專利名稱：一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑中樁基礎(chǔ)工程成孔設(shè)備，即在地基中進(jìn)行大直徑鉆孔的鉆具。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這種鉆具由鉆架、動(dòng)力軸、齒輪組、鉆桿、鉆頭組成，其特征在于鉆架由上支架圈、下支架圈和它們之間的斜支桿組成，動(dòng)力軸是中空的園桿，位于上、下支架圈的中心軸線上，與上支架圈用軸承連接，在下支架圈內(nèi)，有齒輪組，齒輪組由一個(gè)中心齒輪、三個(gè)行星齒輪、齒輪圈和托盤組成，中心齒輪用鍵固定在動(dòng)力軸上，大小相同的3個(gè)行星齒輪均勻分布在中心齒輪周圍，行星齒輪和中心齒輪、齒輪圈上段的內(nèi)齒同時(shí)嚙合，齒輪圈與下支架圈固定在一起，齒輪圈內(nèi)園周的下段為光滑的園柱面，與托盤外園周動(dòng)配合，托盤為一側(cè)面光滑的園盤，其上有3個(gè)與行星齒輪相對(duì)應(yīng)的3個(gè)行星孔，行星孔內(nèi)為齒輪圈，每一個(gè)行星輪的下部用軸承均勻固定著1～10個(gè)鉆桿，鉆桿的下端安裝有鉆頭，鉆桿的中部用鍵固定有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，此轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪與托盤上的行星孔的內(nèi)齒相嚙合，齒輪圈上部和下部都有內(nèi)沿，上部內(nèi)沿的下表面和行星齒輪上表面接觸，下部內(nèi)沿的上表面和托盤的下表面接觸。
在三個(gè)行星輪下面的鉆桿的長度可以是相同的，也可以是不同的。根據(jù)鉆桿型式的不同，常用的有垂直短鉆桿型、沖擊錘型和萬向長鉆桿型三種，可根據(jù)不同的地質(zhì)條件而定。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、適用于超大直徑施工，可進(jìn)行1米～5米或更大直徑的成孔施工；2、通過變換不同的鉆頭、鉆桿的形式，可適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)情況，既可在堅(jiān)硬的基巖上施工，也適用于有護(hù)壁沉井不排水施工，如在厚軟土質(zhì)復(fù)蓋層的條件下，無護(hù)壁施工，可進(jìn)行快成孔、快澆筑方法施工，避免孔壁變形；3、相對(duì)配套功率小，能耗低，鉆孔成本低，可適配其他通用設(shè)備。4、通過壓縮空氣在排渣管中造泡，實(shí)現(xiàn)泥漿反循環(huán)高效排渣。5、既可設(shè)計(jì)為地面驅(qū)動(dòng)，也可采用潛水變速電機(jī)一體化設(shè)計(jì)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。6、施工清孔快速徹底。7、采取水泥混凝土封底和回填，可適應(yīng)突破流砂層和流限土等特殊地質(zhì)層施工。8、通過觀察排渣，可實(shí)時(shí)掌握地質(zhì)變化情況。9、目前的應(yīng)用除適用于開發(fā)樁基鉆具外，另外還可應(yīng)用于對(duì)引進(jìn)德國技術(shù)生產(chǎn)的“頂管掘進(jìn)機(jī)”的進(jìn)一步改造和完善，有望開發(fā)生產(chǎn)出掘進(jìn)系統(tǒng)(控制系統(tǒng)除外)結(jié)構(gòu)原理全新、適用于各類地質(zhì)情況、不同孔徑施工的新機(jī)械。
圖5是圖2的B-B剖面6是圖3的C-C剖面7是圖3的D-D剖面

圖1、上支架圈，2、下支架圈，3、斜支桿，4、動(dòng)力軸，5、中心齒輪，6、行星齒輪，7、齒輪圈，8、托盤，9、行星孔，10、鉆桿，11、鉆頭，12、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，13、上平板，14、支架桿，15、主動(dòng)齒輪，16、被動(dòng)齒輪，17、十字形傳動(dòng)結(jié)，18、萬向結(jié)，19間歇錘，20、壓縮空氣口，21、排碴口，22、歇?jiǎng)油箟K，23、約束套筒。
當(dāng)動(dòng)力軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)中心齒輪(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，在齒輪圈(7)的共同作用下，使行星齒輪(6)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，行星齒輪(6)通過鉆桿(10)、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(12)、行星孔(9)，使托盤(8)得以轉(zhuǎn)動(dòng)，并與行星齒輪(6)的公轉(zhuǎn)同步，由于行星齒輪(6)在行星孔(9)中的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(12)帶動(dòng)鉆桿(10)、鉆頭(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，并切削巖石，由于行星齒輪(6)的公轉(zhuǎn)，使鉆桿(10)、鉆頭(11)在孔底作規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)，形成周邊圓形的細(xì)密網(wǎng)狀下彎曲面，連續(xù)平順和不停的改變切削點(diǎn)，可以更有效的切削巖石。
在圖2的第2個(gè)實(shí)施例中，是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，鉆桿(10)的上端套有重錘(19)，重錘(19)的內(nèi)孔分上下兩段，上段為園柱形，表面有展開為直角三角形的螺旋槽，鉆桿(10)上端的表面有與重錘(19)孔內(nèi)螺旋槽相配合的歇?jiǎng)油箟K(22)，下段截面為正六邊形，鉆桿(10)和重錘(19)之間有約束套筒(23)，套筒(23)的外截面為正六邊形，內(nèi)截面為園形，固定在行星齒輪(6)上，當(dāng)鉆桿(10)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于鉆桿(10)表面的凸塊與重錘(19)內(nèi)孔上的螺旋槽的作用，重錘(19)沿著套筒(23)上升，當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí)，突然跌下，鉆桿(10)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，使重錘(19)不斷地沖擊著鉆桿(10)。
在圖3的第3個(gè)實(shí)施例中，是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在鉆架內(nèi)加一內(nèi)支架，內(nèi)支架由上平板(13)和支架桿(14)組成，上平板(13)用軸承水平固定在動(dòng)力軸(4)上，支架桿(14)連接著上平板(13)邊緣和下支架圈(2)，上平板(13)上面有一個(gè)主動(dòng)齒輪(15)和3個(gè)均勻分布的被動(dòng)齒輪(16)，主動(dòng)齒輪(15)用鍵與動(dòng)力軸(4)相連，被動(dòng)齒輪(16)用軸承固定在上平板(13)上，并與主動(dòng)齒輪(15)嚙合，被動(dòng)齒輪(16)的中心軸下端有十字形傳動(dòng)結(jié)(17)，十字傳動(dòng)結(jié)(17)連接著鉆桿(10)的上端，鉆桿(10)通過行星齒輪(6)上的萬向結(jié)(18)伸出鉆架外，鉆桿(10)的下端安有鉆頭(11)，鉆桿(10)是多節(jié)式的，各節(jié)之間用螺紋連接。鉆桿(10)的長度可因節(jié)數(shù)的多少來調(diào)節(jié)。
當(dāng)動(dòng)力軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主動(dòng)齒輪(15)和被動(dòng)齒輪(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過十字形傳動(dòng)節(jié)(18)使鉆桿(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，行星齒輪(6)通過萬向結(jié)(18)使鉆桿(10)不斷地變換切削點(diǎn)，從而對(duì)巖石進(jìn)行有效的破碎和開挖。
(20)為壓縮空氣進(jìn)口，降低動(dòng)軸(4)中泥漿的比重，使孔內(nèi)泥漿不斷地從排碴口(21)上升，夾帶被破碎或松動(dòng)的土石直至排出地表。
在上述3個(gè)實(shí)施例中，中心齒輪(5)和行星齒輪(6)可以布置在一個(gè)水平面上，也可以呈錐形布置，即3個(gè)行星齒輪(6)與水平面有一夾角。
在實(shí)施例3中，長鉆桿可用射流管代替，高壓泥漿流從射流管中噴出，切削巖上，以適應(yīng)不均勻的地質(zhì)條件。
在下支架圈上可以安裝超聲波探頭，利用超聲波成像技術(shù)，在地面實(shí)時(shí)觀察井底的情況。
權(quán)利要求
1.一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具，由鉆架、動(dòng)力軸、齒輪組、鉆桿、鉆頭組成，其特征在于鉆架由上支架圈、下支架圈和它們之間的斜支桿組成，動(dòng)力軸是中空的園桿，位于上、下支架圈的中心軸線上，與上支架圈用軸承連接，在下支架圈內(nèi)，有齒輪組，齒輪組由一個(gè)中心齒輪、三個(gè)行星齒輪、齒輪圈和托盤組成，中心齒輪用鍵固定在動(dòng)力軸上，大小相同的3個(gè)行星齒輪均勻分布在中心齒輪周圍，行星齒輪和中心齒輪、齒輪圈上段的內(nèi)齒同時(shí)嚙合，齒輪圈與下支架圈固定在一起，齒輪圈內(nèi)園周的下段為光滑的園柱面，與托盤外園周動(dòng)配合，托盤為一側(cè)面光滑的園盤，其上有3個(gè)與行星齒輪相對(duì)應(yīng)的3個(gè)行星孔，行星孔內(nèi)為齒輪圈，每一個(gè)行星輪的下部用軸承均勻固定著1～10個(gè)鉆桿，鉆桿的下端安裝有鉆頭，鉆桿的中部用鍵固定有轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，此轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪與托盤上的行星孔的內(nèi)齒相嚙合，齒輪圈上部和下部都有內(nèi)沿，上部內(nèi)沿的下表面和行星齒輪上表面接觸，下部內(nèi)沿的上表面和托盤的下表面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具，其特征在于鉆桿(10)的上端套有重錘(19)，重錘(19)的內(nèi)孔分上下兩段，上段為園柱形，表面有展開為直角三角形的螺旋槽，鉆桿(10)上端的表面有與重錘(19)孔內(nèi)螺旋槽相配合的歇?jiǎng)油箟K(22)，下段截面為正六邊形，鉆桿(10)和重錘(19)之間有約束套筒(23)，套筒(23)的外截面為正六邊形，內(nèi)截面為園形，固定在行星齒輪(6)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具，其特征在于在鉆架內(nèi)加一內(nèi)支架，內(nèi)支架由上平板(13)和支架桿(14)組成，上平板(13)用軸承水平固定在動(dòng)力軸(4)上，支架桿(14)連接著上平板(13)邊緣和下支架圈(2)，上平板(13)上面有一個(gè)主動(dòng)齒輪(15)和3個(gè)均勻分布的被動(dòng)齒輪(16)，主動(dòng)齒輪(15)用鍵與動(dòng)力軸(4)相連，被動(dòng)齒輪(16)用軸承固定在上平板(13)上，并與主動(dòng)齒輪(15)嚙合，被動(dòng)齒輪(16)的中心軸下端有十字形傳動(dòng)結(jié)(17)，十字傳動(dòng)結(jié)(17)連接著鉆桿(10)的上端，鉆桿(10)通過行星齒輪(6)上的萬向結(jié)(18)伸出鉆架外，鉆桿(10)的下端安有鉆頭(11)，鉆桿(10)是多節(jié)式的，各節(jié)之間用螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具其特征在于中心齒輪(5)和行星齒輪(6)呈錐形布置，即3個(gè)行星齒輪(6)與水平面有一夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具，其特征在于下支架圈上安裝有超聲波探頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具，其特征在于長鉆桿為射流管。
全文摘要
一種星形運(yùn)動(dòng)的大直徑樁基礎(chǔ)工程成孔鉆具,由鉆架、動(dòng)力軸、齒輪組、鉆桿和鉆頭組成,鉆架由上支架圈、下支架圈和他們之間的斜支桿焊接而成,中心齒輪用鍵固定在動(dòng)力軸上,3個(gè)行星齒輪均勻分布在中心齒輪的周圍,行星齒輪和中心齒輪、齒輪圈上段的內(nèi)齒同時(shí)嚙合,齒輪圈內(nèi)圓周的下段,與托盤的外圓周動(dòng)配合,托盤上有3個(gè)行星孔,行星孔內(nèi)為齒圈,每一個(gè)行星齒輪的下部用軸承均勻固定著1～10個(gè)鉆桿,鉆桿的下端安有鉆頭。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1、適用于超大直徑施工,可進(jìn)行1米～5米或更大直徑的成孔施工;2、通過變換不同的鉆頭、鉆桿的形式,可適應(yīng)各種復(fù)雜的地質(zhì)情況。
文檔編號(hào)E21B11/00GK1382896SQ0211409
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者張昌平 申請(qǐng)人:張昌平