CN115387750B - 一种具有振动功能的钻杆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及岩土工程砂土地层振动注浆技术领域，尤其涉及一种具有振动功能的钻杆，其包括钻杆本体，所述钻杆本体设有容置腔，所述容置腔内设有振动装置，所述振动装置包括驱动电机和固定装置，所述驱动电机设于保护壳内，所述保护壳与所述固定装置连接，所述固定装置与所述钻杆本体的内壁相连，所述驱动电机的转轴连接凸轮，所述凸轮能够在所述钻杆本体内壁上的棘轮齿槽内转动；本发明提供的具有振动功能的钻杆，在钻杆施工作业过程中，与驱动电机相连的凸轮旋转冲击棘轮齿槽，钻杆受到冲击产生振动，从而使得钻杆周围的砂土振动，孔隙水压力增大，有效应力减少，形成软化区，改善注浆环境，达到振动注浆的目的。

Description

一种具有振动功能的钻杆
技术领域
本发明涉及岩土工程砂土地层振动注浆技术领域，尤其涉及一种具有振动功能的钻杆。
背景技术
注浆作为一种特殊的施工方法，具有实用性强，应用范围广泛的特点，它是用适当的方法将某些能固化的浆液注入岩土地基的裂缝或孔隙中，使得岩土体成为强度高、抗渗性好、稳定性高的新结构体，从而达到改善其物理力学性质的目的。按照浆液的渗透方式分类，注浆工艺大体可分为渗透注浆，压密注浆，劈裂注浆，高压旋喷注浆，旋喷注浆等。虽然注浆方法在许多方面发展的已经较为成熟，但对于砂土地层来说，注浆效果不能尽如人意，经常出现浆液难以注入的情况。针对上述情况，近些年出现一种新的注浆方法——振动注浆法，该方法机理是在振动器的冲击振动作用下，使得砂土的孔隙水压力增大，有效应力减少，产生液化现象。钻杆是一种尾部带有螺纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置，是钻孔工具中连接、用以传递动力的杆件。钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。目前振动注浆施工中常用的钻杆自身不具备振动功能，难以达到增大砂土孔隙水压力，减少有效应力的效果；此外，钻杆在工作过程中，内部通道容易堵塞，不利于后续钻探泥浆的输送，增加施工步骤，拖延施工时间。申请号为202022422968.7的专利文献公开了一种长螺旋灌注桩加厚软土地基用施工装置。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有振动功能的钻杆。
为了实现上述目的，本发明提出一种具有振动功能的钻杆，包括：钻杆本体，所述钻杆本体设有容置腔，所述容置腔内设有振动装置，所述振动装置包括驱动电机和固定装置，所述驱动电机设于保护壳内，所述保护壳与所述固定装置连接，所述固定装置与所述钻杆本体的内壁相连，所述驱动电机的转轴连接有凸轮，所述钻杆本体内壁上沿周向设置棘轮齿槽，所述凸轮与所述棘轮齿槽位于同一平面内，且所述凸轮在转动过程中与所述棘轮齿槽碰触。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述固定装置包括与所述钻杆本体内壁连接的连接板以及与所述连接板垂直连接的带孔板，所述带孔板设于所述驱动电机的两侧，所述带孔板上设有安装孔，所述安装孔内安装有连接棒，所述连接棒与所述保护壳固定连接。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，每个所述带孔板上设有两个安装孔，所述安装孔的直径大于所述连接棒的直径。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述保护壳与所述带孔板之间的连接棒上套设有弹簧。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述钻杆本体的内壁连接有圆环，所述圆环设于所述棘轮齿槽的上方。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述棘轮齿槽为环形结构，所述棘轮齿槽的内壁设有多个均匀分布的凸起，所述凸起的中间为尖部，两侧为低部。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述圆环的内径大于所述棘轮齿槽的内径。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述保护壳的底端与所述转轴通过轴承连接。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述钻杆本体的底端与钻头连接。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述保护壳为圆筒结构。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：本发明提供的具有振动功能的钻杆，在钻杆施工作业过程中，与驱动电机相连的凸轮旋转冲击棘轮齿槽，钻杆受到冲击产生振动，从而使得钻杆周围的砂土振动，孔隙水压力增大，有效应力减少，形成软化区，改善注浆环境，达到振动注浆的目的；此外，由于振动效果的存在，保证了浆液在钻杆内部的顺畅流通，避免了钻杆施工作业过程中易堵塞的问题；钻杆的激振力和振动频率可以根据电机转速调整，电机四周设有保护壳，以保护电机不受损坏；电机保护壳外固定有连接棒，连接棒上套有弹簧，在工作时连接棒做往复运动，保证电机的正常运作；棘轮齿槽的上方设有圆环，在施工作业中可以有效减少浆液对棘轮齿槽的冲击磨损，延长设备的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的具有振动功能的钻杆的结构示意图；
图2为图1中的连接板和带孔板的连接示意图；
图3为圆环的结构示意图；
图4为图1中的连接棒和弹簧的结构示意图；
图5为图1中的凸轮与棘轮齿槽的结构示意图。
【附图标记说明】
1：钻杆本体；2：容置腔；3：驱动电机；4：固定装置；41：连接板；42：带孔板；43：安装孔；44：连接棒；45：弹簧；5：保护壳；6：转轴；7：凸轮；8：棘轮齿槽；9；轴承；10：圆环；11：钻头。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种具有振动功能的钻杆，如图1所示，其包括钻杆本体1，所述钻杆本体1设有容置腔2，所述容置腔2内设有振动装置，所述振动装置包括驱动电机3和固定装置4，所述驱动电机3设于保护壳5内，所述保护壳5与所述固定装置4连接，所述固定装置4与所述钻杆本体1的内壁相连，所述驱动电机3的转轴6连接有凸轮7，所述钻杆本体1内壁上沿周向设置棘轮齿槽8，所述凸轮与所述棘轮齿槽8位于同一平面内，且所述凸轮7在转动过程中与所述棘轮齿槽8碰触。其中，保护壳可设置为圆筒结构，本发明提供的具有振动功能的钻杆，在钻杆施工作业过程中，与驱动电机3相连的凸轮旋转冲击棘轮齿槽，钻杆受到冲击产生振动，从而使得钻杆周围的砂土振动，孔隙水压力增大，有效应力减少，形成软化区，改善注浆环境，达到振动注浆的目的；此外，由于振动效果的存在，保证了浆液在钻杆内部的顺畅流通，避免了钻杆施工作业过程中易堵塞的问题，钻杆的激振力和振动频率可以根据电机转速调整，驱动电机3四周设有保护壳5，以保护电机不受损坏；保护壳5可采用圆筒形。
作为一种可选的实施方案，在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述固定装置4包括与所述钻杆本体1内壁连接的连接板41以及与所述连接板41垂直连接的带孔板42，所述带孔板42设于所述驱动电机3的两侧，所述带孔板42上设有安装孔43，所述安装孔43内安装有连接棒44，所述连接棒44与所述保护壳5固定连接，电机保护壳5外固定有连接棒44，连接棒44上套有弹簧45，在工作时连接棒做往复运动，以起到缓冲的作用，保证电机的正常运作。
进一步的，每个所述带孔板42上设有两个安装孔43，每个安装孔43内均安装有连接棒44，所述安装孔43的直径大于所述连接棒44的直径，所述保护壳5与所述带孔板42之间的连接棒44上套设有弹簧45。
另外，如图5所示，所述钻杆本体1的内壁连接有圆环10，所述圆环10设于所述棘轮齿槽8的上方，棘轮齿槽8的上方设有圆环10，在施工作业中可以有效减少浆液对棘轮齿槽8的冲击磨损，延长设备的使用寿命。所述棘轮齿槽8为环形结构，所述棘轮齿槽8的内壁设有多个均匀分布的凸起，所述凸起的中间为尖部，两侧为低部；所述圆环10的内径大于所述棘轮齿槽8的内径，具体的所述圆环10的内径大于棘轮齿槽8的同一内径上的两低部之间的长度，以减少在施工作业中以减少浆液对棘轮齿槽8的冲击磨损。
在本发明提供的具有振动功能的钻杆中，所述保护壳5的底端与所述转轴6通过轴承9连接，以增加设备的使用寿命，所述钻杆本体1的底端与钻头11连接。
钻杆本体1施工作业时，驱动电机3通过转轴6带动凸轮7旋转运动，使凸轮7与棘轮齿槽8发生碰撞冲击，由于棘轮齿槽8受力产生振动，达到带动钻杆振动的目的，以提高施工效率，缩短施工时间。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有振动功能的钻杆，其特征在于，包括钻杆本体(1)，所述钻杆本体(1)设有容置腔(2)，所述容置腔(2)内设有振动装置，所述振动装置包括驱动电机(3)和固定装置(4)，所述驱动电机(3)设于保护壳(5)内，所述保护壳(5)与所述固定装置(4)连接，所述固定装置(4)与所述钻杆本体(1)的内壁相连，所述驱动电机(3)的转轴(6)连接有凸轮(7)，所述钻杆本体(1)内壁上沿周向设置棘轮齿槽(8)，所述凸轮与所述棘轮齿槽(8)位于同一平面内，且所述凸轮(7)在转动过程中与所述棘轮齿槽(8)碰触；所述固定装置(4)包括与所述钻杆本体(1)内壁连接的连接板(41)以及与所述连接板(41)垂直连接的带孔板(42)，所述带孔板(42)设于所述驱动电机(3)的两侧，所述带孔板(42)上设有安装孔(43)，所述安装孔(43)内安装有连接棒(44)，所述连接棒(44)与所述保护壳(5)固定连接，每个所述带孔板(42)上设有两个安装孔(43)，所述安装孔(43)的直径大于所述连接棒(44)的直径。
2.根据权利要求1所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述保护壳(5)与所述带孔板(42)之间的连接棒(44)上套设有弹簧(45)。
3.根据权利要求2所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述钻杆本体(1)的内壁连接有圆环(10)，所述圆环(10)设于所述棘轮齿槽(8)的上方。
4.根据权利要求3所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述棘轮齿槽(8)为环形结构，所述棘轮齿槽(8)的内壁设有多个均匀分布的凸起，所述凸起的中间为尖部，两侧为低部。
5.根据权利要求4所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述圆环(10)的内径大于所述棘轮齿槽(8)的内径。
6.根据权利要求1-4任一项所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述保护壳(5)的底端与所述转轴(6)通过轴承(9)连接。
7.根据权利要求1-4任一项所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述钻杆本体(1)的底端与钻头(11)连接。
8.根据权利要求1-4任一项所述的具有振动功能的钻杆，其特征在于，所述保护壳(5)为圆筒结构。
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