CN101994483B - 塔式大直径深井行星子母钻 - Google Patents

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

塔式大直径深井行星子母钻

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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