CN2204847Y - 多功能潜水工程钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多功能潜水工程钻机，由回转钻 进机构、旋挖排渣装置、循环排渣机构、钻具起重装 置、导向自重加压机构、支撑移动水平调节装置组成， 采用了半螺旋钻头，筒式内螺旋耙齿钻头和筒式扩底 钻头，三种钻头可以互换使用，以适应不同土质施工； 采用了低速潜水动力头，钻头扭矩大；钻杆采用倒塔 式四层伸缩钻杆，其内腔构成泥浆循环通道。本实用 新型的优点是：设计合理，经济实用，可以根据不同土 质采用不同方式进行钻孔施工。

Description

本实用新型涉及一种工程钻机，特别是多功能潜水工程钻机，其适用于泥浆循环法，不用泥浆或少用泥浆的半螺旋钻旋挖法，施工大孔径0.8M－1.5M，孔深70M以内的钻孔桩。

目前，在钻孔桩成孔的施工中，普遍采用泥浆循环回转工程钻机，这种机械在淤泥和砂层中有较快的钻井速度，但在粘土层中则进尺缓慢，在砾、卵石层中钻进困难，入岩能力差。进口或引进国外技术及关键部件制造的半螺旋钻机价格十分昂贵。据申请人目前收集到的资料表明，国内尚无有效的半螺旋工程钻机。

本实用新型的目的是，针对现有技术的不足进行改进，设计一种多功能潜水工程钻机，使其对地层有良好的适应能力和较快的钻进速度，不用或少用泥浆，能施工扩底桩。

本实用新型的技术解决方案是，采用由钻头、潜水动力头、倒塔式伸缩钻杆、防水电缆转线筒，附加钻杆组成的回转钻进机构，有包括通水叉管、钻杆、水龙头、胶管、泥浆泵、泥浆池组成的循环排渣机构，有由动滑轮、起重绳、钻塔、定滑轮、主卷扬机组成的钻具起重装置，有包括导向滑轮、导向限位孔、导向双筒卷扬机以及钻杆自重组成的导向自重加压机构，有由底盘、滚管、运土双筒卷扬机、导向双筒卷扬机、丝杆千斤顶组成的支撑移动水平调节装置，钻塔的导向滑槽通过抗扭器、导向限位孔与倒塔式伸缩钻杆配接，其特征在于，采用了由运土轨道车、摇头扒杆、运土双筒卷扬机组成的旋挖排渣装置，摇头扒杆、运土双筒卷扬机固定安装在底盘上，配备了可以与半螺旋钻头互换使用的筒式内螺旋耙齿钻头和筒式扩底钻头，采用了导向器，导向器分别与导向滑槽和倒塔式伸缩钻杆配合，与倒塔式伸缩钻杆配接的潜水动力头系配有三级减速器的低速潜水动力头。

倒塔式伸缩钻杆系方框形截面的倒塔式四层伸缩钻杆，其规格为单根长度12.5M，总伸展长度为48M，抗扭力矩48KN.M。

附加钻杆安装在倒塔式伸缩钻杆的外层顶端。

倒塔式伸缩钻杆内有构成泥浆循环过流通道的空腔。

钻具起重装置的起重绳穿过安装在倒塔式伸缩钻杆内层钻杆底端的动滑轮，再分别通过两组定滑轮与主转扬机相连。

旋挖排渣装置中采用了刮土器，刮土器安装钻塔下部且与半螺旋钻头配合。

组成旋挖排渣装置的运土轨道车安装在垂直于底盘的纵轴线的轨道上。

倒塔式伸缩钻杆上各单独钻杆的下端口装有密封防水件。

潜水动力头系功率为24KW以内，输出转速小于6转／分、扭矩48KN.M以内，最大外径800mm以内的低速潜水动力头。

本实用新型的工作状态是，操纵离合器使导向双筒卷扬机和运土双筒卷扬机与滚管相连，开动运土卷扬机，使钻机横向移动，开动导向双筒卷扬机，钻机纵向移动，钻机定位后，丝杆千斤顶接地并支撑整个钻机的重量，调整升降前后左右的丝杆千斤顶，使底盘保持水平，操纵离合器，使导向双筒卷扬机和运土双筒卷扬机分别与导向器和摇头扒杆相连。下钻时，放松起重绳，使倒塔式伸缩钻杆沿导向槽向下运动，抗扭器随之运动，直至搁在底盘上。同时松开导向双筒卷扬机，导向器随着向下运动，直至搁在抗扭器上。倒塔式伸缩钻杆的外层钻杆的顶端、脱离导向限位孔后下行至导向器，被其挂住，同时相对内层钻杆开始向一运动。直至内层钻杆顶端被外层钻杆底端内孔的限位装置挂住，如此由外向内依次伸长钻杆，直至与倒塔式伸缩钻杆配接的潜水动力头下的钻头接触工作面。在钻杆入孔的同时，转动防水电缆卷线筒，使防水电缆随低速潜水动力头潜入孔底。提升钻头时，开动主卷扬机，内层钻杆在相对外层钻杆内向上运动，当内层钻杆底端外壁上的限位装置，接触相对外层钻杆的底端时相对外层钻杆开始上升，直至其底端限位装置，接触相对外层钻杆的底端，如此由内向外依次收缩杆，钻杆收缩完毕后，倒塔式伸缩钻杆开始整体向上运动，此时导向双筒卷扬机使导向器与钻杆同时上升，将钻杆导入导向限位孔后停止。钻杆穿过导向限位孔后，继续上升，至钻头升离孔口至一定距离时为止。此时钻杆伸出站塔顶部之外，抗扭器被外层钻杆底端的限位装置带到钻塔的中部，随着钻杆的上升，转动防水电缆卷线筒，使防水电缆随低速潜水动力头升出孔口。在进行旋转钻进操作时，在低速潜水动力头上装上半螺旋钻头，当其将要到达钻进工作而时，开始钻进，进尺达到半螺旋钻头的高度后，停止钻进，将钻头吊出孔口升至与刮土器相对应位置，将刮土器置于半螺旋钻头的最高层的螺旋叶片上，反转钻头，刮土器从上至下将半螺旋钻头叶片上的钻渣刮落入运土轨道车中，用人力或动力驱动运土轨道车沿轨道离开底盘，开动运土双筒卷扬机，操纵离合器，起吊运土轨道车，转动摇头扒杆，将钻渣卸在指定位置。在进行循环钻进操作时，卸下半螺旋钻头，换装上普通的耙齿钻头，当钻头将要到达钻进工作面时，开始钻进，同时启动泥浆泵通过胶管，水龙头及倒塔式伸缩钻杆的内腔至钻头所钻的孔压入或吸出泥浆，泥浆通过泥浆池往复循环，在循环中携带钻渣出孔。在进行复合钻进操作时，装上筒内式螺旋耙齿钻头，同时开动旋挖循环系统，粗沉钻渣装入钻头内，随钻头出孔，轻浮钻渣，由循环泥浆携带出孔。进行自重压钻操作时，当钻头到达钻进工作面时，开动双筒卷扬机，通过导向器将倒塔式伸缩钻杆的外层钻杆吊起一段距离，然后开始钻进，随着进尺下放外层钻杆，由于受扭后内外层钻杆之间摩擦力的作用，内外层钻杆没有相对垂直位移，这样整个伸缩钻杆的重量就作用在运动的钻头上，使钻头依靠钻杆及自重而向下钻进。

本实用新型的优点在于，可以根据不同的土质选用不同的钻具进行钻孔施工，实施不同工作方式进行钻孔。在淤泥及粘土层中能采用旋挖法进行施工，不需将孔底钻渣通过高速旋转的钻头化为泥浆后排出，故可以采用低速驱动装置，从而以较小的功率获得较大的钻进扭距；其二由于配备了泥浆循环装置，使用筒式内螺旋耙齿钻头后，可用时进行旋挖与循环法复合钻进操作，避免了循环法单独施工时，遇到砾、卵石及软岩钻渣被重复钻进现象，避免了旋挖法施工时中需采用大扭矩的动力装置的情况，以及要用进口钢材制作的钻杆设备；其三本实用新型采用两台主卷扬机独立工作，可以使选用的电机功率小，它们可以先后启动，对供电系统的要求低，两台主卷扬机互相配合，可避免吊装的钻头发生偏孔擦刮孔壁的现象，保证施工质量。两台主卷扬机共用一根起重绳，可以确保钻具的起重安全，具有利于保养起重绳的作用；其四采用的自重加压结构，不仅能将钻杆重量转化成钻压、而且在倒塔式伸缩钻杆受载后伸缩困难时，保持正常钻进；其五在实施旋挖法作业时，泥浆、粘土不溶于护壁泥浆，在实施循环法施工中，被循环泥浆携带出来的砂很容易与泥浆离析沉淀，泥浆重复使用，使得泥浆用量小，污染程度低；其六，采用了具有较大扭矩的潜水电机的低速潜水动力头和倒塔式伸缩钻杆，可以方便快捷地使用多种扩底钻头，加快工程进度。其七，采用了旋挖排渣装置，避免了整机旋转卸土，很大程度上降低了机架的制作成本。综上所述，本实用新型是一种设计合理，经济实用的工程钻机，可以在钻孔扩底桩工程中推广应用。

图1，本实用新型的结构示意图。

图2，本实用新型的结构侧视图。

图3，本实用新型采用循环法操作时示意图。

图4，本实用新型采用的筒式内螺旋耙齿钻头示意图。

图5，本实用新型采用的筒式扩底钻头。

下面，结合附图详细描述本实用新型的实施例。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型由回转钻进机构，旋挖排渣装置，循环排渣机构，钻具起重装置，导向自重加压机构，以及支撑移动水平调节装置几大部分组成，现分述如下：在回转钻进结构中，有半螺旋钻头13，配备有作为更换使用的筒式内螺旋耙齿钻头42，和筒式扩底钻头43，有潜水动力头12，支承动滑轮10的滑轮架32，倒塔式伸缩钻杆7。倒塔式伸缩钻杆7共有四层，伸长为四节钻杆，其截面为正方框形，内有空腔39，相互接缝口处配有密封防水件9，倒塔式伸缩钻杆7的内层钻杆上端外壁上有一限位装置，与之相配的外层钻杆下端内壁上也相对应的限位装置，可防止内层钻杆向下运动时从外层钻杆内向下滑脱，每层钻杆的底端内壁和上端外壁均配有相应的限位装置，以防止各层钻杆相互脱节。倒塔式伸缩钻杆7套装在抗扭器8、导向器3、导向限位孔2内，倒塔式伸缩钻杆7被钻具起吊装置悬挂在钻塔6上。钻塔6配有调节支撑杆38。在钻进状态时，倒塔式伸缩钻杆7的上端将脱离导向限位孔2而悬挂在导向器3上，通过导向滑槽4并联于钻塔6上。附加钻杆1在需要接长时，销接在倒塔式伸缩钻杆7的外围钻杆的顶端，防水电缆卷线筒20安装在钻塔6的下部，其上的防水电缆40的一端与装在倒塔式伸缩钻杆7下方的潜力动力头12配接，防水电缆40的另一端通过碳刷与防水电缆转线筒20上供电电极配接，输入电力线的一端通过碳刷与防水电缆转线筒20滑动配接，另一端经过电力控制柜30与总电源配接。旋挖排渣装置包括刮土器23，运土轨道车22，轨道33、摇头扒杆19、以及运土双筒卷扬机25。在半螺旋钻头13运动的上止点对应处的钻塔6上安装有与半螺旋钻头13配合的刮土器23，刮土器23安装的部位处在钻塔6的下部且与半螺旋钻头13配合。刮土器23刮土时，其刃具可与半螺旋钻头13的螺距基本啮合，并可以随半螺旋钻头13的反转向下垂直运动，钻进时，刮土器23可转动离开半螺旋钻头13，半螺旋钻头13除掉钻渣后又可以在钻具起吊装置的作用下沿孔壁41返回到工作面。半螺旋钻头13安装在潜水动力头12下，潜水动力头12安装在倒塔式伸缩钻杆7下方。在垂直于底盘24的纵轴线上敷设有轨道33，供运土轨道车22使用，在底盘24上的钻台下方，运土轨道车22可沿轨道33往返运动。轨道33敷设在枕木轨31上。在钻塔6的后侧的底盘24上安装有能作俯仰和水平转动的摇头扒杆19，底盘24上还安装在可以调节摇头扒杆19俯仰角度，能起吊盛满钻渣的运土轨道车22重量的运土双筒卷扬机25。循环排渣结构中的泥浆泵35出水端通过胶管36、水龙头37与倒塔式伸缩钻杆7的上端配接，通过其内腔39与通水叉管11配接，再通过通水叉管11附着在潜水动力头12两侧，其下端的通水口与旋转的钻头有一定的距离。密封防水件9上端固定安装在相对外层钻杆的底端外壁上，且超出底端口，其下端部有弹性地紧箍在相对内层钻杆的外壁上。以便达到使倒塔式伸缩钻杆7的各单根钻杆的，管壁与管壁的结合部不渗漏的目的。泥浆泵30安装在地面上，其出水口和进水口分别通过胶管36与水龙头37和泥浆池34配连。钻具起重装置由动滑轮10、起重绳5、钻塔6，定滑轮14、16、主卷扬机27、28组成。两组定滑轮14、16由支承夹板15支承并安装固定在钻塔6的顶端。在潜水动力头12上端与倒塔式伸缩钻杆7的内层钻杆下端之间，固定连接有由两个动滑轮10对称安装组成的滑轮组32，起重绳5从滑轮组32下方穿过并绕过动滑轮10。起重绳5一端缠绕并固定在主卷扬机27上，起重线5另一端经过安装在钻塔6顶部的一组定滑轮16、14，穿过滑轮组32并与动滑轮10配合，回头向上绕过安装在钻塔6顶部的另外的一组定滑轮14、16再缠绕并固定于主卷扬机28上，主卷扬机27、28分别安装在底盘24上钻架6的后部。导向自重加压结构包括导向滑槽4、导向器3、导向限位孔2、导向双筒卷扬机26、抗扭器8以及倒塔式钻杆7的自重。导向滑槽4固定安装在垂直于底盘24的钻塔6上，抗扭器8、导向器3、导向定位孔2同心安装在导向滑槽4内。同时导向器3、抗扭器8、和导向定位孔2还与倒塔式钻杆7配接。固定连接在底盘24中部的导向双筒卷扬机26上的钢丝绳18绕过钻塔6的顶部的两只定滑轮17与导向器3连接。驱动导向双筒卷扬机26动作，使钢丝绳18松动使导向器3随倒塔式伸缩钻杆7向下运动，利用倒塔式伸缩钻杆7及其配接的潜水重力头12的自重，给运转的钻头施加自重压力，保证钻机的钻进速度。支撑移动水平调节装置包括底盘24、滚管29、运土双筒卷扬机25、导向双筒卷扬机26、丝杆千斤顶21。底盘24前端和后部的底面下装有滚管29，底盘24周边固定安装有丝杆千斤顶21，通过丝杆千斤顶21分担底盘24承受的重力。丝杆千斤顶21安在枕木垫31上。驱动滚筒29运动的钢丝绳通过离合器实现与导向双筒卷扬机26、运土双筒卷扬机25的动配合。

倒塔式伸缩钻杆7系方框形截面的倒塔式四层伸缩钻杆，其单根的长度12.5M、总伸展长度为48M，抗扭力矩48KN.M。

采用的潜水动力头12系功率为24KW以内，输出转速小于6转／分，扭矩48KN.M以内，最大外径800mm以内的低速潜水动力头，该低速潜水动力头配备有三级减速器，结构合理，扭力矩大，在实际运用中节能省力。

Claims (9)

1、多功能潜水工程钻机，采用由钻头、潜水动力头，倒塔式伸缩钻杆、防水电缆转线筒、附加钻杆组成的回转钻进机构，有包括通水叉管、钻杆、水龙头、胶管、泥浆泵、泥浆池组成的循环排渣机构，有由动滑轮、起重绳、钻塔、定滑轮、主卷扬机组成的钻具起重装置，有包括导向滑轮、导向限位孔，导向双筒卷扬机以及钻杆自重组成的导向自重加压机构，有由底盘、滚管、运土双筒卷扬机、导向双筒卷扬机、丝杆千斤顶组成支撑移动水平调节装置，钻塔的导向滑槽通过抗扭器、导向限位孔与倒塔式伸缩钻杆配接，其特征在于，采用了由运土轨道车(22)，摇头扒杆(19)、运土双筒卷扬机(25)组成的旋挖排渣装置，摇头扒杆(19)、运土双筒卷扬机(25)固定安装在底盘(24)上，配备了可以与半螺旋钻头(13)互换使用的筒式内螺旋耙齿钻头(42)和筒式扩底钻头(43)，采用了导向器(3)，导向器(3)分别与导向滑槽(4)和倒塔式伸缩钻杆(7)配合，与倒塔式伸缩钻杆(7)配接的潜水动力头(12)系配有三级减速器的低速潜水动力头。

2、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，倒塔式伸缩钻杆（7）系方框形截面的倒塔式四层伸缩钻杆，其规格为单根长度12.5M，总伸展长度为48M，抗扭力矩48KN.M。

3、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，附加钻杆（1）安装在倒塔式伸缩钻杆（7）的外层顶端。

4、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，倒塔式伸缩钻杆（7）内有构成泥浆循环过流通道的空腔（39）。

5、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，钻具起重装置的起重绳（5）穿过安装在倒塔式伸缩钻杆（7）内层钻杆底端的动滑轮（10），再分别通过两组定滑轮（14）、（16）与主卷扬机（27）、（28）相连。

6、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，旋挖排渣装置中采用了刮土器（23），刮土器（23）安装在钻塔（6）下部且与半螺旋钻头（13）配合。

7、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，组成旋挖排渣装置的运土轨道车（22）安装在垂直于底盘（24）的纵轴线的轨道（33）上。

8、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，倒塔式伸缩钻杆（7）上各单独钻杆的下端口均装有密封防水件（9）。

9、根据权利要求1所述的多功能潜水工程钻机，其特征在于，潜水动力头（12）系功率为24KW以内，输出转速小于6转／分，扭矩48KN.M以内，最大外径800mm以内的低速潜水动力头。

Images