CN114016895A - 用于微型桩成孔的模块化组装式钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，包括底架、钻臂总成模块、角度控制模块、动力模块和动力控制模块；钻臂总成模块包括桅杆、动力头和钻杆；角度控制模块包括第一铰接座、伸缩构件、第二铰接座和第三铰接座；伸缩构件的一端与第一铰接座铰接，另一端与第二铰接座铰接，第二铰接座安装在桅杆的一侧；使伸缩构件的伸缩运动能改变桅杆的倾斜度；动力模块控制动力头带动钻杆进行转动作业；动力控制模块来控制动力头的升降。本发明将钻机装置按模块功能、便捷安装的要求，分装在一个底架上，搬家移动时能快速分拆，实现分块运输，具有良好操作性能、安装移运性能和环境适应性能。

Description

用于微型桩成孔的模块化组装式钻机

技术领域

本发明涉及钻机技术领域，具体涉及一种用于微型桩成孔的模块化组装式钻机。

背景技术

微型桩是通过在地基中先成孔，再在孔中植入设计所需的钢筋束和注浆管，由此得到桩间改良后的土与微型桩桩体结构组成的人工“复合地基”。

目前，国内外灌注微型桩主要采用钻孔灌注的施工方法，施工机械有螺旋钻机、正反循环钻机、全套管钻机、回转斗钻机、潜孔冲击锤、旋挖钻机等，随着高层建筑、公路、桥梁、发电厂、飞机场、大型港口、深水码头等建筑工程桩基础施工项目的大量增加，旋挖钻机以其优越的性能越来越受到国内外各施工单位的青睐。

目前大部分的旋挖钻机为一体化车载式钻机，其便于运输与转移，适合交通条件较为方便的地区使用，但是其采用工程车底盘，自重较大，在缺少平坦道路的山区，难以准确到达施工地点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，包括：

底架；

钻臂总成模块，所述钻臂总成模块包括安装在底架前端的桅杆、安装于桅杆的一侧上且能够沿桅杆上下移动的动力头、与动力头连接的钻杆；所述钻杆的外侧设有螺旋叶片；所述钻杆的下端设置有钻头结构；

角度控制模块，所述角度控制模块包括第一铰接座、伸缩构件、第二铰接座和第三铰接座；所述第一铰接座安装在底架上，所述伸缩构件的一端与第一铰接座相铰接，所述伸缩构件的另一端与第二铰接座相铰接，所述第二铰接座安装在所述桅杆背离动力头的一侧，所述桅杆与第三铰接座相铰接，且第三铰接座安装在底架上；使伸缩构件的伸缩运动能改变桅杆的倾斜度；

动力模块，所述动力模块包含动力模块框架、安装于动力模块框架的第一发动机和第一齿轮泵，所述第一发动机通过驱动第一齿轮泵来控制动力头带动钻杆进行转动作业；

动力控制模块，所述动力控制模块包含动力控制模块框架、安装于动力控制模块框架的第二发动机和第二齿轮泵，第二发动机通过驱动第二齿轮泵来控制动力头的升降。

这样，本申请将钻机装置按模块功能、便捷安装的要求，分装在一个底架上，搬家移动时能快速分拆，实现分块运输，到山区后通过简单的安装，即能实现微型桩基础的开挖，降低了制造成本与运输成本，并且高度集装化，具有良好操作性能、安装移运性能和环境适应性能。此外，本申请通过设置了角度调整模块，能够调整桅杆的倾斜度，从而使钻头结构所开挖出的钻孔为斜孔，使本申请可以作为直桩斜桩两用的钻机；同时，由于桅杆可以轻松地变为斜置状态，可以方便地对钻头结构进行底部排渣工作，无需将钻头结构进行拆卸，方便快捷，节省了人力物力。

作为优选，所述桅杆的上端安装有驱动电机，该驱动电机由动力控制模块驱动，该驱动电机的输出轴沿左右方向延伸，所述桅杆的下端设置有导轮，在驱动电机的输出轴和导轮之间绕设有链条；所述动力头通过滑动配合构件与链条配合相连，在驱动电机的作用下，动力头能够沿桅杆上下移动。

这样，通过驱动电机来传动链条，由链条带动滑动配合构件和动力头上下移动，方便快捷，并且简单地调节驱动电机的正反转即可实现动力头向上或者向下移动的转换。

作为优选，所述桅杆的下侧开设有用于安装导轮的装配槽，所述导轮通过连接轴安装在装配槽内；其中，所述装配槽的侧壁开设有圆孔和条形孔，且条形孔与圆孔相连通；其中，条形孔的宽度小于圆孔的直径，所述连接轴穿过圆孔，且连接轴的外侧套设有锁块，该锁块的端部位于圆孔内，且该锁块置于圆孔的部分呈腰型结构，锁块的宽度小于条形孔的宽度，锁块的长度大于条形孔的宽度。

这样，可以通过转动锁块来实现对连接轴和导轮的位置固定或者解锁；当转动锁块使锁块的宽度方向与条形孔的长度方向相垂直时，锁块能够从圆孔移动至条形孔内，实现解锁；当转动锁块使锁块的长度方向与条形孔的长度方向相垂直时，锁块被卡在圆孔内，实现将连接轴和导轮的位置固定的效果。

作为优选，所述滑动配合构件包括基板；所述基板的前侧设置有安装座，该安装座用于安装动力头，动力头的输出端朝下延伸并与钻杆相连；

所述基板的后侧设置有滑槽，所述滑槽内设置有与链条相配合连接的连接件；所述桅杆的前侧设置有导向板，且导向板位于链条的后侧；所述滑槽的侧壁设置有竖向延伸的导向槽，所述导向板配置在所述滑槽内，且导向板的两侧分别延伸至导向槽内，使滑动配合构件能够在导向板的导向作用下沿桅杆的上下方向滑动。

这样，通过导向板和导向槽之间的配合，确保滑动配合构件一直沿桅杆的长度方向移动。

作为优选，所述连接件包括沿竖向间隔设置的多个插杆，所述插杆插置在链条上的沿竖向设置的相邻的两个销子之间，使链条能够通过连接件带动滑动配合构件上下位移。

这样，确保了滑动配合构件与链条之间的连接关系。

作为优选，所述第三铰接座包括固定在底架上的支座，所述支座的上部两侧转动设置有支耳，所述支耳与桅杆相连。

作为优选，所述桅杆的下侧设置有扶正器，所述扶正器呈圆环体状，所述钻杆插置并穿过扶正器的圆心，且当钻杆的轴心线与圆环体的中心线相重合时，钻杆的外侧与圆环体的内侧壁具有一定的间隙。

申请人发现，在实际过程中，动力头发生转动的时候，由于转速过高，钻杆会产生一定的震动，而可能导致钻孔位置偏移；本申请通过设置扶正器，将钻杆的震动位置限制在一定的范围内，减少钻孔的偏移。

作为优选，所述扶正器的外侧通过减震结构与桅杆相连，所述减震结构的外侧与桅杆相连，所述减震结构具有一减震孔，所述扶正器配置在该减震孔内；其中，所述扶正器的外侧沿周向均匀分布有若干减震槽，所述减震孔的内壁对应位置上设有与减震槽配合卡位的减震齿。

这样，减震槽和减震齿的配合结构可以将扶正器和减震结构锁紧，能有效防止扶正器的蹿动；钻杆的震动撞击扶正器后，扶正器首先通过减震槽与减震齿接触，识得扶正器的振动幅度首先被减震齿吸收，阻止振动传递到桅杆引起桅杆的剧烈震动；在本申请中，减震齿有效的减少扶正器与减震结构配合的接触面积，降低了振动的传递；另外，还可以通过调减减震齿的数量、高度、宽度来实现不同的减振效果。

作为优选，所述螺旋叶片的下端连接有水平板；所述钻头结构包括主钻组件以及扩径钻组件，所述主钻组件包括若干个倾斜设置且上端与钻杆的下端相连的钻头，所述扩径钻组件包括若干个倾斜设置且上端与水平板的下侧相连的钻头。

这样，主钻组件首先对土地进行转动开挖，然后扩径组件再对已经开挖出来的钻孔进一步地扩径。

作为优选，所述扩径钻组件位于主钻组件的上方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机的结构示意图；

图2为本发明提供的角度控制模块处的结构示意图；

图3为本发明提供的滑动配合构件和链条处的爆炸示意图；

图4为本发明提供的滑动配合构件在其靠近链条一侧的结构示意图；

图5为本发明提供的装配槽和连接轴处的爆炸结构示意图；

图6为本发明提供的扶正器和减震结构连接处的俯视结构示意图；

图7为本发明提供的钻头结构处的结构示意图。

附图标记：

1-底架；

2-钻臂总成模块，21-桅杆，22-动力头，23-钻杆，24-螺旋叶片，241-水平板，25-钻头结构，251-主钻组件，252-扩径钻组件，26-驱动电机，27-导轮，28-链条，281-销子，29-连接轴；

3-角度控制模块，31-第一铰接座，32-第二铰接座，33-第三铰接座，331-支座，332-支耳，34-伸缩构件；

4-动力模块，41-动力模块框架；

5-动力控制模块，51-动力控制模块框架；

6-滑动配合构件，61-基板，62-安装座，63-连接件，631-插杆，64-导向板，65-滑槽，66-导向槽；

7-圆孔，8-条形孔，9-锁块，10-扶正器，11-减震结构，12-减震齿，13-支撑结构，14-装配槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：如图1和图2所示，一种用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，包括底架1、钻臂总成模块2、角度控制模块3、动力模块4和动力控制模块5。

如图1和图2所示，所述钻臂总成模块2包括安装在底架1前端的桅杆21、安装于桅杆21的一侧上且能够沿桅杆21上下移动的动力头22、与动力头22连接的钻杆23；所述钻杆23的外侧设有螺旋叶片24；所述钻杆23的下端设置有钻头结构25。

如图1和图2所示，所述角度控制模块3包括第一铰接座31、伸缩构件34、第二铰接座32和第三铰接座33。所述第一铰接座31安装在底架1上，所述伸缩构件34的一端与第一铰接座31相铰接，所述伸缩构件34的另一端与第二铰接座32相铰接，所述第二铰接座32安装在所述桅杆21背离动力头22的一侧，所述桅杆21与第三铰接座33相铰接，且第三铰接座33安装在底架1上。实施时，伸缩构件34可以为电动气缸。使伸缩构件34的伸缩运动能改变桅杆21的倾斜度。

如图1和图2所示，所述动力模块4包含动力模块框架41、安装于动力模块框架41的第一发动机(未图示)和第一齿轮泵(未图示)，所述第一发动机通过驱动第一齿轮泵来控制动力头22带动钻杆23进行转动作业。

如图1和图2所示，所述动力控制模块5包含动力控制模块框架51、安装于动力控制模块框架51的第二发动机(未图示)和第二齿轮泵(未图示)，第二发动机通过驱动第二齿轮泵来控制动力头22的升降。

这样，本申请将钻机装置按模块功能、便捷安装的要求，分装在一个底架上，搬家移动时能快速分拆，实现分块运输，到山区后通过简单的安装，即能实现微型桩基础的开挖，降低了制造成本与运输成本，并且高度集装化，具有良好操作性能、安装移运性能和环境适应性能。此外，本申请通过设置了角度调整模块，能够调整桅杆的倾斜度，从而使钻头结构所开挖出的钻孔为斜孔，使本申请可以作为直桩斜桩两用的钻机；同时，由于桅杆可以轻松地变为斜置状态，可以方便地对钻头结构进行底部排渣工作，无需将钻头结构进行拆卸，方便快捷，节省了人力物力。

具体地，如图1和图3所示，所述桅杆21的上端安装有驱动电机26，该驱动电机26由动力控制模块5驱动，该驱动电机26的输出轴沿左右方向延伸，所述桅杆21的下端设置有导轮27，在驱动电机26的输出轴和导轮27之间绕设有链条28；所述动力头22通过滑动配合构件6与链条28配合相连，在驱动电机26的作用下，动力头22能够沿桅杆21上下移动。

这样，通过驱动电机来传动链条，由链条带动滑动配合构件和动力头上下移动，方便快捷，并且简单地调节驱动电机的正反转即可实现动力头向上或者向下移动的转换。

具体地，如图3和图5所示，所述桅杆21的下侧开设有用于安装导轮27的装配槽14，所述导轮27通过连接轴29安装在装配槽14内；其中，所述装配槽14的侧壁开设有圆孔7和条形孔8，且条形孔8与圆孔7相连通；其中，条形孔8的宽度小于圆孔7的直径，所述连接轴29穿过圆孔7，且连接轴29的外侧套设有锁块9，该锁块9的端部位于圆孔7内，且该锁块9置于圆孔7的部分呈腰型结构，锁块9的宽度小于条形孔8的宽度，锁块9的长度大于条形孔8的宽度。

这样，可以通过转动锁块来实现对连接轴和导轮的位置固定或者解锁；当转动锁块使锁块的宽度方向与条形孔的长度方向相垂直时，锁块能够从圆孔移动至条形孔内，实现解锁；当转动锁块使锁块的长度方向与条形孔的长度方向相垂直时，锁块被卡在圆孔内，实现将连接轴和导轮的位置固定的效果。

实施时，如图3和图5所示，在桅杆21的下侧还设置有支撑结构13，所述支撑结构13的上端与连接轴29伸出装配槽14外的部分相连。实施时，该支撑结构13可以设置为气缸等具有伸缩功能的结构，支撑结构13也可以设置为刚性结构，可根据实际情况进行调整。

具体地，如图1、图3和图4所示，所述滑动配合构件6包括基板61；所述基板61的前侧设置有安装座62，该安装座62用于安装动力头22，动力头22的输出端朝下延伸并与钻杆23相连。所述基板61的后侧设置有滑槽65，所述滑槽65内设置有与链条28相配合连接的连接件63；所述桅杆21的前侧设置有导向板64，且导向板64位于链条28的后侧；所述滑槽65的侧壁设置有竖向延伸的导向槽66，所述导向板64配置在所述滑槽65内，且导向板64的两侧分别延伸至导向槽66内，使滑动配合构件6能够在导向板64的导向作用下沿桅杆21的上下方向滑动。

这样，通过导向板和导向槽之间的配合，确保滑动配合构件一直沿桅杆的长度方向移动。

实施时，如图3所示，所述的安装座62整体呈L型，其一支臂与基板的前侧相连，另一支臂上开设有用于安装动力头22的安装孔。

具体地，如图3、图4和图5所示，所述连接件63包括沿竖向间隔设置的多个插杆631，所述插杆插631置在链条28上的沿竖向设置的相邻的两个销子281之间，使链条28能够通过连接件63带动滑动配合构件6上下位移。

这样，确保了滑动配合构件与链条之间的连接关系。

具体地，如图1和图2所示，所述第三铰接座33包括固定在底架1上的支座331，所述支座331的上部两侧转动设置有支耳332，所述支耳332与桅杆21相连。

具体地，如图1、图2和图6所示，所述桅杆21的下侧设置有扶正器10，所述扶正器10呈圆环体状，所述钻杆23插置并穿过扶正器10的圆心，且当钻杆23的轴心线与圆环体的中心线相重合时，钻杆23的外侧与圆环体的内侧壁具有一定的间隙。

申请人发现，在实际过程中，动力头发生转动的时候，由于转速过高，钻杆会产生一定的震动，而可能导致钻孔位置偏移；本申请通过设置扶正器，将钻杆的震动位置限制在一定的范围内，减少钻孔的偏移。

具体地，如图2(图2中未画出减震结构11)和图6所示，所述扶正器10的外侧通过减震结构11与桅杆21相连，所述减震结构11的外侧与桅杆21相连，所述减震结构11具有一减震孔，所述扶正器10配置在该减震孔内；其中，所述扶正器的10外侧沿周向均匀分布有若干减震槽，所述减震孔的内壁对应位置上设有与减震槽配合卡位的减震齿12。

这样，减震槽和减震齿的配合结构可以将扶正器和减震结构锁紧，能有效防止扶正器的蹿动；钻杆的震动撞击扶正器后，扶正器首先通过减震槽与减震齿接触，识得扶正器的振动幅度首先被减震齿吸收，阻止振动传递到桅杆引起桅杆的剧烈震动；在本申请中，减震齿有效的减少扶正器与减震结构配合的接触面积，降低了振动的传递；另外，还可以通过调减减震齿的数量、高度、宽度来实现不同的减振效果。

实施时，如图6所示，减震结构11可以为采用橡胶材料制成。这样，橡胶材料能更好地吸收振动，实现隔振效果。

具体地，如图1和图7所示，所述螺旋叶片24的下端连接有水平板241；所述钻头结构25包括主钻组件251以及扩径钻组件252，所述主钻组件251包括若干个倾斜设置且上端与钻杆23的下端相连的钻头，所述扩径钻组件252包括若干个倾斜设置且上端与水平板241的下侧相连的钻头。

这样，主钻组件首先对土地进行转动开挖，然后扩径组件再对已经开挖出来的钻孔进一步地扩径。

具体地，如图7所示，所述扩径钻组件252位于主钻组件251的上方。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，包括：

底架；

钻臂总成模块，所述钻臂总成模块包括安装在底架前端的桅杆、安装于桅杆的一侧上且能够沿桅杆上下移动的动力头、与动力头连接的钻杆；所述钻杆的外侧设有螺旋叶片；所述钻杆的下端设置有钻头结构；

角度控制模块，所述角度控制模块包括第一铰接座、伸缩构件、第二铰接座和第三铰接座；所述第一铰接座安装在底架上，所述伸缩构件的一端与第一铰接座相铰接，所述伸缩构件的另一端与第二铰接座相铰接，所述第二铰接座安装在所述桅杆背离动力头的一侧，所述桅杆与第三铰接座相铰接，且第三铰接座安装在底架上；使伸缩构件的伸缩运动能改变桅杆的倾斜度；

动力模块，所述动力模块包含动力模块框架、安装于动力模块框架的第一发动机和第一齿轮泵，所述第一发动机通过驱动第一齿轮泵来控制动力头带动钻杆进行转动作业；

动力控制模块，所述动力控制模块包含动力控制模块框架、安装于动力控制模块框架的第二发动机和第二齿轮泵，第二发动机通过驱动第二齿轮泵来控制动力头的升降。

2.根据权利要求1所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述桅杆的上端安装有驱动电机，该驱动电机由动力控制模块驱动，该驱动电机的输出轴沿左右方向延伸，所述桅杆的下端设置有导轮，在驱动电机的输出轴和导轮之间绕设有链条；所述动力头通过滑动配合构件与链条配合相连，在驱动电机的作用下，动力头能够沿桅杆上下移动。

3.根据权利要求2所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述桅杆的下侧开设有用于安装导轮的装配槽，所述导轮通过连接轴安装在装配槽内；其中，所述装配槽的侧壁开设有圆孔和条形孔，且条形孔与圆孔相连通；其中，条形孔的宽度小于圆孔的直径，所述连接轴穿过圆孔，且连接轴的外侧套设有锁块，该锁块的端部位于圆孔内，且该锁块置于圆孔的部分呈腰型结构，锁块的宽度小于条形孔的宽度，锁块的长度大于条形孔的宽度。

4.根据权利要求2所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述滑动配合构件包括基板；所述基板的前侧设置有安装座，该安装座用于安装动力头，动力头的输出端朝下延伸并与钻杆相连；

所述基板的后侧设置有滑槽，所述滑槽内设置有与链条相配合连接的连接件；所述桅杆的前侧设置有导向板，且导向板位于链条的后侧；所述滑槽的侧壁设置有竖向延伸的导向槽，所述导向板配置在所述滑槽内，且导向板的两侧分别延伸至导向槽内，使滑动配合构件能够在导向板的导向作用下沿桅杆的上下方向滑动。

5.根据权利要求4所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述连接件包括沿竖向间隔设置的多个插杆，所述插杆插置在链条上的沿竖向设置的相邻的两个销子之间，使链条能够通过连接件带动滑动配合构件上下位移。

6.根据权利要求1所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述第三铰接座包括固定在底架上的支座，所述支座的上部两侧转动设置有支耳，所述支耳与桅杆相连。

7.根据权利要求1所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述桅杆的下侧设置有扶正器，所述扶正器呈圆环体状，所述钻杆插置并穿过扶正器的圆心，且当钻杆的轴心线与圆环体的中心线相重合时，钻杆的外侧与圆环体的内侧壁具有一定的间隙。

8.根据权利要求7所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述扶正器的外侧通过减震结构与桅杆相连，所述减震结构的外侧与桅杆相连，所述减震结构具有一减震孔，所述扶正器配置在该减震孔内；其中，所述扶正器的外侧沿周向均匀分布有若干减震槽，所述减震孔的内壁对应位置上设有与减震槽配合卡位的减震齿。

9.根据权利要求1所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述螺旋叶片的下端连接有水平板；所述钻头结构包括主钻组件以及扩径钻组件，所述主钻组件包括若干个倾斜设置且上端与钻杆的下端相连的钻头，所述扩径钻组件包括若干个倾斜设置且上端与水平板的下侧相连的钻头。

10.根据权利要求9所述的用于微型桩成孔的模块化组装式钻机，其特征在于，所述扩径钻组件位于主钻组件的上方。

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