CN212054499U - 一种套管旋挖设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种套管旋挖设备，其包括安装基座、安装臂、牵引装置以及旋挖装置。安装臂与安装基座转动连接，旋挖装置通过牵引装置设置于安装臂上。旋挖装置包括驱动机构、升降机构、套管、旋挖钻头机构以及钻杆。驱动机构与牵引装置连接，驱动机构与安装臂滑动连接。套管和钻杆的上端均与驱动机构的下端可拆卸连接，套管套设于旋挖钻头机构外，旋挖钻头机构套设于钻杆上且钻杆能够带动旋挖钻头机构旋转，升降机构设置于驱动机构上。套管和钻杆的上端均与驱动机构的下端可拆卸连接，便于在旋挖作业过程中加装更多的套管和钻杆，从而能够根据不同的施工净空高度来选择不同长度的钻杆和套管，降低了低净空套管旋挖系统对施工场地的要求。

Description

一种套管旋挖设备

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种套管旋挖设备。

背景技术

随着城市建设的不断发展，新建建筑施工越来越受到条件的限制，高空作业限制、平面障碍限制、地下结构物的限制以及既有建筑基础承重安全限制，使得很多常规的施工手段无法满足施工要求。特别是高速铁路的飞速发展，经常要入网并线设计，即新设计路线并入既有线路网。既有线的铁路运营对新路基施工方法以及使用设备有着严格的高度和临近作业安全限制，施工过程不能对老路基有任何扰动现象，新路基设计荷载不能直接传到老路基上而使得老路基产生沉降变形。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种套管旋挖设备，旨在解决旋挖设备施工时所需的净空高度大的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型提供一种套管旋挖设备，所述套管旋挖设备包括安装基座、安装臂、牵引装置以及旋挖装置；

所述安装基座设置于地面，所述安装臂与所述安装基座转动连接，所述旋挖装置通过所述牵引装置设置于所述安装臂上；

所述旋挖装置包括驱动机构、升降机构、套管、旋挖钻头机构以及钻杆；

所述驱动机构的上端与所述牵引装置连接，所述驱动机构与所述安装臂滑动连接，所述驱动机构能够沿所述安装臂滑动；

所述套管的上端和所述钻杆的上端均与所述驱动机构的下端可拆卸连接，且所述驱动机构能够分别驱动所述套管和所述钻杆旋转；

所述套管套设于所述旋挖钻头机构外，所述旋挖钻头机构套设于所述钻杆上且所述钻杆能够带动所述旋挖钻头机构旋转；

所述升降机构设置于所述驱动机构上且所述升降机构能够带动所述旋挖钻头机构沿所述钻杆的轴向滑动。

优选地，所述安装臂上设置有多个相互平行的圆柱，多个所述圆柱均平行于所述安装臂的延伸方向；所述驱动机构上设置有多个套管，所述套管套着于所述圆柱上，所述套管能够在所述圆柱上滑动。

优选地，所述牵引装置包括设置于所述安装基座上的提升卷扬机和设置于所述安装臂上的绳索绕组，所述提升卷扬机的绳索与所述绳索绕组连接，所述驱动机构与所述绳索绕组连接。

优选地，所述驱动机构包括安装架以及设置于所述安装架上的马达和连接机构；

所述安装架上设置有多个所述套管，所述安装架与所述绳索绕组连接；

所述连接机构的一端与所述马达的输出轴连接，所述钻杆的上端以及所述套管的上端均能够与所述连接机构的另一端可拆卸连接。

优选地，所述连接机构包括第一连接单元和第二连接单元；

所述第一连接单元和所述第二连接单元均与所述马达的输出轴连接；

所述第一连接单元与所述套管可拆卸连接，所述第二连接单元与所述钻杆可拆卸连接。

优选地，所述安装臂包括直臂、横梁以及若干个液压缸；

所述直臂的一端与所述安装基座转动连接，所述直臂的另一端与所述横梁连接，若干个所述液压缸的一端均与所述安装基座连接，若干个所述液压缸的另一端均与所述直臂连接，所述绳索绕组设置于所述横梁上。

优选地，所述旋挖钻头机构包括钻头、提升单元以及连接套；

所述连接套套设于所述钻杆上且能够沿所述钻杆的轴向滑动；

所述提升单元通过轴承套设于所述连接套上，所述提升单元与所述升降机构可拆卸连接；

所述钻头与所述连接套固定连接。

优选地，所述升降机构包括多个升降卷扬机，所述提升单元上设置有多个吊环，所述升降卷扬机的绳索与所述吊环可拆卸连接。

优选地，所述钻杆为多棱柱结构，所述连接套的内壁的形状与所述钻杆适配。

优选地，所述套管旋挖设备还包括设置于所述安装基座上的控制器，所述驱动机构、所述升降机构以及所述牵引装置均与所述控制器连接。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：空套管旋挖设备包括安装基座、安装臂、牵引装置以及旋挖装置，结构简单耐用；驱动机构驱动套管和驱动钻杆的操作相互独立并分步进行，提升了旋挖作业的便利性；套管和钻杆的上端均与驱动机构的下端可拆卸连接，便于在旋挖作业过程中加装更多的套管和钻杆，从而能够根据不同的施工净空高度来选择不同长度的钻杆和套管，降低了低净空套管旋挖系统对施工场地的要求，极大的方便了低净空套管旋挖系统的现场施工操作。

附图说明

图1为本实用新型的套管旋挖设备的整体结构示意图；

【附图标记说明】

1：直臂；2：驱动机构；3：绳索绕组；4：升降卷扬机；5：回转动力圆盘；6：第一连接单元；7：挂钩；8：第二连接单元；9：套管接头；10：钻杆；11：套管；12：提升单元；13：钻头；14：提升卷扬机；15：吊环；16：圆柱；17：安装基座；18：液压缸；19：横梁。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)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，在本实用新型中如涉及“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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种套管旋挖设备，如图1所示，套管旋挖设备包括安装基座17、安装臂、牵引装置以及旋挖装置。其中，安装基座17设置于地面上，安装臂设置于安装基座17上并与安装基座17转动连接，牵引装置设置于安装臂上用于吊装旋挖装置。

具体地，旋挖装置包括驱动机构2、升降机构、套管11、旋挖钻头机构以及钻杆10。升降机构包括多个设置于驱动机构2上的升降卷扬机4，驱动机构2的上端与牵引装置连接，从而，驱动机构2通过牵引装置与安装臂连接。驱动机构2与安装臂滑动连接，驱动机构2能够沿安装臂的臂身滑动，驱动机构2连接牵引装置和安装臂后，只能沿着安装臂的延伸方向滑动。套管11的上端和钻杆10的上端均与驱动机构2的下端可拆卸连接，且驱动机构2能够分别驱动套管11和钻杆10旋转。驱动机构2仅与套管11连接并驱动套管11旋转时，驱动机构2将套管11钻入桩位的设定深度，设定深度优选为旋挖钻头机构能够露出于套管11上端的位置；驱动机构2仅与钻杆10连接并驱动钻杆10旋转时，驱动机构2通过驱动钻杆10旋转来驱动旋挖钻头机构旋转，进行旋挖作业。套管11套设于旋挖钻头机构外，旋挖钻头机构套设于钻杆10上且钻杆10能够带动旋挖钻头机构旋转。升降卷扬机4设置于驱动机构2上且升降卷扬机4能够带动旋挖钻头机构沿钻杆10的轴向滑动。驱动机构2驱动套管11和驱动钻杆10的操作相互独立并分步进行，提升了旋挖作业的便利性，并且，套管11和钻杆10的上端均与驱动机构2的下端可拆卸连接，便于在旋挖作业过程中加装更多的套管11和钻杆10，从而能够根据施工现场的净空高度来选择不同长度的套管11和钻杆10的长度，能够有效地缩短单根套管11和单根钻杆10的长度，进而有效地降低了套管旋挖设备施工时的净空高度，降低了套管旋挖设备对施工场地的要求，极大的方便了套管旋挖设备的现场施工操作。

进一步地，安装臂上设置有多个相互平行的圆柱16，多个圆柱16均平行于安装臂的延伸方向。驱动机构上设置有多个套管，套管套着于圆柱上，套管能够在圆柱上滑动。圆柱16用于提供驱动机构2滑动的轨道，并能够阻止驱动机构2沿自身的中线转动，使驱动机构2能够为旋挖钻头机构提供旋转的动力。

具体地，驱动机构2包括安装架、马达以及连接机构。其中，安装架与绳索绕组3连接，安装架上设置有多个套管，安装架通过绳索绕组3连接于安装臂上，并且，安装架上的套管套设于圆柱16上，安装架能够通过套管和圆柱16在安装臂上滑动。从而安装架以及设置于安装架上马达和连接机构均能随着安装架一起滑动，而并不能以安装架的中垂线为旋转中心线做自身旋转运动。马达设置于安装架上，优选的实施方式中，马达倒立设置于安装架的上端，马达的输出轴通过减速器与连接机构的一端连接，钻杆10的上端以及套管11的上端均能够与连接机构的另一端可拆卸连接。连接机构与套管11连接时，马达用于驱动套管11旋转，连接机构与钻杆10连接时，用于驱动钻杆10旋转。

优选地，连接机构包括第一连接单元6以及第二连接单元8。优选的实施方式中，第一连接单元6和第二连接单元8均设置于一个回转动力圆盘5。其中，第一连接单元6设置于回转动力圆盘5的圆周上，第一连接单元6与套管11可拆卸连接，能够使第一连接单元6根据需要来夹持或松开套管11，便于加装套管11，有利于不同实施步骤的运行。第二连接单元8设置于回转动力圆盘5的圆心上，第二连接单元8与钻杆10可拆卸连接，从而实现在提升驱动机构2时能够将驱动机构2与钻杆10分离，便于加装更多钻杆10，从而能够根据施工需求来选择不同长度的钻杆10。优选的实施方式中，套管11的上端设置有套管接头9，套管接头9有利于套管11与第一连接单元6之间便捷而稳固地连接且简单而快速地分离；同时，两个套管11也通过套管接头9连接，同样有利于套管11与套管11之间便捷而稳固地连接且简单而快速地分离，有效地提高了施工的效率。

接着，旋挖钻头机构包括钻头13、提升单元12以及连接套，连接套套设于钻杆10上且能够沿钻杆10的轴向滑动。提升单元12通过轴承套设于连接套上，提升单元12的上端与升降卷扬机4的绳索可拆卸连接，使提升单元12不会随连接套一起旋转，而只能随连接套在钻杆10上滑动。具体地，提升单元12上设置有多个吊环15，升降卷扬机4的绳索上设置有挂钩7，挂钩7能够挂设于吊环15上，便于升降卷扬机4与提升单元12之间快速的安装与拆卸，提高施工效率。钻头13与连接套固定连接，钻杆10为多棱柱结构，连接套的内壁的形状与钻杆10适配。优选的实施方式中，钻杆10的外壁可以为外多边形，连接套的内壁为内多边形，并且内多边形与外多边形相适配；或者钻杆10的外壁为外齿轮结构，连接套的内壁为外齿轮结构，内齿轮和外齿轮的旋转中心在同一个点且相互啮合；通过驱动钻杆10旋转能够钻杆10和连接套同步旋转。钻杆10既作为旋挖钻头机构上下滑动的圆柱16，又为旋挖钻头机构提供了旋转的动力。

然后，安装臂包括直臂1、横梁19以及若干个液压缸18。直臂1的下端与安装基座17转动连接，直臂1的上端与横梁19连接，绳索绕组3设置于横梁19上。优选的实施方式中，直臂1与横梁19垂直连接，直臂1与横梁19的连接处还可以加设多个加强筋，以提高横梁19的承重能力。若干个液压缸18的一端均与安装基座17连接，若干个液压缸18的另一端均与直臂1连接。若干个液压缸18同步运动，改变直臂1在同一竖直平面内的角度，以适应不同的施工要求。

最后，驱动机构3的马达、升降机构的升降卷扬机4以及牵引装置的提升卷扬机14均与控制器连接，通过操作控制器上的控制面板，实时控制马达、升降卷扬机4以及提升卷扬机14的运行状态，操作简单便捷，有效地提高了施工的准确性和施工的效率。通过控制提升卷扬机14和升降卷扬机4来调控驱动机构2与旋挖钻头机构之间的高度差，便于快速加装多根钻杆10和套管11，从而能够根据施工现场的净空高度来选择不同长度的套管11和钻杆10，不受施工条件的影响，应用性更强，能更好地应用于工业领域。

以下基于最优选的实施方式，对本实用新型的一种套管旋挖设备的操作方法做进一步描述。

步骤一、将第一节套管11垂直于地面放置在驱动机构2正下方，对准桩位，旋挖钻头机构套设于套管11内，调整驱动机构2位置，使第一连接单元6牢牢固定套管接头9。

步骤二、启动驱动机构2转动，同时启动提升卷扬机14，使驱动机构2连同套管11边回转边下沉，直至套管11下沉到第一设定位置，关闭驱动机构2和提升卷扬机14，其中第一设定位置优选为旋挖钻头机构的上端刚好露出与套管11上端的位置。

步骤三、松开第一连接单元6，将驱动机构2与套管11断开连接，开启提升卷扬机14，带动驱动机构2上升到第二设定位置后关闭提升卷扬机14，第二设定位置优选为刚好能将钻杆10安装到旋挖钻头机构与驱动机构2之间的位置，旋挖钻头机构上端露出与套管11上端，将升降卷扬机4的挂钩7钩住吊环15，将第一节钻杆10套设在旋挖钻头机构内。

步骤四、启动提升卷扬机14控制驱动机构2下降到第三设定位置后关闭提升卷扬机14，第三设点位置优选为驱动机构2上的第二连接单元8能够接触到钻杆10的上端面，钻杆10上端和第二连接单元8连接，下端插入旋挖钻头机构中的连接套内，启动驱动机构2转动，钻杆10获得扭矩带动旋挖钻头机构转动，同时提升卷扬机14控制驱动机构2向下运动，旋挖钻头机构向下挖土。由于升降卷扬机4是连接在提升单元12上的，提升单元12的作用是旋挖钻头机构在钻杆10的带动下转动，而提升单元12不转动，在垂直方向上，提升单元12和旋挖钻头机构是联动的。

步骤五、待旋挖钻头机构装满土后关闭驱动机构2和提升卷扬机14，开启升降卷扬机4控制旋挖钻头机构顺着钻杆10向上提升至第四设定位置后关闭升降卷扬机4，第四设定位置优选为旋挖钻头机构露出地面能够完全取出旋挖钻头13内的土的位置，取出旋挖钻头机构内的土。钻杆10因为设置成多棱柱结构，其作用是既提供旋挖钻头机构挖土时的回转扭矩，又作为旋挖钻头机构上下运动的导轨16。

步骤六、启动升降卷扬机4控制旋挖钻头机构下降至接触开挖界面后关闭升降卷扬机4，启动驱动机构2和提升卷扬机14控制驱动机构2继续旋转下降。

步骤七、重复步骤二到步骤六的操作，向下挖土直至套管11内土挖完，也可以向下适当超挖。准备接第二节套管11时，启动升降卷扬机4，将旋挖钻头机构提至第五设定位置后关闭，第五设定位置优选为地面位置，并将旋挖钻头机构固定悬挂在钻杆10上，将挂钩7和吊环15脱开，并开启升降卷扬机4使挂钩7向上提升到接触升降卷扬机4后关闭。再将第二节套管11下端插入第一节套管11上端的套管接头9内，调整垂直度后将第二节套管11的下端和第二节套管11的套管接头9焊接，重复步骤二到步骤七的操作。在加装新的套管11时，根据套管11下沉扭矩大小判断是否需要继续加装套管11。如果无需加装新的套管11，则将最后加装的套管11完成步骤二到步骤七的操作后不再加装新的套管11，旋挖工作结束，否则，继续加装新的套管11。或者，当钻杆10长度不够时，关闭驱动机构2和提升卷扬机14，将第二连接单元8与钻杆10断开连接，启动提升卷扬机14控制驱动机构2上升至能够将第二根钻杆10安装至第一根钻杆10和第二连接单元8之间的位置，将第二根钻杆10的下端和第一根钻杆10的上端固定对接，将第二节钻杆10的上端与第二连接单元8连接。

需要理解的是，以上对本实用新型的具体实施例进行的描述只是为了说明本实用新型的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，但本实用新型并不限于上述特定实施方式。凡是在本实用新型权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种套管旋挖设备，其特征在于，所述套管旋挖设备包括安装基座、安装臂、牵引装置以及旋挖装置；

所述安装基座设置于地面，所述安装臂与所述安装基座转动连接，所述旋挖装置通过所述牵引装置设置于所述安装臂上；

所述旋挖装置包括驱动机构、升降机构、套管、旋挖钻头机构以及钻杆；

所述驱动机构的上端与所述牵引装置连接，所述驱动机构与所述安装臂滑动连接，所述驱动机构能够沿所述安装臂滑动；

所述套管的上端和所述钻杆的上端均与所述驱动机构的下端可拆卸连接，且所述驱动机构能够分别驱动所述套管和所述钻杆旋转；

所述套管套设于所述旋挖钻头机构外，所述旋挖钻头机构套设于所述钻杆上且所述钻杆能够带动所述旋挖钻头机构旋转；

所述升降机构设置于所述驱动机构上且所述升降机构能够带动所述旋挖钻头机构沿所述钻杆的轴向滑动。

2.如权利要求1所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述安装臂上设置有多个相互平行的圆柱，多个所述圆柱均平行于所述安装臂的延伸方向；所述驱动机构上设置有多个套管，所述套管套着于所述圆柱上，所述套管能够在所述圆柱上滑动。

3.如权利要求2所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述牵引装置包括设置于所述安装基座上的提升卷扬机和设置于所述安装臂上的绳索绕组，所述提升卷扬机的绳索与所述绳索绕组连接，所述驱动机构与所述绳索绕组连接。

4.如权利要求3所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述驱动机构包括安装架以及设置于所述安装架上的马达和连接机构；

所述安装架上设置有多个所述套管，所述安装架与所述绳索绕组连接；

所述连接机构的一端与所述马达的输出轴连接，所述钻杆的上端以及所述套管的上端均能够与所述连接机构的另一端可拆卸连接。

5.如权利要求4所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述连接机构包括第一连接单元和第二连接单元；

所述第一连接单元和所述第二连接单元均与所述马达的输出轴连接；

所述第一连接单元与所述套管可拆卸连接，所述第二连接单元与所述钻杆可拆卸连接。

6.如权利要求3所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述安装臂包括直臂、横梁以及若干个液压缸；

所述直臂的一端与所述安装基座转动连接，所述直臂的另一端与所述横梁连接，若干个所述液压缸的一端均与所述安装基座连接，若干个所述液压缸的另一端均与所述直臂连接，所述绳索绕组设置于所述横梁上。

7.如权利要求1-6中任一项所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述旋挖钻头机构包括钻头、提升单元以及连接套；

所述连接套套设于所述钻杆上且能够沿所述钻杆的轴向滑动；

所述提升单元通过轴承套设于所述连接套上，所述提升单元与所述升降机构可拆卸连接；

所述钻头与所述连接套固定连接。

8.如权利要求7所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述升降机构包括多个升降卷扬机，所述提升单元上设置有多个吊环，所述升降卷扬机的绳索与所述吊环可拆卸连接。

9.如权利要求7所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述钻杆为多棱柱结构，所述连接套的内壁的形状与所述钻杆适配。

10.如权利要求1-6中任一项所述的套管旋挖设备，其特征在于，所述套管旋挖设备还包括设置于所述安装基座上的控制器，所述驱动机构、所述升降机构以及所述牵引装置均与所述控制器连接。

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