CN1008382B - 打桩、拔桩和/或钻孔机 - Google Patents

Abstract

一种打桩、拔桩和/或钻孔机，它包括一个小车(1)，一个安装在小车(1)上的支承台(1A)，支持装置(2)，起重装置(4)和一个包括两个桅杆组件(3)的桅杆系统(5)。当桅杆系统处于垂直位置时有液压千斤顶(37)支持桅杆系统的重量。本机器能进行水平，倾斜和垂直钻孔以及打桩，拔桩和起重。

Description

本发明涉及一种用于地质勘探，矿产探查，开矿，基础工程，建筑等领域的打桩、拔桩和/或钻孔机。

目前所用的小型钻孔机包括一个在活动底盘上的可折叠钻桅。这种结构的一个缺点是只有一个钻桅，当要钻许多孔时，要用许多钻机。

另一方面目前所用打桩机包括一个竖立在打桩地点的机架，一套或多套导轨，一个重物可沿导轨落下，从而将桩打入地里。这种打桩机只能在导轨垂直时工作，虽然目前已经有水平钻孔的钻孔机。

美国专利3，302，731号公开了一种打桩机，但它不能钻孔。

上述的打桩机和钻孔机的又一共同缺点是同一台机器不能又打桩又钻孔。

本发明的一个目的是提供一种用于地质勘探，矿产探查，开矿，基础工程，建筑等领域的打桩，拔桩和/或钻孔机，它能克服或至少减少上述缺点，即在同一个机器上能够实现钻多个孔，既能钻孔又能打桩，还能钻斜孔和打水平桩等多种功能。

根据本发明的另一方面，提供一种机器，它包括一个底盘以及安装于其上的支承台，起重和/或工具携带装置和起重和/或工具携带装置的支持装置，其中上述支持装置安装在上述支承台的表面上，它能相对于上述支承台绕两个非互相平行的轴线旋转而与上述起重和/或工具携带装置相对于上述支承台表面的方位无关，上述旋转轴线之一的方位取决于上述支持装置绕上述另一轴线的旋转，上述起重和/或工具携带装 置能相对于支持装置旋转，本发明改进之处在于，上述支持装置包括两个元件，二者其中之一可旋转地安装在另一个上，并且上述起重和/或工具携带装置固定在上述可旋转元件上，上述支承台可旋转地支承于上述底盘上，上述起重和/或工具携带装置多于一个。

本发明还提供一种机器，它包括起重和/或工具携带装置及支持装置，其中支持装置可绕两个互相垂直的轴线旋转，而起重和/或工具携带装置可相对于支持装置旋转。

本发明能进行水平，倾斜和垂直钻孔以及钻各种尺寸的孔。

为了更好地了解本发明，以及说明本发明如何实施，将通过实例并参照附图加以解释，附图中：

图1为根据本发明的组合打桩，拔桩和钻孔机的水平侧视图，

图2为图1机器的正视图。

图2A为图1机器当桅杆处于垂直状态时的顶视图，

图3为图1和2的机器的部分侧视图，

图4A为图1和2的机器的部分放大侧视图，

图4B为图4A沿Ⅳ-Ⅳ线的剖视图，

图5为图3沿Ⅴ-Ⅴ线的部分剖视图，

图5A为图5沿Ⅹ-Ⅹ箭头的部分剖视图，

图6为图3所示机器一部分之部分侧视图，表示相对运动，

图7为图4A和4B的机器一部分的侧视图，表示相对运动，

图8为图1沿Ⅷ-Ⅷ线的剖视图，

图8A为图8的顶视图，

图8B为图8的侧视图，

图9为图1沿Ⅸ-Ⅸ线的剖视图，

图9A为图9的顶视图（夹头松开），

图9B为图9的侧视图，

图10为图1机器的支持装置部分侧视（一部分剖视）图，

图10A为图10沿AA′线的剖视图，

图10B为图10沿BB′线的剖视图，

图10C为图10沿CC′线的剖视图，

图10D为图10沿DD′线的剖视图，

图10E为图10沿EE′线的剖视图，

图10F为图10沿FF′线的剖视图，

图11为图1机器的侧视图，而

图12为机器当桅杆处于垂直状态时的正视图（未表示出桅杆）。

参照附图，特别是图1和2，一个双桅杆组合打桩、拔桩和钻孔机包括一个可移动小车1，一个支持装置2，一个包括两个桅杆件3的桅杆系统5和起重装置4。支持装置2安装在一个支承台1A上，并支承着桅杆系统5。该支承台又通过大型滚珠轴承可转动地安装在小车上。起重装置4包括两个液压活塞一缸体装置6，它们在6B处铰接于支承台1A，在6C处铰接于支承套筒9A。

小车1包括底盘7和轮子8，还装有发动机和液压码34。轮子8可装轮胎，但最好是用带环形链或链轨的链轮。小车可用动力驱动。

从图10，10A至10F和11可以清楚地看出，支持装置2包括一个可旋转的，可升起的和可摆动的桅杆支承管10，它安装在下面将描述的主支承套管9上。该支承套管9通过一个可旋转轴承33可转动地安装在支架6′A上。支架6′A于6A处铰接于转动台上。因此，当两个液压活塞一缸体装置6的活塞同时伸出时，支持装置2绕同支承台平面平行的一个轴线摆动或转动，从而使桅杆也产生上述运动，而当一个活塞比另一个活塞伸得更长时，支持装置2绕轴承33旋转。

桅杆支承管10通过一个法兰管10A同支承套管9连接。这样桅杆支承管的一个径向向外伸出的圆周法兰10′在10C处用螺钉连接在一个圆 周法兰或连接按盘10B上，而10B本身在10D处用螺钉连接在法兰管10A一端的径向向内伸出的法兰上。法兰管10A的另一端有一个径向向外伸出的圆周法兰10′A，在其上一个L型圈10F用螺钉固定于9Q处。法兰10A′和圈10F形成一个圆周形通道接纳在支承套管9一端的法兰9′，以及一个同轴地安装在法兰管10A内的支承管9H的径向向外伸的圆周法兰。通道还接纳一个圆周形青铜支承盘9K以支承桅杆的重量。

支承管9H的每一端都有一个径向向内伸出的法兰9′H，用来安装与其同轴的在法兰管10A内的支持管9D。这样，支承套筒9A和支承管9H相应的法兰在9J处用螺钉连接在一起，而支承管9H的另一法兰在9G处用螺钉固定于一个较短的管子或圈9I上，在9I内安装着支持管9D的另一端。支承管9H用螺钉连接支承套管9于9F处。支持管9D的每一端相对于支持管9D的剩余部分径向扩大，以接受相应的滚珠轴承36B。

支承套管9的另一端有一个圆周支持盘9M带着一个用螺钉在9L处固定于其上的盘子9R。

两个液压活塞一缸体装置11A和11B的缸体，都用通过盘子9M上的孔且连接盘子9R上相应孔11A1和11B1的枢轴安装在盘子9R上。液压活塞一缸体装置11A和11B的活塞都用相应的枢轴臂或轴11A2和11B2连接孔35A和35B于主动锥齿轮组件35上之相应枢轴臂35′而铰接于主动锥齿轮组件35上（图10B）。连接孔11A1和11B1的中心连线同支承套管9的轴线相交。

如图10B所示，主动锥齿轮组件35安装在一个轴上，轴的每一端可旋转地安装在支承套管9上，安装的方法是用一个包括一个安装在轴承座35D1上的锥形滚柱轴承并具有轴承盖35E的轴承组件安装好。这样，锥齿轮组件35可以象以下描述的由液压活塞一缸体装置11A和11B的驱动而旋转。

主动锥齿轮组件35的一个锥齿轮35″同从动锥齿轮组件36的一个锥 齿轮啮合，这两个锥齿轮互相垂直配置。从动锥齿轮组件36通过花键装在联接轴11D上，用一个锁紧螺母36A固定在一定位置上。联接轴可旋转地用滚珠轴承36B支承在支持管9D上，滚珠轴承的外圈固定在支持管9D的内表面上，从而使联接轴11D受滚珠轴承的内圈所支持。

一个万向联轴节11D1连接于联接轴11D的法兰式万向联接板10B1上联接板10B1在10C处用螺钉连接于桅杆支承管10的法兰端，并在10D处用螺钉连接于法兰式管10A的径向向内伸的法兰上。

桅杆支承管子10的另一端延伸通过法兰支承套筒9A并在该处用青铜轴瓦9C和9D支承。桅杆支承管10上有肩台9E以防止法兰套筒9A滑下管子10。另一个当机器运行时用来支承桅杆的青铜支承板9B安装在支承套筒9A的径向向外伸法兰和另一个套筒14之间。套筒14通过花键装在桅杆支承管10上，用一个锁紧螺母11C固定在一定位置上。一个安装在套筒14上的软钢钢板件10E支承着两个板件14A2和14B2（图10F），这些板反过来又支承着两个桅杆的重量。如图10C所示，另两个桅杆支持板14A1和14B1安装在法兰管10A上。

支持装置2铰接地安装在支承台1A（图1和2）的铰接点6A和6C上。因此，如图10和10A所示，一对用于接受枢轴的耳6AL和6AR焊接在圆盘6D上。圆盘6D可旋转地安装在固定于支承套管9上的圆盘33上。如图10A所示，圆盘6总和33具有相对的中央凹槽以接纳一个圆环轴瓦6E，一个L形断面的圆环形圈33A在9L处用螺钉固定在板33上，以定出圆板6D所需的导轨或导槽。支承套管9焊在可能是钢做的板33上，这样支承套管9可以绕圆板6D的轴旋转或摆动。

耳6C焊在支承套筒9A上以接纳一个枢轴以允许支持装置铰接到液压活塞一缸体装置4和6上（图1）。

支承管9上有一个液压活塞一缸体装置或油压千斤顶形式的脚37用以支承支持装置的重量和当桅杆系统在垂直时桅杆的重量。

如图10所示，缸体11A的活塞杆正在缩入而缸体11B的活塞杆正在伸出，因此锥齿轮35′正在按顺时针方向旋转。当控制油流方向的阀门（未示出）转到另一位置时，缸体11B的活塞杆将收缩而缸体11

的活塞杆将伸出，从而使锥齿轮35′将按反时针方向旋转。小锥齿轮36由锥齿轮35′带动，由于它们的节距不同，锥齿轮35′转动75°，锥齿轮36就转动90°。从动锥齿轮连接于轴11D的一端。轴11D的另一端有一个万向联轴节11D1，它带动万能联轴节10B1。万向联轴节10B1焊在板10B上而板10B在10P处用螺钉安装在桅杆支承管上。这样，当锥齿轮36按顺时针方向旋转时，桅杆支承管10也按顺时针方向旋转。桅杆支承持法兰套筒14用花键连接于桅杆支承管10，因此桅杆支承管10旋转时套筒14也旋转。桅杆支持台14A1和14A2同桅杆支持台14B1和14B2相应地成90°，所有的支持台都在一水平面上，并与钻桅杆支承管10轴线的距离相等。因此，当桅杆支承管10摆动或旋转，两个桅杆将摆动或转动。

现在参照图3至7，每个桅杆3包括一个带凸出部33A的桅杆12，这个桅杆12在相应的导轨13上滑动，导轨用架14固定在桅杆支承管10上，并且包围着一个液压活塞一缸体装置15，该装置用于使桅杆12沿导轨13滑动，如图6所示。桅杆为矩形断面，如24英寸×20英寸（61厘米×51厘米），包括例如结构钢或铸造材料焊成的枢架。桅杆12最好包括用螺钉螺帽连接的角钢和钢板，以及如图4A和4B所示的具有一双进给缸体导轨12A。导轨13可以用槽钢和角钢构成，如图5和5A所示，同样用螺钉螺帽连接。桅杆滑动活塞一缸体装置15的动力决定于眼前的需要，但牵引动力典型的为大约向前15吨（1.5×10牛顿），向后20吨（2×10牛顿）。缸体15的内径为2英寸至6英寸（5厘米至15厘米）。当缸体15内径为5英寸（13厘米），液体压力为每平方英寸2200磅（每平方米1.5×10牛顿）。

每个桅杆12上都有游动小车30，它可以靠进给液压活塞一缸体装置 28驱动沿相应的桅杆12移动。一个箱体18A如钻箱或冲击钻箱安装在两个桅杆12之一的小车30上，钻具27包括钻杆和钻头连接于箱体18A上。或者可将喷射注浆工具或其他工具连接于箱体18A上。

现在参照图7，一个软管卷筒19安装在一个软管卷筒小车32上，小车连接于软管卷筒小车钢丝31上。能够用进给缸体28使其相对于桅杆运动的游动小车30连接于进给钢丝29。其布置使得小车30移动一个S的距离，软管卷筒小车32就移动S/2的距离。

现在参照8，8A和8B，一个液压卡头16安装在靠近桅杆12凸出部的地方，桅杆带着钻具27并包括一双液压活塞一缸体装置25，26和固定于桅杆12上的枢架20C。卡头16可以卡住钻管，桩或诸如此类，其外径在2.5英寸和9英寸（6厘米和23厘米）之间。

现在看图9，9A和9B，一个转动组件17安装在卡头16和箱体18A之间，包括4个液压活塞一缸体装置21，22，23，24和一个U形框架20。两个活塞一缸体装置21，22安装在框架20上用来夹住一个钻管，桩或类似物。另两个活塞一缸体装置23，24安装在框架20B上，框架固定在桅杆12上。U形框架20可旋转地由支承板20A支持，它可以靠在U形框架的轴CC上的活塞一缸体装置23，24收回而旋转，从而获得顺时针或反时针运动。摆动的最大角度限制于角度α，从而夹紧的桩和类似物可以由两个缸体23，24作出摆动运动。在桅杆12的拉伸强度范围内，缸体23，24的动力愈大，产生的扭矩愈大。转动组件的扭矩可达5吨（5×10牛顿）米。可以转动的桩或类似物的外径在2.5英寸至9英寸（6厘米至23厘米）之间。

在使用中，夹头16夹住一个钻管或类似物，桅杆活塞一缸体装置15产生一个大的拉力将钻管从钻孔中拔出，如果钻管拔不出来，夹头16松开，转动组件17用来产生一个往复旋转运动。这样钻管就可以转松并拔出来。这种装置也可以用来拔桩。

在另一桅杆12的运行小车30上安装了一个气动锤18B可以用来将工字钢，槽钢，钢管，钢轴，予制的圆形或方形断面混凝土柱、管或类似物打入地层。

现在回到图1，两个或更多的桅杆组件可以用任何希望的角度安装在桅杆支持件10的外面，从而可以用普通单桅杆机所用时间的一半钻许多孔。因此可以提高生产率。如上所示，两个桅杆组件之间的角度为大约90°。对于这种尺寸和生产率的机器，90°是可取的，这个角度还保证了两个桅杆组件3之间靠得不太近也不太远。桅杆支持件10最好能顺时针转动45°，逆时针转动45°，最大转动角度为90°。这样钻孔的位置就可以不移动钻机而得到调整，从而也提高了效率和生产率。支持装置2可以由两个液压活塞一缸体装置6移动，其长度可以调整以取得对地面的不同倾斜角度。这样每个活塞12对地面的倾斜角度可在0°至90°之间变化，以不同角度钻孔。支持装置2通过将一个活塞一缸体装置伸出得比另一个长，可以在轴承33上作15°顺时针旋转或15°反时针旋转。这样，机器可以在任何方向以任何倾斜角进行工作。这个机器还可以用来作起重机提升重达2吨（2032千克）的重物，以及进行防护钻孔，水平打桩，水井钻孔，抽水，锚定，灌浆，两套钻具钻孔等等。可以理解，每个小车30可用来支承不同的工具和驱动装置。

Claims (26)

1、一种打桩、拔桩和/或钻孔机，它包括一个底盘以及安装于其上的支承台，起重和/或工具携带装置和起重和/或工具携带装置的支持装置，其中上述支持装置安装在上述支承台的表面上，它能相对于上述支承台绕两个非互相平行的轴线旋转而与上述起重和/或工具携带装置相对于上述支承台表面的方位无关，上述旋转轴线之一的方位取决于上述支持装置绕上述另一轴线的旋转，上述起重和/或工具携带装置能相对于支持装置旋转，其特征在于，上述支持装置包括两个元件，二者其中之一可旋转地安装在另一个上，并且上述起重和/或工具携带装置固定在上述可旋转元件上，上述支承台可旋转地支承于上述底盘上，上述起重和/或工具携带装置多于一个。

2、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中上述两个轴线互相有关，当使用中上述支持装置绕上述的另一个轴线转动90°，上述的一个轴线就旋转90°。

3、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中当伸长的起重和/或工具携带装置的轴线平行于上述支承台平面，上述的一个轴线垂直于上述支承台平面，上述的另一个轴线在上述支承台平面内或平行于上述支承台平面。

4、一种根据权利要求3的机器，其特征是，其中上述支持装置可用提升装置绕上述的另一轴线旋转。

5、一种根据权利要求4的机器，其特征是，其中上述支持装置可以绕上述的另一轴线旋转不大于90°。

6、一种根据权利要求4的机器，其特征是，其中上述支持装置可用上述提升装置绕上述的一个轴线旋转。

7、一种根据权利要求6的机器，其特征是，其中上述支持装置可以绕上述的一个轴线旋转不大于30°。

8、一种根据权利要求4，5，6或7的机器，其特征是，其中上述提升装置包括一个或更多的液动活塞一缸体装置。

9、一种根据权利要求6或7的机器，其特征是，其中上述提升装置包括一个或更多的液动活塞一缸体装置，上述活塞一缸体装置或每个活塞一缸体装置的一端同上述支承台铰接，上述活塞一缸体装置或每个活塞一缸体装置的另一端同上述支持装置铰接，上述支持装置伸长并用一个可以绕上述两个不平行轴线旋转的支座连接于上述支承台的远离上述支持装置和上述活塞一缸体装置之间的铰接点的一点上。

10、一种根据权利要求9的机器，其特征是，其中上述支座包括一个在安装在上述支承台上的铰接支承上固定的可旋转轴承。

11、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中上述可旋转元件可用液压或气动装置带动旋转。

12、一种根据权利要求11的机器，其特征是，上述液压或气动装置还包括两个同一个第一齿轮铰接并能够相对运作的活塞一缸体装置，这样在工作时，当一个活塞一缸体装置的活塞伸出时，第一齿轮向一个方向旋转，而当另一个活塞一缸体装置的活塞伸出时，第一齿轮向另一个方向旋转，第一齿轮同成直角配置的一个第二齿轮啮合，第二齿轮被连接用来旋转上述可旋转元件。

13、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中上述可旋转元件可用液压或气动装置使之旋转，上述液压或气动装置包括两个铰接于上述第一齿轮并可相对运作的活塞一缸体装置，这样工作时，当一个活塞一缸体装置的活塞伸出，上述第一齿轮的轴向一个方向旋转，当另一个活塞一缸体装置的活塞伸出，第一齿轮向另一个方向旋转，第一齿轮同一个成直角配置的第二齿轮啮合，第二齿轮被连接用来旋转上述可旋转元件。

14、一种根据权利要求13的机器，其特征是，其中上述第二齿轮固定于一个支持轴，该轴用万向连轴节同上述可旋转元件连接。

15、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中上述起重和/或工具携带装置可相对于上述支持装置旋转不大于90°。

16、一种根据权利要求1的机器，其特征是，它包括两个起重和/或工具携带装置，这两个装置相对于上述支持装置互相成90°夹角。

17、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中上述起重和/或工具携带装置包括一个桅杆，它可以相对于上述支持装置绕自己的轴线或绕一个平行于桅杆的轴线旋转。

18、一种根据权利要求17的机器，其特征是，其中上述起重和/或工具携带装置还包括一个桅杆可在其上滑动的导轨，以及使桅杆沿导轨滑动的装置。

19、一种根据权利要求18的机器，其特征是，其中上述滑动装置包括一个液压传动的活塞一缸体装置。

20、一种根据权利要求17的机器，其特征是，其中夹紧装置装在上述起重和/工具携带装置的桅杆上。

21、一种根据权利要求20的机器，其特征是，其中上述夹紧装置包括两个液压传动的活塞一缸体装置。

22、一种根据权利要求17的机器，其特征是，它还包括安装在桅杆上的抓紧和转动装置。

23、一种根据权利要求22的机器，其特征是，其中上述抓紧和转动装置包括抓紧装置和转动装置，抓紧装置包括一个可旋转地安装在桅杆上的框架和安装在框架上的第一和第二液压传动的活塞一缸体装置，转动装置包括第三和第四液压传动的活塞一缸体装置用以实行框架相对于桅杆的转动。

24、一种根据权利要求17的机器，其特征是，其中的桅杆具有支持和带动钻具的装置。

25、一种根据权利要求1的机器，其特征是，其中有一个空气锤安装在上述起重和/或工具携带装置或上述起重和/或工具携带装置之一上用于打桩。

26、一种根据权利要求1的机器，其中上述支承台安装在一个小车上，该小车有动力能使该机器在地面上移动。

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