CN1837571A - 伸缩钻杆以及伸缩式长螺旋钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩钻杆以及伸缩式长螺旋钻孔装置，伸缩钻杆的内钻杆套装在外螺旋钻杆的内腔中，外螺旋钻杆的上端依次与上中空密封短节和导套连接，其下端依次与下中空密封短节和另一外螺旋钻杆或螺旋钻头连接，导套内腔形状与内钻杆形状相匹配，二者之间设有定位机构；内钻杆接头上端与内钻杆下端连接，其外圆周面上分别设有上、下密封机构。伸缩式长螺旋钻孔装置，还含有钻塔、动力机构和提升机构，内钻杆上端与动力机构联接，液压缸安装在钻塔下部的支撑平台上，其活塞杆与安装在钻塔上的开合式承重梁相配合。本发明能够增加现有钻机钻孔深度，并且结构简单、密封效果好、使用方便，它使用范围广，尤其是适用于CFG工法施工，社会和经济效益较好。

Description

伸缩钻杆以及伸缩式长螺旋钻孔装置

一.技术领域：本发明涉及一种桩工机械的钻具系统，特别是涉及一种伸缩钻杆以及伸缩式长螺旋钻孔装置。

二.背景技术：目前，桩工机械领域中，长螺旋钻孔机在大多数情况下采用CFG工法施工，由于该工法施工中无法接钻杆，而且钻孔深度受钻塔高度、动力扭矩、钻孔直径以及地质状况等因素的影响。在以上影响因素中，除钻孔深度受塔高影响外，其它影响因素都不是主要问题；也就是说钻孔深度主要由钻塔高度而定，要钻更深的孔就得配更高的钻塔，而钻塔的增高必将造成钻机底盘增大、钻塔直径加大，否则稳定性难于保证；而钻机底盘增大、钻塔直径的加大直接造成设备庞大，成本增加、运输不便等问题。

三.发明内容：

本发明的目的：克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、密封效果好、使用方便、能够增加现有钻机钻孔深度的伸缩钻杆以及伸缩式长螺旋钻孔装置。

本发明的技术方案：一种伸缩钻杆，含有内钻杆、外螺旋钻杆、螺旋钻头，其中内钻杆套装在外螺旋钻杆的内腔中，二者之间设有定位机构，外螺旋钻杆的前端与螺旋钻头连接，其中，所述外螺旋钻杆的两端分别与一个中空密封短节连接，上中空密封短节的上端与导套连接，下中空密封短节的下端与另一外螺旋钻杆或螺旋钻头连接，导套的内腔截面形状与内钻杆的截面形状相匹配，并且二者之间设有定位机构；内钻杆下端与内钻杆接头连接，所述内钻杆接头的圆周面上分别设有上、下密封机构，以便分别和上、下密封短节的内腔面密封连接。

所述下密封机构含有弹簧、滑动护套、锥帽、防尘圈和密封圈，内钻杆接头的下部设有两个缩径台阶段，滑动护套套装在上缩径台阶段的外圆周表面上，其外表面上设有防尘圈，其内表面下部设有一个环形凸环，锥帽安装在下缩径台阶段的下端部，所述环形凸环的上环面和下缩径台阶段的上端面之间安装有弹簧，其下环面和锥帽的上端面接触，锥帽外表面的前部为圆锥面，其后部为圆柱面，并且圆柱面上设有下密封圈，下密封圈的外表面与滑动护套内表面的下部接触，防尘圈的外表面与外螺旋钻杆的内壁接触，所述滑动护套、锥帽和下中空密封短节内壁下部设有的挡环相匹配，使挡环的上环面能够与滑动护套的端面相接触，其内环面能够与锥帽上的下密封圈相接触。

所述导套为一体式结构，或为分体式结构，由两个半套体通过螺栓连接；所述导套内腔截面形状为正六边形，或为正方形，或为正八边形；所述内钻杆为棱柱体，其截面形状与导套的截面形状相匹配，或内钻杆由两端的棱柱体和中间的圆柱体组成，并且两端棱柱体的截面形状与导套的截面形状相匹配，中间的圆柱体上设有导向键。

所述定位机构为定位插销以及内钻杆和导套相接触表面上分别设有的半圆插孔，其中内钻杆两端部分别设有一定数量的半圆插孔，以便适应不同孔深的要求；所述上中空密封短节上设有透气孔，下中空密封短节上设有清洗孔，清洗孔上设有堵塞。

一种含有所述伸缩钻杆的伸缩式长螺旋钻孔装置，还含有钻塔、动力机构和提升机构，动力机构安装在钻塔的导向柱上，并且其上端与提升机构连接，以便上下移动，其中，所述伸缩钻杆的内钻杆上端与动力机构的输出轴联接，钻塔的下部固定一个支撑平台，支撑平台上安装有液压缸，液压缸的活塞杆与开合式承重梁相配合，开合式承重梁通过固定架安装在钻塔的导向柱上，其打开或合拢时能够松开或卡住伸缩钻杆。

所述开合式承重梁含有两个支梁和固定架，其中两个支梁的里端铰接在固定架上，固定架通过滑套安装在钻塔的导向柱上，并且两个支梁的两端部分别设有一个插孔，两个支梁合拢时，一端的插孔能够重合，液压缸为两个，并且其活塞杆上端能够分别插入两个支梁两端部的插孔中。

本发明的有益效果：

1.本发明的伸缩钻杆设计新颖，能够使原钻孔深度延伸12米左右，若地层状况较好，还可以达到更深；其密封效果好并且传递扭矩大，内钻杆接头上分别设有上、下密封结构，其中下密封结构为滑动遮盖型，当内钻杆往里缩进时，首先滑动护套与下密封短节的挡台接触，再继续往里缩进时，弹簧受压，滑动护套相对上移，后密封圈从滑动护套中移出进入下密封短节，进行密封；反之，当内钻杆往外伸出时，由于弹簧的作用，使滑动护套相对下移，将下密封圈遮盖，从而使下密封圈不与水泥浆直接接触，降低下密封圈的磨损，既提高了密封效果，又延长其使用寿命。另外内钻杆的两端为棱柱，其能够传递大的扭矩，并且内钻杆和固定夹块之间容易设置穿销，因此连接方便，容易操作。

2.本发明的伸缩钻杆上密封短节上设有通气孔，以便内钻杆能够顺畅地伸缩，并且下密封短节上设有清洗孔和堵头，通过通气孔、清洗孔能够对钻杆进行内部清洗，操作简单，使用方便。

3.本发明的伸缩式长螺旋钻孔装置上设有两个液压缸，液压缸的活塞杆能够将开合式承重梁向上移动，使钻杆内的水泥浆顺利排出，从而使内钻杆方便地缩进外钻杆中，另外开合式承重梁合拢时，其两端的插孔能够自动对正，便于液压缸的活塞杆插入，简化操作程序，方便操作，提高工作效率。

4.本发明的伸缩式长螺旋钻孔装置采用新的施工工法，其成孔是分两段进行，因此动力头的扭矩不会增加很多，有利于节约动力能源。

5.本发明使用范围广，尤其是适用于CFG工法施工，易于推广实施，具有较好的社会和经济效益。

四.附图说明：

图1为伸缩式长螺旋钻孔装置的施工工法示意图

图2为伸缩式长螺旋钻孔装置的结构示意图

图3为图2所示伸缩式长螺旋钻孔装置的俯视图之一

图4为图2所示伸缩式长螺旋钻孔装置的俯视图之二

图5为伸缩钻杆的结构示意图

图6为图5所示A-A剖面图

图7为图5所示B-B剖面图

图8为图5所示伸缩钻杆的内钻杆伸出时的密封结构图

图9为图5所示伸缩钻杆的内钻杆缩进时的密封结构图

五.具体实施方式：

实施例一：参见图5～图9，图中，伸缩钻杆的内钻杆9套装在外螺旋钻杆12的内腔中，外螺旋钻杆12的两端分别与一个中空密封短节10和14连接，上中空密封短节10的上端与导套4连接，下中空密封短节14的下端与螺旋钻头15连接(二者之间还可以加接另外一个外螺旋钻杆)，导套4的内腔截面形状与内钻杆9的截面形状相匹配，并且二者之间设有定位机构；内钻杆9下端与内钻杆接头11连接，内钻杆接头11的圆周面上分别设有上、下密封机构，以便分别和上、下密封短节10、14的内腔面密封连接。上密封机构为密封圈17，下密封机构含有弹簧19、滑动护套18、锥帽22、防尘圈20和下密封圈21，内钻杆接头11的下部设有两个缩径台阶段，滑动护套18套装在上缩径台阶段的外圆周表面上，其外表面上设有防尘圈20，其内表面下部设有一个环形凸环，锥帽22安装在下缩径台阶段的下端部(二者可以采用碳素钢丝23与卡槽的连接形式，也可以采用螺纹的连接形式，根据情况确定)，环形凸环的上环面和下缩径台阶段的上端面之间安装有弹簧19，其下环面和锥帽22的上端面接触，锥帽22外表面的前部为圆锥面，其后部为圆柱面，并且圆柱面上设有下密封圈21，下密封圈21的外表面与滑动护套18内表面的下部接触，防尘圈20的外表面与外螺旋钻杆12的内壁接触，滑动护套18、锥帽22和下中空密封短节14内壁下部设有的挡环相匹配，使挡环的上环面能够与滑动护套18的端面相接触，其内环面能够与锥帽22上的下密封圈相接触。

导套4为一体式结构，也可以为分体式结构，由两个半套体通过螺栓连接；导套4内腔截面形状为正六边形，或为正方形，或为正八边形；内钻杆9由两端的棱柱体和中间的圆柱体组成，并且两端棱柱体的截面形状与导套的截面形状相匹配，中间的圆柱体上设有导向键(图6所示)；或内钻杆9为棱柱体，其截面形状与导套4的截面形状相匹配。

定位机构为定位插销3以及内钻杆9和导套4相接触表面上分别设有的半圆插孔，其中内钻杆9两端部分别设有一定数量的半圆插孔，以便适应不同孔深的要求；上中空密封短节10上设有透气孔16，下中空密封短节14上设有清洗孔和堵塞13。

使用时，将内钻杆9的上端与动力机构连接，通过棱柱传递扭矩，因此其传递的扭矩大，有利于钻孔。内钻杆9和内钻杆接头11为中空结构，并且内钻杆9上端通过旋转接头与输水泥浆管连接，能够对钻孔中注水泥浆，使用十分方便。

实施例二：参见图1～图9，图中，伸缩式长螺旋钻孔装置的动力机构5安装在钻塔8的导向柱7上，并且其上端与提升机构6连接，以便上下移动，实施例所述伸缩钻杆的内钻杆9上端与动力机构6的输出轴联接，钻塔8的下部固定一个支撑平台，该支撑平台既是支撑钻杆限制其摆动，又是换接钻杆的承力平台，支撑平台上安装有液压缸1，液压缸1的活塞杆与开合式承重梁2配合使用，开合式承重梁2含有两个支梁和固定架，其中两个支梁的里端铰接在固定架上，固定架通过滑套安装在钻塔8的导向柱7上，两个支梁打开或合拢时能够松开或卡住伸缩钻杆；并且两个支梁的两端部分别设有一个插孔，两个支梁合拢时，两端的插孔能够分别重合，液压缸1为两个，并且其活塞杆上端能够分别插入两个支梁两端部的插孔中。

其施工工法如图1所示分六个步骤完成：第一步，钻杆收缩状态钻至最大孔深；第二步，钻杆收缩状态提出孔口清土；第三步，钻杆落至孔底，然后在换接位置通过开合式承重梁2卡住，再将内钻杆9抽出固定；第四步，钻至要求孔深；第五步，钻杆提至换接位置通过开合式承重梁2卡住，然后将钻杆缩回固定；第六步，钻杆收缩提出孔口清土。

换接钻杆时，先将开合式承重梁2的两个支梁合拢夹住上中空密封短节10，两个液压缸1的活塞杆分别插入两个支梁的插孔中，此时拔出定位插销3，将内钻杆9伸出或缩进，再插入定位插销3。当工法进行到第五步时，如要进行CFG工法施工，如果钻杆内的水泥浆不能排出，势必造成钻杆内压力过大，这样将造成钻杆难以缩回，因此必须使液压缸1支起开合式承重梁2，使钻杆上提，同时使水泥浆注入孔底。钻进时，为了使开合式承重梁2不影响钻杆通过，必须将液压缸1缩回，开合式承重梁2张开。

伸缩钻杆上密封短节10上设有通气孔16，以便内钻杆9能够顺畅地伸缩，并且下密封短节14上设有清洗孔和堵头13，清洗时，内钻杆9缩回，只要从通气孔16注入清水，拆下堵头即可，操作简单，使用方便。

Claims (10)

1.一种伸缩钻杆，含有内钻杆、外螺旋钻杆、螺旋钻头，其中内钻杆套装在外螺旋钻杆的内腔中，二者之间设有定位机构，外螺旋钻杆的前端与螺旋钻头连接，其特征是：所述外螺旋钻杆的两端分别与一个中空密封短节连接，上中空密封短节的上端与导套连接，下中空密封短节的下端与另一外螺旋钻杆或螺旋钻头连接，导套的内腔截面形状与内钻杆的截面形状相匹配，并且二者之间设有定位机构；内钻杆下端与内钻杆接头连接，所述内钻杆接头的圆周面上分别设有上、下密封机构，以便分别和上、下密封短节的内腔面密封连接。

2.根据权利要求1所述的伸缩钻杆，其特征是：所述下密封机构含有弹簧、滑动护套、锥帽、防尘圈和密封圈，内钻杆接头的下部设有两个缩径台阶段，滑动护套套装在上缩径台阶段的外圆周表面上，其外表面上设有防尘圈，其内表面下部设有一个环形凸环，锥帽安装在下缩径台阶段的下端部，所述环形凸环的上环面和下缩径台阶段的上端面之间安装有弹簧，其下环面和锥帽的上端面接触，锥帽外表面的前部为圆锥面，其后部为圆柱面，并且圆柱面上设有下密封圈，下密封圈的外表面与滑动护套内表面的下部接触，防尘圈的外表面与外螺旋钻杆的内壁接触，所述滑动护套、锥帽和下中空密封短节内壁下部设有的挡环相匹配，使挡环的上环面能够与滑动护套的端面相接触，其内环面能够与锥帽上的下密封圈相接触。

3.根据权利要求1或2所述的伸缩钻杆，其特征是：所述导套为一体式结构，或为分体式结构，由两个半套体通过螺栓连接；所述导套内腔截面形状为正六边形，或为正方形，或为正八边形；所述内钻杆为棱柱体，其截面形状与导套的截面形状相匹配，或内钻杆由两端的棱柱体和中间的圆柱体组成，并且两端棱柱体的截面形状与导套的截面形状相匹配，中间的圆柱体上设有导向键。

4.根据权利要求3所述的伸缩钻杆，其特征是：所述定位机构为定位插销以及内钻杆和导套相接触表面上分别设有的半圆插孔，其中内钻杆两端部分别设有一定数量的半圆插孔，以便适应不同孔深的要求；所述上中空密封短节上设有透气孔，下中空密封短节上设有清洗孔，清洗孔上设有堵塞。

5.一种含有权利要求1所述伸缩钻杆的伸缩式长螺旋钻孔装置，还含有钻塔、动力机构和提升机构，其中，动力机构安装在钻塔的导向柱上，并且其上端与提升机构连接，以便上下移动，其特征是：所述伸缩钻杆的内钻杆上端与动力机构的输出轴联接，钻塔的下部固定一个支撑平台，支撑平台上安装有液压缸，液压缸的活塞杆与开合式承重梁相配合，开合式承重梁通过固定架安装在钻塔的导向柱上，其打开或合拢时能够松开或卡住伸缩钻杆。

6.根据权利要求5所述的伸缩式长螺旋钻孔装置，其特征是：所述开合式承重梁含有两个支梁和固定架，其中两个支梁的里端铰接在固定架上，固定架通过滑套安装在钻塔的导向柱上，并且两个支梁的两端部分别设有一个插孔，两个支梁合拢时，一端的插孔能够重合，液压缸为两个，并且其活塞杆上端能够分别插入两个支梁两端部的插孔中。

7.根据权利要求5或6所述的伸缩式长螺旋钻孔装置，其特征是：所述伸缩钻杆的内钻杆套装在外螺旋钻杆的内腔中，并且外螺旋钻杆的两端分别与一个中空密封短节连接，上中空密封短节的上端与导套连接，下中空密封短节的下端与另一个外螺旋钻杆或螺旋钻头连接，导套的内腔截面形状与内钻杆的截面形状相匹配，并且二者之间设有定位机构；内钻杆下端与内钻杆接头连接，内钻杆接头的圆周面上分别设有上、下密封机构，以便分别和上、下密封短节的内腔面密封连接。

8.根据权利要求7所述的伸缩式长螺旋钻孔装置，其特征是：所述下密封机构含有弹簧、滑动护套、锥帽、防尘圈和密封圈，内钻杆接头的下部设有两个缩径台阶段，滑动护套套装在上缩径台阶段的外圆周表面上，其外表面上设有防尘圈，其内表面下部设有一个环形凸环，锥帽安装在下缩径台阶段的下端部，所述环形凸环的上环面和下缩径台阶段的上端面之间安装有弹簧，其下环面和锥帽的上端面接触，锥帽外表面的前部为圆锥面，其后部为圆柱面，并且圆柱面上设有下密封圈，下密封圈的外表面与滑动护套内表面的下部接触，防尘圈的外表面与外螺旋钻杆的内壁接触，所述滑动护套、锥帽和下中空密封短节内壁下部设有的挡环相匹配，使挡环的上环面能够与滑动护套的端面相接触，其内环面能够与锥帽上的下密封圈相接触。

9.根据权利要求8所述的伸缩式长螺旋钻孔装置，其特征是：所述导套为一体式结构，或为分体式结构，由两个半套体通过螺栓连接；所述导套内腔截面形状为正六边形，或为正方形，或为正八边形；所述内钻杆为棱柱体，其截面形状与导套的截面形状相匹配，或内钻杆由两端的棱柱体和中间的圆柱体组成，并且两端棱柱体的截面形状与导套的截面形状相匹配，中间的圆柱体上设有导向键。

10.根据权利要求9所述的伸缩式长螺旋钻孔装置，其特征是：所述定位机构为定位插销以及内钻杆和导套相接触表面上分别设有的半圆插孔，其中内钻杆两端部分别设有一定数量的半圆插孔，以便适应不同孔深的要求；所述上中空密封短节上设有透气孔，下中空密封短节上设有清洗孔，清洗孔上设有堵塞。

Images