CN208416458U - 高强机锁式钻杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高强机锁式钻杆，包括相互套接的外杆管、中间杆管及芯杆，在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上分别焊接连接有三动力传递构件组，在外杆管与中间杆管的内壁各设置有三内键板，内键板插接于相对的中间杆管或芯杆中的相邻动力传递构件组之间，在外杆管与中间杆管上每一动力传递构件组的主键条与辅键条之间设置有加强键条，加强键条与主键条焊接连接；在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上分别开有承压块连接槽，动力传递构件组中的承压块通过承压块连接槽定位连接，主键条与承压块相贴合并焊接连接。采用本实用新型的高强机锁式钻杆能保证构成钻杆的各杆管的刚性，使杆管中各动力传递构件组之间受力均匀，提高钻杆承载能力。

Description

高强机锁式钻杆

技术领域

本实用新型涉及一种工程机械配件，尤其涉及一种旋挖钻机所用机锁式钻杆的结构改进。

背景技术

旋挖钻机是一种用于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适用于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用，随着环保理念的不断强化，施工过程中污染少的旋挖钻机得到了广泛应用，在国内外现浇混凝土灌注桩施工中，旋挖钻机已占据主力机型的位置。为了满足施工要求，旋挖钻机所需提供的扭矩与加压力越来越高，相应地，作为旋挖钻机与旋挖钻具之间动力传递部件的钻杆的工作负荷也越来越大，常规结构的钻杆已无法适应其工作负荷要求。

专利号为CN201420335896.4的实用新型专利提供了一种加强型机锁式钻杆，该钻杆中的杆管在常规钻杆杆管单一键条的基础上增加了辅键条，形成主键条与辅键条共同构成的动力传递结构，经过上述改进后，钻杆杆管的刚性得到了提升，受力状况得到改善，承载能力也得到了加强。但在实际使用过程中，当遇到含有较多卵石、碎石的地层以及微风化岩层的施工时，钻杆中相互套接并传递动力的杆管的上端仍时有扭曲、断裂的现象发生，尤其是外层杆管的上端，损坏现象相对更多，经分析，杆管上端工作负荷更重，而当钻杆杆管周向分布的三组动力传递构件组受力不均时，个别动力传递组件负荷过大是其主要原因之一。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高强机锁式钻杆，它能保证构成钻杆的各杆管的刚性，使杆管中各动力传递构件组之间受力均匀，提高钻杆承载能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种高强机锁式钻杆，包括相互套接的外杆管、中间杆管及芯杆，在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上分别焊接连接有三动力传递构件组，每一动力传递构件组包括主键条、辅键条、承压块、解锁块，在承压块下方设有支撑键条，在外杆管与中间杆管的内壁各设置有三内键板，内键板插接于相对的中间杆管或芯杆中的相邻动力传递构件组之间，在所述外杆管与中间杆管上每一动力传递构件组的主键条与辅键条之间设置有加强键条，该加强键条与主键条焊接连接，加强键条与辅键条之间通过加强筋板焊接连接；在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上分别开有承压块连接槽，所述承压块插接于承压块连接槽内，所述主键条工作侧面与承压块内侧面相贴合并焊接连接；所述承压块连接槽的外周侧面包括与主键条相邻的内侧侧面、上侧侧面、外侧侧面及与支撑键条相邻的下侧侧面，其中外侧侧面与上侧侧面间通过圆弧面过渡连接，该圆弧面对应于承压块外侧面与上侧面之间的导入圆弧面，在其余相邻两外周侧面的连接处开有隔槽，除内侧侧面外，其余各外周侧面均开有带钝边的单边V型焊接坡口；在同一外杆管或中间杆管或芯杆中，同一动力传递构件组内的各承压块连接槽的内侧侧面处于同一轴截面内，不同动力传递构件组间任意两相邻承压块连接槽的内侧侧面之间角度A的角度差小于0.2度，不同动力传递构件组之间且处于同一轴向位置上的各承压块连接槽的上侧侧面处于同一横截面内；所述外杆管或中间杆管中相邻内键板工作侧面之间的夹角B与对应的中间杆管或芯杆中主键条工作侧面之间夹角C的角度差小于0.2度。

在上述结构中，由于在所述外杆管与中间杆管上每一动力传递构件组的主键条与辅键条之间设置有加强键条，该加强键条与主键条焊接连接，加强键条与辅键条之间通过加强筋板焊接连接，则在外杆管与中间杆管上动力传递构件组已采用主键条与辅键条组合形成的双键条结构基础上，又增加了一加强键条，在整个钻杆中承受载荷相对较大的外杆管及中间杆管的刚性得到显著增强，使得钻杆在传递施工过程中的转矩与轴向压力时，整体承载能力更强。

又由于在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上分别开有承压块连接槽，所述承压块插接于承压块连接槽内，所述主键条工作侧面与承压块内侧面相贴合并焊接连接，则各承压块由常规结构的焊接连接在外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上改进为插接于相应承压块连接槽内后再焊接连接，这样一方面提升了各承压块部位的承载能力，承压块所承载的旋挖钻孔过程中的轴向压力不再单纯由焊接缝来接受，而是由承压块通过承压块连接槽直接传递到外杆管、中间杆管或芯杆上，同时也通过焊接缝来传递，使钻杆承压块部位的受力性能得到较大的提升；另一方向承压块连接槽通过机械加工成形，其位置精度可以很精确，相应地使得插接于承压块连接槽中的承压块具有很准确的位置精度，同时与承压块内侧面相贴合并焊接连接的主键条工作侧面也将以承压块来定位保证位置精度，这样可以避免处于三组动力传递构件组中的承压块及主键条由于制造过程中的位置偏差而造成三组动力传递构件组不能同时与相应内键板接触传递动力的问题，从而可以保证外杆管、中间杆管及芯杆中三组动力传递构件组之间均受力均匀，进一步提高承载能力。

还由于所述承压块连接槽的外周侧面包括与主键条相邻的内侧侧面、上侧侧面、外侧侧面及与支撑键条相邻的下侧侧面，其中外侧侧面与上侧侧面间通过圆弧面过渡连接，该圆弧面对应于承压块外侧面与上侧面之间的导入圆弧面，在其余相邻两外周侧面的连接处开有隔槽，除内侧侧面外，其余各外周侧面均开有带钝边的单边V型焊接坡口，则承压块连接槽的形状和尺寸与承压块相一致，承压块的位置精度通过承压块连接槽的位置精度得以保证，承压块连接槽的结构中隔槽的设置既可以便于相邻两外周侧面连接处的加工，避免出现不必要的过渡圆弧，又可以保证承压块能顺利插接到承压块连接槽内，避免承压块相邻外周侧面连接处与承压块连接槽对应外周侧面连接处产生干涉而无法正常安装；承压块与外杆管、中间杆管及芯杆外圆之间的焊接缝坡口设置于外杆管、中间杆管及芯杆的外圆上，可以使承压块无需设置焊缝坡口，便于承压块的制造加工，而所设置的带钝边的单边V型焊接坡口中的钝边保证了承压块与承压块连接槽之间的定位插接要求，承压块连接槽的内侧侧面中未设置焊接坡口，可以确保承压块及主键条具有良好的定位基准。

再由于在同一外杆管或中间杆管或芯杆中，同一动力传递构件组内的各承压块连接槽的内侧侧面处于同一轴截面内，不同动力传递构件组间任意两相邻承压块连接槽的内侧侧面之间角度A的角度差小于0.2度，不同动力传递构件组之间且处于同一轴向位置上的各承压块连接槽的上侧侧面处于同一横截面内，则承压块连接槽具有与钻杆中各动力传递构件组工作精度要求相对应的位置及精度要求，可以确保所插接的承压块及以其定位焊接连接的主键条的位置准确性，从而使外杆管或中间杆管或芯杆中三动力传递构件组之间受力均匀，保证承载能力。

更由于所述外杆管或中间杆管中相邻内键板工作侧面之间的夹角B与对应的中间杆管或芯杆中相邻主键条工作侧面之间夹角C的角度差小于0.2度，则外杆管或中间杆管中相邻内键板工作侧面之间的夹角B可以与对应的中间杆管或芯杆中相邻主键条工作侧面之间的夹角C相一致，从而保证在工作过程中外杆管或中间杆管中三内键板工作侧面与对应的中间杆管或芯杆中主键条工作侧面之间可以很好地同时贴合，确保钻杆的整体承载能力。

本实用新型的一种优选实施方式，所述加强键条顶端与同一动力传递构件组中主键条顶端平齐，加强键条的底端低于该动力传递构件组中最上一承压块所在的轴向位置。采用该实施方式，加强键条位于在实际使用过程中钻杆较易发生损坏的杆管上端部位，针对性强，增加成本少。

本实用新型的另一种优选实施方式，所述承压块连接槽深度M与所在外杆管或中间杆管壁厚H之比为0.4:1至0.6:1。采用该实施方式，既可以满足承压块插接的要求，又能保证杆管的整体结构完整性，保持钻杆刚性。

本实用新型的又一种优选实施方式，所述焊接坡口的钝边高度N为2-5毫米。采用该实施方式，可以满足承压块插接定位的要求。

本实用新型进一步的优选实施方式，所述隔槽为一圆柱槽，该圆柱槽的轴线为相邻两外周侧面的交线，圆柱槽的深度与承压块连接槽深度一致。采用该实施方式，圆柱槽形隔槽加工方便，且剖槽部位不会产生应力集中。

本实用新型另一进一步的优选实施方式，在所述外杆管或中间杆管中，内键板对应位于相邻两动力传递构件组之间，内键板宽度K大于辅键条与相邻动力传递构件组中支撑键条之间的间距L。采用该实施方式，可以借助内键板使相邻两动力传递构件组之间的杆管壁得到加强，提高钻杆杆管末端的强度与刚性。

本实用新型又一进一步的优选实施方式，在所述外杆管或中间杆管下端设置有末端加强板，该末端加强板处于各动力传递构件组中辅键条与支撑键条之间。采用该实施方式，所设置的末端加强板可以使动力传递构件组内辅键条与支撑键条之间的杆管壁得到加强，加之设置于相邻两动力传递构件组之间所对应的杆管内壁上的内键板，使整个钻杆杆管末端全部得到加强，进一步保证了钻杆杆管末端的强度与刚性。

本实用新型更进一步的优选实施方式，所述中间杆管数量为二到四根，各中间杆管在外杆管和芯杆之间相互套接。采用该实施方式，能满足正常情况下旋挖钻机的钻深要求，保证旋挖钻杆的使用性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型高强机锁式钻杆作进一步的详细说明。

图1是本实用新型高强机锁式钻杆一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1所示结构的横截面示意图；

图3是图1所示结构中外杆管或中间杆管的结构示意图；

图4是图3所示结构中承压块部位的横截面示意图；

图5是图3所示结构中外杆管或中间杆管的管筒本体的结构示意图；

图6是图5所示结构中承压块连接槽部位的剖视结构放大示意图；

图7是图6所示结构中承压块连接槽部位的剖视结构放大示意图。

图中：1-外杆管、2-动力传递构件组、21-主键条、22-辅键条、23-加强键条、24-承压块、25-支撑键条、26-解锁块、27-加强筋板、28-导入圆弧面、29-末端加强板、210-工作侧面、3-中间杆管、4-芯杆、5-内键板、51-、内键板工作侧面、6-承压块连接槽、61-内侧侧面、62-隔槽、63-焊接坡口、64-下侧侧面、65-外侧侧面、66-圆弧面、67-上侧侧面。

具体实施方式

在图1和图2所示的高强机锁式钻杆中，外杆管1、中间杆管3及芯杆4相互套接，外杆管1上端与旋挖钻机动力部件相连，芯杆4下端与钻具相连，其中中间杆管3数量为二根，二根中间杆管3相互套接于外杆管1和芯杆4之间；外杆管1、中间杆管3或芯杆4的主体为圆管形的管筒本体，在外杆管1、中间杆管3及芯杆4的外圆上分别焊接连接有三动力传递构件组2，在外杆管1与中间杆管3的内壁各设置有三内键板5，内键板5对应位于相邻两动力传递构件组2之间，内键板5宽度K大于辅键条22与相邻动力传递构件组2中支撑键条25之间的间距L但小于对应的中间杆管3或芯杆4中相邻两动力传递构件组2之间的间距，外杆管1与中间杆管3中的内键板5分别对应插接于相对的中间杆管3或芯杆4中的相邻动力传递构件组2之间，使得处于内层的中间杆管3及芯杆4可以在对应的外杆管1或中间杆管3内上下滑动。

参见图3和图4，每一动力传递构件组2包括从外杆管1、中间杆管3或芯杆4中管筒本体上端到下端整体设置的主键条21和辅键条22、三个承压块24和二个解锁块26，在承压块24下方设有支撑键条25，上面两个承压块24下方的支撑键条25处于承压块24与解锁块26之间，下面一个承压块24下方的支撑键条25下端一直延伸到外杆管1、中间杆管3或芯杆4中管筒本体的下端。在外杆管1、中间杆管3及芯杆4的管筒本体的外圆上分别开有用于插接并定位安装承压块24的承压块连接槽6，参见图5、图6和图7，承压块连接槽6为多边形结构，其形状与承压块24的形状相一致，可以是如图3中所示的呈矩形的形状，也可以是如图1中所示的呈五边形的形状；承压块连接槽6的外周侧面包括与主键条21相邻的内侧侧面61、上侧侧面67、外侧侧面65及与支撑键条25相邻的下侧侧面64，其中外侧侧面65与上侧侧面67间通过圆弧面66过渡连接，该圆弧面66对应于承压块24外侧面与上侧面之间的导入圆弧面28，该导入圆弧面28可以便于内键板5旋入工作位置；在其余相邻两外周侧面的连接处开有隔槽62，隔槽62为一圆柱槽，该圆柱槽的轴线为相邻两外周侧面的交线，圆柱槽的深度与承压块连接槽6深度一致；除内侧侧面61外，其余各外周侧面均开有带钝边的单边V型焊接坡口63，焊接坡口63的钝边高度N为2-5毫米，该钝边高度N也就是承压块连接槽6的相关外周侧面去除V型坡口后的高度，承压块连接槽6深度M与所在外杆管1或中间杆管3壁厚H之比为0.4:1至0.6:1。在同一外杆管1或中间杆管3或芯杆4中，处于同一动力传递构件组2内的各承压块连接槽6的内侧侧面61处于同一轴截面内，不同动力传递构件组2间任意两相邻承压块连接槽6的内侧侧面61之间角度A的角度差小于0.2度，不同动力传递构件组2之间且处于同一轴向位置上的各承压块连接槽6的上侧侧面67处于同一横截面内。承压块连接槽6的数量与承压块24的数量相同，每一承压块24插接于对应的承压块连接槽6内并通过焊接坡口63焊接固连，各主键条21的工作侧面210分别与对应的承压块24内侧面相贴合并焊接连接；通过承压块连接槽6使各承压块24得到精确安装定位并使相应主键条21得到精确定位，外杆管1或中间杆管3中相邻内键板工作侧面51之间的夹角B与对应的中间杆管3或芯杆4中相邻主键条21的工作侧面210之间夹角C的角度差小于0.2度。

在外杆管1与中间杆管3上每一动力传递构件组2的主键条21与辅键条22之间设置有加强键条23，该加强键条23与主键条21焊接连接，加强键条23与辅键条22之间通过加强筋板27焊接连接；加强键条23顶端与同一动力传递构件组2中主键条21顶端平齐，加强键条23的底端低于该动力传递构件组2中最上一承压块24所在的轴向位置。在外杆管1或中间杆管3下端分别设置有三末端加强板29，末端加强板29处于各动力传递构件组2中辅键条22与支撑键条25之间。

工作过程中，外杆管1和中间杆管3可以相对于内层的中间杆管3或芯杆4上下滑动并旋转而使内键板5逐一进入或退出承压块24上方，进入后与相应主键条21接触来传递工作扭矩，并且外杆管1和中间杆管3相对于内层的中间杆管3或芯杆4下压后使内键板5下端与相应的承压块24接触而传递轴向工作压力从而实现旋转挖孔作业。

以上仅列举了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不局限于此，还可以作出许多的改进和变换。如所述中间杆管3数量也可以不是为二根，而可以是一根或三根或四根或更多根；所述隔槽62也可以不是为一圆柱槽，而可以是其它形式的圆弧槽，只要是能将承压块连接槽6中相邻两外周侧面之间的连接处分隔去除且便于加工即可。如此等等，只要是在本实用新型基本原理基础上所作出的改进与变换，均应视为落入本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高强机锁式钻杆，包括相互套接的外杆管（1）、中间杆管（3）及芯杆（4），在外杆管（1）、中间杆管（3）及芯杆（4）的外圆上分别焊接连接有三动力传递构件组（2），每一动力传递构件组（2）包括主键条（21）、辅键条（22）、承压块（24）、解锁块（26），在承压块（24）下方设有支撑键条（25），在外杆管（1）与中间杆管（3）的内壁各设置有三内键板（5），内键板（5）插接于相对的中间杆管（3）或芯杆（4）中的相邻动力传递构件组（2）之间，其特征在于：在所述外杆管（1）与中间杆管（3）上每一动力传递构件组（2）的主键条（21）与辅键条（22）之间设置有加强键条（23），该加强键条（23）与主键条（21）焊接连接，加强键条（23）与辅键条（22）之间通过加强筋板（27）焊接连接；在外杆管（1）、中间杆管（3）及芯杆（4）的外圆上分别开有承压块连接槽（6），所述承压块（24）插接于承压块连接槽（6）内，所述主键条（21）工作侧面（210）与承压块（24）内侧面相贴合并焊接连接；所述承压块连接槽（6）的外周侧面包括与主键条（21）相邻的内侧侧面（61）、上侧侧面（67）、外侧侧面（65）及与支撑键条（25）相邻的下侧侧面（64），其中外侧侧面（65）与上侧侧面（67）间通过圆弧面（66）过渡连接，该圆弧面（66）对应于承压块（24）外侧面与上侧面之间的导入圆弧面（28），在其余相邻两外周侧面的连接处开有隔槽（62），除内侧侧面（61）外，其余各外周侧面均开有带钝边的单边V型焊接坡口（63）；在同一外杆管（1）或中间杆管（3）或芯杆（4）中，同一动力传递构件组（2）内的各承压块连接槽（6）的内侧侧面（61）处于同一轴截面内，不同动力传递构件组（2）间任意两相邻承压块连接槽（6）的内侧侧面（61）之间角度A的角度差小于0.2度，不同动力传递构件组（2）之间且处于同一轴向位置上的各承压块连接槽（6）的上侧侧面（67）处于同一横截面内，所述外杆管（1）或中间杆管（3）中相邻内键板工作侧面（51）之间的夹角B与对应的中间杆管（3）或芯杆（4）中相邻主键条（21）工作侧面（210）之间夹角C的角度差小于0.2度。

2.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：所述加强键条（23）顶端与同一动力传递构件组（2）中主键条（21）顶端平齐，加强键条（23）的底端低于该动力传递构件组（2）中最上一承压块（24）所在的轴向位置。

3.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：所述承压块连接槽（6）深度M与所在外杆管（1）或中间杆管（3）壁厚H之比为0.4:1至0.6:1。

4.根据权利要求1或3所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：所述焊接坡口（63）的钝边高度N为2-5毫米。

5.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：所述隔槽（62）为一圆柱槽，该圆柱槽的轴线为相邻两外周侧面的交线，圆柱槽的深度与承压块连接槽（6）深度一致。

6.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：在所述外杆管（1）或中间杆管（3）中，内键板（5）对应位于相邻两动力传递构件组（2）之间，内键板（5）宽度K大于辅键条（22）与相邻动力传递构件组（2）中支撑键条（25）之间的间距L。

7.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：在所述外杆管（1）或中间杆管（3）下端设置有末端加强板（29），该末端加强板（29）处于各动力传递构件组（2）中辅键条（22）与支撑键条（25）之间。

8.根据权利要求1所述的高强机锁式钻杆，其特征在于：所述中间杆管（3）数量为二到四根，各中间杆管（3）在外杆管（1）和芯杆（4）之间相互套接。