專利名稱：可伸縮的鉆桿裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可伸縮的鉆桿裝置，該裝置具有至少兩個可互換的凱氏桿，而該凱氏桿則具有用于將轉(zhuǎn)矩向相鄰凱氏桿傳送的裝置。
背景技術(shù)：
這種可伸縮的鉆桿裝置為所謂的凱氏(Kelly)鉆孔法所要求，這是用于例如建筑物地基樁生產(chǎn)的適應(yīng)性最強的方法之一。鉆具的轉(zhuǎn)矩由一可在支座上上下移動的轉(zhuǎn)動齒輪傳遞給鉆桿裝置，也就是所謂的凱氏桿裝置。凱氏桿裝置包括多個可伸縮的管狀凱氏桿，其最深處的桿被懸吊于鉆具的一鋼索上并可因此而上下移動，從而引起凱氏桿裝置的伸縮運動。鉆具安裝于最深處凱氏桿的底部。通過各獨立凱氏桿外側(cè)上或多或少的垂直嵌條以及相鄰凱氏桿上相應(yīng)的垂直推進槽，與軸-環(huán)連接或接合方式一致，轉(zhuǎn)矩以及由此而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動由一個凱氏桿傳遞給另一個。這樣，旋轉(zhuǎn)運動便由一轉(zhuǎn)動齒輪傳遞給了鉆孔內(nèi)的鉆具。
伸縮過程按如下方式進行。起初，當(dāng)凱氏桿裝置完全位于鉆孔之外時，所有凱氏桿上的下部擋塊均位于底部凱氏桿上，也就是公知的內(nèi)部凱氏桿。完全縮進的凱氏桿裝置繼而借助于內(nèi)部凱氏桿被懸置于凱氏鋼索上。之后，如果凱氏桿裝置被放入鉆孔內(nèi)，凱氏桿的一上部擋塊則在一特定的時間碰到轉(zhuǎn)動齒輪的凱氏驅(qū)動器并停在那里。在進一步下降的過程中，其余凱氏桿向下移動直至下一個內(nèi)部凱氏桿的上部擋塊“戳到”最上面的凱氏桿下端?？衫^續(xù)進行這一過程直至凱氏桿裝置已完全伸出。這種凱氏桿裝置例如由EP376239A或者US3517760 A得知。
轉(zhuǎn)矩可在凱氏桿的任意伸出狀態(tài)下進行傳送。要么是凱氏桿的下部擋塊靠在下一個內(nèi)部凱氏桿上，要么是其上部擋塊靠在下一個外部凱氏桿上。對于所有凱氏桿而言，轉(zhuǎn)矩是在上端或者下端進行傳遞的。只有在一單個凱氏桿的情況下，即那些靠在最深處桿上的最上面桿，下一外部桿的凱氏桿驅(qū)動器在凱氏嵌條的上端和下端之間接合并在那里傳送轉(zhuǎn)矩。
在所謂可鎖定凱氏桿裝置的情況中，除了旋轉(zhuǎn)運動被傳送外，還有一豎向力由滑道經(jīng)凱氏桿裝置被傳給鉆具，以便產(chǎn)生清除泥土所必需的接觸壓力，而在滑道上，轉(zhuǎn)動齒輪于桿上上下移動。為此，所有的凱氏桿均按特定的間距裝配有鎖槽。
EP335059A公開了一種具有鋸齒狀傳動嵌條的凱氏桿裝置，該裝置允許一軸向力在多個與凸輪系統(tǒng)的間距相對應(yīng)的方位傳送或傳遞。
凱氏桿裝置所用的材料為適當(dāng)合金形式的鋼，以確保操作過程中所必需的強度。待傳送的轉(zhuǎn)矩決定了凱氏桿的直徑和厚度。尤其在鉆孔深度較大的情況下，凱氏桿裝置必須為此而相應(yīng)加長，凱氏桿裝置的重量可能會較大。這不僅對必需的絞盤和驅(qū)動器的設(shè)計起著決定性的作用，而且對鉆桿裝置懸置于其上的桿柱的的靜力學(xué)也起著決定性的作用。因此，設(shè)計的最終結(jié)果便是，鉆軸必須位于鉆具履帶的上游，同時，重的凱氏桿裝置意味著鉆具具有較高的傾覆力矩。為了足夠穩(wěn)定，填重必須是相應(yīng)較大，而填重又需要一更大更穩(wěn)定的履帶車。這導(dǎo)致在鉆具的運輸和安置過程中，成本更高，而且約束更多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可伸縮的鉆桿裝置，該裝置使得鉆孔作業(yè)效率高并且費用低。
上述目的通過一種具有如權(quán)利要求1所述特征的可伸縮鉆桿裝置得以實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式由從屬權(quán)利要求給出。
本發(fā)明的特征在于，至少一個凱氏桿由至少兩個由不同材料制成的桿件構(gòu)成。本發(fā)明的基本思想是基于以下發(fā)現(xiàn)，即在一個凱氏桿上各處的作用和荷載均不相同。根據(jù)本發(fā)明，荷載及接觸壓力高的部位可由強度較高的材料制成，而荷載及接觸壓力低的部位可由較普通的材料制成。這樣使得凱氏桿裝置可根據(jù)特定功能及要求進行制作，而對于強度高并因而昂貴的材料而言，這種作法可較為經(jīng)濟。
特別是在為了更深的鉆孔深度而使用更長的鉆桿裝置的情況下，由于桿件材料為輕質(zhì)建材，尤其是碳纖維加強塑料這一事實，本發(fā)明使得重量大為減輕。同時也可使用其他輕質(zhì)建材，如輕金屬。在由管狀或桿狀構(gòu)件裝配而成的裝置中，碳纖維加強塑料可傳遞足夠大的軸向力和轉(zhuǎn)矩。
在接觸壓力大的部位，例如發(fā)生轉(zhuǎn)矩和力由一個凱氏桿向相鄰桿傳送的地方，可使用強度較高較重的材料，如相應(yīng)合金的鋼。
根據(jù)本發(fā)明，用于傳送力或轉(zhuǎn)矩的裝置是在由鋼材制成的桿件上構(gòu)成的。優(yōu)選地，凱氏桿的上端和/或下端在由鋼材制成的桿件構(gòu)成。由于力或轉(zhuǎn)矩在一個或多個中間段內(nèi)進行傳送，所以可設(shè)置更多的傳動裝置。位于各鋼材桿件之間的其他桿件可由輕質(zhì)建材制成。
由于作用的不同，各凱氏桿為管狀構(gòu)造，而內(nèi)部凱氏桿也可為實心桿。各凱氏桿可為任意截面。然而，本發(fā)明所得到的重量與抗扭剛度之間的比值特別有利，其中桿件以一環(huán)形截面的管狀形式構(gòu)成。更為特別的是，因為輕質(zhì)桿件由碳纖維加強塑料制成，所以環(huán)形截面使得抗扭剛度特別大。
除了可傳送轉(zhuǎn)矩之外，本發(fā)明的鉆桿裝置還按如下方式被進一步改進，即桿件設(shè)有將一軸向力向相鄰桿件傳送的裝置。優(yōu)選地，用于軸向力傳送的裝置與用于轉(zhuǎn)矩傳送的裝置一起構(gòu)成，例如為所謂的鎖槽形式。
本發(fā)明可得到一特別堅固的鉆桿裝置，其中，轉(zhuǎn)矩傳送裝置和/或軸向力傳送裝置具有互鎖構(gòu)件。
優(yōu)選地，互鎖構(gòu)件包括嵌條或楞條、鎖槽和/或推進槽。從而，在各凱氏桿之間發(fā)生轉(zhuǎn)矩和力的傳送方式就象公知的軸-環(huán)連接所發(fā)生的一樣。
在桿件由輕質(zhì)建材制成的情況下，沒有直接的力和轉(zhuǎn)矩由相鄰的凱氏桿傳送而來，因為這會產(chǎn)生特別大的接觸壓力。因此，這些桿件的外側(cè)可被制成普通管形式的光滑表面。然而，為了獲得可靠的伸縮性，本發(fā)明在輕質(zhì)建材桿件上設(shè)有軸向直導(dǎo)軌。由于這些導(dǎo)軌并非用于傳送直接力，所以該導(dǎo)軌隨后可由適當(dāng)?shù)倪B接裝置固定至桿件上。
根據(jù)本發(fā)明的進一步改進方案，外部凱氏桿完全由金屬制成。優(yōu)選地，外部凱氏桿設(shè)有多個位于不同高度處的轉(zhuǎn)矩和/或軸向力傳送裝置。在外部凱氏桿的整個表面上都可容許轉(zhuǎn)矩傳送。這樣，對于其他凱氏桿而言，可能限于設(shè)置兩個軸向力和力矩傳送裝置。那么凱氏桿裝置的下降過程中，最上面的凱氏桿必須一開始就被鎖定于與轉(zhuǎn)動驅(qū)動器相應(yīng)的高度上。這可通過一卡鉤型裝置被動進行，或通過由轉(zhuǎn)動驅(qū)動器發(fā)出的裝置主動進行。然后凱氏桿裝置以所有其他凱氏桿或者完全伸出或者未伸出的方式被再次放下。此外，通過外部凱氏桿完全伸出，也是一種對縮進鉆桿裝置的極好的被動保護。


下面將針對一優(yōu)選實施方式以及附圖對本發(fā)明作更為詳細(xì)的描述，其中圖1為本發(fā)明的一內(nèi)部凱氏桿的透視圖。
圖2為由圖1中的凱氏桿構(gòu)成的一獨創(chuàng)性鉆桿裝置的部分截面透視圖。
具體實施例方式
圖1和2中所示本發(fā)明的實施方式為一簡單的可伸縮鉆桿裝置10，該裝置具有一第一、即內(nèi)部凱氏桿20和一第二、即外部凱氏桿40。內(nèi)部凱氏桿20由三個管狀構(gòu)件構(gòu)成，即一上部構(gòu)件22、一下部構(gòu)件24和一居中的中央部件26。在上部構(gòu)件22和下部構(gòu)件24二者中設(shè)有多個沿圓周方向分布的軸向力和轉(zhuǎn)矩傳送裝置27。為此，下部構(gòu)件24設(shè)有軸向直楞條28，各楞條在其兩端處的一側(cè)面上粘有軸向擋塊30a、30b。通過楞條28及兩個相互隔開的相鄰軸向擋塊30a、30b形成一鎖槽32，其中可容納相鄰凱氏桿的驅(qū)動器。兩個軸向擋塊30a、30b以明確的方式沿圓周方向與下一楞條28隔開設(shè)置，從而形成用于驅(qū)動器軸向通道的凹槽31。
在上部構(gòu)件22上相應(yīng)構(gòu)造一力和轉(zhuǎn)矩傳送裝置27，但僅在楞條28的下端設(shè)有一單個軸向擋塊30c。其上設(shè)置楞條28，并且軸向擋塊30的上部構(gòu)件22和下部構(gòu)件24均由具有必需強度的鋼材制成，這一點對于在各凱氏桿20、40之間傳力過程中的楞條28和軸向擋塊30而言尤為重要。
為了減輕重量，中央部件26由特別是一種碳纖維加強塑料的輕質(zhì)建材制成。管狀中央部件26的兩自由段由合適的連接裝置被穩(wěn)固連接于上部構(gòu)件22或下部構(gòu)件24上。軸向直導(dǎo)軌34可安裝于中央部件26外側(cè)，但是這些導(dǎo)軌是用于引導(dǎo)伸縮而非傳送轉(zhuǎn)矩。
為此，外部凱氏桿40的內(nèi)側(cè)相應(yīng)設(shè)置定位軸向?qū)蛟?2，其中設(shè)有導(dǎo)向槽，并且導(dǎo)向槽中接合有導(dǎo)軌34。此外，外部凱氏桿40的內(nèi)側(cè)上至少設(shè)有一用于傳送轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動器44。通過借助于未示出的凱氏鋼索來放下和提升內(nèi)部凱氏桿20，驅(qū)動器44穿過凹槽31進入到內(nèi)部凱氏桿20下部構(gòu)件24上的鎖槽22內(nèi)。通過與楞條28或下部軸向擋塊30a或上部軸向擋塊30b的止擋面相接觸，轉(zhuǎn)矩或軸向力便可在兩個相鄰凱氏桿20、40之間進行傳遞。在內(nèi)部凱氏桿20上設(shè)有未示出的刀架或插座。該獨創(chuàng)性凱氏桿裝置不僅適用于容納鉆具和切割工具，而且還適用于其他土工工具，如鉗子。
權(quán)利要求
1.具有至少兩個可互換凱氏桿的可伸縮鉆桿裝置，所述凱氏桿裝配有將一轉(zhuǎn)矩向相鄰凱氏桿傳送的裝置，其特征在于，至少一個所述凱氏桿由至少兩個由不同材料制成的桿件構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，所述桿件的材料為輕質(zhì)建材，特別是碳纖維加強塑料。
3.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)矩傳送裝置在一由鋼材制成的桿件上構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，一桿件上的所述凱氏桿的上端和/或下端由鋼材制成。
5.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，所述桿件以具有一環(huán)形截面的管狀形式構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，所述桿件具有將一軸向力傳向相鄰凱氏桿傳送的裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳送裝置和/或軸向力傳送遞裝置均設(shè)有互鎖構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求7所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，互鎖構(gòu)件包括楞條、鎖槽和/或推進槽。
9.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，輕質(zhì)建材桿件上設(shè)有軸向直導(dǎo)軌。
1O.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，外部凱氏桿完全由金屬制成。
11.如權(quán)利要求1所述的可伸縮鉆桿裝置，其特征在于，外部凱氏桿具有多個位于不同高度上的轉(zhuǎn)矩和/或軸向力傳送裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可伸縮鉆桿裝置，該裝置具有至少兩個可互換的凱氏桿，該凱氏桿裝配有將一軸向力向相鄰凱氏桿傳送的裝置。至少一個凱氏桿由至少兩個由不同材料制成的桿件構(gòu)成。
文檔編號E21B17/02GK1525037SQ20041003961
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者S·鮑爾, L·維克斯勒, S 鮑爾, 慫估 申請人:包爾機械有限公司