專利名稱：輕便節(jié)能型旋挖鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及主要用于巖土樁基施工的旋挖鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外旋挖鉆機(jī)的鉆桿全為多層伸縮式鉆桿，一般為4層、5層或6層。這種形式的鉆桿有一個(gè)較大的優(yōu)勢(shì)，即鉆桿本身可根據(jù)孔深自由伸縮以適應(yīng)不同深度及孔徑，但由此也帶來(lái)旋挖鉆機(jī)鉆桿自重較大的問(wèn)題。例如某廠TR220D鉆機(jī)鉆桿分5層，展開(kāi)長(zhǎng)度達(dá)65米左右，重達(dá)9至10噸(有的鉆桿達(dá)6層，重12至14噸)。但多數(shù)工地上，鉆機(jī)作業(yè)孔深只有20-40米，只用到鉆桿的2層或3層，其余部分沒(méi)有用到，但由于結(jié)構(gòu)的限制，每次鉆孔時(shí)都會(huì)將里層無(wú)用的鉆桿隨同有用的鉆桿一起送下或提上，笨重費(fèi)力，既浪費(fèi)燃油，又加大了鉆機(jī)及與之配套的卷?yè)P(yáng)機(jī)、鋼絲繩等的磨損，降低其壽命，增加了許多不必要的生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，可大大減少鉆桿在工作時(shí)的整體重量，在提升及下放鉆頭時(shí)可達(dá)到減少燃油消耗和減輕設(shè)備磨損的目的，獲得既省力又節(jié)能的效果，大大降低生產(chǎn)成本和提高相關(guān)設(shè)備的使用壽命。本實(shí)用新型的主要技術(shù)方案是一種輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，包括最外層鉆桿管，最外層鉆桿管上設(shè)有最外層鉆桿管外鍵和內(nèi)鍵，其特征在于最外層鉆桿管向里還依次套有η個(gè)內(nèi)層鉆桿管，并設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿，該最內(nèi)層輕式鉆桿的外面設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿外鍵，最內(nèi)層輕式鉆桿的外面向外依次設(shè)有m個(gè)(相互配合的直徑不同的)扭矩短節(jié)管，最外面的扭矩短節(jié)管與最里面的內(nèi)層鉆桿管相連接，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管和扭矩短節(jié)管均設(shè)有內(nèi)鍵和外鍵，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管上部均固定有外下限位環(huán)，該外下限位環(huán)下行時(shí)均被其外鄰的內(nèi)層鉆桿管的內(nèi)鍵限位；所述最內(nèi)層輕式鉆桿的下部設(shè)有鉆桿托盤(pán)，所述最內(nèi)層輕式鉆桿的下部設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊，所述m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊的上部設(shè)有拉力桿或鋼絲繩，該拉力桿或鋼絲繩上設(shè)有鉆桿下限位機(jī)構(gòu)，該鉆桿下限位機(jī)構(gòu)和第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；其中m為零或自然數(shù)，η為零或自然數(shù)，且m+n > 2。所述的m+n = 2、3或4較好或常用。所述的外下限位環(huán)的下方還設(shè)有活動(dòng)式外下限位環(huán)。所述的鉆桿下限位機(jī)構(gòu)較好的結(jié)構(gòu)為設(shè)有外下限位帽，外下限位帽與第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；有兩半套式限位蓋和外下限位帽的中心孔配合，兩半套式限位蓋的中心孔和拉力桿配合，拉力桿或鋼絲繩上固定有限位擋塊。所述的鉆桿下限位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)也可為兩半套式限位蓋和外下限位帽制成一體式結(jié)構(gòu)，其余同上；或?yàn)槠渌Y(jié)構(gòu)。所述的m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊為長(zhǎng)銷軸形較好，裝于最內(nèi)層輕式鉆桿的下部分和拉力桿或鋼絲繩間的絞聯(lián)件的孔中。[0010]所述的m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊也可為其他結(jié)構(gòu)，如為固定在拉力桿上的固定本實(shí)用新型的積極效果是克服了現(xiàn)有技術(shù)之不足，可大大減少鉆桿在工作時(shí)的整體重量，尤其是在鉆較淺的孔時(shí)效果更極為明顯，在提升及下放鉆頭時(shí)可達(dá)到減少燃油消耗和減輕設(shè)備磨損的目的，獲得既省力又節(jié)能的顯著效果，可大大降低生產(chǎn)成本，提高相關(guān)設(shè)備的使用壽命。以TR220D鉆機(jī)的鉆桿為例，若孔深在39米以內(nèi)時(shí)，第4層及第5層鉆桿未投入使用，未投入使用部分鉆桿重量達(dá)3. 5噸左右；若孔深在26米以內(nèi)時(shí)，第3層、第4層及第5層鉆桿未投入使用，未使用部分重量達(dá)5噸左右；而現(xiàn)在所用的鉆桿由于結(jié)構(gòu)的限制，只能在工作中將鉆桿整體提升、下放，造成不必要的浪費(fèi)；應(yīng)用本實(shí)用新型提供的新
型旋挖鉆桿，最大可減少鉆桿重量的50%左右，大大減少了燃油消耗，做到了節(jié)能減排，而且大大減輕設(shè)備磨損，使用方便，大大降低了維修成本，提高了設(shè)備的使用壽命。以下結(jié)合實(shí)施例及附圖做詳述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(或?yàn)閳D2的A-A剖視圖)。圖2是圖1的B-B剖視圖。圖3是圖1中件號(hào)6扭矩短節(jié)管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的俯視圖。圖5是本實(shí)用新型展開(kāi)I節(jié)時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)的含義如下1-最內(nèi)層輕式鉆桿，101-大彈簧，102-鉆桿托盤(pán)，103-m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊，104-絞聯(lián)件，105-拉力桿，106-(和最外層鉆桿管4通過(guò)軸承連接并可在豎直導(dǎo)軌上滑動(dòng)的)鉆桿支架，107-限位擋塊，108-鋼絲繩提升器，109-最內(nèi)層輕式鉆桿外鍵，2-鉆桿下限位機(jī)構(gòu)，201-兩半套式限位蓋，202-外下限位帽，3-外下限位環(huán)，301-活動(dòng)式外下限位環(huán)，4-最外層鉆桿管，5-內(nèi)層鉆桿管，6-扭矩短節(jié)管，7-最外層鉆桿管外鍵，8-內(nèi)鍵，9-外鍵。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、2、3、4、5，該輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，包括最外層鉆桿管4，最外層鉆桿管4上設(shè)有最外層鉆桿管外鍵7和內(nèi)鍵8，最外層鉆桿管4向里還依次套有η個(gè)內(nèi)層鉆桿管5，并設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿1，該最內(nèi)層輕式鉆桿I的外面設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿外鍵109，最內(nèi)層輕式鉆桿I的外面向外依次設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管6，最外面的扭矩短節(jié)管與最里面的內(nèi)層鉆桿管相連接，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管和扭矩短節(jié)管均設(shè)有內(nèi)鍵8和外鍵9，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管上部均固定有外下限位環(huán)3，該外下限位環(huán)3下行時(shí)均被其外鄰的內(nèi)層鉆桿管的內(nèi)鍵限位；所述最內(nèi)層輕式鉆桿I的下部設(shè)有鉆桿托盤(pán)102，所述最內(nèi)層輕式鉆桿I的下部設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊103，所述m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊103的上部設(shè)有拉力桿105或鋼絲繩，該拉力桿105或鋼絲繩上設(shè)有鉆桿下限位機(jī)構(gòu)2，該鉆桿下限位機(jī)構(gòu)2和第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；其中m為零或自然數(shù)，η為零或自然數(shù)，且m+n ^ 2。所述的m+n =3。所述的外下限位環(huán)3的下方還設(shè)有活動(dòng)式外下限位環(huán)301。所述的鉆桿下限位機(jī)構(gòu)2的結(jié)構(gòu)為設(shè)有外下限位帽202，外下限位帽202與第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；有兩半套式限位蓋201和外下限位帽202的中心孔配合，兩半套式限位蓋201的中心孔和拉力桿105配合，拉力桿105或鋼絲繩上固定有限位擋塊107。所述的m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊103為長(zhǎng)銷軸形，裝于最內(nèi)層輕式鉆桿I的下部分和拉力桿105或鋼絲繩間的絞聯(lián)件104的孔中。m個(gè)扭矩短節(jié)管6的結(jié)構(gòu)同內(nèi)層鉆桿管5的結(jié)構(gòu)，只是縮短了，且不設(shè)有外下限位環(huán)3(如圖4)。所述的m = 2、η = I時(shí)就即為2節(jié)式；所述的m =1、η = 2時(shí)即為3節(jié)式；所述的m = 0、n = 3時(shí)即為4節(jié)式,等等。本實(shí)用新型與普通鉆桿在結(jié)構(gòu)上有極大不同，其構(gòu)造形式是在普通鉆桿傳動(dòng)扭矩形式、大小及尺寸不變的基礎(chǔ)上，在工作時(shí)將內(nèi)層暫時(shí)不用的鉆桿去掉，換成除長(zhǎng)度不同外各項(xiàng)尺寸均相同的扭矩短節(jié)管(最內(nèi)層的鉆桿除外)。扭矩短節(jié)管長(zhǎng)度可略大于原鉆桿上內(nèi)鍵長(zhǎng)度，只要能滿足所需傳遞扭矩即可，其它的結(jié)構(gòu)形式也可。圖1也可視為保留兩層原鉆桿的示意圖，完全伸展后長(zhǎng)度為兩層鉆桿長(zhǎng)度。由于平時(shí)所遇孔深不同，鉆桿通常要求伸出四或五層才能滿足鉆孔要求，所以除最外層鉆桿不需改造外，其余鉆桿均可制作相對(duì)應(yīng)的扭矩短節(jié)管根據(jù)孔深加以替換，以滿足施工要求。其工作過(guò)程如下原最外層鉆桿自帶接聯(lián)法蘭與能在鉆機(jī)桅桿上做上下滑動(dòng)的鉆桿支架用螺栓相連接。鉆桿處于鉆桿桅桿的上部時(shí)，鉆頭處于孔口上部，隨著鋼絲繩的下放，被繩牽引的整套鉆桿及鉆頭開(kāi)始進(jìn)入孔內(nèi)，鉆桿連同鉆桿支架沿著鉆機(jī)桅桿滑道向下滑行。當(dāng)鉆孔較淺時(shí)，鉆桿沿著桅桿滑行還沒(méi)有到桅桿的下部限位處前鉆頭已經(jīng)到達(dá)孔底，此時(shí)鉆桿不會(huì)再向下滑行，更不需將整套鉆桿展開(kāi)才能進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)完成后卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)始利用鋼絲繩提引器將鉆頭、鉆桿向上提升，鉆桿及支架會(huì)沿著桅桿滑道向上升離孔外，即完成一個(gè)工作循環(huán)。當(dāng)鉆孔較深時(shí)，鉆桿連同支架沿滑道下滑到鉆機(jī)桅桿限位處，限位處即限制支架及最外層鉆桿使最外層鉆桿停止下滑，但此時(shí)鉆頭還未到達(dá)孔底，其余鉆桿及鉆頭在其本身重力的作用下會(huì)沿著最外層鉆桿內(nèi)孔一起繼續(xù)下滑，等第二層鉆桿上部的定位滑塊下滑到最外層鉆桿內(nèi)鍵上部時(shí)，定位滑塊就會(huì)被最外層鉆桿內(nèi)鍵擋住，阻止其第二層鉆桿下滑。此時(shí)鉆桿已是二根鉆桿節(jié)長(zhǎng)度，除不能再下滑的最外層及第二層鉆桿外，剩余的其它鉆桿會(huì)在其本身的重力下象第二層鉆桿一樣繼續(xù)在第二層鉆桿孔內(nèi)下滑，直到鉆頭到達(dá)孔底才不會(huì)再向下伸出。在伸出的過(guò)程中，托盤(pán)始終在最內(nèi)層鉆桿上并隨著最內(nèi)層鉆桿一同上下的。當(dāng)鉆桿攜帶鉆頭到達(dá)孔底后，鉆機(jī)上的動(dòng)力頭通過(guò)最外層鉆桿上的外鍵將扭矩傳遞到該鉆桿上，而該鉆桿又會(huì)通過(guò)其內(nèi)鍵及第二層鉆桿的外鍵將主機(jī)上的扭矩傳遞到第二層鉆桿上。依次類推，直至將鉆機(jī)上的動(dòng)力扭矩傳遞到鉆頭為止。當(dāng)鉆進(jìn)完畢后，鉆機(jī)上的卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩及提引器拉動(dòng)最里層的鉆桿向上升。而此時(shí)最里層鉆桿會(huì)通過(guò)托盤(pán)將下放時(shí)伸出的鉆桿一節(jié)一節(jié)的收縮回原來(lái)位置，再將整體鉆桿連同支架提升到鉆機(jī)桅桿的高處，使帶著鉆頭的鉆桿脫離孔口，便于卸土。以上過(guò)程為一次工作循環(huán)。m個(gè)扭矩短節(jié)管的長(zhǎng)銷軸形的上限位塊103的為雙作用軸1、起鉸座聯(lián)接作用；2、阻止短節(jié)鉆桿上竄，防止上竄后鉆桿短節(jié)與短節(jié)間上下脫開(kāi)而無(wú)法工作，長(zhǎng)度以超出最外邊的短節(jié)鉆桿直徑為宜。外下限位帽202可防止最內(nèi)層輕式鉆桿和最內(nèi)層的鉆桿脫離鉆桿而無(wú)法傳遞扭矩，能起到鉆桿定位的作用；兩半套式限位蓋201是對(duì)稱鋸開(kāi)。鉸座使最內(nèi)層輕式鉆桿內(nèi)部之間聯(lián)接拆卸方便，并利用拉力桿105或鋼絲繩能將提引器引到鉆桿外部，以便于安裝、拆卸?？筛鶕?jù)鉆孔深度需要，采用層數(shù)適宜的本輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，鉆進(jìn)過(guò)程中的工作過(guò)程及鉆孔效果與普通鉆桿相同。效果展示旋挖鉆機(jī)在工作中，除去鉆機(jī)鉆進(jìn)(動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng))及鉆頭提出孔口并轉(zhuǎn)離卸土以外，剩余的工作時(shí)間為鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)提升或下放鉆桿時(shí)間。根據(jù)孔深選配的鉆桿重量輕，故能在卷?yè)P(yáng)機(jī)提升下放時(shí)起到高效節(jié)能的目的。以TR220D鉆機(jī)的鉆桿為例，若孔深在39米以內(nèi)時(shí)，第4層及第5層鉆桿未投入使用，未投入使用部分鉆桿重量達(dá)3. 5噸左右；若孔深在26米以內(nèi)時(shí)，第3層、第4層及第5層鉆桿未投入使用，未使用部分重量達(dá)5噸左右。而現(xiàn)在所用的鉆桿由于結(jié)構(gòu)的限制，只能在工作中將鉆桿整體提升、下放，造成不必要的浪費(fèi)。該技術(shù)能將原鉆桿重量減輕5噸左右，此時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作時(shí)間不會(huì)少于總工作時(shí)間的三分之一。該鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)提升(下降)速度為1. 3m/s左右，全天工作時(shí)間以16小時(shí)為計(jì)(多數(shù)為24小時(shí)不停)，卷?yè)P(yáng)工作時(shí)間不會(huì)少于5. 3小時(shí)，此時(shí)鉆桿減輕的重量在工作中節(jié)省的功率為50000NX1. 3M/S = 65000N. M/S = 65KW。查得大馬力柴油機(jī)燃油一般為210g/Kff. h左右，所以每天節(jié)約柴油210g/KW. hX65KWX5. 3h = 72. 345Kg。若柴油按每公斤8元的價(jià)格計(jì)算，每天節(jié)省578元。為了保險(xiǎn)起見(jiàn),所計(jì)算的結(jié)果再按50%計(jì),每天也會(huì)節(jié)省289元，這是一筆非?？捎^的費(fèi)用。當(dāng)深度在26米 39米之間，所用鉆桿3層即可，所節(jié)省的重量在3. 5噸左右。但此時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)工作時(shí)間(即鉆桿提升、下放時(shí)間)不會(huì)少于總工作時(shí)間的50%，而此時(shí)由于鉆桿減輕重量所節(jié)省的功率為35000NX1. 3M/S = 45. 5KW，每天節(jié)約燃油重量可以達(dá)到210g/kw. hX45. 5KWX8h = 76. 44Kg,經(jīng)計(jì)算每天節(jié)省611元。若按計(jì)算結(jié)果的50%來(lái)說(shuō),每天也能節(jié)省305元，一年按250天工作時(shí)間計(jì)算，一年最少節(jié)省7. 6萬(wàn)元。以上只是對(duì)燃油部分的粗略計(jì)算，對(duì)鉆桿重量減輕后帶來(lái)的主機(jī)、油泵、馬達(dá)、特別是卷?yè)P(yáng)機(jī)及鋼絲繩減少磨損延長(zhǎng)壽命方面的經(jīng)濟(jì)效益也是很可觀的。
權(quán)利要求1.一種輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，包括最外層鉆桿管(4)，最外層鉆桿管(4)上設(shè)有最外層鉆桿管外鍵⑵和內(nèi)鍵(8)，其特征在于最外層鉆桿管(4)向里還依次套有η個(gè)內(nèi)層鉆桿管(5)，并設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿(I)，該最內(nèi)層輕式鉆桿(I)的外面設(shè)有最內(nèi)層輕式鉆桿外鍵(109)，最內(nèi)層輕式鉆桿(I)的外面向外依次設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管￠)，最外面的扭矩短節(jié)管與最里面的內(nèi)層鉆桿管相連接，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管和扭矩短節(jié)管均設(shè)有內(nèi)鍵(8)和外鍵 (9)，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管上部均固定有外下限位環(huán)(3)，該外下限位環(huán)(3)下行時(shí)均被其外鄰的內(nèi)層鉆桿管的內(nèi)鍵限位；所述最內(nèi)層輕式鉆桿(I)的下部設(shè)有鉆桿托盤(pán)(102)，所述最內(nèi)層輕式鉆桿(I)的下部設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊(103)，所述m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊(103)的上部設(shè)有拉力桿(105)或鋼絲繩，該拉力桿(105)或鋼絲繩上設(shè)有鉆桿下限位機(jī)構(gòu)⑵，該鉆桿下限位機(jī)構(gòu)⑵和第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；其中m為零或自然數(shù)，η為零或自然數(shù),且m+n ^ 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，其特征在于所述的m+n= 2、3或4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，其特征在于所述的外下限位環(huán)(3)的下方還設(shè)有活動(dòng)式外下限位環(huán)(301)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，其特征在于所述的鉆桿下限位機(jī)構(gòu)(2)的結(jié)構(gòu)為設(shè)有外下限位帽(202)，外下限位帽(202)與第η個(gè)內(nèi)層鉆桿管的頂部接觸限位；有兩半套式限位蓋(201)和外下限位帽(202)的中心孔配合，兩半套式限位蓋 (201)的中心孔和拉力桿(105)配合，拉力桿(105)或鋼絲繩上固定有限位擋塊(107)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，其特征在于所述的m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊(103)為長(zhǎng)銷軸形，裝于最內(nèi)層輕式鉆桿(I)的下部分和拉力桿(105)或鋼絲繩間的絞聯(lián)件(104)的孔中。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種輕便節(jié)能型旋挖鉆桿，涉及主要用于巖土樁基施工的旋挖鉆機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。包括最外層鉆桿管、n個(gè)內(nèi)層鉆桿管，最內(nèi)層輕式鉆桿的外面向外依次設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管，之間通過(guò)鍵傳遞扭矩及壓力，每個(gè)內(nèi)層鉆桿管上部均固定有外下限位環(huán)；最內(nèi)層輕式鉆桿的下部設(shè)有鉆桿托盤(pán)，最內(nèi)層輕式鉆桿下部設(shè)有m個(gè)扭矩短節(jié)管的上限位塊，最內(nèi)層輕式鉆桿的上部設(shè)有拉力桿，該拉力桿上設(shè)有鉆桿下限位機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)之不足，可大大減少鉆桿在工作時(shí)的整體重量，在提升及下放鉆頭時(shí)可達(dá)到減少燃油消耗和減輕設(shè)備磨損的目的，既省力又節(jié)能，大大降低生產(chǎn)成本，提高相關(guān)設(shè)備的使用壽命。
文檔編號(hào)E21B17/00GK202832250SQ20122053204
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者董彥宗, 董書(shū)彬 申請(qǐng)人:董書(shū)彬