一种全套管特种钻机.pdf

1、10申请公布号CN103195357A43申请公布日20130710CN103195357ACN103195357A21申请号201310136518322申请日20130419E21B3/0020060171申请人郑州宇通重工有限公司地址450001河南省郑州市郑州高新技术开发区长椿路8号72发明人胡全义徐建筑魏慧宾吴宛生高付强徐明亮刘光伟张仲驰凌永宏陈建伟74专利代理机构郑州中民专利代理有限公司41110代理人郭中民54发明名称一种全套管特种钻机57摘要本发明公开一种全套管特种钻机，涉及全液压桩基础施工成孔设备。该套管钻机包括底座、中间平台、上平台、立柱、夹紧装置。底座内有调平油缸以确保底

2、座水平支承在地面，拉拔油缸通过中间平台和夹紧装置将动力传递到套管上，实现套管的上升和下降，液压马达通过减速机，惰轮和大齿圈将动力传递到套管上，实现套管的回转切屑。该套管钻机可将大直径套管钻入地下，进而实现对咬合桩施工、废桩（地下障碍）的清理、高铁、道桥、城建桩的施工及水库水坝的加固等项目。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN103195357ACN103195357A1/1页21一种全套管特种钻机，其特征在于它包括底座（2），安装在底座（2）下方四个角处的调平油缸（3），垂直安装在底座（

3、2）上方四角处的立柱（4），通过套装在立柱（4）上的套筒（8）依次安装在立柱（4）上的中间平台（9）、上平台（14）；所述中间平台（9）以静配合的方式与套筒（8）相结合，所述上平台（14）以动配合的方式与套筒（8）相结合；在所述立柱（4）的柱腔内设置有拉拔油缸（10），所述拉拔油缸（10）的活塞杆通过销轴（7）铰接在立柱（4）上，所述拉拔油缸（10）的缸体通过连接件与套筒（8）的上端相结合；所述上平台（14）通过夹紧油缸（16）与中间平台（9）连接；在上平台（14）上环绕中心套管（25）通过上回转支承（17）安装安装有夹紧装置（18）；在底座（2）上环绕中心套管（25）安装有辅助夹紧装置（26

4、）；在中间平台（9）上设置有与夹紧装置（18）相配合的大齿圈（19），所述大齿圈（19）通过下回转支承（24）安装在中间平台（9）上；环绕大齿圈（19）设置有多组由液压马达（20）、减速机（21）、小齿轮（23）和惰轮（22）组成的驱动机构。2根据权利要求1所述的全套管特种钻机，其特征在于所述大齿圈（19）为外齿轮结构，内环面为锥面结构，在锥面上加工有八个底面为斜平面的锁紧槽，所述斜平面为与构成所述夹紧装置（18）的楔形块（183）外侧斜平面的倾斜角度相同；所述夹紧装置（18）包括八个分别通过相应的吊耳支座（181）、连杆（182）均布地悬挂在上回转支承（17）内圈的楔形块（183），楔形块（

5、183）的内侧为与中心套管（25）外壁相配合的弧面结构，楔形块（183）的外侧为与大齿圈（19）上加工出的锁紧槽斜平面相配合的斜平面结构。3根据权利要求1所述的全套管特种钻机，其特征在于所述上回转支承（17）采用球柱结合形式。4根据权利要求1所所述的全套管特种钻机，其特征在于所述的辅助夹紧装置（26）由两段或三段圆弧板组成，所述弧板为与中心套管（25）外壁相配合的弧面结构，由辅助夹紧油缸（261）实现夹紧。5根据权利要求1所所述的全套管特种钻机，其特征在于所述上平台（14）通过固定安装在四角处的滑套（13）以动配合的方式套装在套筒（8）上；所述立柱（4）与套筒（8）之间、套筒（8）与滑套（13

6、）之间均设置有自润滑铜套（6、12）作为导向环，在套筒（8）和滑套（13）的下端分别安装有压盖（5、11）。权利要求书CN103195357A1/3页3一种全套管特种钻机技术领域0001本发明涉及一种全液压桩基础施工成孔设备，具体涉及一种全套管特种钻机。背景技术0002套管钻机是以套管驱动带动底部刀具切削岩土的一种全液压桩基础施工成孔设备，法国贝诺特公司曾早在上世纪70年代成功设计出全套管钻机，因此起初叫贝诺特钻机。早期设计的全套管钻机为摇动式。近年来随着城市建设的高度发展和高铁的建设，使得桩基础施工技术迅猛发展，桩的直径设计也逐步变大，工程建设的效率和精度要求越来越高；对于一些地层中有流沙、

7、岩层、溶洞、漂石等情况复杂的地质环境，没有高效适用的施工设备可供适用；此外，一些旧城区改造重建时，为满足新的基础施工，需要将原先的部分桩基础、混凝土基础等施工障碍取出后才能施工也亟需一种高效适用的施工设备来完成。由于摇动式套管钻机的驱动扭矩较小，并且工作效率低下，很难满足这些现代基础施工要求。发明内容0003本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处、以及基础施工的需要而设计一种具有自动调平、连续全回转作业、自动拔管等功能的全套管特种钻机。本发明的全套管特种钻机采用液压原件作为动力装置，具有输出动力大、工作平稳可靠、效率高的优点。本发明可用于对咬合桩、废桩（地下障碍）的清理、高铁、道桥

8、、城建桩的施工及水库水坝的加固等项目，适应地层中有流沙、岩层、溶洞、漂石等情况复杂的地质环境。0004本发明的目的可通过下述技术措施来实现本发明的全套管特种钻机包括底座，安装在底座下方四个角处的调平油缸，垂直安装在底座上方四角处的立柱，通过套装在立柱上的套筒依次安装在立柱上的中间平台、上平台；所述中间平台以静配合的方式与套筒相结合，所述上平台以动配合的方式与套筒相结合；在所述立柱的柱腔内设置有拉拔油缸，所述拉拔油缸的活塞杆通过销轴铰接在立柱上，所述拉拔油缸的缸体通过连接件与套筒的上端相结合；所述上平台通过夹紧油缸与中间平台连接；在上平台上环绕中心套管通过上回转支承安装安装有夹紧装置；在底座上环

9、绕中心套管安装有辅助夹紧装置；在中间平台上设置有与夹紧装置相配合的大齿圈，所述大齿圈通过下回转支承安装在中间平台上；环绕大齿圈设置有多组由液压马达、减速机、小齿轮和惰轮组成的驱动机构。0005本发明中所述大齿圈为外齿轮结构，内环面为锥面结构，在锥面上加工有八个底面为斜平面的锁紧槽，所述斜平面为与构成所述夹紧装置的楔形块外侧斜平面的倾斜角度相同；所述夹紧装置包括八个分别通过相应的吊耳支座、连杆均布地悬挂在上回转支承内圈的楔形块，楔形块的内侧为与中心套管外壁相配合的弧面结构，楔形块的外侧为与大齿圈上加工出的锁紧槽斜平面相配合的斜平面结构。0006本发明中所述上回转支承采用球柱结合形式。0007本发

10、明中所述的辅助夹紧装置由两段或三段圆弧板组成，所述弧板为与中心套管说明书CN103195357A2/3页4外壁相配合的弧面结构，由辅助夹紧油缸实现夹紧；所述上平台通过固定安装在四角处的滑套以动配合的方式套装在套筒上；所述立柱与套筒之间、套筒与滑套之间均设置有自润滑铜套作为导向环，在套筒和滑套的下端分别安装有压盖。0008本发明的有益效果如下1、全液压驱动，具有输出动力大，工作平稳可靠，效率高的优点，实用范围广。00092、通过夹紧楔形块上的斜平面紧贴大齿圈上锁紧槽斜平面上下移动来实现中心套管的夹紧和松开，楔形块和大齿圈之间采取平面接触，楔形块受力好，夹紧力均匀，而且能够实现磨损自动补偿。001

11、03、关键件回转支承采用球柱结合的结构形式，承载大，寿命长。00114、夹紧装置和辅助夹紧交替配合，能够保证中心套管的垂直度，而且能够实现自拔管功能。00125、立柱与套筒之间、套筒与滑套之间均采用自润滑铜套作为导向环，具有承载大，导向和润滑性好，寿命长的优点，降低整机的维修成本，提高整机的可靠性。附图说明0013图1为本发明的结构示意图，亦是图3的AA剖视图。0014图2为底座的俯视图。0015图3为图1的俯视图。0016图中1、支腿，2、底座，3、调平油缸，4、立柱，5、11、压盖，6、12、自润滑铜套，7、销轴，8、套筒，9、中间平台，10、拉拔油缸，13、滑套，14、上平台，15、防护

12、盖，16、夹紧油缸，17、上回转支承，18、夹紧装置，181、吊耳支座，182、连杆，183、楔形块，19、大齿圈，20、液压马达，21、减速机，22、惰轮，23、小齿轮，24、下回转支承，25、中心套管，26、辅助夹紧装置，261、辅助夹紧油缸，262、263、弧板。具体实施方式0017本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述如图1、2、3所示，本发明的全套管特种钻机包括底座2，安装在底座2下方四个角处的底部设置有支腿1的调平油缸3，垂直安装在底座2上方四角处的立柱4，通过套装在立柱4上的套筒8依次安装在立柱4上的中间平台9、上平台14；所述中间平台9以静配合的方式与套筒8相结合，所述上平

13、台14以动配合的方式与套筒8相结合；在所述立柱4的柱腔内设置有拉拔油缸10，所述拉拔油缸10的活塞杆通过销轴7铰接在立柱4上，所述拉拔油缸10的缸体通过连接件与套筒8的上端相结合；所述上平台14通过夹紧油缸16与中间平台9连接；在上平台14上环绕中心套管25通过上回转支承17安装安装有夹紧装置18；在底座2上环绕中心套管25安装有辅助夹紧装置26；在中间平台9上设置有与夹紧装置18相配合的大齿圈19，所述大齿圈19通过下回转支承24安装在中间平台9上；环绕大齿圈19设置有多组由液压马达20、减速机21、小齿轮23和惰轮22组成的驱动机构。0018本发明中所述大齿圈19为外齿轮结构，内环面为锥面

14、结构，在锥面上加工有八个底面为斜平面的锁紧槽，所述斜平面为与构成所述夹紧装置18的楔形块183外侧斜平面的倾斜角度相同；所述夹紧装置18包括八个分别通过相应的吊耳支座181、连杆182均说明书CN103195357A3/3页5布地悬挂在上回转支承17内圈的楔形块183，楔形块183的内侧为与中心套管25外壁相配合的弧面结构，楔形块183的外侧为与大齿圈19上加工出的锁紧槽斜平面相配合的斜平面结构。0019所述上回转支承17采用球柱结合形式。所述的辅助夹紧装置26由两段或三段圆弧板组成，所述弧板为与中心套管25外壁相配合的弧面结构，由辅助夹紧油缸261实现夹紧。所述上平台14通过固定安装在四角处

15、的滑套13以动配合的方式套装在套筒8上；所述立柱4与套筒8之间、套筒8与滑套13之间均设置有自润滑铜套6、12作为导向环，在套筒8和滑套13的下端分别安装有压盖5、11。0020本发明的工作原理如下工作时，将套管机放置在地基上，通过底座2上的调平油缸3调平，保证底座2水平放置，通夹紧装置18控制套管25的夹紧和松开，并将动力传递到中心套管25上，实现中心套管25的回转切削，通过辅助夹紧装置26来确保中心套管25压入的垂直度和实现自拔管功能，通过拉拔油缸10提供中心套管25切削时的压入力。0021向下钻孔时，首先启动拉拔油缸10，升起中间平台9，则上平台14、夹紧装置18随着一起升起，将中心套管

16、25提起放进大齿圈19的孔内，然后启动夹紧油缸16，上平台14落下，夹紧装置18也随着落下进而夹紧中心套管25，这时启动液压马达20，带动大齿圈19转动，夹紧装置18和中心套管25就会随着一起转动，实现回转切削。将拉拔油缸10的进油和回油换向，将中间平台9拉下，就可以将中心套管25压入土壤中。0022拉拔油缸10完成一个行程后，夹紧油缸16的进油和回油换向，松开夹紧装置18，同时启动辅助夹紧装置26的辅助夹紧油缸261，抱住中心套管25，然后再次升起中间平台9，完成一个切削行程，重复上述动作，就可以实现连续作业。0023拔管时，首先升起中间平台9，则夹紧装置18和中心套管25就会一起升起，拉拔油缸10完成一个行程后，松开夹紧装置18，同时启动辅助夹紧装置26，抱住套管，然后降下中间平台9，启动夹紧油缸16，夹紧中心套管25，同时松开辅助夹紧装置26，重复上述过程，直至套管25被拔出。0024该套管钻机上由马达20、减速机21和惰轮22组成的动力驱动装置可以为四组或六组，以适应不同驱动扭矩的需求。说明书CN103195357A1/2页6图1图2说明书附图CN103195357A2/2页7图3说明书附图CN103195357A