專利名稱：用于挖掘井洞的對開式抓斗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在地面上挖掘井洞用的對開式抓斗，例如在大去除量的基礎(chǔ)樁孔的施工中，或連續(xù)排列的，所謂的可解體或可截?cái)嗟臉秹Φ氖┕ぶ?，或井孔的掘進(jìn)以及類似的工程中都有應(yīng)用。
這類公知的對開式抓斗，例如按DT-OS 20 09 597，是由下落和戳擊式的抓斗裝備的。其中設(shè)計(jì)為挖鏟的抓斗在下落時(shí)壓入地面，抓斗閉合并挖起松土。
在相同的土質(zhì)條件下，對抓斗效果起決定作用的是抓斗的挖取效率。其挖取效率自然主要取決于土質(zhì)的抗剪性，粘性以及含沙量和粗碎石量。在這種情況下，尤其是在高地下水位情況下挖取水下土質(zhì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情形，由于在抓斗的鏟斗中間夾有石塊而不能閉合，抓取物通過縫隙全部或至少一部分又漏出去。挖取效率也取決于抓斗回轉(zhuǎn)軸承的結(jié)構(gòu)和位置，因?yàn)槠錄Q定了鏟斗的閉合曲線呈鑷子形還是抓斗形。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)帶有外置的挖斗回轉(zhuǎn)軸承的鏟斗及簡易的剪刀形杠桿傳動(dòng)時(shí)，對粘性土質(zhì)至直徑1.3米仍可高效率工作。
鏟斗的挖取效率的前提是鏟斗足夠深的挖入地下。對此所需要的一定的沖擊能取決于土質(zhì)的抗剪和抗壓力，沖擊能由質(zhì)量和速度平方的乘積求得(m·v22).]]>這個(gè)值的大小在所有公知的抓斗標(biāo)準(zhǔn)中已存在，沖擊能和抓斗挖入深度按土質(zhì)條件已被確定。另外當(dāng)孔洞位于水下或其它流體下時(shí)，挖入地中還會(huì)受到很強(qiáng)阻礙。
對具有提升和閉合兩根鋼絲繩的鋼絲繩抓斗，為達(dá)到最佳的裝滿系數(shù)，沖擊和閉合過程可能被連續(xù)多次的重復(fù)。這對單根鋼絲繩抓斗是不可能的；在沖擊到底閉合后沒有再抓的可能性。
對于2～3米的大井孔，為了將孔芯分裂和破碎，強(qiáng)大的抓斗閉合力矩是必需的。而鑷子形的抓斗閉合運(yùn)動(dòng)在這里是絕對不適合的。
所需的閉合力矩只有通過大重量的抓斗才可能實(shí)現(xiàn)。這意味著鋼絲繩抓斗對挖掘機(jī)卷筒有一個(gè)大的拉力，同時(shí)需要很大的挖掘功率。這種挖掘機(jī)是很少使用和昂貴的。
與此相反，這種情況對液壓驅(qū)動(dòng)的抓斗則是另樣的。抓斗的提升運(yùn)動(dòng)和閉合運(yùn)動(dòng)出自兩個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)形式。這樣通過插入一個(gè)動(dòng)輪就可能使挖掘機(jī)提升鋼絲繩的拉力降低和由此選擇一種較小，功率較低的傳統(tǒng)尺寸的挖掘機(jī)。在這種情況下抓斗必須特別沉，即當(dāng)因液壓管回路的原因而缺少鏟掘作用的時(shí)候。
按照GB-PS 10 49 456和DE 23 34 591 C2人們試圖由此來改善抓斗的充滿系數(shù)，即設(shè)置能在垂直軸徑向撐緊在井孔壁上的周邊開口的壓力片以減少來自液壓閉合油缸的垂直力。這個(gè)建議涉及到一個(gè)純液壓抓斗，它要求有靈敏的控制機(jī)械和特別的控制機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)在土壤中和臟水中是很易出現(xiàn)控制故障的。這就會(huì)帶來這樣的結(jié)果，即抓斗不再能張開而被視為徒勞。
由于這種現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供這樣一種裝置，它可以適合上述的各種不同的條件，可與各種不同的低功率挖掘機(jī)相匹配，并首先保證在上述特殊土質(zhì)情況下也能有最佳的挖取裝滿系數(shù)。
用一種公知的在抓斗機(jī)架下端，鉸接在挖斗回轉(zhuǎn)軸承上的挖斗通過拉壓桿可打開和閉合來挖掘井孔時(shí)，按照本發(fā)明建議的設(shè)計(jì)方案采用A.一個(gè)由一個(gè)機(jī)架底座，四根機(jī)架柱和一根機(jī)架橫梁組成的抗彎曲的抓斗機(jī)架，B.一個(gè)裝在機(jī)架柱上的可移動(dòng)滑塊，其上鉸接用于抓斗動(dòng)作的拉壓桿，C.在與機(jī)架柱可拆卸連接的機(jī)架底座上安裝挖斗回轉(zhuǎn)軸承，D.在與機(jī)架柱可拆卸連接的機(jī)架橫梁上安裝抓斗機(jī)架與挖掘機(jī)鋼絲繩的連接裝置，E.在機(jī)架柱上設(shè)置至少兩個(gè)相對置鉸接的帶有與井孔半徑相應(yīng)的外形輪廓的盤狀支撐滑道。
帶有這些特征的本發(fā)明抓斗既可以作為液壓抓斗也可以作為鋼絲繩抓斗。做為液壓抓斗本裝置只可鉆進(jìn)或從很低的高度下落。為了達(dá)到高裝滿度，垂直安放的抓斗挖鏟在很高的壓力下被推進(jìn)地面，為此要求抓斗本身自重很沉或可增加附重，同時(shí)還需要液壓控制抓斗的振擺閉合運(yùn)動(dòng)與重復(fù)鉆進(jìn)相結(jié)合。
帶有這些特征的本抓斗還具有下面的優(yōu)點(diǎn)，它僅需更換較少的部件就可由液壓抓斗改為鋼絲繩抓斗或相反。另一重要特征是為與挖掘機(jī)連接，一個(gè)帶有鋼絲繩回轉(zhuǎn)滾筒的鋼絲繩牽引裝置或鋼絲繩輪固定在橫梁上。此外，與傳動(dòng)滑塊相連的驅(qū)動(dòng)油缸連接在橫梁上?；蛘咭粋€(gè)導(dǎo)向輪組設(shè)置在用鋼絲繩連接的滑塊上，并與一個(gè)插入的與機(jī)架底座可拆卸連接的鋼絲繩動(dòng)滑輪組相連接。
通過將驅(qū)動(dòng)液壓缸更換為導(dǎo)向輪組，該導(dǎo)向輪組在鋼絲繩動(dòng)滑輪組的傳動(dòng)滑塊上，鋼絲繩動(dòng)滑輪組與機(jī)架底座相連，并相應(yīng)地引入連接到控制機(jī)的鋼索，這樣即可實(shí)現(xiàn)基本部件的更換。
依據(jù)本發(fā)明更換機(jī)架橫梁可用兩種方法完成，無論是鋼絲繩抓斗還是液壓抓斗其工作方式都特別的優(yōu)越，也就是對液壓傳動(dòng)通過一個(gè)鋼索導(dǎo)輪連到挖掘機(jī)鋼絲繩引繩以及通過連接裝置到液壓缸，對鋼絲繩傳動(dòng)通過一個(gè)鋼絲繩回轉(zhuǎn)滾筒和閉合及提升鋼絲繩牽引裝置實(shí)現(xiàn)。
另一個(gè)特征是機(jī)架底座與機(jī)架柱也采用可拆式連接。當(dāng)抓斗直接與機(jī)架底座聯(lián)結(jié)時(shí)，本方法有其優(yōu)越性。抓斗軸承也可用本方法實(shí)現(xiàn)抓斗軸承座與機(jī)架底座的可拆式連接。
為了提高裝置自重，按照本發(fā)明可在機(jī)架底座上連接一個(gè)特殊的附重。
另一個(gè)重要特征涉及到支撐滑道及運(yùn)動(dòng)功能。首先在是在兩個(gè)相對面處安裝兩個(gè)支撐滑道，對大直徑井孔也可安裝四個(gè)。如果是非擴(kuò)井孔，則支撐滑道在此以很小的縫隙挨著孔壁為抓斗提供滑行導(dǎo)軌。
依照本發(fā)明在鉆井孔擴(kuò)孔時(shí)支撐滑道可以短時(shí)間的通過抓斗在水平方向頂住井孔而固定。在此每個(gè)支撐滑道都被支撐滾輪固定在傳動(dòng)滑塊的支撐上，在彈力的影響下靜止的支撐滑軌被支靠住，其鉸接在支撐滑道內(nèi)側(cè)。支撐滑道可通過支撐滾輪及傳動(dòng)滑塊靠在支撐滑軌上的運(yùn)動(dòng)而被緊壓在井壁上。
鋼絲繩抓斗的工作方式由此在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)其意義深遠(yuǎn)的功能改善，支撐滑軌用其底端鉸接在支撐滑道的下邊，其上端由所屬的支撐滑道上的彈簧力而被彈性地固定，支撐滾輪設(shè)置在一個(gè)凹槽內(nèi)。支撐滑軌凹槽在抓斗打開時(shí)固定住支撐滾輪及傳動(dòng)滑塊，盡管鋼絲繩是松垂的，當(dāng)打開的抓斗在上方由假如5米高下落時(shí)，兩根鋼絲繩被卷著自由松開。當(dāng)碰到井孔底部以及抓斗閉合開始時(shí)，支撐滾輪由支撐滑軌凹槽里頂出，并施加與彈簧力相反的朝外的壓力，該力做為壓力而由支撐滑道承受，這個(gè)在抓斗挖入土壤內(nèi)時(shí)的短時(shí)間的壓力壓向井壁，這樣抓斗只有超過摩擦自鎖才可能被朝上頂回。一旦傳動(dòng)滑塊從其起點(diǎn)開始向下運(yùn)動(dòng)，這個(gè)壓力立刻自動(dòng)產(chǎn)生作用，將立刻通過抓斗與井底的強(qiáng)力碰撞和閉合鋼絲繩運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生。
按照本發(fā)明的另一特征，當(dāng)拉壓桿通過一個(gè)軸向滑動(dòng)軸承與傳動(dòng)滑塊將抓斗鎖住時(shí)，抓斗在傳動(dòng)滑動(dòng)的初始運(yùn)動(dòng)階段可滯留在其打開位置。這樣傳動(dòng)滑塊可能克服連鎖返回一小段，使支撐滑道壓向鉆井壁，此時(shí)未向拉壓桿施力。此后由于傳動(dòng)滑塊繼續(xù)向下進(jìn)行力的傳遞運(yùn)動(dòng)在拉緊作用下開始抓斗閉合過程。
可以通過支撐滑軌的特殊形式及與傳動(dòng)滑塊連在一起的支撐輪的垂直的力的傳遞運(yùn)動(dòng)來控制拉緊效果。
例如可能這樣產(chǎn)生效果，當(dāng)抓斗閉合運(yùn)動(dòng)開始時(shí)摩擦阻力最大，但在當(dāng)抓斗轉(zhuǎn)入閉合階段的繼續(xù)閉合過程中會(huì)減小。
由抓斗的受力圖可以了解到，閉合過程開始時(shí)垂直方向的剪力隨著閉合路程的增長而彎曲趨于幾乎水平。由此得出，由本身自重和來自本專利的附加摩擦力所構(gòu)成的反作用力肯定是在開始時(shí)最大。
附圖中

圖1為本發(fā)明的液壓結(jié)構(gòu)抓斗；圖2為圖1所示抓斗的機(jī)架；圖3為圖1所示抓斗的挖斗；
圖4為圖1所示抓斗的機(jī)架橫梁；圖5為圖2機(jī)架的A-A截面；圖6為圖1中的附重；圖7所示為本發(fā)明的鋼絲繩抓斗在非擴(kuò)井孔時(shí)打開的挖斗和連鎖的傳動(dòng)滑塊；圖8為圖7所示抓斗的閉合挖斗及解除連鎖的傳動(dòng)滑塊；圖9為圖7所示抓斗的一個(gè)單件帶傳動(dòng)滑塊和鋼絲繩滑輪組的鋼絲繩；圖10為圖7所示抓斗的局部視圖，帶連鎖傳動(dòng)的滑塊在擴(kuò)孔的鉆井中；圖11為圖7或圖1所示的抓斗在擴(kuò)孔的鉆井時(shí)的解除連鎖的傳動(dòng)滑塊及通過支撐滑道拉緊；圖12為圖11所示抓斗在挖斗閉合階段帶有解除拉緊返回的支撐滑道。
從圖1至圖6所示的液壓抓斗的結(jié)構(gòu)實(shí)例可得出本發(fā)明的基本特征。GR表示抓斗機(jī)架體，它的一部分作為機(jī)架1在圖2，4，5中標(biāo)出。2為機(jī)架底座，3為機(jī)架柱，4為機(jī)架橫梁，它們組合在一起構(gòu)成機(jī)架體。如圖3所示，機(jī)架底座上固定有挖斗軸承座26及挖斗5的挖斗回轉(zhuǎn)軸承31。在挖斗軸承座26有一個(gè)與機(jī)架底座2相配合的孔，中心軸20精確固定在里面，該軸通過連接螺栓21來定位。27為軸承孔，用于連接挖斗5上的拉壓桿15，在這里孔位是由挖斗回轉(zhuǎn)軸承31確定的，當(dāng)挖斗打開時(shí)其挖齒43垂直朝下。
如圖4所示，機(jī)架橫梁4可通過松開螺栓連接(見孔23)向上拆下，換上圖7至圖12所示的固定鋼絲繩46用的機(jī)架橫梁6。驅(qū)動(dòng)液壓缸13通過地腳螺栓25固定在孔內(nèi)，并通過軸承銷24與傳動(dòng)滑塊12連結(jié)，拉壓桿15與傳動(dòng)滑塊上的支承點(diǎn)28連接。傳動(dòng)滑塊沿機(jī)架柱3長度方向滑動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)油缸13與蓄能器44可靠連接，在輸送過程中抓斗保持壓力負(fù)荷封閉。
此外在機(jī)架橫梁4上有一個(gè)連接裝置，它將抓斗機(jī)架和挖掘機(jī)之間的鋼絲繩輪18通過一個(gè)帶壓力軸承17的鉸節(jié)(Drehwirbel)連接起來。接頭16用于液壓管的連接。
圖5用截面圖來清楚的表明機(jī)架柱3與機(jī)架底座2的關(guān)系。
圖6表明附重14通過可拆卸螺栓19與兩個(gè)機(jī)架柱3之間的軸承板22連接。
11是兩個(gè)對置的支撐滑道，它們采用非緊貼的在徑向可調(diào)整的方法固定在機(jī)架柱3上。
如前所述，一些基本功能元件可通過較簡便的方法與機(jī)架連接，以構(gòu)成積木式系統(tǒng)。通過這種抓斗結(jié)構(gòu)可以迅速的將液壓驅(qū)動(dòng)變換為鋼絲繩驅(qū)動(dòng)。這種可能性在許多情況下節(jié)省了由鋼絲繩到液壓抓斗的準(zhǔn)備期，因?yàn)樾枰鶕?jù)地質(zhì)情況和井孔直徑來確定使用這種或那種抓斗形式更有利。
圖7至圖12涉及到按照本發(fā)明的鋼絲繩抓斗在擴(kuò)孔和非擴(kuò)孔情況下其部件是如何構(gòu)成的。
如圖7和8所示，傳動(dòng)滑塊12對挖斗的操縱是通過拉壓桿15經(jīng)滑輪組實(shí)現(xiàn)的。其結(jié)構(gòu)由圖9來表示。這個(gè)滑輪組由傳動(dòng)滑塊上的導(dǎo)向滑輪組7，軸承板22上的動(dòng)滑輪組8，閉合鋼絲繩9和提升鋼絲繩10所組成，通過郁金香花形結(jié)構(gòu)的鋼絲繩導(dǎo)引件46牽引。
按圖7和圖8的結(jié)構(gòu)形式，支撐滑道11對非擴(kuò)孔井孔是不可移動(dòng)地固定在機(jī)架柱3上的。支撐滑軌“A”34通過軸承35固定在支撐滑道11上，通過固定在可調(diào)支座37上的壓簧36柔和的頂住傳動(dòng)滑塊12上的支撐滾輪29。在圖7所示的傳動(dòng)滑塊12的位置，其支撐滾輪29鎖緊在支撐滑軌“A”34的凹槽47內(nèi)，通過這種閉鎖，使帶有拉壓桿15的傳動(dòng)滑塊12在抓斗下落至井底時(shí)固定在其位置，當(dāng)鋼絲繩松勁時(shí)挖斗也可靠的保持在打開位置。當(dāng)抓斗撞到井底以及閉合過程開始的時(shí)候，支撐滾輪29在短的向下運(yùn)動(dòng)中向外壓迫支撐滑軌“A”，并在傳動(dòng)滑塊12的繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)中擠出凹槽47，以至沿著滑動(dòng)面48至49下滑。
圖10至圖12給出在擴(kuò)孔情況下按照本發(fā)明的鋼絲或液壓抓斗的結(jié)構(gòu)和工作方式。在圖10給出的位置，傳動(dòng)滑塊12的支撐滾輪29鎖定在支撐滑軌“B”40的凹槽47中，由此傳動(dòng)滑塊12在其上端起始位置固定，萬一鋼絲繩松勁，挖斗5也保持在打開狀態(tài)。一旦在井底進(jìn)入傳動(dòng)滑塊12的閉合運(yùn)動(dòng)，支撐滾輪29脫離凹槽47的鎖緊，并在支撐滑軌40的滑動(dòng)平面50上將支撐滑道向井孔方向頂壓，由此施加一個(gè)短時(shí)間的頂入力，并在抓斗停留位置超過摩擦自鎖而拉緊，以至抓斗在挖斗鏟入土壤中時(shí)獲得一個(gè)較大的反作用力。
通過這些裝置也可改善挖斗的裝滿系數(shù)，特別是當(dāng)最后所述過程被反復(fù)重復(fù)的時(shí)候。
權(quán)利要求
1.用于挖掘井洞的對開式抓斗，在該抓斗機(jī)架(GR)下端，鉸接在挖斗回轉(zhuǎn)軸承座(26)上的挖斗(5)通過拉壓桿(15)可打開和閉合，其特征在于A.一個(gè)由機(jī)架底座(2)，四根機(jī)架柱(3)和機(jī)架橫梁(4，6)構(gòu)成的抗彎抓斗機(jī)架(GR)，B.一個(gè)沿機(jī)架柱(3)滑動(dòng)的傳動(dòng)滑塊(12)，在其上鉸接用于挖斗(5)運(yùn)動(dòng)的拉壓桿(15)，C.在與機(jī)架柱(3)連接的機(jī)架底座(2)上裝有可拆卸的挖斗回轉(zhuǎn)軸承(31)，D.在與機(jī)架柱(3)可拆卸連接的橫梁(4，6)上裝置抓斗機(jī)架(GR)與挖掘機(jī)之間的連接裝置(18，30)，E.在機(jī)架柱(3)上裝有至少兩個(gè)相對置鉸接的盤狀支撐滑道(11)其外部輪廓與鉆井孔半徑基本一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于一個(gè)導(dǎo)向輪(18)或回轉(zhuǎn)滾筒(30)設(shè)置在機(jī)架橫梁(6)上以便與挖掘機(jī)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于在傳動(dòng)滑塊(12)上固定一個(gè)與橫梁(4)相連的驅(qū)動(dòng)液壓缸(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于在用連接鋼絲繩(9)連接的傳動(dòng)滑塊(12)上設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向輪組(7)，該導(dǎo)向輪組通過一個(gè)插入的與機(jī)架底座(2)可拆卸連接的鋼絲繩動(dòng)滑輪組(8)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于帶提升導(dǎo)向輪(18)的機(jī)架橫梁(4)和連接件(25)用于驅(qū)動(dòng)油缸(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于帶一個(gè)鋼絲回轉(zhuǎn)滾筒(30)的機(jī)架橫梁(6)和用于鋼絲繩引入的鋼絲引繩(46)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于機(jī)架底座(2)與機(jī)架柱(3)采用可拆卸式連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于挖斗軸承(26)與機(jī)架底座(2)采用可拆卸式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于在機(jī)架底座(2)上可連接附重(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于每個(gè)支撐滑道(11)在傳動(dòng)滑塊(12)上配備有支撐滾輪(29)，在支撐滑道上放置由彈簧支撐的支撐滑軌(34，40)，它們鉸接在支撐滑道(11)的內(nèi)側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的抓斗，其特征在于支撐滑軌(34，40)的下端與支撐滑道(11)的下部鉸接，支撐滑軌上部與支撐滑道(11)相對的地方彈性地承受一個(gè)彈簧力，還有一個(gè)與支撐滑輪(29)相適應(yīng)的凹槽(47)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的抓斗，其特征在于支撐滑軌(40)上凹槽(47)旁連接有一段用于支撐滾輪(29)的滑動(dòng)面(48)，支撐滾輪(29)在與其相配合的凹槽(47)內(nèi)基本平行于機(jī)架柱(3)滑動(dòng)，其緊接著的下一段滑動(dòng)面(49)向著支撐滑道方向傾斜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的抓斗，其特征在于支撐滑軌(34)上有一個(gè)挨著凹槽(47)的用于支撐滾輪(29)的向支撐滑道(11)傾斜的滑動(dòng)面50，并連接另一個(gè)與機(jī)架柱(3)基本平行的滑動(dòng)面(51)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓斗，其特征在于拉壓桿(15)的上端通過一個(gè)可垂直移動(dòng)的支座(41)與傳動(dòng)滑塊(12)連接。
全文摘要
在土壤中挖掘井洞用的對開式抓斗，在其抓斗機(jī)架下端，鉸接在挖斗回轉(zhuǎn)軸承上的抓斗借助拉壓桿可打開和閉合，該抓斗具有一個(gè)由機(jī)架底座(2)，四根機(jī)架柱(3)和機(jī)架橫梁(4，6)構(gòu)成的抗彎抓斗機(jī)架；一個(gè)可在機(jī)架柱(3)上滑動(dòng)的傳動(dòng)滑塊(12)，在其上鉸接用于挖斗(5)運(yùn)動(dòng)的拉壓桿(15)，在與機(jī)架柱(3)連接的機(jī)架底座(2)上裝有可拆卸的挖斗回轉(zhuǎn)軸承(31)，在與機(jī)架柱(3)可拆卸連接的橫梁(4，6)上設(shè)置抓斗機(jī)架與挖掘機(jī)之間的連接裝置(18，30)。此外在機(jī)架柱(3)上裝有至少兩個(gè)相對置鉸接的盤狀支撐滑道(11)，其外部輪廓與鉆井孔半徑基本一致。
文檔編號E21B17/10GK1119884SQ9419155
公開日1996年4月3日 申請日期1994年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月23日
發(fā)明者西奧·弗羅姆 申請人:鮑維爾特殊地下工程公司