CN101798906A - 支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种用于细长杆件的支撑装置，其特征在于，包括至少一个支撑单元，其中每一个支撑单元包括支撑所述细长杆件的支撑结构、向所述支撑结构传输动力的驱动装置以及底座，其中所述支撑结构和所述驱动装置均安置在所述底座上，其中，所述底座为可移动的。本发明可以通过所述底座的移动实现对于各种长度的杆件的支撑，有效地减小了杆件的下垂挠曲变形。

Description

支撑装置

技术领域

本发明涉及一种支撑装置，尤其是用于细长杆件的支撑装置。

背景技术

桩工机械旋挖钻机系列钻杆包括带外三键的、三对双键的、六键的摩阻杆、带斜键加压点的机锁杆、摩阻与机锁的组合杆，各节杆杆的直径一般有φ180、φ218、φ325、φ377、φ440、φ508等多种，长度10m-19m，细长比远大于5，属于典型的细长杆件。常规的带外键长杆件如钻杆的支撑结构是这样的，杆的一端用回转支撑的外圈与杆的法兰盘用螺栓连接，回转支撑的内圈与底座用螺栓连接，底座是固定的，或杆的一端用带内键槽的轮毂体套在杆的外键的外面，轮毂体焊在底座上，底座是固定的。常规的支撑装置中均是将带外键长杆件如钻杆的外键封闭固定在内部，或者将杆的端部固定。当带外键长杆件如钻杆从一种直径更换到另一种直径时，这种封闭的常规的支撑结构拆装费时费力，而且要重新制作一套支撑，制造成本增加，常规的支撑装置无法实现快速更换和支撑装置的通用性。此外，带外键长杆件如钻杆从一种长度更换到更长的长度时，不允许杆有挠曲下垂变形，而为了避免上述挠曲下垂变形，要求支撑点不在两端而是在其它部位，甚至支撑点要跟杆随行，或者支撑点的位置能够调整，而现有技术这种固定式的封闭的支撑装置无法解决这样的难题。此外，常规的支撑装置也无法容纳外键的数量和尺寸及形式不同的带外键长杆件如钻杆。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或者多个问题。

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于细长杆件的支撑装置，其能适应各种直径各种长度的细长杆件的旋转和移动的支撑，适应所述杆件位置变化，尤其能够适应长度不断增大的细长杆，减小杆件的下垂挠曲变形。为了解决这个问题，本发明提出一种用于细长杆件的支撑装置，其特征在于，包括至少一个支撑单元，其中每一个支撑单元包括旋转支撑并驱动所述细长杆件的支撑结构、向所述支撑结构传输动力的驱动装置以及底座，其中所述支撑结构和所述驱动装置均安置在所述底座上，并且其中所述底座为可移动的。该移动可以为滚动或者滑动。所述支撑单元的数量根据所述细长杆件的长度进行设计。这样，当所述细长杆件例如由于移动或者由于伸缩的时候引起支撑点的变化，可以通过底座移动使得支撑单元移动来适应支撑点的变化，实现支撑。另外，实现了对于所述细长杆件的驱动，这对于需要进行驱动的细长杆件来说尤其具有重要的意义。此外，当细长杆件的长度增加时，为了减小杆件的下垂挠曲变形，可增加支撑单元的数量来适应所述细长杆件的长度。

优选地，所述底座为可移动的小车。该小车可以在滑轨或者地面上移动。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种用于细长杆件的支撑装置，其能够适应不同直径的杆件、管件、圆形件，提高支撑装置的通用性，并且能够实现快速更换。为此，在本发明中所述支撑结构包括开放式第一支撑和第二支撑，所述细长杆件通过第二支撑安置在所述第一支撑上。

根据本发明的一个优选方案，所述第一支撑包括主动轮、从动轮，所述第二支撑为回转圈，所述回转圈在所述主动轮和所述从动轮之间支撑在所述主动轮和所述从动轮上，其中所述回转圈中容纳有所述细长杆件，其中，所述主动轮被驱动进行转动，带动所述回转圈，所述回转圈带动所述从动轮转动。此处“主动轮”和“从动轮”中的“轮”的含义是指任何可旋转地支撑的部件。这样，就不需要现有技术中拆装各连接螺栓来更换杆件以及重新制作支撑，只需要更换不同内径的回转圈，而这种开放式的第一支撑又为更换回转圈提供了便利性。

优选地，所述主动轮的外周面滚压成网纹形状并具有第一硬度。所述从动轮的外周面为光滑表面并具有第二硬度，所述第二硬度高于所述第一硬度。从而增大主动轮的摩擦动力，有利于杆类件的旋转轻松。并且减小了从动轮的摩擦阻力，减少变频电机带动钻杆的附加扭矩。进一步优选的是，所述从动轮的外圆周面的两个边缘设计为弧形。从而，进一步减小了从动轮的摩擦阻力。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种用于细长杆件的支撑装置，其能够支撑如带有外三键、三对双键、六键及带斜键加压点等不同键形式和不同的键宽度、高度尺寸的细长杆，从而进一步提高了支撑装置的通用性，大大降低了造价。此外，还进一步提高了更换不同直径的杆件的快速性和方便性。

为此，根据本发明的回转圈内沿着圆周方向开设有三个均布的敞开槽口，用于容纳所述细长杆件上的键条，所述槽口的尺寸设计为可将多种尺寸、数量不同的键容纳在其中。此外，所述回转圈包括上半圈和下半圈，所述上半圈和所述下半圈扣合并通过侧面板和销轴将所述上半圈和所述下半圈连接在一起。从而比现有技术的单边铰链的连接形式，尤其对直径较大的杆件，大大减小上下半圈扣合的距离，换型快捷。

根据本发明的一个优选方案，所述回转圈内表面上设置有软橡胶，用于消除所述回转圈与所述细长杆件之间的间隙并且减小了杆件的下垂挠曲变形。

根据一个具体实施例，所述支撑结构还包括用于支撑所述主动轮和所述从动轮的滚轮架。

优选地，所述驱动装置包括变频调速电机、第一链轮、第二链轮以及链条，所述变频调速电机的输出轴与所述第一链轮连接，第一链轮通过所述链条与所述第二链轮连接，所述支撑结构中的主动轮的轴与所述第二链轮连接。

本发明的支撑装置能够移动、并且进一步通过开放式第一支撑以及配合作为第二支撑的回转圈的使用，使得本发明的支撑装置尤其适用于工程机械中伸缩式多节细长杆类件的旋转、推拉跑合中的试验检测，同时很好地驱动该细长杆件，可以很好地满足多节杆的直径型号多、长度跨度变化大、要求换型快、能调整位置等各种情况的要求。

附图说明

图1示出了用于支撑带外键长杆件的根据本发明的支撑装置中的一个支撑单元的主视图和侧视图；

图2示出了根据本发明的支撑装置中设置多个支撑单元支撑特长细长杆的示意图；

图3示出了根据本发明的支撑装置中的回转圈的主视图和侧视图；

图4示出了根据本发明的支撑结构中开放式的第一支撑中的主动轮和从动轮的结构示意图。

图5示出了根据本发明的安装了U形挡块的支撑装置的局部剖面示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1a，1b示出了根据本发明的支撑装置中的一个支撑单元的主视图和侧视图。如图所示，每一个支撑单元包括支撑并驱动所述细长杆件19的支撑结构、向所述支撑结构传输动力的驱动装置以及底座2，其中所述支撑结构和所述驱动装置均安置在所述底座2上。底座2做成移动小车2的形式，沿导轨1移动。当然底座2也可以做成其他形式的移动支座，也可以直接在地面上移动。

底座2可以移动的优点在于适应位置变化和随行支撑，并且拆卸容易。另一个优点还在于可以适应不同长度杆件19的支撑，例如如图2示出了根据本发明的支撑装置中设置多个支撑单元支撑特长细长杆的示意图，此时，通过增加支撑单元的数量，可以减小杆件的下垂挠曲变形。理论上通过增加支撑单元的数量可以支撑任意长度的钻杆，确保不挠曲。

底座2可采用滚动移动和滑动移动及其它形式的移动。

所述支撑结构包括开放式的第一支撑，所述细长杆件通过第二支撑安置在所述第一支撑上。该第一支撑包括主动轮16、从动轮11，主动轮16和从动轮11安装在滚轮架3上，通过轴22和滚动轴承4与滚轮架3连接，滚轮架安置在移动小车2上。该第二支撑为在所述主动轮16和所述从动轮11之间支撑在所述主动轮16和所述从动轮11上的回转圈6，其中所述回转圈6中容纳有所述细长杆件。主动轮16的驱动是通过下面详细论述的驱动装置进行的。

所述驱动装置包括安装在滚轮架3上的变频调速电机10、第一链轮9、第二链轮7以及链条8，所述变频调速电机10的输出轴与所述第一链轮9连接，第一链轮9通过所述链条8与所述第二链轮7连接，所述支撑结构中的主动轮16的轴与所述第二链轮7连接。从而所述主动轮16被驱动进行转动，带动所述回转圈6，所述回转圈6带动所述从动轮11转动。变频调速电机10通过控制回路17和遥控器18控制。

主动轮16和从动轮11构成的开放式第一支撑为实现杆件不同直径的快速换型和支撑的通用性打下基础。而且能够实现杆件旋转的无级调速和遥控控制。

主动轮16和从动轮11上放置由上下半圈12、15组成通过端面销轴5连接的回转圈6，如图3示出了根据本发明的支撑装置中的回转圈的主视图和侧视图，回转圈6内粘上软橡胶13消除与杆件的装配间隙，减小支撑时杆件的下垂挠曲变形。回转圈内沿整圆开三个均布大跨度的敞开槽口20，能容纳通过各种形式和规格的外键。各种形状各种宽度的钻杆的键条均能穿过槽口，一种回转圈就能支撑不同宽度键条、不同形式键条、不同分布键条的相同直径的钻杆，仅当钻杆直径更换时更换不同直径的回转圈。更换不同内径的回转圈6，就能支撑各种直径的杆件，而且定心好。回转圈6的上下半圈12、15不用单边铰链连接形式而用端面销轴5以及侧面板块14连接，对直径较大的杆件，大大减小上下半圈12、15扣合的距离，换型快捷。侧面块板14对称焊接在回转圈下半圈前后左右侧面，在上下半圈扣合后用两销轴连接。

图4示出了根据本发明的支撑装置中的支撑结构中的主动轮和从动轮的结构示意图。从动轮11外圆两边作成弧形，从动轮11的外圆表面淬火，硬度较主动轮16高，加工光洁度高，减小从动轮11的摩擦阻力，减少变频电机10带动钻杆的附加扭矩；主动轮16的外圆表面淬火，硬度较从动轮11低，并滚压作成网纹形状，加工光洁度低，增大主动轮16的摩擦动力，有利于杆类件的旋转轻松，防止钻杆旋转时的打滑现象。主动轮16和从动轮11直径、宽度一致。

根据本发明的动力传递方式为，变频调速电机(例如102.2KW变频调速电机，可实现主从动轮和钻杆0-66.r/min的无级调速)与第二链轮7、第一链轮9、链条8、主动轮16和从动轮11之间实现动力传动，给整个支撑结构提供旋转(正转和反转)的动力。变频调速电机10的输出轴与第一链轮9、第二链轮7、链条8、主动轮16连接，变频调速电机10的转动带动主动轮16的转动，主动轮16的转动带动回转圈6的转动，回转圈6内装有带外键长杆件如钻杆，回转圈6带动从动轮11的转动，变频调速电机10通过控制回路17和遥控器18控制，实现杆件旋转的无级调速和遥控控制。

图5示出了根据本发明的安装了U形挡块的支撑装置的局部剖面示意图。每个回转圈侧面挡上1-3个U型挡块21，用螺栓紧固在钻杆键条上，消除回转圈旋转时在轴向的窜动移出支撑点，减小钻杆的挠曲变形，增加钻杆旋转的平顺性和无振动。

以上虽然出于说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应理解，在不背离所附权利要求公开的本发明的范围和精神的前提下，各种修改、增添和替换都是可行的。

附图标记

1  导轨          2  底座

3  滚轮架        4  滚动轴承

5  销轴          6  回转圈

7  第二链轮      8  链条

9  第一链轮      10 变频调速电机

11 从动轮        12 上半圈

13 软橡胶        14 侧面板块

15 下半圈        16 主动轮

17 控制回路      18 遥控器

19 细长杆件      20 敞开槽口

21 U形挡块       22 轴

Claims (16)

1.一种用于细长杆件(19)的支撑装置，其特征在于，包括至少一个支撑单元，其中每一个支撑单元包括支撑并驱动所述细长杆件的支撑结构、向所述支撑结构传输动力的驱动装置以及底座，其中所述支撑结构和所述驱动装置均安置在所述底座上，并且所述底座为可移动的。

2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑单元的数量根据所述细长杆件的长度进行设计。

3.根据权利要求1或2所述的支撑装置，其特征在于，所述底座为可移动的小车(2)。

4.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑结构包括开放式第一支撑和第二支撑，所述细长杆件通过第二支撑安置在所述第一支撑上。

5.根据权利要求4所述的支撑装置，其特征在于，所述第一支撑包括主动轮(16)、从动轮(11)，所述第二支撑在所述主动轮(16)和所述从动轮(11)之间支撑在所述主动轮(16)和所述从动轮(11)上，所述主动轮(16)被驱动进行转动，带动所述第二支撑(6)，所述第二支撑带动所述从动轮(11)转动。

6.根据权利要求4所述的支撑装置，其特征在于，所述第二支撑为回转圈(6)，所述回转圈(6)中容纳有所述细长杆件。

7.根据权利要求5所述的支撑装置，其特征在于，所述主动轮(16)的外周面滚压成网纹形状并具有第一硬度。

8.根据权利要求7所述的支撑装置，其特征在于，所述从动轮(11)的外周面为光滑表面并具有第二硬度，所述第二硬度高于所述第一硬度。

9.根据权利要求5所述的支撑装置，其特征在于，所述从动轮(11)的外圆周面的两个边缘设计为弧形。

10.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征在于，所述回转圈(6)包括上半圈(12)和下半圈(15)，所述上半圈(12)和所述下半圈(15)扣合并通过侧面板块(4)和销轴(5)将所述上半圈(12)和所述下半圈(15)连接在一起。

11.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征在于，所述回转圈内沿着圆周方向开设有三个均布的敞开槽口(20)，用于容纳所述细长杆件上的键条，所述槽口的尺寸设计为可将多种尺寸、数量不同的键容纳在其中。

12.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征在于，所述回转圈内表面上设置有软橡胶(13)，用于消除所述回转圈(6)与所述细长杆件之间的间隙。

13.根据权利要求6所述的支撑装置，其特征在于，所述回转圈(6)配置有至少一个防止其轴向移动的U形挡块。

14.根据权利要求5所述的支撑装置，其特征在于，所述支撑结构包括用于支撑所述主动轮(16)和所述从动轮(11)的滚轮架。

15.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于，所述驱动装置包括变频调速电机(10)、第一链轮(9)、第二链轮(7)以及链条(8)，所述变频调速电机(10)的输出轴与所述第一链轮(9)连接，第一链轮(9)通过所述链条(8)与所述第二链轮(7)连接，所述支撑结构中的主动轮(16)的轴与所述第二链轮(7)连接。

16.一种用于细长杆件(19)的试验检测装置，包括根据权利要求1-15中任一项所述的支撑装置。

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