CN111705791A - 一种双轮三维掘成桩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双轮三维掘成桩装置，包括主钻杆、传动筒和一对传动杆，主钻杆竖直设置穿过传动筒，且传动筒两端与主钻杆间设有密封机构，主钻杆周面设有水平掘搅片，水平掘搅片底面设有出浆口，主钻杆顶端设有入浆口，入浆口通过设置在主钻杆和水平掘搅片内部的导浆通道与出浆口连通；传动杆一端穿入传动筒，另一端固定有竖向转筒，竖向转筒周面设有竖向搅动机构，主钻杆通过传动机构与传动杆传动连接。本发明对泥土进行三维充分搅拌，搅拌更加均匀，提高了水泥的渗入度，避免水泥冒浆、搅拌头空转现象，大大提高了土体加固效果；采用单一动力同时控制主钻杆和传动杆工作，控制简单，成本低，普及性强。

Description

一种双轮三维掘成桩装置

技术领域

本发明涉及水泥土搅拌设备技术领域，具体涉及一种双轮三维掘成桩装置。

背景技术

软土地基处理方法有多种，其中水泥土搅拌桩技术在最近几十年得到广泛的应用。水泥土搅拌桩技术是利用水泥作为固化剂，通过机械使固化剂与土体进行强制搅拌，然后通过固化剂与土体之间产生的一系列物理化学反应提高被加固土体的强度。水泥土搅拌桩法具有施工简单、快速、基本不振动等优点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少并控制复合地基沉降。

目前现有的水泥土搅拌桩施工采用单向的搅拌头，仅对水泥土进行水平向的搅拌，在搅拌过程中注入水泥进行固化，然后仅仅单向搅拌无法对周围泥土进行充分的打散，导致水泥无法充分进入泥土中进行加固，大量水泥沿搅拌孔内壁冒出造成冒浆现象；特别的在某些黏度较高的土质上施工时，水平向的搅拌头会带动周围一大块土块进行旋转，造成空转现象，影响了正常施工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双轮三维掘成桩装置，该掘搅头能够解决现有技术中水泥无法充分进入泥土中进行加固，大量水泥沿搅拌孔内壁冒出造成冒浆现象；水平向的搅拌头会带动周围一大块土块进行旋转，造成空转现象，影响了正常施工的技术问题。

一种双轮三维掘成桩装置，包括主钻杆、传动筒和一对传动杆，所述主钻杆竖直设置穿过所述传动筒，且传动筒两端与主钻杆间设有密封机构，所述主钻杆周面设有水平掘搅片，所述水平掘搅片底面设有出浆口，所述主钻杆顶端设有入浆口，所述入浆口通过设置在所述主钻杆和水平掘搅片内部的导浆通道与所述出浆口连通；所述一对传动杆水平对称设置在所述传动筒两侧，且传动杆一端穿入所述传动筒，另一端固定有竖向转筒，所述竖向转筒周面设有竖向搅动机构，所述主钻杆通过设置在所述传动筒内部的传动机构与所述传动杆传动连接，且主钻杆的水平旋转通过传动机构带动传动杆竖向旋转。

与现有技术相比，上述技术方案的有益效果是：

本发明主钻杆竖直穿过传动筒设置，并且通过传动筒内部的传动机构与水平的一对传动杆连动，传动杆的端部设置竖向转筒，当主钻杆进行水平旋转带动水平掘搅片工作对周围泥土进行水平向搅拌时，竖向转筒进行竖向旋转带动竖向搅动机构工作，从而对周围泥土进行竖向充分搅拌，两者配合对泥土进行三维充分搅拌，搅拌更加均匀，提高了水泥的渗入度，避免水泥冒浆、搅拌头空转现象，大大提高了土体加固效果；

本发明采用单一动力同时控制主钻杆和传动杆工作，无需采用双动力分别控制模式，控制简单，成本低，普及性强。

本发明的进一步改进方案如下：

进一步的，所述传动机构包括定锥形齿轮和动锥形齿轮，所述定锥形齿轮套设固定在所述主钻杆上，所述动锥形齿轮套设固定在所述传动杆端部，所述定锥形齿轮和动锥形齿轮相啮合传动。

通过采用上述方案，主钻杆通过定锥形齿轮带动动锥形齿轮旋转，从而控制传动杆旋转，将水平向旋转转化为竖直向旋转。

进一步的，所述定锥形齿轮与所述主钻杆间设有花键，所述主钻杆周面设有用于支撑所述定锥形齿轮的一圈支撑环，所述支撑环和所述定锥形齿轮底面间通过螺栓固定。

通过采用上述方案，支撑环将定锥形齿轮托住并与其固定，定锥形齿轮与主钻杆间通过花键连动。

进一步的，所述主钻杆上还套设安装有下支撑锥形齿轮，所述下支撑锥形齿轮与所述主钻杆间设有支撑轴承，且下支撑锥形齿轮与所述动锥形齿轮啮合。

通过采用上述方案，下支撑锥形齿轮设置在动锥形齿轮下方与其啮合，对动锥形齿轮起到支撑作用，避免其旋转过程中移位；另外定锥形齿轮、下支撑锥形齿轮和一对动锥形齿轮之间形成内部密封，避免外部环境影响其内部传动正常运行。

进一步的，所述密封机构包括上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板分别固定在所述传动筒的顶面和底面，所述主钻杆穿过所述上盖板和下盖板设置，且主钻杆与上盖板和下盖板间分别设有上密封轴承和下密封轴承。

通过采用上述方案，上盖板固定在传动筒顶端并通过上密封轴承与主钻杆连接形成密封面，下盖板固定在传动筒底端并通过下密封轴承与主钻杆连接形成密封面，避免外部泥土和水泥等进入传动筒内部影响正常运行。

进一步的，所述主钻杆包括由上至下通过轴套依次连接固定的连接部、传动部和钻头部，所述水平掘搅片设置在所述连接部和钻头部，所述传动部穿过所述传动筒设置，所述连接部和所述钻头部均设有两对水平掘搅片，一对所述水平掘搅片的连线与相邻一对水平掘搅品的连线之间呈90°夹角。

通过采用上述方案，安装时首先将传动部***传动筒内固定安装，之后再通过轴套安装连接部和钻头部，便于生产、运输和安装。

进一步的，所述传动筒周面设有与所述传动杆匹配的连接筒，所述连接筒内部与传动筒内部连通，所述传动杆穿过所述连接筒，且传动杆与连接筒间设有传动密封轴承。

通过采用上述方案，连接筒便于安装竖向转筒，同时连接筒内部被传动密封轴承密封，避免外部泥土进入传动筒内部，保证密封。

进一步的，所述传动杆外端设有堵头，传动杆周面设有一圈卡块，所述卡块与堵头配合夹紧固定所述竖向转筒，所述堵头外表面还设有外封环，所述外封环、堵头和竖向转筒通过螺栓固定。

通过采用上述方案，堵头和卡块配额和夹紧竖向转筒，外封环保证堵头与竖向转筒间密封。

进一步的，所述竖向搅动机构包括由内至外设置的刮泥片、竖向掘搅片，所述刮泥片包括依次连接的安装部、刮泥部和上翻部，所述安装部沿所述竖向转筒径向设置与竖向转筒固定，所述刮泥部朝内侧倾斜至所述密封机构上方，所述上翻部朝上翻转设置在所述刮泥部端部；所述竖向掘搅片沿所述竖向转筒径向对称设置在竖向转筒周面。

通过采用上述方案，刮泥片的刮泥部和上翻部配合将传动筒顶部和底部的泥土和水泥刮去，避免堆积在传动筒上下面影响搅头的正常升降和运行；竖向掘搅片进行竖向旋转对周面泥土进行充分搅拌。

进一步的，所述竖向搅动机构还包括设置在最外侧的外向掘搅片，所述外向掘搅片下部与所述竖向转筒连接，中部朝外侧倾斜，上部外翻设置。

通过采用上述方案，外侧掘搅片朝外倾斜，将外侧泥土刮下搅拌，增大竖向搅拌范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明的实施例的立体结构示意图。

图2是本发明的实施例的正视结构示意图。

图3是本发明的实施例的内部机构剖视示意图。

图4是图3中a的局部放大结构示意图。

图中所示：

1、主钻杆；101、入浆口；102、支撑环；103、连接部；104、传动部；105、钻头部；106、轴套；

2、传动筒；

3、传动杆；301、堵头；302、卡块；303、外封环；

4、密封机构；401、上盖板；402、下盖板；403、上密封轴承；404、下密封轴承；

5、水平掘搅片；501、出浆口；

6、导浆通道；

7、竖向转筒；

8、竖向搅动机构；801、刮泥片；802、竖向掘搅片；803、安装部；804、刮泥部；805、上翻部；806、外向掘搅片；

9、传动机构；901、定锥形齿轮；902、动锥形齿轮；903、花键；904、下支撑锥形齿轮；905、支撑轴承；

10、连接筒；

11、传动密封轴承。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至4所示，本实施例提供的一种双轮三维掘成桩装置，包括主钻杆1、传动筒2和一对传动杆3，主钻杆1竖直设置穿过传动筒2，且传动筒2两端与主钻杆1间设有密封机构4。

密封机构4包括上盖板401和下盖板402，上盖板401和下盖板402分别固定在传动筒2的顶面和底面，主钻杆1穿过上盖板401和下盖板402设置，且主钻杆1与上盖板401和下盖板402间分别设有上密封轴承403和下密封轴承404。

上盖板401固定在传动筒2顶端并通过上密封轴承403与主钻杆1连接形成密封面，下盖板402固定在传动筒2底端并通过下密封轴承404与主钻杆1连接形成密封面，避免外部泥土和水泥等进入传动筒2内部影响正常运行。

主钻杆1周面设有水平掘搅片5，水平掘搅片5底面设有出浆口501，主钻杆1顶端设有入浆口101，入浆口101通过设置在主钻杆1和水平掘搅片5内部的导浆通道6与出浆口501连通。

主钻杆1包括由上至下通过轴套依次连接固定的连接部103、传动部104和钻头部105，水平掘搅片5设置在连接部103和钻头部105，传动部104穿过传动筒2设置，连接部103和钻头部105均设有两对水平掘搅片5，一对水平掘搅片5的连线与相邻一对水平掘搅品的连线之间呈90°夹角。

安装时首先将传动部104***传动筒2内固定安装，之后再通过轴套安装连接部103和钻头部105，便于生产、运输和安装。

一对传动杆3水平对称设置在传动筒2两侧，且传动杆3一端穿入传动筒2，另一端固定有竖向转筒7，竖向转筒7周面设有竖向搅动机构8，主钻杆1通过设置在传动筒2内部的传动机构9与传动杆3传动连接，且主钻杆1的水平旋转通过传动机构9带动传动杆3竖向旋转。

传动机构9包括定锥形齿轮901和动锥形齿轮902，定锥形齿轮901套设固定在主钻杆1上，动锥形齿轮902套设固定在传动杆3端部，定锥形齿轮901和动锥形齿轮902相啮合传动。

主钻杆1通过定锥形齿轮901带动动锥形齿轮902旋转，从而控制传动杆3旋转，将水平向旋转转化为竖直向旋转。

定锥形齿轮901与主钻杆1间设有花键903，主钻杆1周面设有用于支撑定锥形齿轮901的一圈支撑环102，支撑环102和定锥形齿轮901底面间通过螺栓固定。

支撑环102将定锥形齿轮901托住并与其固定，定锥形齿轮901与主钻杆1间通过花键903连动。

主钻杆1上还套设安装有下支撑锥形齿轮904，下支撑锥形齿轮904与主钻杆1间设有支撑轴承905，且下支撑锥形齿轮904与动锥形齿轮902啮合。

下支撑锥形齿轮904设置在动锥形齿轮902下方与其啮合，对动锥形齿轮902起到支撑作用，避免其旋转过程中移位；另外定锥形齿轮901、下支撑锥形齿轮904和一对动锥形齿轮902之间形成内部密封，避免外部环境影响其内部传动正常运行。

传动筒2周面设有与传动杆3匹配的连接筒10，连接筒10内部与传动筒2内部连通，传动杆3穿过连接筒10，且传动杆3与连接筒10间设有传动密封轴承11。

连接筒10便于安装竖向转筒7，同时连接筒10内部被传动密封轴承11密封，避免外部泥土进入传动筒2内部，保证密封。

传动杆3外端设有堵头301，传动杆3周面设有一圈卡块302，卡块302与堵头301配合夹紧固定竖向转筒7，堵头301外表面还设有外封环303，外封环303、堵头301和竖向转筒7通过螺栓固定。

堵头301和卡块302配合夹紧竖向转筒7，外封环303保证堵头301与竖向转筒7间密封。

竖向搅动机构8包括由内至外设置的刮泥片801、竖向掘搅片802，刮泥片801包括依次连接的安装部803、刮泥部804和上翻部805，安装部803沿竖向转筒7径向设置与竖向转筒7固定，刮泥部804朝内侧倾斜至密封机构4上方，上翻部805朝上翻转设置在刮泥部804端部；竖向掘搅片802沿竖向转筒7径向对称设置在竖向转筒7周面。

刮泥片801的刮泥部804和上翻部805配合将传动筒2顶部和底部的泥土和水泥刮去，避免堆积在传动筒2上下面影响搅头的正常升降和运行；竖向掘搅片802进行竖向旋转对周面泥土进行充分搅拌。

竖向搅动机构8还包括设置在最外侧的外向掘搅片806，外向掘搅片806下部与竖向转筒7连接，中部朝外侧倾斜，上部外翻设置。

外侧掘搅片朝外倾斜，将外侧泥土刮下搅拌，增大竖向搅拌范围。

本实施例主钻杆1竖直穿过传动筒2设置，并且通过传动筒2内部的传动机构9与水平的一对传动杆3连动，传动杆3的端部设置竖向转筒7，当主钻杆1进行水平旋转带动水平掘搅片5工作对周围泥土进行水平向搅拌时，竖向转筒7进行竖向旋转带动竖向搅动机构8工作，从而对周围泥土进行竖向充分搅拌，两者配合对泥土进行三维充分搅拌，搅拌更加均匀，提高了水泥的渗入度，避免水泥冒浆、搅拌头空转现象，大大提高了土体加固效果；

本实施例采用单一动力同时控制主钻杆1和传动杆3工作，无需采用双动力分别控制模式，控制简单，成本低，普及性强。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种双轮三维掘成桩装置，其特征在于，包括主钻杆、传动筒和一对传动杆，所述主钻杆竖直设置穿过所述传动筒，且传动筒两端与主钻杆间设有密封机构，所述主钻杆周面设有水平掘搅片，所述水平掘搅片底面设有出浆口，所述主钻杆顶端设有入浆口，所述入浆口通过设置在所述主钻杆和水平掘搅片内部的导浆通道与所述出浆口连通；所述一对传动杆水平对称设置在所述传动筒两侧，且传动杆一端穿入所述传动筒，另一端固定有竖向转筒，所述竖向转筒周面设有竖向搅动机构，所述主钻杆通过设置在所述传动筒内部的传动机构与所述传动杆传动连接，且主钻杆的水平旋转通过传动机构带动传动杆竖向旋转。

2.根据权利要求1所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述传动机构包括定锥形齿轮和动锥形齿轮，所述定锥形齿轮套设固定在所述主钻杆上，所述动锥形齿轮套设固定在所述传动杆端部，所述定锥形齿轮和动锥形齿轮相啮合传动。

3.根据权利要求2所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述定锥形齿轮与所述主钻杆间设有花键，所述主钻杆周面设有用于支撑所述定锥形齿轮的一圈支撑环，所述支撑环和所述定锥形齿轮底面间通过螺栓固定。

4.根据权利要求2所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述主钻杆上还套设安装有下支撑锥形齿轮，所述下支撑锥形齿轮与所述主钻杆间设有支撑轴承，且下支撑锥形齿轮与所述动锥形齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述密封机构包括上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板分别固定在所述传动筒的顶面和底面，所述主钻杆穿过所述上盖板和下盖板设置，且主钻杆与上盖板和下盖板间分别设有上密封轴承和下密封轴承。

6.根据权利要求1所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述主钻杆包括由上至下通过轴套依次连接固定的连接部、传动部和钻头部，所述水平掘搅片设置在所述连接部和钻头部，所述传动部穿过所述传动筒设置，所述连接部和所述钻头部均设有两对水平掘搅片，一对所述水平掘搅片的连线与相邻一对水平掘搅品的连线之间呈90°夹角。

7.根据权利要求1所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述传动筒周面设有与所述传动杆匹配的连接筒，所述连接筒内部与传动筒内部连通，所述传动杆穿过所述连接筒，且传动杆与连接筒间设有传动密封轴承。

8.根据权利要求7所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述传动杆外端设有堵头，传动杆周面设有一圈卡块，所述卡块与堵头配合夹紧固定所述竖向转筒，所述堵头外表面还设有外封环，所述外封环、堵头和竖向转筒通过螺栓固定。

9.根据权利要求1至8任一所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述竖向搅动机构包括由内至外设置的刮泥片、竖向掘搅片，所述刮泥片包括依次连接的安装部、刮泥部和上翻部，所述安装部沿所述竖向转筒径向设置与竖向转筒固定，所述刮泥部朝内侧倾斜至所述密封机构上方，所述上翻部朝上翻转设置在所述刮泥部端部；所述竖向掘搅片沿所述竖向转筒径向对称设置在竖向转筒周面。

10.根据权利要求9所述的双轮三维掘成桩装置，其特征在于，所述竖向搅动机构还包括设置在最外侧的外向掘搅片，所述外向掘搅片下部与所述竖向转筒连接，中部朝外侧倾斜，上部外翻设置。

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