CN101994483B - 塔式大直径深井行星子母钻 - Google Patents
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Abstract
塔式大直径深井行星子母钻,由子母钻(I)内安装中心钻(III)构成,子母钻(I)由液压马达(4)的齿轮(5)经驱动大齿轮(6)传动子母钻圆筒座(9),由它再经行星齿轮(14)与内齿轮(13)啮合传动子母钻(I)下端的若干个子钻头(II),子母钻(I)由后部的三向定位靠背轮组及中部的幅向靠背轮(8)滑滚定位,子母钻(I)上有由胀圈(68)及千斤顶(69)和挂钩(70)组成的扩胀机构(IV),中心钻(III)由空心轴(41)上联接螺旋叶片(42),下端有分瓣合抱的锥体尖钻(39),上端有平面轴承(60),并由齿轮(61)与液压马达(63)的齿轮(62)啮合传动,上端还有由输泥轮(56)与出泥盘(55)组成的出泥机构V,本发明优点是:安全、高效掘钻大直径、深井钻孔,掘进破碎、出泥、浇注混凝土桩基多工序综合一体化施工,且可防止软土层井壁崩塌。
Description
技术领域:
本发明涉及一种多钻头的深井大钻,特别是一种塔式大直径深井行星子母钻。
背景技术:
目前国内外现有的深井大钻头,是十分落后的完全跟不上形势的发展,小的螺旋钻机,钻井最大直径不能超80厘米,深度不能到30米,我国生产一种旋挖钻机是最先进的,它像一个口杯样的大铁罐,杯底安上一个可升缩的驱动轴,但钻井最深不能超60-70米,它每次钻满铁罐的渣土必须提上井来,到地面移位把里面的渣土卸尽,又要回位再伸向井内才能挖,工效低、特别向下钻时,每米都要降低驱动力。目前我国正在加快高速铁路的建设,这种高速铁路不能像原始铁路施工,用泥土来修筑路基,这样长期受火车的碾压震动,路基就会下沉,高低不平,影响高速行驶,带来严重安全问题,目前新工艺是钻深井到岩石层,再打混凝土路基墩,上面再架路基樑。在这种情况之下,厂家生产的现有的这种旋挖钻还供不应求。另一种是人工施工,工效会更慢,城市修立交桥的桥墩,建房的房墩墩井都是用人工挖,这样施工人员不是被塌方埋了,就是被一个小石子砸死或至残,所以是十分危险的。而时代的发展,非常急须有新一代快速高效的大直径深井大钻机。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种造价低、工效比上述现有钻机要提高十几二十倍,钻井深度也要增加数倍,而且边钻边加接延深的深井钻。
本发明的技术方案是一种塔式大直径深井行星子母钻,它由子母钻I内安装中心钻III构成,子母钻I下端装有若干子钻头II,上部有扩胀机构IV和出泥机构V;子母钻I是由外壳圆筒1内空间隔开套置子母钻圆筒座9,外壳圆筒1上端联接锥形尾盖31,子母钻圆筒座9下端联接喇叭状母钻座20,形成有环状空腔的夹层圆筒体,环状空腔内,在外壳圆筒1上部装有液压马达4,其轴齿轮5与固联于子母圆筒座9上的驱动大齿轮6啮合,驱动子母钻圆筒座9,子母钻圆筒座9中部经幅向靠背轮8、下端经三向定位靠背轮组与外壳圆筒1滑滚定位联接,三向定位靠背轮组是由固联于外壳圆筒1的三向定位座圈16上安装后向、幅向、前向三向定位靠背轮17、18、19;子钻头II是由子钻头轴25经多个轴承11、24安装在固联于母钻座20的座圈10及轴套座23中,子钻头轴25上端齿轮14与固联于外壳圆筒1上的内齿环13啮合,子钻头轴25下端装有刀架27和合金刀具28;中心钻III是由空心轴41上安装螺旋叶片42,空心轴41下端装有分瓣抱合的锥体尖钻39,空心轴41上端装有齿轮61,置于齿轮箱59内,由箱顶的液压马达63的轴齿轮62啮合传动,齿轮62下方的空心轴41上装有平面轴承60,齿轮箱59下方的空心轴41上装有输泥轮56,置于出泥盘55内,出泥盘55上有出泥漏斗58,出泥盘55与输泥轮56组成出泥机构V。
子母钻I的锥形尾盖31上端处装有多个立装的推力滑轮35,上有滑轮压环36与推力滑轮顶部滚动触接,中心钻III在与滑轮压环36相对应的位置上有靠背滚圈43与之压接,产生滑动定位将中心钻输泥***III托起。
根据中心钻III长度需要,在子母钻I的锥形尾盖31上端轴向延伸联接有1至多个铰轮圆筒外壳45,并增加轴向定位结构:即在其中某处相邻的两个铰轮圆筒外壳联接处装有辐向靠背轮49,在中心钻III的对应处有幅向靠背圈51与之幅向定位滚动触接,幅向靠背圈51经支撑叶片52联接于空心轴41上。
扩胀机构IV包含一个两端有锥面收缩口的圆筒形胀圈68和锁紧机构;胀圈68的外经大于外壳圆筒1外经,锁紧机构由铰接于子母钻I的千斤顶69与挂钩70组成,它将胀圈68定位锁装于子母钻I上。
本发明的优点是:安全、高效开挖大直径,深达数百米的大型深井,施工方便,掘井、出泥、浇注混凝土桩基多工序综合一体化施工,并带有扩胀机构可防止新填松散土层井壁崩塌。
附图说明:
图1、是本发明塔式大直径深井行星子母钻总体结构剖示图。
图2、是子母钻I、子钻头III及扩胀机构IV结构示意图。
图3、是中心钻III结构示意图。
图4、是图1中的A向视图,是子钻头II和中心钻III的平面布局图。
图5、是图1中的B向剖示图,子母钻I的喇叭状母钻座20上的收泥叶片22和子钻头II平面布局图。
图6、是图1中的C向剖示图,三向定位座圈上安放的前、后向及幅向靠背轮和子母钻I三向滑滚触接定位示意图。
图7、是图1中的D向剖示图,行星齿轮14和内齿环13啮合,以及子钻头II轴41的尾轴承11的支撑座圈10安装示意图。
图8、是图1中E向剖示图,子母圆筒座9和靠背轮8滑滚触接定位,子母钻I的驱动大齿轮6与液压马达4的齿轮与啮合示意图。
图9、是图1中的F向剖示图,子母钻I锥形尾盖31上方的推力滑轮35安装示意图。
图10、是绞轮圆筒外壳45纵剖示意图。
图11、是绞轮圆筒外壳45横剖示意图。
图12、是图上中G向剖示图,中心钻III的驱动齿轮61和液压马达63的齿轮62啮合及平面轴承60示意图。
图13、是胀圈68俯示图。
图14、是胀圈68纵示图。
具体实施方式:
本发明结合具体实施例参见附图进一步说明如下:
一种塔式大直径深井行星子母钻,其结构参见附图1、2、3,它由子母钻I内安装中心钻III构成,子母钻I下端装有若干子钻头II,子母钻I上部装有扩胀机构IV和出泥机构V。
子母钻I是由外壳圆筒1内空间隔开套置子母钻圆筒座9,外壳圆筒1上端联接锥形尾盖31,子母钻圆筒座9下端联接喇叭状母钻座20,形成一个有环状空腔的夹层圆筒体。在圆筒体的夹层环状空腔内,由上至下依次逐层安装液压马达4及其安装座圈2,液压马达轴齿轮5及与它啮合的环状驱动大齿轮6、靠背轮座圈7及其上安装的靠背轮8、子钻头轴尾轴承11、内齿环13及与它啮合的行星齿轮14、三向定位靠背轮组;行星齿轮14联接在子钻头轴25尾部,驱动大齿轮6联接在子母钻圆筒座9上;液压马达座圈2、靠背轮座圈7、内齿环13、三向定位座圈16均固联于外壳圆筒1上;三向定位靠背轮组是由三向定位座圈16上安装多个后向靠背轮17,幅向靠背轮18、前向靠背轮19组成。子母钻圆筒座9经驱动大齿轮6与液压马达4的轴齿轮6啮合,参见附图8,由液压马达4驱动旋转。三向定位靠背轮组将子母钻圆筒座9从前、后向及幅向三个方向滑滚定位,参见附图6。并由装于靠背轮座圈7上的靠背轮8将子母钻圆筒座9上部幅向滑滚定位,参见附图8。
子钻头II是由子钻头轴25经由前、后2个轴承24及尾轴承11分别装于尾轴承座圈10及轴套座23上,座圈10及轴套座23固联于子母钻圆筒座9上,子钻头轴25下端装有刀架27,其上装有合金刀片28,子钻头II是经子钻头轴25尾端行星齿轮14与内齿环13啮合,参见附图7,由子母钻圆筒座9带动旋转。
中心钻III是由空心轴41上安装螺旋叶片42,空心轴41下端装有分瓣抱合的锥体尖钻39,参见附图3,空心轴41上端装有齿轮61,置于齿轮箱59内,箱顶装有液压马达63,其轴齿轮62与空心轴端齿轮61啮合,参见附图12,中心钻III由液压马达63驱动。齿轮62下方的空心轴41上装有平面轴承60,空心轴41顶端联接有混凝土连接67头和圆筒螺母66。中心钻III与子钻头II之间的平面布局参见附图4。子钻头II与子母钻I下端的喇叭状母钻座20上的收泥叶片22平面布局结构图参见附图5。根据钻井深度需要,中心钻III可加长,分若干段由螺纹联接构成。
出泥机构由中心钻III的空心轴41上端安装的输泥轮56和子母钻I上端的出泥盘55组成,输泥轮56置于出泥盘55内,在齿轮箱59的下方。出泥盘55上有出泥漏斗58。参见附图1、2、3。
子母钻的锥形尾盖31上端处装有多个立装的推力滑轮35,参见附图1、2、3及附图9,滑轮压环36覆盖在推力滑轮35上,与推力滑轮35顶部滚动触接,中心钻III的空心轴41在与滑轮压环36相对应的位置上,经支撑叶片44联接有靠背滚圈43,靠背滚圈43与滑轮压环36压接。由此结构分担中心钻III的承重推力及加强幅向定位。
根据中心钻III的实际长度需要,在子母钻I的锥形尾盖31上端联接1个或多个绞轮圆筒外壳45,并增加幅向的定位结构,参见附图1、2及附图10、11,幅向定位是在某个两个相邻的绞轮圆筒外壳45联接处,装有幅向靠背轮49,在中心轴III的相对应处,空心轴41上经支撑叶片52联接幅向靠背圈51,幅向靠背圈51与幅向靠背轮49幅向定位滚动触接,绞轮圆筒外壳45的法兰盘联接处,在装幅向靠背轮49的圆筒位置上有泥浆孔51。
扩胀机构III参见附图2,它包含一个两端有锥面收缩口的圆筒形胀圈68,胀圈68由上、下两节圆周分多等份安装固联构成,(便于拆卸、更换)参见附图13、14,胀圈68外径大于外壳圆筒1的外径;还包含一个给胀圈68锁扣定位的锁紧机构,锁紧机构由铰接于千斤顶座圈71上的千斤顶69和挂钩70组成,千斤顶座圈71固联于子母钻I锥形尾盖31上端联接的绞轮圆筒外壳45上。
土建工程打地基开挖深井施工中,使用本发明钻具时,启动液压马达4,驱动子母钻I,由马达齿轮5与驱动大齿轮6啮合,驱动子母钻圆筒座9旋转,再由与内齿环13啮合的行星齿轮14带动子钻头II旋转,破碎泥土打井;同时启动液压马达63驱动中心钻III,其下端锥体尖钻39旋转破土打井,被破碎的泥土经中心钻II的空心轴41和轴上的螺旋叶片42形成的螺旋绞轮向上输送泥土经输泥轮56和出泥盘55组成的出泥机构送出地面;钻井施工过程中,在松软土层施工时,为防止井壁泥土崩塌脱落,本发明钻具特设置有扩胀机构;它是由子母钻I的锥形尾盖31上联接一个胀圈68,它将子母钻I圆筒外壳开挖出的井壁周边泥土向外扩胀挤紧压固,使井壁已无崩塌危害,当钻井井深到达固土层时,井壁已无崩塌危害,胀圈反而会增加向钻头向下钻进的阻力,此时经由锥形盖31上的吊环33将子母钻I小距离向上提起,绞轮圆筒外壳45上的千斤顶69脱离胀圈68,千斤顶69同自身重力向下倒垂,失去对胀圈68的锁扣定位作用,子母钻I便可脱离胀圈68继续向下钻进施工;当钻井施工至井深到位后,便可通过本发明钻尖浇注混泥凝土桩柱,混凝土由中心钻III上端的混凝土连接头67输入,经空心轴41注入井底端,冲开分瓣抱合的锥体尖钻39,注入井底岩层上。
本发明实用于江河海上桥墩井、高铁路基墩井、城市建房墩井、立交桥墩井及农村用的抗旱水井。
Claims (4)
1.一种塔式大直径深井行星子母钻,其特征在于它由子母钻(I)内安装中心钻(III)所构成,子母钻(I)下端围周装有若干子钻头(II),上部有扩胀机构(IV)和出泥机构(V):子母钻(I)是由外壳圆筒体(1)内腔空间隔开套置子母钻圆筒座(9),外壳圆筒(1)上端联接锥形尾盖(31),子母钻圆筒座(9)下端联接喇叭状母钻座(20),形成有环状空腔的夹层圆筒体,环状空腔内,在外壳圆筒体(1)的夹层环状空腔内上部装有液压马达(4),其轴齿轮(5)与固联于子母钻圆筒座(9)上的驱动大齿轮(6)啮合,驱动子母钻圆筒座(9),子母钻圆筒座(9)中部经由辐向靠背轮(8),下端经三向定位靠背轮组与外壳圆筒(1)滑滚定位联接,三向定位靠背轮组包括固联于外壳圆筒(1)的三向定位座圈(16)上安装后向(17)、辐向(18)、前向(19)靠背轮,子钻头(II)是由子钻头轴(25)经由前、后2个轴承(24)及尾轴承(11)分别装于尾轴承座圈(10)及轴套座(23)上,座圈(10)及轴套座(23)固联于子母钻圆筒座(9)上,子钻头轴(25)上端齿轮(14)与固联于外壳圆筒(1)上的内齿环(13)啮合,子钻头轴(25)下端装有刀架(27)和合金刀具(28);中心钻(III)是由空心轴(41)上安装螺旋叶片(42),空心轴(41)下端装有分瓣抱合的锥体尖钻(39)组成,空心轴(41)上端装有驱动大齿轮(61),置入齿轮箱(59)内,由箱顶的液压马达(63)齿轮(62)啮合驱动空心轴(41)上的齿轮(61)和整体中心钻,液压马达(63)齿轮(62)的下方的空心轴(41)上装有平面轴承(60),出泥机构(V)由中心钻(III)的空心轴(41)上端安装的输泥轮(56)和子母钻(I)上端的出泥盘(55)组成,输泥轮(56)置于出泥盘(55)内,在齿轮箱(59)的下方,出泥盘(55)上有出泥漏斗(58)。
2.根据权利要求1所述的塔式大直径深井行星子母钻,其特征在于其扩胀机构(IV)包含一个两端有锥面收缩口的圆筒形胀圈(68)和锁紧机构;胀圈(68)的外径大于外壳圆筒(1)外径,锁紧机构由铰接于千斤顶座圈(71)上的千斤顶(69)和挂钩(70)组成,千斤顶座圈(71)固联于子母钻(I)锥形尾盖(31)上端联接的绞轮圆筒外壳(45)上。
3.根据权利要求1所述的塔式大直径深井行星子母钻,其特征在于子母钻(1)的锥形尾盖(31)上端联接装有多个立装的推力滑轮(35)上有滑轮压环(36)与推力滑轮顶部滚动触接,中心钻(III)在与滑轮压环(36)相对应的位置上有靠背滚圈(43)与之压接。
4.根据权利要求1所述的塔式大直径深井行星子母钻,其特征在于根据中心钻(III)深度需要,在子母钻(1)的锥形尾盖(31)上端轴向延伸联接1至多个铰轮圆筒外壳(45),并增加辐向定位结构;即在其中某处相邻的两上铰轮圆筒外壳联接处装有辐向靠背轮(49),在中心钻(III)的对应处有辐向靠背圈(51)与之辐向定位滚动触接,辐向靠背圈(51)经支撑叶片(52)联接于空心轴(41)上。
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