CN204002613U - 钻具传扭机构、钻具和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钻具传扭机构、钻具和旋挖钻机。该钻具传扭机构设置有传扭孔；所述传扭孔的内壁至少包括第一从动面和第二从动面；所述第一从动面和第二从动面之间设置有可供连接头转动的转动空间；并且，所述连接头朝第一方向转动第一角度后，所述连接头的主动面与所述第一从动面相贴合；所述连接头朝第二方向转动第二角度后，所述连接头的主动面与所述第二从动面相贴合。采用本实用新型提供的钻具传扭机构能够提高卸土效率。

Description

钻具传扭机构、钻具和旋挖钻机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种钻具传扭机构、钻具和旋挖钻机。

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。

钻杆和钻具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。芯杆末端设置有连接方头，相应的，钻具设置有方形传扭孔。请参见图1，安装时，连接方头2a插入方形传扭孔内后使用固定销4a固定，由此钻杆的扭矩通过连接方头和传扭方孔的方式进行传递。卸土时，一般先打开钻具的斗门，然后左右旋转动力头，借助正反转瞬时的冲击，克服钻具内泥沙与钻具内壁的附着力，从而使泥沙从钻具内脱落。

上述钻杆和钻具结构的缺点在于：对于粘性土质，尤其是当钻具直径较小而长度较大时，正反转时形成的冲击不足以使泥沙从钻具内壁剥落，卸土效率低，卸土动作浪费大量时间，低施工效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种有助于提升卸土效率的钻具传扭机构、钻具和旋挖钻机。

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具传扭机构，用于安装钻杆的连接头，所述钻具传扭机构设置有传扭孔；所述传扭孔的内壁至少包括第一从动面和第二从动面；所述第一从动面和第二从动面之间设置有可供所述连接头转动的转动空间；并且，所述连接头朝第一方向转动第一角度后，所述连接头的主动面与所述第一从动面相贴合；所述连接头朝第二方向转动第二角度后，所述连接头的主动面与所述第二从动面相贴合。

进一步地，所述传扭孔的内壁还包括设置于所述第一从动面和第二从动面之间的过渡面。

进一步地，所述钻具传扭机构还包括与所述传扭孔相通且位于所述传扭孔上方的钻杆连接孔，所述钻杆连接孔的孔壁上开设有沿其周向布置的两个腰型孔，所述两个腰型孔相对设置。

进一步地，所述传扭孔中第一从动面和第二从动面的个数均为四个，且第一从动面和第二从动面之间的夹角为45°。

进一步地，所述传扭孔中第一从动面’和第二从动面’的个数均为三个，且第一从动面’和第二从动面’相平行。

本实用新型还提供一种钻具，包括钻具本体和上述任意一项所述的钻具传扭机构；所述钻具传扭机构设置于所述钻具本体的顶部。

进一步地，所述钻具传扭机构焊接于所述钻具本体的顶部。

本实用新型还提供一种旋挖钻机，包括钻杆和上述任意一项所述的钻具；所述钻杆的末端设置有连接头，所述连接头设置有主动面；所述连接头可转动的安装于所述钻具的传扭孔内；所述连接头朝第一方向转动第一角度后，所述连接头的主动面与所述第一从动面相贴合；所述连接头朝第二方向转动第二角度后，所述连接头的主动面与所述第二从动面相贴合。

进一步地，所述传扭机构还包括与所述传扭孔相通且位于所述传扭孔上方的钻杆连接孔，所述钻杆连接孔的孔壁上开设有沿其周向布置的两个腰型孔，所述两个腰型孔相对设置；所述连接头开设有钻具连接孔；所述连接头通过穿设过所述钻杆连接孔和钻具连接孔的固定销与所述钻具传扭机构相连。

进一步地，所述连接头为方形头，所述方形头的四个侧面形成所述主动面；所述钻具传扭机构中第一从动面和第二从动面的个数均为四个；或者，所述连接头’为三角形头，所述三角形头的三个侧面形成所述主动面’；所述钻具传扭机构中第一从动面’和第二从动面’的个数均为三个。

本实用新型提供一种钻具传扭机构，该钻具传扭机构设置有传扭孔，并且该传扭孔设置为：钻杆连接头可在传扭孔内转动，且当连接头朝第一方向和第二方向的方向转动一定角度后，其主动面分别能够与传扭孔的第一从动面和第二从动面相贴合，即发生贴合碰撞。由于连接头在与传扭孔的从动面相贴合碰撞前，二者不是同动关系，因此动力的原动件为整个钻杆，从动件为钻具及泥沙构成的整体。相对于现有的原动件为最外层钻杆至芯杆的外一层钻杆，从动件为芯杆、钻具及泥沙构成的结构，采用本提供的钻具传扭机构中，原动件重量增加其从动件重量减小，因此在同样的输入条件下，可以形成更大的冲击力，冲击力的提升有助于钻具内的泥沙尽快从钻具内脱落，进而提升卸土效率。

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为现有技术中钻杆连接方头和钻具传扭孔的连接关系示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的钻具传扭机构中，连接头朝第一方向转动第一角度后的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图3为本实用新型实施例一提供的钻具传扭机构中，连接头朝第二方向转动第二角度后的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图4为本实用新型另一实施例提供的钻具传扭机构中，连接头朝第一方向转动第一角度后的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图5为本实用新型另一实施例提供的钻具传扭机构中，连接头朝第二方向转动第二角度后的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图6为本实用新型另一实施例提供的钻具传扭机构的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图7为本实用新型另一实施例提供的钻具传扭机构的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构；

图8为本实用新型另一实施例提供的钻具传扭机构的结构示意图，该图中还示出本实用新型实施例二提供的钻具的机构。

附图标记说明：

10 钻具传扭机构 1 传扭孔

101 第一从动面 102 第二从动面

103 过渡面 2 连接头

201 主动面 3 钻杆连接孔

31 腰型孔 11 钻具本体

4 固定销 2’ 连接头

201’ 主动面 101’ 第一从动面

102’ 第二从动面 1’ 传扭孔

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。

请参见图2至图3，该图示出了本实用新型实施例一提供的钻具传扭机构的结构，本实施例提供的钻具传扭机构10用于安装钻杆的连接头2，具体而言：

该钻具传扭机构10设置有传扭孔1；

该传扭孔1的内壁至少包括第一从动面101和第二从动面102；

第一从动面101和第二从动面102之间设置有可供钻杆的连接头2转动的转动空间；并且，连接头2朝第一方向转动第一角度ω1后，连接头2的主动面201与第一从动面101相贴合(图2所示状态)；连接头2朝第二方向转动第二角度ω2后，连接头2的主动面201与第二从动面102相贴合(图3所示状态)。

本实施例提供的钻具传扭机构10用于安装钻杆的连接头2，进而将钻杆的扭矩传递给钻具，为此其设置有传扭孔1。钻杆是通过其连接头2与传扭孔1的接触来实现传扭的，因此连接头2与传扭孔1相接触的侧面即形成主动面201。本实施例提供的传扭孔1与现有技术不同的是：连接头2在传扭孔1中可转动，并且连接头2分别朝第一方向和第二方向的方向转动一定角度后，其主动面201分别能够与传扭孔1的第一从动面101和第二从动面102相贴合，即发生贴合碰撞。上述第一方向可以为顺时针方向或逆时针方向中的一个方向，第二方向相应为其余的一个方向。上述第一角度ω1和第二角度ω2可以相同，也可以不同，本领域技术人员可以结合具体工况进行选择。

按照本实施例的方式设置传扭孔1的作用在于：提高连接头2对传扭孔1的冲击力。具体原理如下：通常来讲，连接头均是设置于钻杆的芯杆末端的；钻杆在传扭过程中，外层钻杆通过与其内层钻杆的键配合逐级传递扭矩，最终将扭矩传递给芯杆，芯杆再将扭矩传递给钻具。现有技术的方形连接头对方形孔的连接方式中，由于方形连接头与方形连接孔是一同转动的，力传递过程中可将芯杆与钻具视为整体，因此此种结构中，动力的原动件为最外层钻杆至芯杆的外一层钻杆，从动件为芯杆、钻具及泥沙构成的整体；而本方案中，由于连接头2在与传扭孔1的从动面相贴合碰撞前，二者不是同动关系，因此动力的原动件为整个钻杆，从动件为钻具及泥沙构成的整体。相比之下，采用本实施例提供的钻具传扭机构连接钻杆与钻具后，原动件重量增加且从动件重量减小，因此在同样的输入条件下可以形成更大的冲击力，冲击力的提升有助于钻具内的泥沙尽快从钻具内脱落，进而提升卸土效率。

上述传扭孔1的内壁还可以包括设置于第一从动面101和第二从动面102之间的过渡面103。过渡面103与第一从动面101，以及过渡面103与第二从动面102之间优选平滑过渡。另外，上述传扭孔1中第一从动面101和第二从动面102的个数可以根据连接头2的主动面201的个数进行选择。进一步地，为了便于传扭孔1的加工，以及便于钻杆的连接头2能够从多个角度方便的插入传扭孔1中，该传扭孔1优选为中心对称结构。

根据不同连接头的结构，传扭孔具体可以按照如下方式设置：

对于方形的连接头2，传扭孔1设置有四个主动面201，即其四个侧面。传扭孔1中第一从动面101和第二从动面102的个数可以均为四个，且第一从动面101和第二从动面102之间的夹角为45°。

请参见图4和图5，对于三角形的连接头2’，传扭孔1’其设置有三个主动面201’,传扭孔1’中第一从动面101’和第二从动面102’的个数可以均为三个，且第一从动面101’和第二从动面102’相平行。

此外，请参见图6至图8，为了防止在提钻时钻具掉落，本实用新型实施例提供的钻具传扭机构10还优选包括钻杆连接孔3，用于穿设连接件并与钻杆的连接头2相连。具体而言，该钻杆连接孔3与上述传扭孔1相通且位于传扭孔1上方，该钻杆连接孔3的孔壁上开设有沿其周向布置的两个腰型孔31，两个腰型孔31相对设置。上述钻杆连接孔3用于连接钻杆后，防止钻杆与钻具之间有竖直方向的相对位移。上述两个腰型孔31用于穿设连接件，如固定销4等。该钻杆连接孔3设置于传扭孔1上方则意味着腰型孔31未设置在传扭孔1的孔壁上，由此降低腰型孔的开设对传扭孔1力学性能的影响，提高该钻具传扭机构的可靠性。上述钻杆连接孔3优选为光孔，即未设置螺纹的孔。

安装时，将钻杆的连接头2依次插入钻杆连接孔3和传扭孔1，而后再向腰型孔31中插入固定销4等连接件，由此限制钻具沿竖直方向的运动，防止钻具掉落。此外，由于腰型孔31较宽，沿钻杆连接孔3的周向，固定销4与钻杆连接孔3之间有间隙，该间隙优选设置为：当钻杆的连接头2转动至其主动面201与第一从动面101或第二从动面102相贴合时，固定销4仍未与腰型孔31的孔壁相接触。由此，传扭完全由连接头2和传扭孔1的配合实现，防止固定销4等连接件传扭。一方面可以减小连接件的磨损，另一方面也可以保证钻杆与钻具之间的冲击力。

由上述内容可知，本实用新型实施例提供的钻具传扭机构设置有传扭孔，并且该传扭孔设置为：钻杆连接头可在传扭孔内转动，且当连接头朝第一方向和第二方向的方向转动一定角度后，其主动面分别能够与传扭孔的第一从动面和第二从动面相贴合，即发生贴合碰撞。由于连接头在与传扭孔的从动面相贴合碰撞前，二者不是同动关系，因此动力的原动件为整个钻杆，从动件为钻具及泥沙构成的整体。相对于现有的原动件为最外层钻杆至芯杆的外一层钻杆，从动件为芯杆、钻具及泥沙构成的结构，采用本实施例提供的钻具传扭机构中，原动件重量增加且从动件重量减小，因此在同样的输入条件下，可以形成更大的冲击力，冲击力的提升有助于钻具内的泥沙尽快从钻具内脱落，进而提升卸土效率。

请参见图2至图8，本实用新型实施例二还提供一种钻具，其包括钻具本体11和实施例一提供的钻具传扭机构10；钻具传扭机构10设置于钻具本体11的顶部。为了保证连接强度，上述钻具传扭机构10优选焊接于钻具本体11的顶部。该钻具包括但不限于：捞砂钻斗、螺旋钻头、嵌岩钻筒、双层筒钻、体开式钻筒、扩底钻头等。

由于上述钻具传扭机构具有上述技术效果，因此，设有该钻具传扭机构的钻具也卸土效率高的优点，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

本实用新型实施例三还提供一种旋挖钻机，包括钻杆和实施例二提供的钻具；

所述钻杆的末端设置有连接头2，连接头2设置有主动面201；连接头2可转动的安装于钻具的传扭孔1内；

连接头2朝第一方向转动第一角度ω1后，连接头2的主动面201与传扭孔1的第一从动面101相贴合；连接头2朝第二方向转动第二角度ω2后，连接头2的主动面201与传扭孔1的第二从动面102相贴合。

对于钻具的钻具传扭机构10设置有上述钻杆连接孔3的情况，钻杆的连接头2相应的开设有钻具连接孔；

连接头2通过穿过钻杆连接孔3和钻具连接孔的固定销4与钻具传扭机构10相连。

此外，钻杆的连接头2可以为方形头，方形头的四个侧面形成上述主动面；201。相应的，钻具传扭机构10中第一从动面101和第二从动面102的个数均为四个；进一步地，第一从动面101和第二从动面102之间的夹角优选为45°。

或者，连接头2’还可以为三角形头，该三角形头的三个侧面形成上述主动面201’；钻具传扭机构10中第一从动面101’和第二从面102’的个数为三个。进一步地，第一从动面101’和第二从动面102’相平行。

本实用新型实施例提供一种旋挖钻机，由于上述任一种钻具具有上述技术效果，因此，设有该钻具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)

1.一种钻具传扭机构，用于安装钻杆的连接头(2)，其特征在于，

所述钻具传扭机构设置有传扭孔(1)；

所述传扭孔(1)的内壁至少包括第一从动面(101)和第二从动面(102)；

所述第一从动面(101)和第二从动面(102)之间设置有可供所述连接头(2)转动的转动空间；并且，所述连接头(2)朝第一方向转动第一角度后，所述连接头(2)的主动面(201)与所述第一从动面(101)相贴合；所述连接头(2)朝第二方向转动第二角度后，所述连接头(2)的主动面(201)与所述第二从动面(102)相贴合。

2.根据权利要求1所述的钻具传扭机构，其特征在于，所述传扭孔(1)的内壁还包括设置于所述第一从动面(101)和第二从动面(102)之间的过渡面(103)。

3.根据权利要求1所述的钻具传扭机构，其特征在于，所述钻具传扭机构还包括与所述传扭孔(1)相通且位于所述传扭孔(1)上方的钻杆连接孔(3)，所述钻杆连接孔(3)的孔壁上开设有沿其周向布置的两个腰型孔(31)，所述两个腰型孔(31)相对设置。

4.根据权利要求1所述的钻具传扭机构，其特征在于，所述传扭孔(1)中第一从动面(101)和第二从动面(102)的个数均为四个，且第一从动面(101)和第二从动面(102)之间的夹角为45°。

5.根据权利要求1所述的钻具传扭机构，其特征在于，所述传扭孔(1)中第一从动面(101’)和第二从动面(102’)的个数均为三个，且第一从动面(101’)和第二从动面(102’)相平行。

6.一种钻具，其特征在于，包括钻具本体(11)和权利要求1至5任意一项所述的钻具传扭机构(10)；所述钻具传扭机构(10)设置于所述钻具本体(11)的顶部。

7.根据权利要求6所述的钻具，其特征在于，所述钻具传扭机构(10)焊接于所述钻具本体(11)的顶部。

8.一种旋挖钻机，其特征在于，包括钻杆和权利要求6或7所述的钻具；

所述钻杆的末端设置有连接头(2)，所述连接头(2)设置有主动面(201)；所述连接头(2)可转动的安装于所述钻具的传扭孔(1)内；

所述连接头(2)朝第一方向转动第一角度后，所述连接头(2)的主动面(201)与所述第一从动面(101)相贴合；所述连接头(2)朝第二方向转动第二角度后，所述连接头(2)的主动面(201)与所述第二从动面(102)相贴合。

9.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，所述传扭机构还包括与所述传扭孔(1)相通且位于所述传扭孔(1)上方的钻杆连接孔(3)，所述钻杆连接孔(3)的孔壁上开设有沿其周向布置的两个腰型孔(31)，所述两个腰型孔(31)相对设置；

所述连接头(2)开设有钻具连接孔；

所述连接头(2)通过穿设过所述钻杆连接孔(3)和钻具连接孔的固定销(4)与所述钻具传扭机构(10)相连。

10.根据权利要求8所述的旋挖钻机，其特征在于，所述连接头(2)为方形头，所述方形头的四个侧面形成所述主动面(201)；所述钻具传扭机构(10)中第一从动面(101)和第二从动面(102)的个数均为四个；或者，所述连接头(2’)为三角形头，所述三角形头的三个侧面形成所述主动面(201’)；所述钻具传扭机构(10)中第一从动面(101’)和第二从动面(102’)的个数均为三个。