)在井内以不超过180°的角度正反方向的小幅度转动，直到直筒下放到最底端，套接在钻头的端部，使得锥形套(6)上的耳板孔(604)与钻头上的穿孔处于同一水平面；

S4：第二电机(701)启动带动绳索夹持机构(8)在锥形套(6)外部转动，其中两个夹持部件的前端交替夹持住绳索(602)的销轴(602a)穿过耳板孔(604)和钻头上的穿孔，直到销轴(602a)穿过所有的耳板孔(604)，销轴(602a)通过限位块602b卡接在耳板(603)一侧；

S5：通过曳引机构拉起钢缆(205)，将直筒(4)连同固定好的钻头从桩孔内拉出。

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