CN203879395U - 钻杆和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻杆和旋挖钻机。上述钻杆包括若干节杆，至少一节所述节杆包括：管体，以及沿所述管体的轴向分段焊接于所述管体外周壁的若干外键组；其中，每个外键组包括若干外键块，所述若干外键块沿所述管体的圆周方向均匀布置；每个外键组中的外键块个数相同；每一外键块沿所述管体轴向的两个侧面，以及沿所述管体圆周方向的两个侧面均设置有倒角。上述钻杆通过在节杆上分段设置外键，提高了外键块及管体的力学性能，同时在外键块四个端面设置倒角改善了外键块的受力，因此，本实用新型提供的钻杆具有外键焊缝及管体不易开裂的优点，有利于延长钻杆的使用寿命。

Description

钻杆和旋挖钻机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种钻杆和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种取土成孔灌注桩施工机械，其动作原理主要是靠动力头的驱动钻杆，实现回转斗旋转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业，直至成孔。旋挖钻机具有动力传动平稳以及效率高等优点，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基等基础施工中得到广泛应用。

钻杆是旋挖钻机实现深孔钻进的重要机构之一。钻杆设置于旋挖钻机的动力头和钻头之间，用于传递扭矩、轴向压力等载荷。钻杆通常包括同轴嵌套设置的多个节杆，以及位于最中间的芯杆。各节杆一般包括管体，以及焊接在管体外周壁和内周壁上的外键条和内键条。工作时，动力头将扭矩和压力通过相邻节臂的外键条和内键条的配合实现由外层节杆到芯杆的动能传递。

现有的外键条10结构请参见图1，其沿节杆的轴向焊接于管体的外周壁上，数量通常为三个。目前，为了保证外键条10与管体的贴合度，外键条10的宽度通常较小，因而现有的钻杆的外键条的抗冲击性有待提高，加之外键条与管体的焊缝为应力集中区域，因此外键条易发生焊缝开裂等情况。同时管体焊接外键条后对其力学性能影响也较大，焊接部位形成脆化区，导致管体的焊接也易发生开裂等问题。综上，外键条以及管体的损坏一方面限制了钻杆的传扭和传压能力，另一方面也使得钻杆使用寿命较低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种外键条和管体不易开裂的钻杆和旋挖钻机。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种钻杆，包括若干节杆，至少一节所述节杆包括：管体，以及沿所述管体的轴向分段焊接于所述管体外周壁的若干外键组；其中，每个外键组包括若干外键块，所述若干外键块沿所述管体的圆周方向均匀布置；每个外键组中的外键块个数相同；每一外键块沿所述管体轴向的两个侧面，以及沿所述管体圆周方向的两个侧面均设置有倒角。

进一步地，所述外键块沿所述管体径向的两个面均为圆弧面，且所述圆弧面与所述管体的外周壁曲率配合。

进一步地，每个外键组中外键块的个数为三个，每个外键块的内圆弧面的长度为所述管体周长的1/4～1/8，所述内圆弧面为与所述管体的外周壁相接触的圆弧面。

进一步地，位于同一外键组中的若干外键块沿所述管体的圆周方向平齐设置。

进一步地，若干外键组中的外键块相对应的沿所述管体的轴向共线设置。

进一步地，轴向相邻的两个外键组中的外键块对应的在圆周方向上相差预设角度。

进一步地，轴向隔组设置的两外键组中的外键块对应的沿轴向共线设置。

进一步地，相邻两个外键组的轴向间距小于位于所述节杆外层的节杆的内键条长度。

进一步地，所述节杆还包括设置于所述管体内周壁的内键条，所述内键条的沿所述管体的圆周方向的两个侧面均设置有倒角，且所述内键条的倒角与位于所述节杆内层的节杆外键倒角相适配。

另一方面，本实用新型还提供一种旋挖钻机，设置有上述任意一项所述的钻杆。

本实用新型提供一种钻杆，该钻杆结构中至少一节节杆的外键采用分段设置的形式。相对于现有的整体键条结构，在采用同样的焊接工艺的前提下，本实用新型提供的节杆外键块由于长度短而更易与管体相贴合。因此，可以适当将该外键块设计的较宽，同时其仍可以与管体具有较高的贴合度。由此有利于提高外键块的抗冲击性能；使外键块与管体之间的焊缝不易开裂。同时，由于外键块是分段焊接于管体的，没有在管体表面形成连续的脆性区，由此保证了管体力学性能的完整性，提升了管体的力学性能，降低管体发生开裂等情况的概率。另外，将外键块的四个端面均设置倒角，有利于降低外键块的应力集中，平衡各外键块的受力，进一步降低发生焊缝开裂的概率。综上，本实用新型提供的钻杆，通过在节杆上分段设置外键块，提高了外键块及管体的力学性能，同时在外键块四个端面设置倒角改善了外键块的受力，因此，本实用新型提供的钻杆具有外键焊缝不易开裂，以及管体开裂率低的优点，有利于延长钻杆的使用寿命。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中外键条的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的钻杆的结构示意图；

图3为图2沿A-A面的剖面示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的钻杆的结构示意图。

附图标记说明：

10            外键条

1             节杆      11 管体

120           外键块    13 内键条

2             二节杆    3  三节杆

4             芯杆

12A～12F      外键组

12A’～12F’  外键组

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明。需要说明的，本申请所述“轴向”和“圆周方向”均是分别指节杆的轴向和圆周方向，也就是管体的轴向和圆周方向。

本实用新型实施例一提供一种钻杆，请参见图2至图3，该钻杆包括若干节杆，且至少一节节杆1包括：

管体11，以及沿管体11的轴向分段焊接于该管体11外周壁的若干外键组；其中，

每个外键组包括若干外键块120，该若干外键块120沿管体11的圆周方向均匀布置；每个外键组中的外键块120个数相同；

每一外键块120沿管体11轴向的两个侧面，以及沿管体11圆周方向的两个侧面均设置有倒角。

本实施例提供的钻杆可以为摩阻钻杆，其包括嵌套的多节节杆，其中至少一节节杆的外键采用分段设置的形式。本实施例中，钻杆由外至内依次包括一节杆、二节杆2、三节杆3和芯杆4；其中，一节杆为设置有上述外键结构的节杆1。具体而言，外键由若干外键块120组成，这些外键块120分为若干外键组，外键组分段的沿轴向焊接于管体11的外周壁上，每个外键组120中的外键块沿圆周方向均匀设置在管体11的外周壁上。以本实施例为例，请参见图2，管体11的外周壁上设置有至少六组外键组，分别为外键组12A、外键组12B、外键组12C、外键组12D、外键组12E和外键组12F，每组外键组包括三个外键块120。

相对于沿节杆轴向布置的整体键条结构，本实施例提供的节杆外键块长度相对较短。在采用同样的焊接工艺的前提下，该外键块120由于长度短而更易与管体11相贴合。因此，可以适当将该外键块120设计的较宽，同时其仍可以与管体11具有较高的贴合度。由此有利于提高外键块120的抗冲击性能，使外键块与管体11之间的焊缝不易开裂。为了进一步提高外键块120与管体11的贴合度，上述外键块120沿管体11径向的两个面均为圆弧面，且该圆弧面与管体11的外周壁曲率配合。此外，为了提高焊接强度，上述外键块120还优选设置有若干塞焊孔。每个外键组中外键块120的个数可以为三个，每个外键块120的内圆弧面的长度为管体11周长的1/4～1/8，更优选为1/4～1/6，本实施例中为1/6。上述内圆弧面为与管体11的外周壁相接触的圆弧面。

此外，由于外键组是分段焊接于管体11的，没有在管体11表面形成连续的因焊接造成的纵向热影响区(脆性区)，从而可以避免现有技术中因外键条部T型单边焊接在节杆上产生纵向贯穿节杆的焊接热影响区，管体容易沿着焊接脆性区纵向或横向开裂的可能，提高管体11的力学性能。

此外，本实施提供的钻杆结构中，每个外键块120沿圆周方向的两个侧面，以及轴向的两个侧面均设置有倒角，以改善传扭和传压过程中外键块120的受力状态，一方面可以减小应力集中；另一方面，一部分作用力的分力指向管体11的圆心轴线，起到自动调整各节杆中轴线的作用，有利于平衡同圆周截面上的各个外键块的受力，进一步降低发生焊缝开裂的概率。

进一步地，位于同一外键组中的若干外键块120在沿管体11的圆周方向上可以平齐设置，以保证该圆周截面上各个外键块120受力较为均衡。此外，若干组外键组中的外键块120也可以相对应的沿管体11的轴向共线设置。以本实施例为例，外键组12A～12F中，每一外键组中的三个外键块120分别与其它组的外键块120对应的沿着轴向共线设置。即管体11上沿轴向设置有三条外键组，每个外键组包括6个外键块120。

本实施例提供的钻杆结构中，外键组的组数，以及每一外键组中外键块的个数可以根据具体工况进行设置；相邻外键组的轴向间距也可以根据具体工况进行选择，本申请所述相邻外键组的轴向间距指的是：一组外键组的末端与另一组外检组的头端的间距；但是若轴向间距过大，超过该节杆的内层节杆的内键条长度，则在传扭过程中，有发生由于外键块与内键条对位空缺导致的传扭空档的可能性，由此，本实施例优选设置节杆1上相邻两个外键组的轴向间距小于位于该节杆1外层的节杆的内键条长度。以本实施例为例，本实施例中一节杆1上设置有上述外键结构，则该一节杆1上相邻的两个外键组的间距应小于二节杆2的内键条长度。

上述节杆1的其它结构可以与现有技术相同，例如该节杆1还包括设置于管体11内周壁的内键条13，该内键条13沿管体11的圆周方向的两侧侧面均设置有倒角，且内键条13的倒角与位于该节杆内层的节杆外键倒角相适配。

本实用新型实施例二提供另一种钻杆，请参见图4，该钻杆与实施例一的区别在于：轴向相邻的两组外键组中的外键块对应的在圆周方向上相差预设角度。以本实施例为例，外键组12A’中的三个外键块120’与外键组12B’中的三个外键块120’不对应的沿着轴向共线设置，而是交错设置。此种钻杆可以为机锁钻杆，按照上述方式设置外键的作用在于：相邻的两组外键组中，对应交错设置的两个外键块中一个键块的侧端面H1(沿圆周方向的端面)与另一个外键块120’的顶端面H2(沿轴向方向的端面)共同形成了轴向加压的台阶面，以保证压力的顺畅传递。更优选的，轴向隔组设置的两个外键组中的外键块120’对应的沿轴向共线设置。以本实施例为例，外键组12A’中的三个外键块120’与外键组12C’中的三个外键块120’对应的沿轴向共线设置；外键组12B’中的三个外键块120’与外键组12D’中的三个外键块120’对应的沿轴向共线设置，以此类推。

本实施例提供的钻杆结构，除外键块在管体上的上述布置方式外，其它结构的优选方案可以与实施例一相同，兹不赘述。

需要说明的是：

上述实施例中均是一节杆采用分段外键的形式，类似的，其它节杆以及芯杆可以采用上述结构。

钻杆的其它结构可以与现有技术相同，如沿轴向的两端分别设置有扁口和方口等，本实用新型兹不赘述。

本实施例提供的钻杆可以为摩阻钻杆或机锁钻杆，当然也可以为组合式钻杆。

由上述内容可知，本实用新型提供的钻杆结构中，至少一节节杆的外键采用分段设置的形式。相对于现有的整体键条结构，本实用新型提供的节杆外键块长度相对较短。在采用同样的焊接工艺的前提下，该外键块由于长度短而更易与管体相贴合。因此，可以适当将该外键块设计的较宽，同时其仍可以与管体具有较高的贴合度。由此有利于提高外键块的抗冲击性能；使外键块与管体之间的焊缝不易开裂。同时，由于外键块是分段焊接于管体的，没有在管体表面形成连续的脆性区，由此保证了管体力学性能的完整性，提升了管体的力学性能，降低管体发生开裂等情况的概率。另外，还将外键块的四个端面均设置倒角，以降低外键块的应力集中，平衡各外键块的受力，进一步降低发生焊缝开裂的概率。综上，本实用新型提供的钻杆，通过在节杆上分段设置外键，提高了外键块及管体的力学性能，同时在外键块四个端面设置倒角改善外键块的受力，用以降低发生焊缝开裂，以及管体开裂的概率，延长钻杆的使用寿命。

本实用新型实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种钻杆，由于上述任一种钻杆具有上述技术效果，因此，设有该钻杆的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钻杆，包括若干节杆，其特征在于，至少一节所述节杆包括：

管体，以及沿所述管体的轴向分段焊接于所述管体外周壁的若干外键组；其中，

每个外键组包括若干外键块，所述若干外键块沿所述管体的圆周方向均匀布置；每个外键组中的外键块个数相同；

每一外键块沿所述管体轴向的两个侧面，以及沿所述管体圆周方向的两个侧面均设置有倒角。

2.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，所述外键块沿所述管体径向的两个面均为圆弧面，且所述圆弧面与所述管体的外周壁曲率配合。

3.根据权利要求2所述的钻杆，其特征在于，每个外键组中外键块的个数为三个，每个外键块的内圆弧面的长度为所述管体周长的1/4～1/8，所述内圆弧面为与所述管体的外周壁相接触的圆弧面。

4.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，位于同一外键组中的若干外键块沿所述管体的圆周方向平齐设置。

5.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，若干外键组中的外键块相对应的沿所述管体的轴向共线设置。

6.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，轴向相邻的两个外键组中的外键块对应的在圆周方向上相差预设角度。

7.根据权利要求6所述的钻杆，其特征在于，轴向隔组设置的两外键组中的外键块对应的沿轴向共线设置。

8.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，相邻两个外键组的轴向间距小于位于所述节杆外层的节杆的内键条长度。

9.根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于，所述节杆还包括：设置于所述管体内周壁的内键条，所述内键条的沿所述管体的圆周方向的两个侧面均设置有倒角，且所述内键条的倒角与位于所述节杆内层的节杆外键倒角相适配。

10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至9任意一项所述的钻杆。