用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具的製作方法
2023-06-04 18:22:36 1
用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具的製作方法
【專利摘要】本實用新型具體為一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是，它包括鑽頭，鋼絲吊繩密封裝置、泥漿管過渡接頭、可伸縮的鑽杆、潛水動力頭；鋼絲吊繩密封裝置與泥漿管過渡接頭密封固定連接，泥漿管過渡接頭與可伸縮的鑽杆密封固定連接，潛水動力頭與可伸縮的鑽杆密封固定連接，泥漿從設備內部直接通入並從鑽頭部位噴出，如此免去泥漿管，可以用於更小直徑的孔。同時，採用液壓馬達，具有較大的扭矩，可以應付各種地質地層；採用伸縮式的鑽杆，加快了作業的連續性並提高了鑽孔的精確度。
【專利說明】用於灌注粧施工的伸縮式潛孔鑽具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及地下鑽孔設備領域，具體為一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具。
【背景技術】
[0002]鑽具在鑽孔作業時，需要一根泥漿管將泥漿往鑽頭部位輸送；如此，所鑽孔的最小孔徑就有限制，至少該孔徑需要能夠容納輸送泥漿的泥漿管以及鑽具動力頭，同時，傳統鑽具的動力頭採用潛水電機驅動，由於採用電機驅動，其扭矩相對較小，在硬質地層使用時，存在鑽孔困難的問題；再者，目前的鑽杆採用續接式，由於作業時為旋轉運動，導致鑽杆的長度越長其同軸度就越差。並且，反覆升降鑽杆以進行繼接作業，導致施工作業的整體進度變慢。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於，提供一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其可以在內部輸送泥漿，從而免去泥漿管，可以用於更小直徑的孔。同時，採用液壓馬達，具有較大的扭矩，可以應付各種地質地層；採用伸縮式的鑽杆，加快了作業的連續性並提高了鑽孔的精確度。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型是這樣實現的:
[0005]一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是，它包括鑽頭，鋼絲吊繩密封裝置、泥漿管過渡接頭、可伸縮的鑽杆、潛水動力頭；
[0006]所述鋼絲吊繩密封裝置包括:
[0007]鋼絲繩，
[0008]外殼體，所述外殼體呈桶狀，內部中空、頂部開孔、底部開口 ；
[0009]內殼體，所述內殼體呈筒狀，頂部及底部開口，側壁上開有注油口，內部中空，殼體外底部邊緣設有連接座；
[0010]外殼體套於內殼體上，兩者之間形成一個泥漿緩衝腔室；
[0011]鋼絲繩一次穿過外殼體，內殼體後與可伸縮的鑽杆連接，鋼絲繩與外殼體、內殼體的接觸段設有密封環；
[0012]所述泥漿管過渡接頭包括:
[0013]兩端設有連接法蘭的管體，該管體側壁上開有灌漿口，泥漿管過渡接頭頂端的連接法蘭與鋼絲吊繩密封裝置底部的連接座密封固定連接，泥漿過渡接頭底端的連接法蘭與可伸縮的鑽杆頂部的連接法蘭密封固定連接；
[0014]所述可伸縮的鑽杆包括:
[0015]若干杆體，其從內至外逐層套設，且內部均為中空；
[0016]連接法蘭，其與最外層杆體固定連接，可伸縮的鑽杆通過該連接法蘭與泥漿管過渡接頭密封固定連接；[0017]密封環組，其內圈套箍於內側杆體外壁頭端，其外圈撐於外側杆體內壁內，密封環組的兩端設有壓板以使密封環組在杆體滑移時不產生位移；
[0018]限位環，其位於各組密封環組的下方，與內側杆體的外壁固定連接，與外側杆體的內壁不接觸；
[0019]限位套，其與限位環匹配使用，位於外側杆體的尾端，與外側杆體的內壁固定連接，與內側杆體的外壁不接觸；
[0020]吊耳，其固定於最內層杆體的內部頭端，用於與鋼絲繩連接；
[0021]連接座，其固定於最內層杆體的尾端，用於與潛水動力頭連接；
[0022]所述的潛水動力頭包括:
[0023]上殼體，其頂部、底部開口 ；
[0024]中殼體，其頂部、底部開口 ；
[0025]下殼體，其頂部、底部開口 ；
[0026]馬達，其為帶中孔的內曲線馬達；
[0027]上襯套、下襯套，襯套呈管狀；
[0028]連接座，其蓋於下襯套底端開口處，中央開孔，用於與鑽頭密封固定連接；
[0029]上殼體底部開口處與馬達上罩用螺栓固定連接；中殼體頂部開口處與馬達下罩用螺栓固定連接；中殼體底部開口處與下殼體頂部開口處用螺栓固定連接；上襯套設於上殼體內並與馬達中孔對接，其與上殼體設有至少一道密封結構以阻止泥漿等液體經過上襯套進入馬達內並通過上殼體予以固定；下襯套穿設於中殼體、下殼體內，且與馬達中孔固定對接，下襯套與中殼體之間設有至少一對軸承以使下襯套被馬達帶動時可旋轉，下襯套與下殼體之間設有至少一道密封結構以阻止泥漿等液體經過下襯套進入馬達內；管狀的上襯套、下襯套與馬達的中孔、連接座中央的孔，形成一個管路以供泥漿通過；該潛水動力頭還包括緩衝塊，所述緩衝塊設於潛水動力頭的馬達下罩與下襯套之間。
[0030]所述鑽頭包括:
[0031]刀頭和連接杆，所述連接杆兩端開口，內部中空，其頂部口與潛水動力頭底部連接座密封固定連接。
[0032]所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，可伸縮的鑽杆的杆體內壁、外壁的截面形狀均呈矩形，且折角處設有倒圓角。
[0033]所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，每個密封環組均包括數個密封環，所述密封環的內壁截面與被其套箍的杆體的外壁截面形狀相同，密封環的外壁截面與套於其外的杆體的內壁截面形狀相同；所述的密封環，其外壁側表面呈圓形或矩形凹凸相間、外壁上表面呈V形缺口。密封環包括橡膠墊環及金屬環，所述橡膠墊環和金屬環間隔設置。所述密封環為多種結構，並可組合安裝；
[0034]本鑽具採用上述結構設計，其在內部輸送泥漿，從而免去泥漿管，可以用於更小直徑的孔。同時，採用液壓馬達，具有較大的扭矩，可以應付各種地質地層；採用伸縮式的鑽杆，加快了作業的連續性並提高了鑽孔的精確度。整套鑽具集成設計，減少施工人員，改善施工環境，提高施工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】[0035]圖1為本實用新型的立體示意圖。
[0036]圖2為本實用新型的剖視圖。
[0037]圖3為本實用新型鋼絲吊繩密封裝置剖視圖一。
[0038]圖4為本實用新型鋼絲吊繩密封裝置剖視圖二。
[0039]圖5為本實用新型伸縮鑽杆的剖視圖。
[0040]圖6為本實用新型圖5部分的局部放大圖。
[0041]圖7為本實用新型中密封環的俯視圖。
[0042]圖8為本實用新型中密封環的剖視圖一。
[0043]圖9為本實用新型潛水動力頭的剖視圖。
[0044]圖10為本實用新型中可選擇的密封環的剖視圖二。
[0045]圖11為本實用新型中可選擇的密封環的剖視圖三。
【具體實施方式】
[0046]以下通過具體實施例進一步說明本實用新型。
[0047]如圖1、圖2所示，一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，它包括鑽頭5，鋼絲吊繩密封裝置1、泥漿管過渡接頭2、可伸縮的鑽杆3、潛水動力頭4 ；
[0048]所述鋼絲吊繩密封裝置I包括兩種方案:
[0049]方案一:
[0050]如圖4所示，一種鋼絲吊繩密封裝置，包括鋼絲繩1020 (圖4中未示出)，還包括
[0051]外殼體1001，所述外殼體1001內部中空、頂部及底部開口 ；
[0052]外殼體端蓋1003，所述外殼體端蓋1003開有通孔，其蓋於外殼體1001頂部開口處；
[0053]第一密封環1006，所述第一密封環1006設於外殼體端蓋1003開孔內；
[0054]第一漲緊蓋1005，所述第一漲緊蓋1005開有通孔，其蓋於外殼體端蓋1003開口處，並對第一密封環1006施行壓緊力，該壓緊蓋於外殼體端蓋1003通過螺絲連接；
[0055]內殼體1002，所述內殼體1002呈筒狀，頂部及底部開口，側壁開有洩漿口 10012，內部中空，殼體外底部邊緣設有連接座10013用於與可伸縮的鑽杆3的連接法蘭密封固定連接；
[0056]內殼體端蓋1004，所述內殼體端蓋1004開孔，其蓋於內殼體1002頂部開口處；
[0057]第二漲緊蓋1007，所述第二漲緊蓋1007開有通孔，其蓋於內殼體端蓋1004開口處；
[0058]吊繩套管1008，所述吊繩套管1008設於內殼體1002內，其側壁上亦開洩油孔；
[0059]若干墊環10011及若干第二密封環10010，所述墊環10011及第二密封環10010間隔設於吊繩套管1008內；
[0060]鋼絲繩1020依次通過第一漲緊蓋1005、第一密封環1006後穿過吊繩套管1008及吊繩套管1008內部的墊環10011、第二密封環10010後與目標設備連接；
[0061]蓋於內殼體端蓋1004開口處的第二漲緊蓋1007位於吊繩套管1008的上方，其通過一對螺絲與內殼體端蓋1004螺紋連接並對吊繩套管1008內的第二密封環10010施行壓緊力；[0062]外殼體1001套於內殼體1002上，兩者之間形成一個泥漿緩衝腔室；
[0063]鋼絲繩1020依次穿過第一漲緊蓋1005的通孔、第一密封環1006、吊繩套管1008及其內部的墊環10011、第二密封環10010、內殼體1002底部的開口後與可伸縮的鑽杆3連接，泥漿迫於壓力流動時，通過洩油口 10012向泥漿緩衝室蔓延。
[0064]方案二:
[0065]如圖3所示，一種迴轉式鋼絲吊繩密封裝置；它包括鋼絲繩1020，還包括
[0066]外殼體1018，所述外殼體1018內部中空、頂部及底部開口 ；
[0067]外殼體端蓋103,所述外殼體端蓋103中央開有通孔,其蓋於外殼體1018頂部開口處；
[0068]第一密封環101，所述第一密封環101設於外殼體端蓋103中央開孔內；
[0069]第一漲緊蓋102，所述第一漲緊蓋102中央開有通孔，其蓋於外殼體端蓋103中央開口處，並對第一密封環101施行壓緊力，該壓緊蓋於外殼體端蓋103通過螺絲連接；
[0070]內殼體1011，所述內殼體1011呈筒狀，頂部及底部開口，內部中空，殼體外底部邊緣設有連接座1019 ；
[0071]內殼體端蓋1010，所述內殼體端蓋1010中央開孔，其蓋於內殼體1012頂部開口處；
[0072]第二漲緊蓋104，所述第二漲緊蓋104中央開有通孔，其蓋於內殼體端蓋1010中央開口處；
[0073]迴轉軸套1012，所述迴轉軸套1012中央開有軸向通孔，該軸套套於內殼體1011內，其通過一對分別設置於套體外壁頂部及底部的軸承1013實現與內殼體1011內壁的轉動連接，迴轉軸套1012外壁表面開有環形的儲油槽1017 ；
[0074]密封套1015，密封套1015內孔為適配鋼絲繩1020的反螺旋結構，密封套螺旋內孔與鋼絲繩表面的螺旋匹配，鋼絲繩上下直線行走時帶動密封套水平旋轉。密封套採用硬度適中的橡膠材料或聚氨酯材料，起到密封和抗磨損的作用。該密封套1015設於迴轉軸套1012的中央通孔內，密封套與迴轉軸套緊密配合，帶動迴轉軸套一套旋轉，其頂部設有第二密封環109 ；
[0075]蓋於內殼體端蓋1010中央開口處的第二漲緊蓋104位於第二密封環109的上方，其通過一對螺絲與內殼體端蓋1010螺紋連接並對第二密封環109施行壓緊力；
[0076]外殼體1018套於內殼體1011上，兩者之間形成一個泥漿緩衝腔室，泥漿迫於壓力流動時經第二密封環109、第二漲緊蓋1010處流出，並蔓延進泥漿緩衝室；
[0077]鋼絲繩1020依次穿過第一漲緊蓋102中央的通孔、第一密封環101、第二漲緊蓋104中央的通孔、第二密封環109、密封套1015中央的通孔、迴轉軸套1012中央的通孔後與目標設備連接。
[0078]上述的迴轉式鋼絲吊繩密封裝置，通過外殼體1018、內殼體1011形成一個泥漿緩衝室，最終使得洩漏的泥漿經過回漿口被回收利用，如此，避免了泥漿在受壓狀態下洩漏造成的四散噴射、過快流失的問題。內殼體1011側壁上開有數個注油口 106、迴轉軸套012外壁上開有與注油口 106相匹配的注油槽105，注油槽通過注油口注滿黃油，依靠注油槽內黃油的內壓和內殼體下部的迷宮溝槽，阻止泥漿進入裝有軸承的內腔，保護軸承。
[0079]上述的迴轉式鋼絲吊繩密封裝置，第一密封環101、第二密封環109為彈性密封或柔性密封材質。(橡膠材料或聚氨酯材料)
[0080]如圖2、所述泥漿管過渡接頭2包括:
[0081]兩端設有連接法蘭的管體，該管體側壁上開有灌漿口 21，泥漿管過渡接頭2頂端的連接法蘭與鋼絲吊繩密封裝置I底部的連接座密封固定連接，泥漿過渡接頭2底端的連接法蘭與可伸縮的鑽杆3頂部的連接法蘭密封固定連接；
[0082]如圖5、圖6所示，所述可伸縮的鑽杆3包括:
[0083]若干杆體301，其從內至外逐層套設，且內部均為中空；
[0084]連接法蘭308，其與最外層杆體301固定連接，可伸縮的鑽杆3通過該連接法蘭308與泥漿管過渡接頭2密封固定連接；
[0085]密封環組，其內圈套箍於內側杆體301外壁頭端，其外圈撐於外側杆體301內壁內，密封環組的兩端設有壓板304以使密封環組在杆體301滑移時不產生位移；
[0086]限位環305，其位於各組密封環組的下方，與內側杆體301的外壁固定連接，與外側杆體301的內壁不接觸；
[0087]限位套303，其與限位環305匹配使用，位於外側杆體301的尾端，與外側杆體301的內壁固定連接，與內側杆體301的外壁不接觸；
[0088]吊耳306，其固定於最內層杆體301的內部頭端，用於與鋼絲繩1020連接；
[0089]連接座307，其固定於最內層杆體301的尾端，用於與潛水動力頭4連接；
[0090]如圖9所示,所述的潛水動力頭4包括:
[0091]上殼體402，其頂部、底部開口；
[0092]中殼體401，其頂部、底部開口；
[0093]下殼體409，其頂部、底部開口；
[0094]馬達403，其為帶中孔的內曲線馬達；
[0095]上襯套407、下襯套405，襯套呈管狀；
[0096]連接座4010，其蓋於下襯套405底端開口處，中央開孔，用於與鑽頭5密封固定連接；
[0097]上殼體402底部開口處與馬達403上罩用螺栓固定連接；中殼體401頂部開口處與馬達403下罩用螺栓固定連接；中殼體401底部開口處與下殼體409頂部開口處用螺栓固定連接；上襯套407設於上殼體402內並與馬達403中孔對接，其與上殼體之間設有至少一道密封結構408以阻止泥漿等液體經過上襯套407進入馬達內並通過上殼體402以固定；下襯套405穿設於中殼體401、下殼體409內，且與馬達403中孔固定對接，下襯套405與中殼體401之間設有至少一對軸承404以使下襯套405被馬達403帶動時可旋轉，下襯套405與下殼體409之間設有至少一道密封結構406以阻止泥漿等液體經過下襯套405進入馬達403內；管狀的上襯套408、下襯套405與馬達403的中孔、連接座4010中央的孔，形成一個管路以供泥漿通過；該潛水動力頭4還包括緩衝塊，所述緩衝塊設於馬達403下罩與下襯套405之間。
[0098]如圖2所示,所述鑽頭5包括:
[0099]刀頭52和連接杆51，所述連接杆51兩端開口，內部中空，其頂部開口與潛水動力頭4底部連接座4010密封固定連接。
[0100]所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，可伸縮的鑽杆3的杆體301內壁、外壁的截面形狀均呈矩形，且折角處設有倒圓角。
[0101]如圖7、圖8所示，可伸縮的鑽杆3的每個密封環組均包括數個密封環302，所述密封環302的內壁截面與被其套箍的杆體301的外壁截面形狀相同，密封環302的外壁截面與套於其外的杆體301的內壁截面形狀相同；所述的密封環302，其外壁側表面呈鋸齒形或矩形凹凸相間，密封環302包括橡膠墊環3022及金屬環3021，所述橡膠墊環3022和金屬環3021間隔設置，其間還可以加設PTFR環3023，如圖10、圖11所示，密封環302還可以採用不同的剖面形狀以獲得不同的密封效果。
【權利要求】
1.一種用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是，它包括鑽頭，鋼絲吊繩密封裝置、泥漿管過渡接頭、可伸縮的鑽杆、潛水動力頭； 所述鋼絲吊繩密封裝置包括: 鋼絲繩， 外殼體，所述外殼體呈桶狀，內部中空、頂部開孔、底部開口 ； 內殼體,所述內殼體呈筒狀,頂部及底部開口，側壁上開有注油口，內部中空,殼體外底部邊緣設有連接座； 外殼體套於內殼體上，兩者之間形成一個泥漿緩衝腔室； 鋼絲繩一次穿過外殼體，內殼體後與可伸縮的鑽杆連接，鋼絲繩與外殼體、內殼體的接觸段設有密封環； 所述泥漿管過渡接頭包括: 兩端設有連接法蘭的管體，該管體側壁上開有灌漿口，泥漿管過渡接頭頂端的連接法蘭與鋼絲吊繩密封裝置底部的連接座密封固定連接，泥漿過渡接頭底端的連接法蘭與可伸縮的鑽杆頂部的連接法蘭密封固定連接； 所述可伸縮的鑽杆包括: 若干杆體，其從內至外逐層套設，且內部均為中空； 連接法蘭，其與最外層杆體固定連接，可伸縮的鑽杆通過該連接法蘭與泥漿管過渡接頭密封固定連接； 密封環組，其內圈套箍於內側杆體外壁頭端，其外圈撐於外側杆體內壁內，密封環組的兩端設有壓板以使密封環組在杆體滑移時不產生位移； 限位環，其位於各組密封環組的下方，與內側杆體的外壁固定連接，與外側杆體的內壁不接觸； 限位套，其與限位環匹配使用，位於外側杆體的尾端，與外側杆體的內壁固定連接，與內側杆體的外壁不接觸； 吊耳，其固定於最內層杆體的內部頭端，用於與鋼絲繩連接； 連接座，其固定於最內層杆體的尾端，用於與潛水動力頭連接； 所述的潛水動力頭包括: 上殼體，其頂部、底部開口 ； 中殼體，其頂部、底部開口 ； 下殼體，其頂部、底部開口 ； 馬達，其為帶中孔的內曲線馬達； 上襯套、下襯套，襯套呈管狀； 連接座，其蓋於下襯套底端開口處，中央開孔，用於與鑽頭密封固定連接； 上殼體底部開口處與馬達上罩用螺栓固定連接；中殼體頂部開口處與馬達下罩用螺栓固定連接；中殼體底部開口處與下殼體頂部開口處用螺栓固定連接；上襯套設於上殼體內並與馬達中孔對接，其與上殼體之間設有至少一道密封結構以阻止泥漿等液體經過上襯套進入馬達內並通過上殼體予以固定；下襯套穿設於中殼體、下殼體內，且與馬達中孔固定對接，下襯套與中殼體之間設有至少一對軸承以使下襯套被馬達帶動時可旋轉，下襯套與下殼體之間設有至少一道密封結構以阻止泥漿等液體經過下襯套進入馬達內；管狀的上襯套、下襯套與馬達的中孔、連接座中央的孔，形成一個管路以供泥漿通過； 所述鑽頭包括: 刀頭和連接杆，所述連接杆兩端開口，內部中空，其頂部口與潛水動力頭底部連接座密封固定連接。
2.根據權利要求1所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是:可伸縮的鑽杆的杆體內壁、外壁的截面形狀均呈矩形，且折角處設有倒圓角。
3.根據權利要求1所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是:每個密封環組均包括數個密封環，所述密封環的內壁截面與被其套箍的杆體的外壁截面形狀相同，密封環的外壁截面與套於其外的杆體的內壁截面形狀相同；所述的密封環，其外壁側表面呈圓形或矩形凹凸相間、外壁上表面呈V形缺口。
4.根據權利要求1所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是:還包括緩衝塊，所述緩衝塊設於潛水動力頭的馬達下罩與下襯套之間。
5.根據權利要求1所述的所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是:密封環包括橡膠墊環及金 屬環，所述橡膠墊環和金屬環間隔設置。
6.根據權利要求1所述的所述的用於灌注樁施工的伸縮式潛孔鑽具，其特徵是:所述密封環的斷面為多種結構，並可組合安裝。
【文檔編號】E21B17/00GK203701953SQ201420005626
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】林堅, 王宇清, 姚錫均, 王濤 申請人:上海上探工程機械有限公司