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CN111636812A - 长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统 - Google Patents

长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其中，包括卷扬机构、立柱体、加压油缸、定位油缸以及可滑动地设置于所述立柱体的钻进动力头，立柱体上沿与所述钻进动力头的行进方向平行的方向间隔设置有多个加压承力结构，所述加压油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，定位油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，所述定位油缸的活塞杆与所述加压油缸的缸体铰接以能够驱动加压油缸在加压位置和非加压位置之间运动，在加压位置，加压油缸的活塞杆的伸缩运动方向与所述钻进动力头的行进方向平行并且所述加压油缸的活塞杆与所述加压承力结构配合。该长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统旨在解决现有技术中的长螺旋钻机存在的难以实现入岩钻进的技术问题。

Description

长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统
技术领域
本发明涉及长螺旋钻机加压系统领域，尤其涉及一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统。
背景技术
灌注桩基础施工常用设备有长螺旋钻机、反循环钻机、旋挖钻机三种。长螺旋钻机与其他两种施工设备比较，具有设备和施工工艺成本低、施工速度快的突出优点，因而而得到广泛应用：长螺旋钻机施工成桩速度是反循环钻机施工速度的10倍以上，是旋挖钻机施工成桩速度的2倍以上；长螺旋钻机设备成本不超过同等能力旋挖钻机的1/2；长螺旋钻机施工不需要旋挖钻机和反循环钻机施工的护壁工艺，是三种设备中施工工艺成本最低的施工设备。
但与反循环钻机和旋挖钻机比较，目前长螺旋钻机存在的最大难题是不能实现入岩钻进。所以，长螺旋钻机尽管有上述明显的优势，在遇到需要入岩钻进时，仍然不得不选用反循环钻机或旋挖钻机。长螺旋钻机不能实现入岩钻进的关键问题在于其钻进时仅依靠动力头和钻杆自重产生轴向压力，该轴向压力还不足以满足入岩钻进要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明提出了一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，该长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统旨在解决现有技术中的长螺旋钻机存在的难以实现入岩钻进的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，包括卷扬机构、立柱体、加压油缸、定位油缸以及可滑动地设置于所述立柱体的钻进动力头，所述卷扬机构与所述钻进动力头上方传动连接，所述立柱体上沿与所述钻进动力头的行进方向平行的方向间隔设置有多个加压承力结构，所述加压油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，所述定位油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，所述定位油缸的活塞杆与所述加压油缸的缸体铰接以能够驱动所述加压油缸在加压位置和非加压位置之间运动，在所述加压位置，所述加压油缸的活塞杆的伸缩运动方向与所述钻进动力头的行进方向平行并且所述加压油缸的活塞杆与所述加压承力结构配合，以能够沿与所述钻进动力头的行进方向平行且相反的方向施压于所述加压承力结构，在所述非加压位置，所述加压油缸的活塞杆与所述加压承力结构分离。
优选地，每一个加压承力结构包括一对相对于所述立柱体的正面竖向左右对称间隔设置的加压承力座，所述加压油缸的活塞杆的端部设置有沿相反方向延伸的两个受力肩，每一个受力肩用于与对应的加压承力座接触配合，所述加压油缸位于一对间隔设置的加压承力座之间。
优选地，所述立柱体上设置有导轨，所述钻进动力头与所述导轨滑动配合。
优选地，在所述加压位置，所述受力肩顶在对应的所述加压承力座的下表面。
优选地，所述钻进动力头上设置有第一铰座和第二铰座，所述定位油缸的缸体铰接于所述第一铰座，所述加压油缸的缸体铰接于所述第二铰座。
优选地，所述多个加压承力结构至少跨越20m-50m的行程。
优选地，所述长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统包括与所述加压油缸和定位油缸匹配的电控液压系统。
优选地，所述加压承力座焊接于所述立柱体。
优选地，在所述非加压位置，所述加压油缸的活塞杆与所述立柱体成夹角。
优选地，所述加压承力结构沿立柱体的长度方向以等间距间隔设置。
(三)有益效果
本发明与现有技术对比，本发明的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统的有益效果包括：
正如前面提到的，该长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统包括加压油缸、定位油缸，在所述加压位置，所述加压油缸的活塞杆能够沿与所述钻进动力头的行进方向平行且相反的方向施压于所述加压承力结构，从而受到加压承力结构的反作用力，从而将反作用力通过加压油缸的的缸体传导至钻进动力头以对钻进动力头的行进进行加压，可以使钻进动力头达到入岩钻进所需的轴向压力，这是长螺旋钻机目前为止还不具备的功能，是对长螺旋钻机技术的一个突破，解决了长螺旋钻机目前还不能入岩钻进问题，使长螺旋钻机的施工优势发挥到各种地质条件。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施方式的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统的主视图；
图2为本发明实施方式的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统的侧视图。
附图标记说明：
1、立柱体，2、加压油缸，3、定位油缸，4、钻进动力头，5、导轨，6、加压承力座，7、受力肩，8、第一铰座，9、第二铰座，10、卷扬机构。
图中未标注的部件并不涉及本发明的核心发明点，因此不再一一标记。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1和图2，本发明提供一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，包括卷扬机构10、立柱体1、加压油缸2、定位油缸3以及可滑动地设置于立柱体1的钻进动力头4，卷扬机构10与钻进动力头4上方传动连接，立柱体1上沿与钻进动力头4的行进方向(通常沿竖直方向)平行的方向间隔设置有多个加压承力结构，加压油缸2的缸体与钻进动力头4铰接，定位油缸3的缸体与钻进动力头4铰接，定位油缸3的活塞杆与加压油缸2的缸体铰接以能够驱动加压油缸2在加压位置和非加压位置之间运动，在加压位置，加压油缸2的活塞杆的伸缩运动方向与钻进动力头4的行进方向平行并且加压油缸2的活塞杆与加压承力结构配合，以能够沿与钻进动力头4的行进方向平行且相反的方向施压于加压承力结构，在非加压位置，加压油缸2的活塞杆与加压承力结构分离。在非加压位置，加压油缸2的活塞杆与立柱体1成夹角，以使受力肩7在与导轨5方向垂直截平面的投影上与加压承力座6有一定间距，以便受力肩7随加压油缸2及钻进动力头4上下运动不受承力座6的干涉(受力肩7、导轨5和承力座6参见下文)。加压承力结构优选沿立柱体的长度方向以等间距间隔设置。具体立柱体1上设置有导轨5，钻进动力头4与导轨5滑动配合，由于钻进动力头4与立柱体1的相关安装关系为已知技术，这里不再赘述。
需要补充说明的是，现有技术中还有采用安装在机架上的卷扬机构给动力头一向下拉力，称之为卷扬加压机构；对于卷扬加压机构方案，虽然能实现加压，但由于还有一个用于提升动力头的主卷扬，因此有2个卷扬机分别连接在动力头的两端，限于成本，两个卷扬同步控制难以实现，容易出现加压卷扬的钢丝绳拉断或者因钢丝绳松卷而压坏钢丝绳问题。而本发明提供的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统能够杜绝此类问题发生。
具体操作时，加压油缸2的活塞杆伸出加压完成一个加压行程后，加压油缸2的活塞杆收回，在转移到下一个位置，进入下一个加压行程，如此往复可以实现全部钻进行程的加压钻进。
当然，作为灵活地调整，加压油缸2的缸体和活塞的位置可以对调，定位油缸3的缸体和活塞杆的位置可以对调。
根据本发明的具体实施方式，每一个加压承力结构包括一对相对于立柱体1的正面竖向左右对称间隔设置的加压承力座6，加压油缸2的活塞杆的端部设置有沿相反方向延伸的两个受力肩7，受力肩7具体可以焊接(并不限于焊接)于立柱体1并且成水平方向间隔，每一个受力肩7用于与对应的加压承力座6接触配合，加压油缸2位于一对间隔设置的加压承力座6之间。当然，本发明并不限于此，也就是说即使加压承力结构即使不采用这种特定的加压承力座6而采用其他可替换的结构，也是属于本发明保护范围的，只要能够实现加压油缸2的活塞杆作用于加压承力结构而将反作用力传导至钻进动力头4以对钻进动力头4加压的目的即可。
此外，立柱体1上设置有导轨5，钻进动力头4与导轨5滑动配合。
更具体地，在加压位置，受力肩7顶在对应的加压承力座6的下表面。钻进动力头4上设置有第一铰座8和第二铰座9，定位油缸3的缸体铰接于第一铰座8，加压油缸2的缸体铰接于第二铰座9。
当然，多个加压承力结构至少跨越20m-50m的行程或者更大的行程都是可以的，加压油缸2的行程可以定位3m，相邻两个加压承力结构之间的布置距离以一个油缸行程-20mm为宜，当然，这些数值都是可以根据实际需要灵活设置的。
此外，长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统包括与加压油缸2和定位油缸3匹配的电控液压系统，方便自动化控制长螺旋钻机的加压。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，包括卷扬机构、立柱体、加压油缸、定位油缸以及可滑动地设置于所述立柱体的钻进动力头，所述卷扬机构与所述钻进动力头上方传动连接，所述立柱体上沿与所述钻进动力头的行进方向平行的方向间隔设置有多个加压承力结构，所述加压油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，所述定位油缸的缸体与所述钻进动力头铰接，所述定位油缸的活塞杆与所述加压油缸的缸体铰接以能够驱动所述加压油缸在加压位置和非加压位置之间运动，在所述加压位置，所述加压油缸的活塞杆的伸缩运动方向与所述钻进动力头的行进方向平行并且所述加压油缸的活塞杆与所述加压承力结构配合，以能够沿与所述钻进动力头的行进方向平行且相反的方向施压于所述加压承力结构，在所述非加压位置，所述加压油缸的活塞杆与所述加压承力结构分离。
2.根据权利要求1所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，每一个加压承力结构包括一对相对于所述立柱体的正面竖向左右对称间隔设置的加压承力座，所述加压油缸的活塞杆的端部设置有沿相反方向延伸的两个受力肩，每一个受力肩用于与对应的加压承力座接触配合，所述加压油缸位于一对间隔设置的加压承力座之间。
3.根据权利要求1所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述立柱体上设置有导轨，所述钻进动力头与所述导轨滑动配合。
4.根据权利要求2所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，在所述加压位置，所述受力肩顶在对应的所述加压承力座的下表面。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述钻进动力头上设置有第一铰座和第二铰座，所述定位油缸的缸体铰接于所述第一铰座，所述加压油缸的缸体铰接于所述第二铰座。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述多个加压承力结构至少跨越20m-50m的行程。
7.根据权利要求1至4中任意一项所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统包括与所述加压油缸和定位油缸匹配的电控液压系统。
8.根据权利要求2所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述加压承力座焊接于所述立柱体。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，在所述非加压位置，所述加压油缸的活塞杆与所述立柱体成夹角。
10.根据权利要求1至4中任意一项所述的长螺旋钻机入岩轴向步进加压系统，其特征在于，所述加压承力结构沿立柱体的长度方向以等间距间隔设置。
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