CN216156565U - 一种钢板桩高压旋喷式水刀构件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢板桩高压旋喷式水刀构件，包括钢板桩和水刀刀头，水刀刀头的顶部开设有通槽，垂直于通槽的底部固设有定子机构，定子机构与钢板桩固定连接，通槽内设置有转子机构，转子机构分别与定子机构和水刀刀头连接，通槽的底部开设有出水腔，出水腔与定子机构相连通，水刀刀头的底部开设有两个射流出水口，两个射流出水口均偏斜设置，两个射流出水口分别与出水腔的底部相连通。本实用新型提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件，结构设计新颖，而且简单实用，能够使水刀刀头旋转带动射流出水口旋转，能够提高水刀的射流面积和射流强度，使得钢板桩施打过程中土体被充分切割和软化，松动密实土层，更加有效地提高施工速度，降低施工成本。
Description
技术领域
本实用新型属于水刀加工技术领域，具体涉及一种钢板桩高压旋喷式水刀构件。
背景技术
现有的高压水刀施工是将扁平鸭舌式喷嘴或常规水刀刀头焊接在钢板桩上，通过无缝钢管或高压水管连接喷嘴或刀头，在施打的情形中，扁平鸭舌式的喷嘴能够提供较大的射流影响面积，旨在软化土体和润滑桩材表面，却无法提供足够强度的水压切割土体；常规水刀刀头虽能提供足够强度的水压但是射流影响面积小，软化和润滑的效果不佳。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钢板桩高压旋喷式水刀构件，提高水刀的射流面积和射流强度，使得钢板桩施打过程中土体被充分切割和软化，松动密实土层，更加有效地提高施工速度，降低施工成本。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种钢板桩高压旋喷式水刀构件，包括钢板桩和水刀刀头，水刀刀头的顶部开设有通槽，垂直于通槽的底部固设有定子机构，定子机构与钢板桩固定连接，通槽内设置有转子机构，转子机构分别与定子机构和水刀刀头连接，通槽的底部开设有出水腔，出水腔与定子机构相连通，水刀刀头的底部开设有两个射流出水口，两个射流出水口均偏斜设置，两个射流出水口分别与出水腔的底部相连通。
优选的，所述定子机构包含钢管和推力球轴承下盘，所述钢管纵截面的形状为倒“T”形，钢管垂直设置于通槽的底部，钢管的内腔与出水腔相连通，推力球轴承下盘套设于钢管的外侧面上，且与钢管的外侧面固定连接，钢管中上部通过多个沿钢板桩高度方向间隔设置的焊接固定条与钢板桩固定连接，所述通槽为圆形结构的通槽。
优选的，所述出水腔设置于通槽底部的中部，钢管的内腔位于出水腔的正上方。
优选的，所述钢管为无缝钢管。
优选的，所述转子机构包含推力球轴承上盘、水刀刀头盖、环形的钢球保持架和多个推力球轴承钢球，钢球保持架设置于推力球轴承下盘的内部，多个推力球轴承钢球压合在钢球保持架上，推力球轴承上盘转动套设于钢管的外侧面上，且均与多个推力球轴承钢球的顶部卡接，推力球轴承上盘的外侧与通槽的内壁固连，水刀刀头盖转动套设于钢管的外侧面上，水刀刀头盖的纵截面的形状为“T”形，水刀刀头盖的底部与推力球轴承上盘固连，水刀刀头盖的顶部搁置于通槽顶部的外侧，且与水刀刀头的顶部通过螺丝连接。
优选的，所述通槽的内径与推力球轴承上盘的外径尺寸相同。
优选的，两个所述射流出水口与水平正方向的夹角分别为9°与189°。
优选的，两个所述射流出水口与钢管轴向呈130°。
优选的，所述出水腔的内径比射流出水口的内径大2mm。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本实用新型提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件，结构设计新颖，而且简单实用，通过转子机构和定子机构以及两个偏斜设置的射流出水口的设计，能够使水刀刀头旋转带动射流出水口旋转，能够提高水刀的射流面积和射流强度，使得钢板桩施打过程中土体被充分切割和软化，松动密实土层，更加有效地提高施工速度，降低施工成本；
(2)本实用新型提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件，能够在钢板桩拔出过程中旋喷注浆，不仅能够提高施工效率的，还能够降低土体及周围环境因钢板桩上拔空隙引起的变形。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件的主视剖面图；
图2为本实用新型实施例提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件的俯视剖面图；
图3为图1中的A部分的局部放大图；
图4为图2中的B部分的局部放大图；
图中：1、推力球轴承下盘；2、钢管；3、水刀刀头；4、推力球轴承上盘；5、射流出水口；6、水刀刀头盖；7、螺丝；8、推力球轴承钢球；9、内腔；10、出水腔；11、钢板桩；12、焊接固定条；13、通槽；14、钢球保持架。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件，包括钢板桩11和水刀刀头3，水刀刀头3的顶部开设有通槽13，垂直于通槽13的底部固设有定子机构，定子机构与钢板桩11固定连接，通槽13内设置有转子机构，转子机构分别与定子机构和水刀刀头3连接，通槽13的底部开设有出水腔10，出水腔10与定子机构相连通，水刀刀头3的底部开设有两个射流出水口5，两个射流出水口5均偏斜设置，这样的设计能够为水刀刀头3提供旋转驱动力，两个射流出水口5分别与出水腔10的底部相连通。
定子机构包含钢管2和推力球轴承下盘1，所述钢管2纵截面的形状为倒“T”形，钢管2垂直设置于通槽13的底部，钢管2的底部与通槽13的底部留有微小缝隙以便水刀刀头3旋转，由于推力球轴承下盘1与钢管2固定，而推力球轴承下盘1与推力球轴承上盘4卡接，对钢管2有个限制力，通过限制力的作用可在实际设计时，使钢管2的底部与通槽13的底部留有微小缝隙，以便水刀刀头3旋转，钢管2的内腔9与出水腔10相连通，推力球轴承下盘1套设于钢管2的外侧面上，且与钢管2的外侧面固定连接，本实用新型实施例中推力球轴承下盘1的内径与无缝钢管2的外径贴合焊接，推力球轴承下盘1的外径与通槽13的内壁留有缝隙以便水刀刀头3旋转，钢管2的中上部通过多个沿钢板桩11高度方向间隔设置的焊接固定条12与钢板桩11固定连接，所述通槽13为圆形结构的通槽。
出水腔10设置于通槽13底部的中部，钢管2的内腔9位于出水腔10的正上方，钢管2的内腔9、水出水腔10与射流出水口5形成贯通的管道。在实际设计中，钢管2的内腔直径设计成小于或等出水腔10的直径尺寸，这样的设计能够保证经由内腔9顶部注入的水或浆能够顺利流入到出水腔10中，且能够避免注入的水或浆从内腔9和出水腔10的接口处流出。
钢管2为无缝钢管。这样的设计能够避免经由内腔9顶部注入的水或浆从钢管2的管壁渗出。
转子机构包含推力球轴承上盘4、水刀刀头盖6、环形的钢球保持架14和多个推力球轴承钢球8，钢球保持架14设置于推力球轴承下盘1的内部，多个所述推力球轴承钢球8压合在钢球保持架14上，推力球轴承上盘4转动套设于钢管2的外侧面上，推力球轴承上盘4与钢管2的外侧面具有缝隙，便于推力球轴承上盘4转动，且均与多个推力球轴承钢球8的顶部卡接，推力球轴承上盘4的外侧与通槽13的内壁固连，水刀刀头盖6转动套设于钢管2的外侧面上，水刀刀头盖6的纵截面的形状为“T”形，水刀刀头盖6的底部与推力球轴承上盘4通过焊接固连，水刀刀头盖6与钢管2的外侧面具有微小的缝隙，便于水刀刀头盖6转动，水刀刀头盖6的顶部搁置于通槽13顶部的外侧，且与水刀刀头3的顶部通过螺丝7连接。推力球轴承钢球8使得转子机构能在驱动力作用下相对定子机构相对转动，进而带动与转子机构相连的水刀刀头3旋转。
通槽13的内径与推力球轴承上盘4的外径尺寸相同。
两个所述射流出水口5与水平正方向的角度分别为9°与189°。通过受力计算，设置偏斜角度为9°是为了获得一个旋转扭矩，即旋转的驱动力，因为竖直向高压水的作用可以分解为环向的旋转驱动力和沿出水口5方向的切割压力，角度太大会造成高压水压力减小，浆液不易流动；角度太小会无法获得推动水刀旋转的驱动力，此时水刀无法旋转，因此角度设置在8°～12°比较合适，优选为9°。
两个所述射流出水口5与钢管2轴向呈130°。这样的设计是为了控制喷射切削土体范围，角度取值不易过大或者过小。
所述出水腔10的内径比射流出水口5的内径大2mm。这样的设计能够便于浆液分流。
本实用新型实施例提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件在使用时，首先将钢管2与水刀刀头3以及转子机构和定子机构组装在一起，并将钢管2通过焊接固定条12焊接固定在在钢板桩11上，在钢板桩施打过程中，将高压水从钢管2的内腔9中流入出水腔10，最终从射流出水口5喷出，由于射流出水口5是偏斜设置的，所以从出水腔10流入射流出水口5的水会对射流出水口5的管壁一侧产生作用力，水刀刀头3受力，使得推力球轴承上盘4、水刀刀头盖6和推力球轴承钢球8形成的转子机构旋转起来，进而带动水刀刀头3旋转，使得射流出水口5旋转，进而产生旋喷射流，旋喷射流提高了水刀的射流面积，能够充分软化切割土体，松动密实土层，润滑钢板桩，配合钢板桩施打过程中的激振力或静压植桩机的反力，提高施打效率，克服难打的砂砾层，同时在后期拔桩过程中，通过向钢管2的内腔9中注浆，在转子机构的作用下能够有效的在钢板桩拔出的过程中旋喷注浆，在提高施工效率的同时，还能够及时注浆降低侧壁土体和地面的形变量。
综上所述，本实用新型实施例提供的钢板桩高压旋喷式水刀构件，结构设计新颖，而且简单实用，通过转子机构和定子机构以及两个偏斜设置的射流出水口的设计，能够使水刀刀头旋转带动射流出水口旋转，能够提高水刀的射流面积和射流强度，使得钢板桩施打过程中土体被充分切割和软化，松动密实土层，更加有效地提高施工速度，降低施工成本；同时能够在钢板桩拔出过程中旋喷注浆，不仅能够提高施工效率的，还能够降低土体及周围环境因钢板桩上拔空隙引起的变形。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种钢板桩高压旋喷式水刀构件，包括钢板桩(11)和水刀刀头(3)，其特征在于，所述水刀刀头(3)的顶部开设有通槽(13)，垂直于所述通槽(13)的底部固设有定子机构；
所述定子机构与所述钢板桩(11)固定连接，所述通槽(13)内设置有转子机构，所述转子机构分别与所述定子机构和水刀刀头(3)连接，所述通槽(13)的底部开设有出水腔(10)；
所述出水腔(10)与所述定子机构相连通，所述水刀刀头(3)的底部开设有两个射流出水口(5)，两个所述射流出水口(5)非对称设置，两个所述射流出水口(5)分别与所述出水腔(10)的底部相连通。
2.如权利要求1所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述定子机构包含钢管(2)和推力球轴承下盘(1)，所述钢管(2)纵截面的形状为倒“T”形，所述钢管(2)垂直设置于所述通槽(13)的底部，所述钢管(2)的内腔(9)与所述出水腔(10)相连通，所述推力球轴承下盘(1)套设于所述钢管(2)的外侧面上，且与所述钢管(2)的外侧面固定连接，所述钢管(2)的中上部通过多个沿所述钢板桩(11)高度方向间隔设置的焊接固定条(12)与所述钢板桩(11)固定连接，所述通槽(13)为圆形结构的通槽。
3.如权利要求2所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述出水腔(10)设置于所述通槽(13)底部的中部，所述钢管(2)的内腔(9)位于出水腔(10)的正上方。
4.如权利要求2所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述钢管(2)为无缝钢管。
5.如权利要求2所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述转子机构包含推力球轴承上盘(4)、水刀刀头盖(6)、环形的钢球保持架(14)和多个推力球轴承钢球(8)，钢球保持架(14)设置于推力球轴承下盘(1)的内部，多个所述推力球轴承钢球(8)压合在钢球保持架(14)上，所述推力球轴承上盘(4)转动套设于所述钢管(2)的外侧面上，且均与多个所述推力球轴承钢球(8)的顶部卡接，所述推力球轴承上盘(4)的外侧与通槽(13)的内壁固连，所述水刀刀头盖(6)转动套设于所述钢管(2)的外侧面上，所述水刀刀头盖(6)的纵截面的形状为“T”形，所述水刀刀头盖(6)的底部与所述推力球轴承上盘(4)固连，所述水刀刀头盖(6)的顶部搁置于所述通槽(13)顶部的外侧，且与所述水刀刀头(3)的顶部通过螺丝(7)连接。
6.如权利要求5所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述通槽(13)的内径与推力球轴承上盘(4)的外径尺寸相同。
7.如权利要求1所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，两个所述射流出水口(5)与水平正方向的角度分别为9°和189°。
8.如权利要求2所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，两个所述射流出水口(5)与钢管(2)轴向呈130°。
9.如权利要求1所述的钢板桩高压旋喷式水刀构件，其特征在于，所述出水腔(10)的内径比射流出水口(5)的内径大2mm。
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