[发明专利]综合多功能钻孔灌注桩机

摘要

本发明涉及到钻孔灌注桩机及相关的技术领域。本发明的宗旨是用新的思路去设计，尽量把已有桩机的性能综合在一起，故与传统桩机区别较大。整机设计新颖，虽由多种机构组成，但每种机构的构造尚算简单，部分由型材切下来焊接而成。制造成本低廉。本桩机把钻抓和传统的正、反循环钻机结合为一体，它既可钻、又可抓，还能冲，细分有30种钻进方法之多(包括环保和不环保的)。无论是硬的、软的或多么复杂的地层甚至流砂层都能应付，就地层而言它是全能的。可根据需要设计成不同口径桩机，最小在φ800－φ900左右，最大可大于φ3000mm。用正循环方法钻进，深度可达200m以上；用反循环方法钻进，深度在100m左右。除适宜陆上施工外，更适合水上作业。目前国内、外尚无这种类型桩机。

主权项

1.冲抓钻桩机的技术特征如下：1)动力特征。因翼片钻头在张开和收拢过程中都是慢慢切削岩层，钻进速度较慢，故所需要动力较小。本设计仅用二台7KW的小电动机，如功率不够再增加一个密封室及二台7KW小电动机。这里不设变速机构，主要利用现代高科技产品——变频器来实现电动机的变速，这样灵活多了，不同岩层可用不同转速钻进。2)传递扭力特征。本桩机无动力头，更无钻杆，由钢绳吊着，这样升降自如。主要利用内套管的导向槽来作为反扭矩平衡机构，即把钻杆和套管融为一体，必要时内套管还可以作为钻杆给进用。3)构造特征。翼片钻头的张、闭机构不同于传统抓斗，用绳索或液压驱动。因它是转动的，液压泵无论放在地表或井下都不方便。而这里巧妙地利用杠杆原理，使连杆(8)下端铰接于翼片钻头的连接座(14)上，上端不直接和下十字槽焊接件(7)铰接，这样十字槽稍有向上提升，翼片钻头便会离开孔底，抓不到岩屑。这里把它铰接于杠杆横梁(9)中部，杠杆横梁(9)一端铰接于下十字槽焊接件(7)上，另一端铰接于吊杆(10)下端。再使吊杆(10)上端铰接于吊挂园筒(22)上部的吊杆座(11)上。翼片钻头有四片，每片又由三片10mm厚钢板切割成不同的梯形，经弯曲后再焊接起来便成。下部刀口是易损零件，为便于焊接合金片或喷焊合金粉，所以另外加工，用螺栓连接。钻头背面中下部焊接有三条楔状耐磨(地质用)钢片，都按一定距离开有横向水槽。刀口下部不需要焊接钢片，直接从外层加工出来。右侧焊接件(29)凸出翼片边缘较多，从垂直和水平方向看都呈楔状，它的斜切面切向岩层。并在其边缘上垂直焊接一定数量的合金片(2)或喷焊合金粉。中间焊接件(18)，垂直方向看呈楔状，水平方向看为矩形，外侧斜面上同样焊接有合金片(2)或喷焊合金粉。左侧焊接件(30)没有凸出边缘，和翼片外层边线一致，从垂直和水平方向看也呈楔状，它的斜切面向内倾斜，在此不锒焊合金片(2)，但应在表面喷焊一些合金粉。为保证翼片钻头在反转时也能切削岩石，应在其内层边缘上也锒焊一定数量合金片(2)或喷焊合金粉。本桩机的下十字槽焊接件(7)本身就比较长，所以连杆(8)的抗扭力就比较大。由于它存在特别的结构，当翼片钻头在张开时，也即负荷在不断增大时，下十字槽焊接件(7)也在跟着下降，去抵消连杆(8)增加的一部分负荷。本桩机在工作时，中心轴管和吊挂园筒连接的内六角轴套(37)的摩擦力很大，会直接影响它的上、下活动。为解决此问题，这里于此内六角套的每个平面内加3个钢球，使它和中心六角轴的平面直接接触，这样就大大减少了它们之间的摩擦力，使中心轴管活动自如。其次，在翼片张、闭时，连杆(8)和下十字槽焊接件的摩擦力也很大，影响它垂直和水平运动。这里为解决此问题，于下十字槽焊接件(7)下端外侧用螺栓固定一个固定框(32)，框内两侧各安装有一根用粗螺栓穿着的滚筒(34)，使连杆(8)直接和滚筒(34)接触，这样大大减少了它们之间的摩擦力，使连杆(8)活动自如。4)翼片钻头的张、闭特征。当电动机带动中心轴管顺时针方向转动的时候，下部转动部份跟着转动，开始时翼片钻头还是呈闭合状态。定向钻头(1)在上部不转动部份的重大压力作用下，首先刻取岩层，逼使中心轴管下降，从而使下十字槽焊接件(7)也带着杠杆横梁(9)一端下降，通过连杆(8)压逼翼片钻头，使它慢慢张开。杠杆横梁(9)另一端所产生的反作用力通过吊杆(10)推动吊挂园筒(22)，一定呈度上减轻其重量，使翼片钻头更易于张开。中心轴管不断下降，连杆(8)不断推动翼片钻头向外扩张。此时它右边焊接件(29)的合金片(2)开始切削岩层，并不断把岩屑拨移中心。从地表深度计可看到，当桩机自降下至孔底后，如再降下180mm(不同口径此深度不同，而且第一次钻进应多钻一些)则翼片已张开到最大限度，此时它有些向外倾斜，但其外侧的右(29)、中(18)、左(30)焊接件是垂直的，所以钻出的孔也应该是垂直的。但孔底不是平的，它是沿着翼片张开的轨迹切削岩石，可以用简单形象来形容，有些像“火山锥”，从孔壁向中间慢慢隆起来，中心有个孔。此时应多钻一下，把孔壁修园。当中心轴管反时针方向旋转的时候，翼片钻头相继也跟着转动。由于它左边的焊接件(30)的作用以及介质(残碴)的存在，便会产生一种使它向内收缩的压力，但不一定能使它合扰。只有在一边反转翼片钻头，一边在电子秤上控制重量(上部不转动部份，或略大些)、以及在深度计上控制在180mm的范围内慢慢提升桩机。这时连杆(8)便对翼片钻头产生一个向内拉伸的作用力。但翼片钻头所受到的压力不但没有减小，反而增加了一些。在此两力联合作有下，它始终没有离开孔底，而是呈孤线状一边收缩，一边用它内层所锒的合金片(2)切削“火山锥”凸出部份，削下岩屑由外层不断卷入中心。如果是较松软砂土层，在此二力作用下一抓便会松散。当桩机升高至180mm后，翼片钻头完全合拢。此时凸出的“火山锥”几乎被削平，这就完成了抓土过程。如果再继续提升桩机，它便会离开孔底，直至提出孔外。5)在上述原理基础上，可根据需要设计出不同口径的桩机。最小应在φ800-φ900mm左右，最大可大于φ3000mm。因口径过小了密封室内装不下电动机；杠杆横梁(9)太短不利翼片钻头张闭。口径越大越易于设计，可把较大功率电动机放在密封室内。