CN114183079A - 具备加水排渣功能的钻筒 - Google Patents
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Abstract
一种具备加水排渣功能的钻筒，该钻筒的圆筒体内侧壁开设的容纳槽内安装有注入水管，且该注入水管的外侧壁和圆筒体内侧壁平齐，不会增加钻孔时的阻力，圆筒体的下端还同轴固定连接有夹层筒体，注入水管的下端通入到夹层筒体内设置的环形腔室内，通过环形腔室底面设置的斜向喷射通道将冷却水喷射到下端刀齿的侧壁，对刀齿进行冲刷排渣和降温；注入水管的上端通过转动接头和地表下入的供水管连接，供水管可持续将地表的冷却水引入到注入水管内，保证有充足的冷却水不断喷射到刀齿上；该钻筒内设置的排水装置能够及时将包覆在刀齿上的泥沙、碎岩石冲洗掉，抑制刀齿快速升温，减缓刀齿的磨损速度和消耗量，节约了施工成本、提升了施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及工程桩基建设设备技术领域，尤其涉及一种具备加水排渣功能的钻筒。
背景技术
桩基础因承载力大、结构稳定，被广泛应用在高层建筑、港口、水坝、桥梁基础等基建领域，桩基施工需要在工程现场通过钢管挤土、人力挖掘、机械钻孔等手段在地基上形成桩孔，然后在桩孔内放置钢筋笼、灌注混凝土做成桩基础。旋转钻机具有成孔速度快、污染少、机动性强等特点，因此机械钻孔通常选用旋转钻机。
现有的旋转钻机在桩孔的施工过程中，钻孔到一定深度会遇到岩层，旋转钻机的钻筒下端设置的截齿或牙轮存在钻进困难的问题，并且随着桩孔的钻进，桩孔内部的泥沙和钻下来的细碎岩石会不断包覆在钻筒下端的截齿或牙轮上，导致钻筒的截齿或牙轮快速升温，需要高频率将钻筒提起进行清理，不仅造成截齿或牙轮快速磨损、消耗量大、施工成本高，还严重制约桩孔的施工效率；因此，需要在钻筒内设置一种针对截齿或牙轮的冷却排渣装置，在钻筒的钻进过程中，不断将冷却水注入到下端的截齿或牙轮处进行降温以及冲刷掉包覆的泥沙、碎岩石，来提高钻筒的钻进速度和整体的施工效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种具备加水排渣功能的钻筒。
本发明的技术方案是：一种具备加水排渣功能的钻筒，包括安装在连接座下方的圆筒体、圆筒体下端沿圆周方向均布的若干刀齿，其特征是：
所述圆筒体的下端面同轴连接有一节夹层筒体，若干刀齿均布在该夹层筒体的下端面，夹层筒体的上端设为封闭结构，下端部的夹层内设有具有一定厚度的环形密封板将该夹层密封，在夹层筒体内形成环形腔室，夹层筒体的上端设有一个连通到环形中空腔内的进水接口，环形板密封板的中间沿圆周方向均布有若干和环形腔室连通的流水通道，若干流水通道交错布置在若干刀齿之间；
所述圆筒体的内侧壁沿轴向设有延伸至该圆筒体两端的容纳槽，容纳槽内匹配的套入有一根注入水管，该注入水管的下端和夹层筒体上端的进水接口对接，连接座的中部设有转动接头，注入水管的上端接入到转动接头的内侧，转动接头的外侧设有供水管接头。
优选的，所述流水通道的下端连接有喷头，喷头的喷嘴朝向刀齿的侧壁上部。
优选的，所述的流水通道设为斜向的喷射通道，斜向喷射通道的下端口朝向刀齿的上部侧壁。
优选的，所述的转动接头包括固定套装在连接座上的内固定环、同轴匹配套装在内固定环外侧的外转动环，内固定环的外侧面中间设有环形槽，环形槽和外转动环之间形成环形腔，该环形腔上部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，下部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，内固定环的底面向上沿轴向设有柱形腔室，该柱形腔室和环形腔之间设有通孔连通，柱形腔室的下端通过接头和注入水管的上端连通。
优选的，所述外转动环的上端面通过螺钉固定连接有上环形限位板，上环形限位板的底面和内固定环的上表面接触并形成滑动面，外转动环的下端面通过螺钉固定连接有下环形限位板，下环形限位板的上表面和内固定环的下表面接触并形成滑动面，注入水管的接头位于下环形限位板的内侧。
优选的，所述的注入水管设为扁平的方形管，该方形管的外侧面和圆形筒体的内侧面平齐。
优选的，若干刀齿中相邻的两刀齿呈相反方向布置，相邻的一个刀齿的刀刃沿径向朝外设置，另一个刀齿的刀刃沿径向朝内设置。
优选的，所述圆筒体的外侧面下部沿圆周方向均布有多个耐磨条，耐磨条沿轴向和圆筒体的外侧面固定连接。
优选的，所述圆筒体的外侧面两侧均沿轴向等间距设有多条螺旋状导向条，螺旋状导向条的下端头设为尖头。
本发明的有益技术效果是：
一种具备加水排渣功能的钻筒，该钻筒的圆筒体内侧壁开设的容纳槽内安装有注入水管，且该注入水管的外侧壁和圆筒体内侧壁平齐，不会增加钻孔时筒体内侧壁受到的阻力，圆筒体的下端还同轴固定连接有夹层筒体，刀齿固定连接在夹层筒体的下端面，注入水管的下端通入到夹层筒体内设置的环形腔室内，通过环形腔室底面设置的斜向喷射通道将冷却水喷射到下端刀齿的侧壁，对刀齿进行冲刷排渣和降温；注入水管的上端通过转动接头和从地表进入桩孔的供水管连接，供水管可持续将地表的冷却水引入到注入水管内且不会发生供水管的缠绕，保证有充足的冷却水不断喷射到刀齿上；
该钻筒内设置的排水装置能够及时将包覆在刀齿上的泥沙、碎岩石冲洗掉，抑制刀齿快速升温，减缓刀齿的磨损速度和消耗量，提升钻进速度、节约施工成本、提升施工效率。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的仰视结构示意图；
图3是图2的A-A向剖视图；
图4是图3的a处放大图；
图5是图3的b处放大图；
图6是图3的B-B向剖视图；
图7是图3的C-C向剖视图；
图8是本发明夹层筒体展开后的仰视结构示意图；
图9是图8的D-D向剖视图。
图中，11.连接座、12.圆筒体、121.容纳槽、122.注入水管、13.刀齿、14.夹层筒体、141.环形密封板、142.环形腔室、144.流水通道、15.转动接头、151.供水管接头、152.内固定环、153.外转动环、1531.转动密封圈、154.环形腔、155.柱形腔室、156.通孔、16.耐磨条、17.导向条、171.尖头、18.上环形限位板、19.下环形限位板。
具体实施方式
实施例一，参见说明书附图 1- 9，一种具备加水排渣功能的钻筒，包括安装在连接座下方的圆筒体、圆筒体下端沿圆周方向均布的若干刀齿，所述圆筒体的下端面同轴连接有一节夹层筒体，若干刀齿设为金刚石材质且均布在该夹层筒体的下端面，金刚石刀齿的硬度高，相对于传统材质的截齿和牙轮齿，钻进效率和使用寿命能够提高三倍以上，夹层筒体的上端设为封闭结构，下端部的夹层内设有具有一定厚度的环形密封板将该夹层密封，在夹层筒体内形成环形腔室，夹层筒体的上端设有一个连通到环形中空腔内的进水接口，环形板密封板的中间沿圆周方向均布有若干和环形腔室连通的流水通道，若干流水通道交错布置在若干刀齿之间，一个流水通道和一个刀齿对应，使每个刀齿都能受到冲刷和冷却；
所述圆筒体的内侧壁沿轴向设有延伸至该圆筒体两端的容纳槽，容纳槽内匹配的套入有一根注入水管，该注入水管采用硬质的金属材料制成，钻孔过程中，这种注入水管不会轻易出现变形和破裂，保证排水装置的安全性和稳定性，该注入水管的下端和夹层筒体上端的进水接口对接，连接座的中部设有转动接头，注入水管的上端接入到转动接头的内侧，转动接头的外侧设有供水管接头。
所述的转动接头包括固定套装在连接座上的内固定环、同轴匹配套装在内固定环外侧的外转动环，外转动环和內固定环的之间采用小间隙配合（间隙≤0.1mm），密封效果更好，还能减缓密封圈的密封压力，提高密封高效性和稳定性，同时也延长了密封圈的使用寿命，内固定环的外侧面中间设有环形槽，环形槽和外转动环之间形成封闭的环形腔，内固定环的底面向上沿轴向设有柱形腔室，该环形腔上部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，下部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，该柱形腔室和环形腔之间设有通孔连通，柱形腔室的下端通过接头和注入水管的上端连通，供水管接头和连接在外转动环上并和环形腔连通。
供水管接头用于连接从地表进入到桩孔的供水管，通过供水管将冷却水引入到环形腔内，然后经过通孔和柱形腔室进入到注入水管内；施工时，转动接头的内固定环随着钻筒一起转动，外转动环相对钻筒处于静止状态，因此供水管能够处于相对静止状态持续对注入水管供水。
所述外转动环的上端面通过螺钉固定连接有上环形限位板，上环形限位板的底面和内固定环的上表面接触并形成滑动面，外转动环的下端面通过螺钉固定连接有下环形限位板，下环形限位板的上表面和内固定环的下表面接触并形成滑动面，注入水管的接头位于下环形限位板的内侧；该转动接头的上环形限位板和下环形限位板均设为便于拆卸和安装结构，利于转动密封圈的更换以及内部的保养维修，能够延长转动接头的使用寿命，节约设备的配件成本。
所述流水通道的下端连接有喷头，喷头的喷嘴朝向刀齿的侧壁上部；所述的流水通道设为斜向的喷射通道，斜向喷射通道的下端口朝向刀齿的上部侧壁。选择设置喷头向刀齿喷射冷却水会不仅装配比较麻烦且成本较高，斜向的喷射通道能够达到喷头的喷射效果，且成本低、冲刷效果好。
所述的注入水管设为扁平的方形管，扁平的方形注入水管用于减小圆形筒体侧壁容纳槽的开设深度，保证圆形筒体的结构强度，该方形管的外侧面和圆形筒体的内侧面平齐，不会增加圆形筒体旋转时内侧壁和泥沙岩石之间的摩擦力，不会增加钻筒施工受到的阻力。
若干刀齿中相邻的两刀齿呈相反方向布置，相邻的一个刀齿的刀刃沿径向朝外设置，另一个刀齿的刀刃沿径向朝内设置，刀齿相对于截齿或牙轮对岩层的切割效果好，可提升岩层的钻进速度，同时，相邻的两刀齿呈相反方向布置，在钻筒的下端内侧和外侧各形成两圈互相交错的刀齿，因此可从两面对岩层同时进行切割钻进，切割钻进的效果好、效率高。
刀齿布齿方式还可采用沿筒壁左右、左中右交错布齿或在刀齿中
心在同一圆上；根据岩层的软硬不同，刀齿在径向选择不同的偏角，在岩层等级f≤8时，刀齿倾斜角度7-20°；岩石硬度f＞8级时，刀齿倾斜角度0-7°，通过不同岩层配备不同的径向偏角，既能大幅提高钻进效率，又能保持更好的稳定性和使用寿命，同时更有提升加水排渣的效果。
所述圆筒体的外侧面下部沿圆周方向均布有多个耐磨条，耐磨条沿轴向和圆筒体的外侧面固定连接，耐磨条用于提升夹层筒体外侧壁的耐摩擦性，提高夹层筒体的结构强度；所述圆筒体的外侧面两侧均沿轴向等间距设有多条螺旋状导向条，螺旋状导向条的下端头设为尖头。
本发明的工作过程和原理是：
钻筒在桩孔内向下旋转钻进时，地表的冷却水通过供水管进入到桩孔内，供水管和钻筒上部的旋转接头连接，通过转动接头将冷却水送入到注入水管内，因此供水管可持续将地表的冷却水送入到注入水管，且不会发生供水管的缠绕，注入水管的下端通入到夹层筒体内设置的环形腔室内，通过环形腔室底面设置的斜向喷射通道将冷却水喷射到下端刀齿的侧壁，对刀齿进行冲刷排渣和降温，该钻筒的排水装置可保证有充足的冷却水持续喷射到刀齿上，并且该注入水管的外侧壁和圆筒体内侧壁平齐，不会增加钻孔时筒体内侧壁受到的阻力；
该钻筒内设置的排水装置能够及时将包覆在刀齿上的泥沙、碎岩石冲洗掉，抑制刀齿快速升温，减缓刀齿的磨损速度和消耗量，提升钻进速度、节约施工成本、提升施工效率。
Claims (9)
1.一种具备加水排渣功能的钻筒，包括安装在连接座下方的圆筒体、圆筒体下端沿圆周方向均布的若干刀齿，其特征是：
所述圆筒体的下端面同轴连接有一节夹层筒体，若干刀齿均布在该夹层筒体的下端面，夹层筒体的上端设为封闭结构，下端部的夹层内设有具有一定厚度的环形密封板将该夹层密封，在夹层筒体内形成环形腔室，夹层筒体的上端设有一个连通到环形中空腔内的进水接口，环形板密封板的中间沿圆周方向均布有若干和环形腔室连通的流水通道，若干流水通道交错布置在若干刀齿之间；
所述圆筒体的内侧壁沿轴向设有延伸至该圆筒体两端的容纳槽，容纳槽内匹配的套入有一根注入水管，该注入水管的下端和夹层筒体上端的进水接口对接，连接座的中部设有转动接头，注入水管的上端接入到转动接头的内侧，转动接头的外侧设有供水管接头。
2.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述流水通道的下端连接有喷头，喷头的喷嘴朝向刀齿的侧壁上部。
3.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述的流水通道设为斜向的喷射通道，斜向喷射通道的下端口朝向刀齿的上部侧壁。
4.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述的转动接头包括固定套装在连接座上的内固定环、同轴匹配套装在内固定环外侧的外转动环，内固定环的外侧面中间设有环形槽，环形槽和外转动环之间形成环形腔，该环形腔上部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，下部的外转动环和内固定环之间设有转动密封圈，内固定环的底面向上沿轴向设有柱形腔室，该柱形腔室和环形腔之间设有通孔连通，柱形腔室的下端通过接头和注入水管的上端连通。
5.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述外转动环的上端面通过螺钉固定连接有上环形限位板，上环形限位板的底面和内固定环的上表面接触并形成滑动面，外转动环的下端面通过螺钉固定连接有下环形限位板，下环形限位板的上表面和内固定环的下表面接触并形成滑动面，注入水管的接头位于下环形限位板的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述的注入水管设为扁平的方形管，该方形管的外侧面和圆形筒体的内侧面平齐。
7.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：若干刀齿中相邻的两刀齿呈相反方向布置，相邻的一个刀齿的刀刃沿径向朝外设置，另一个刀齿的刀刃沿径向朝内设置。
8.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述圆筒体的外侧面下部沿圆周方向均布有多个耐磨条，耐磨条沿轴向和圆筒体的外侧面固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种具备加水排渣功能的钻筒，其特征是：所述圆筒体的外侧面两侧均沿轴向等间距设有多条螺旋状导向条，螺旋状导向条的下端头设为尖头。
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