用於挖掘井洞的對開式抓斗的製作方法

2023-05-04 01:27:31 3

專利名稱：用於挖掘井洞的對開式抓斗的製作方法
技術領域：
本發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樁孔的施工中，或連續排列的，所謂的可解體或可截斷的樁牆的施工中，或井孔的掘進以及類似的工程中都有應用。
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。其中設計為挖鏟的抓斗在下落時壓入地面，抓斗閉合併挖起鬆土。
在相同的土質條件下，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於土質的抗剪性，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時會出現這種情形，由於在抓斗的鏟鬥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。挖取效率也取決於抓斗迴轉軸承的結構和位置，因為其決定了鏟鬥的閉合曲線呈鑷子形還是抓斗形。經驗表明，當帶有外置的挖鬥迴轉軸承的鏟鬥及簡易的剪刀形槓桿傳動時，對粘性土質至直徑1.3米仍可高效率工作。
鏟鬥的挖取效率的前提是鏟鬥足夠深的挖入地下。對此所需要的一定的衝擊能取決於土質的抗剪和抗壓力，衝擊能由質量和速度平方的乘積求得(mv22).]]>這個值的大小在所有公知的抓斗標準中已存在，衝擊能和抓斗挖入深度按土質條件已被確定。另外當孔洞位於水下或其它流體下時，挖入地中還會受到很強阻礙。
對具有提升和閉合兩根鋼絲繩的鋼絲繩抓斗，為達到最佳的裝滿係數，衝擊和閉合過程可能被連續多次的重複。這對單根鋼絲繩抓斗是不可能的；在衝擊到底閉合後沒有再抓的可能性。
對於2～3米的大井孔，為了將孔芯分裂和破碎，強大的抓斗閉合力矩是必需的。而鑷子形的抓斗閉合運動在這裡是絕對不適合的。
所需的閉合力矩只有通過大重量的抓斗才可能實現。這意味著鋼絲繩抓斗對挖掘機捲筒有一個大的拉力，同時需要很大的挖掘功率。這種挖掘機是很少使用和昂貴的。
與此相反，這種情況對液壓驅動的抓斗則是另樣的。抓斗的提升運動和閉合運動出自兩個不同的驅動形式。這樣通過插入一個動輪就可能使挖掘機提升鋼絲繩的拉力降低和由此選擇一種較小，功率較低的傳統尺寸的挖掘機。在這種情況下抓斗必須特別沉，即當因液壓管迴路的原因而缺少鏟掘作用的時候。
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係數，即設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。這個建議涉及到一個純液壓抓斗，它要求有靈敏的控制機械和特別的控制機構，這種機構在土壤中和髒水中是很易出現控制故障的。這就會帶來這樣的結果，即抓斗不再能張開而被視為徒勞。
由於這種現狀，本發明的目的在於提供這樣一種裝置，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相匹配，並首先保證在上述特殊土質情況下也能有最佳的挖取裝滿係數。
用一種公知的在抓斗機架下端，鉸接在挖鬥迴轉軸承上的挖鬥通過拉壓杆可打開和閉合來挖掘井孔時，按照本發明建議的設計方案採用A.一個由一個機架底座，四根機架柱和一根機架橫梁組成的抗彎曲的抓斗機架，B.一個裝在機架柱上的可移動滑塊，其上鉸接用於抓斗動作的拉壓杆，C.在與機架柱可拆卸連接的機架底座上安裝挖鬥迴轉軸承，D.在與機架柱可拆卸連接的機架橫梁上安裝抓斗機架與挖掘機鋼絲繩的連接裝置，E.在機架柱上設置至少兩個相對置鉸接的帶有與井孔半徑相應的外形輪廓的盤狀支撐滑道。
帶有這些特徵的本發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鑽進或從很低的高度下落。為了達到高裝滿度，垂直安放的抓斗挖鏟在很高的壓力下被推進地面，為此要求抓斗本身自重很沉或可增加附重，同時還需要液壓控制抓斗的振擺閉合運動與重複鑽進相結合。
帶有這些特徵的本抓斗還具有下面的優點，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。另一重要特徵是為與挖掘機連接，一個帶有鋼絲繩迴轉滾筒的鋼絲繩牽引裝置或鋼絲繩輪固定在橫梁上。此外，與傳動滑塊相連的驅動油缸連接在橫梁上。或者一個導向輪組設置在用鋼絲繩連接的滑塊上，並與一個插入的與機架底座可拆卸連接的鋼絲繩動滑輪組相連接。
通過將驅動液壓缸更換為導向輪組，該導向輪組在鋼絲繩動滑輪組的傳動滑塊上，鋼絲繩動滑輪組與機架底座相連，並相應地引入連接到控制機的鋼索，這樣即可實現基本部件的更換。
依據本發明更換機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越，也就是對液壓傳動通過一個鋼索導輪連到挖掘機鋼絲繩引繩以及通過連接裝置到液壓缸，對鋼絲繩傳動通過一個鋼絲繩迴轉滾筒和閉合及提升鋼絲繩牽引裝置實現。
另一個特徵是機架底座與機架柱也採用可拆式連接。當抓斗直接與機架底座聯結時，本方法有其優越性。抓斗軸承也可用本方法實現抓斗軸承座與機架底座的可拆式連接。
為了提高裝置自重，按照本發明可在機架底座上連接一個特殊的附重。
另一個重要特徵涉及到支撐滑道及運動功能。首先在是在兩個相對面處安裝兩個支撐滑道，對大直徑井孔也可安裝四個。如果是非擴井孔，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軌。
依照本發明在鑽井孔擴孔時支撐滑道可以短時間的通過抓斗在水平方向頂住井孔而固定。在此每個支撐滑道都被支撐滾輪固定在傳動滑塊的支撐上，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側。支撐滑道可通過支撐滾輪及傳動滑塊靠在支撐滑軌上的運動而被緊壓在井壁上。
鋼絲繩抓斗的工作方式由此在技術上實現其意義深遠的功能改善，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，支撐滾輪設置在一個凹槽內。支撐滑軌凹槽在抓斗打開時固定住支撐滾輪及傳動滑塊，儘管鋼絲繩是松垂的，當打開的抓斗在上方由假如5米高下落時，兩根鋼絲繩被卷著自由鬆開。當碰到井孔底部以及抓斗閉合開始時，支撐滾輪由支撐滑軌凹槽裡頂出，並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，這個在抓斗挖入土壤內時的短時間的壓力壓向井壁，這樣抓斗只有超過摩擦自鎖才可能被朝上頂回。一旦傳動滑塊從其起點開始向下運動，這個壓力立刻自動產生作用，將立刻通過抓斗與井底的強力碰撞和閉合鋼絲繩運動而產生。
按照本發明的另一特徵，當拉壓杆通過一個軸向滑動軸承與傳動滑塊將抓斗鎖住時，抓斗在傳動滑動的初始運動階段可滯留在其打開位置。這樣傳動滑塊可能克服連鎖返回一小段，使支撐滑道壓向鑽井壁，此時未向拉壓杆施力。此後由於傳動滑塊繼續向下進行力的傳遞運動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滑塊連在一起的支撐輪的垂直的力的傳遞運動來控制拉緊效果。
例如可能這樣產生效果，當抓斗閉合運動開始時摩擦阻力最大，但在當抓斗轉入閉合階段的繼續閉合過程中會減小。
由抓斗的受力圖可以了解到，閉合過程開始時垂直方向的剪力隨著閉合路程的增長而彎曲趨於幾乎水平。由此得出，由本身自重和來自本專利的附加摩擦力所構成的反作用力肯定是在開始時最大。
附圖中

圖1為本發明的液壓結構抓斗；圖2為圖1所示抓斗的機架；圖3為圖1所示抓斗的挖鬥；
圖4為圖1所示抓斗的機架橫梁；圖5為圖2機架的A-A截面；圖6為圖1中的附重；圖7所示為本發明的鋼絲繩抓斗在非擴井孔時打開的挖鬥和連鎖的傳動滑塊；圖8為圖7所示抓斗的閉合挖鬥及解除連鎖的傳動滑塊；圖9為圖7所示抓斗的一個單件帶傳動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，帶連鎖傳動的滑塊在擴孔的鑽井中；圖11為圖7或圖1所示的抓斗在擴孔的鑽井時的解除連鎖的傳動滑塊及通過支撐滑道拉緊；圖12為圖11所示抓斗在挖鬥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構實例可得出本發明的基本特徵。GR表示抓斗機架體，它的一部分作為機架1在圖2，4，5中標出。2為機架底座，3為機架柱，4為機架橫梁，它們組合在一起構成機架體。如圖3所示，機架底座上固定有挖鬥軸承座26及挖鬥5的挖鬥迴轉軸承31。在挖鬥軸承座26有一個與機架底座2相配合的孔，中心軸20精確固定在裡面，該軸通過連接螺栓21來定位。27為軸承孔，用於連接挖鬥5上的拉壓杆15，在這裡孔位是由挖鬥迴轉軸承31確定的，當挖鬥打開時其挖齒43垂直朝下。
如圖4所示，機架橫梁4可通過鬆開螺栓連接(見孔23)向上拆下，換上圖7至圖12所示的固定鋼絲繩46用的機架橫梁6。驅動液壓缸13通過地腳螺栓25固定在孔內，並通過軸承銷24與傳動滑塊12連結，拉壓杆15與傳動滑塊上的支承點28連接。傳動滑塊沿機架柱3長度方向滑動。液壓驅動油缸13與蓄能器44可靠連接，在輸送過程中抓斗保持壓力負荷封閉。
此外在機架橫梁4上有一個連接裝置，它將抓斗機架和挖掘機之間的鋼絲繩輪18通過一個帶壓力軸承17的鉸節(Drehwirbel)連接起來。接頭16用於液壓管的連接。
圖5用截面圖來清楚的表明機架柱3與機架底座2的關係。
圖6表明附重14通過可拆卸螺栓19與兩個機架柱3之間的軸承板22連接。
11是兩個對置的支撐滑道，它們採用非緊貼的在徑向可調整的方法固定在機架柱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架連接，以構成積木式系統。通過這種抓斗結構可以迅速的將液壓驅動變換為鋼絲繩驅動。這種可能性在許多情況下節省了由鋼絲繩到液壓抓斗的準備期，因為需要根據地質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涉及到按照本發明的鋼絲繩抓斗在擴孔和非擴孔情況下其部件是如何構成的。
如圖7和8所示，傳動滑塊12對挖鬥的操縱是通過拉壓杆15經滑輪組實現的。其結構由圖9來表示。這個滑輪組由傳動滑塊上的導向滑輪組7，軸承板22上的動滑輪組8，閉合鋼絲繩9和提升鋼絲繩10所組成，通過鬱金香花形結構的鋼絲繩導引件46牽引。
按圖7和圖8的結構形式，支撐滑道11對非擴孔井孔是不可移動地固定在機架柱3上的。支撐滑軌「A」34通過軸承35固定在支撐滑道11上，通過固定在可調支座37上的壓簧36柔和的頂住傳動滑塊12上的支撐滾輪29。在圖7所示的傳動滑塊12的位置，其支撐滾輪29鎖緊在支撐滑軌「A」34的凹槽47內，通過這種閉鎖，使帶有拉壓杆15的傳動滑塊12在抓斗下落至井底時固定在其位置，當鋼絲繩鬆勁時挖鬥也可靠的保持在打開位置。當抓斗撞到井底以及閉合過程開始的時候，支撐滾輪29在短的向下運動中向外壓迫支撐滑軌「A」，並在傳動滑塊12的繼續向下運動中擠出凹槽47，以至沿著滑動面48至49下滑。
圖10至圖12給出在擴孔情況下按照本發明的鋼絲或液壓抓斗的結構和工作方式。在圖10給出的位置，傳動滑塊12的支撐滾輪29鎖定在支撐滑軌「B」40的凹槽47中，由此傳動滑塊12在其上端起始位置固定，萬一鋼絲繩鬆勁，挖鬥5也保持在打開狀態。一旦在井底進入傳動滑塊12的閉合運動，支撐滾輪29脫離凹槽47的鎖緊，並在支撐滑軌40的滑動平面50上將支撐滑道向井孔方向頂壓，由此施加一個短時間的頂入力，並在抓斗停留位置超過摩擦自鎖而拉緊，以至抓斗在挖鬥鏟入土壤中時獲得一個較大的反作用力。
通過這些裝置也可改善挖鬥的裝滿係數，特別是當最後所述過程被反覆重複的時候。
權利要求
1.用於挖掘井洞的對開式抓斗，在該抓斗機架(GR)下端，鉸接在挖鬥迴轉軸承座(26)上的挖鬥(5)通過拉壓杆(15)可打開和閉合，其特徵在於A.一個由機架底座(2)，四根機架柱(3)和機架橫梁(4，6)構成的抗彎抓斗機架(GR)，B.一個沿機架柱(3)滑動的傳動滑塊(12)，在其上鉸接用於挖鬥(5)運動的拉壓杆(15)，C.在與機架柱(3)連接的機架底座(2)上裝有可拆卸的挖鬥迴轉軸承(31)，D.在與機架柱(3)可拆卸連接的橫梁(4，6)上裝置抓斗機架(GR)與挖掘機之間的連接裝置(18，30)，E.在機架柱(3)上裝有至少兩個相對置鉸接的盤狀支撐滑道(11)其外部輪廓與鑽井孔半徑基本一致。
2.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於一個導向輪(18)或迴轉滾筒(30)設置在機架橫梁(6)上以便與挖掘機連接。
3.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於在傳動滑塊(12)上固定一個與橫梁(4)相連的驅動液壓缸(13)。
4.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於在用連接鋼絲繩(9)連接的傳動滑塊(12)上設置一個導向輪組(7)，該導向輪組通過一個插入的與機架底座(2)可拆卸連接的鋼絲繩動滑輪組(8)相連接。
5.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於帶提升導向輪(18)的機架橫梁(4)和連接件(25)用於驅動油缸(13)。
6.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於帶一個鋼絲迴轉滾筒(30)的機架橫梁(6)和用於鋼絲繩引入的鋼絲引繩(46)。
7.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於機架底座(2)與機架柱(3)採用可拆卸式連接。
8.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於挖鬥軸承(26)與機架底座(2)採用可拆卸式連接。
9.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於在機架底座(2)上可連接附重(14)。
10.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於每個支撐滑道(11)在傳動滑塊(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)的內側。
11.根據權利要求10所述的抓斗，其特徵在於支撐滑軌(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彈簧力，還有一個與支撐滑輪(29)相適應的凹槽(47)。
12.根據權利要求11所述的抓斗，其特徵在於支撐滑軌(40)上凹槽(47)旁連接有一段用於支撐滾輪(29)的滑動面(48)，支撐滾輪(29)在與其相配合的凹槽(47)內基本平行於機架柱(3)滑動，其緊接著的下一段滑動面(49)向著支撐滑道方向傾斜。
13.根據權利要求11所述的抓斗，其特徵在於支撐滑軌(34)上有一個挨著凹槽(47)的用於支撐滾輪(29)的向支撐滑道(11)傾斜的滑動面50，並連接另一個與機架柱(3)基本平行的滑動面(51)。
14.根據權利要求1所述的抓斗，其特徵在於拉壓杆(15)的上端通過一個可垂直移動的支座(41)與傳動滑塊(12)連接。
全文摘要
在土壤中挖掘井洞用的對開式抓斗，在其抓斗機架下端，鉸接在挖鬥迴轉軸承上的抓斗藉助拉壓杆可打開和閉合，該抓斗具有一個由機架底座(2)，四根機架柱(3)和機架橫梁(4，6)構成的抗彎抓斗機架；一個可在機架柱(3)上滑動的傳動滑塊(12)，在其上鉸接用於挖鬥(5)運動的拉壓杆(15)，在與機架柱(3)連接的機架底座(2)上裝有可拆卸的挖鬥迴轉軸承(31)，在與機架柱(3)可拆卸連接的橫梁(4，6)上設置抓斗機架與挖掘機之間的連接裝置(18，30)。此外在機架柱(3)上裝有至少兩個相對置鉸接的盤狀支撐滑道(11)，其外部輪廓與鑽井孔半徑基本一致。
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 優先權日1993年3月23日
發明者西奧·弗羅姆 申請人:鮑維爾特殊地下工程公司