CN117536554B - 一种捞沙斗和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋挖钻机技术领域，涉及一种捞沙斗和旋挖钻机，所述捞沙斗包括斗体以及设置于斗体上方的激振装置，所述激振装置包括上底板、下底板、设置在上底板上表面的第二内连接方、设置在下底板下表面的第二外连接方、对称设置在下底板上表面的振动电机组、连接上底板和下底板的多个弹簧拉杆总成，以及穿设在上底板和下底板之间的斗体解锁器；使用本发明提供的捞沙斗的旋挖钻机能够降低硬岩地层破碎强度，实现硬岩地层有效破碎，从而在硬岩地层钻进过程中，提高钻进速度，降低钻齿磨损，而在泥沙需要卸载时，能快速且便捷的将粘附在斗体以及钻齿上的泥沙振下，减少噪音污染，工作效率高。

Description

一种捞沙斗和旋挖钻机

技术领域

本发明涉及旋挖钻机技术领域，特别涉及一种捞沙斗和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。捞砂斗就是旋挖钻机的钻具，它的种类有很多。捞沙斗在钻孔捞沙时，采用平齿、截齿等切削具破碎地层，同时将孔底钻屑搜集到筒体内部，捞沙斗上提后，通过钻机压盘将捞沙斗上部的压杆机构顶开，使被其挂住的捞沙斗底板打开，将提取的岩屑倒出，再下孔钻进，循环上述过程，从而完成钻进作业。

图1为现有技术的捞沙斗结构示意图，现有技术的捞沙斗和旋挖钻机，在硬岩地层钻进过程中，主要通过提高静压力，包括增加钻杆重量、捞沙斗重量和增加钻机加压力来进行钻进，这样会降低钻机工作效率，而且静压力对提高钻进能力是有限的，其换来的是钻机能耗增加、降低钻机工作稳定性、增加钻机故障、钻齿磨损大增加维护成本。而且现有的捞沙斗，当筒体内的泥沙钻满时，泥沙容易粘连在捞沙斗的内壁上难以排出，不便于快速且便捷的对沙石进行卸载，遇到粘性较大的土层施工，旋挖钻机会不断带动捞沙斗正反转以实现斗体内部、外部，以及斗齿上的泥沙全部掉落，不仅影响施工进度，还带来巨大噪音危害。

发明内容

针对背景技术中所述现有技术中的捞沙斗和旋挖钻机，在硬岩地层施工中钻进效率低、钻机能耗增加、钻机工作稳定性降低、钻齿磨损大，以及在粘性较大的土层施工中，泥沙满斗时，取出捞沙斗后难以将粘性的泥沙从筒体内外，以及钻齿上快速旋出，从而降低施工速度，噪音危害大的技术问题，本发明提供一种捞沙斗和旋挖钻机以解决上述技术问题。

本发明是通过如下技术方案实现上述发明目的的：提供一种捞沙斗，所述捞沙斗包括斗体以及设置于斗体上方的激振装置；所述激振装置包括上底板、下底板、设置在上底板上表面的第二内连接方、设置在下底板下表面的第二外连接方、对称设置在下底板上表面的振动电机组、连接上底板和下底板的多个弹簧拉杆总成，以及穿设在上底板和下底板之间的斗体解锁器；

所述斗体包括斗体上底、斗体下底，以及连接斗体上底和斗体下底的筒体，斗体上底的上表面设置有第一内连接方和斗体解锁导杆；

所述斗体上的第一内连接方与设置在激振装置上的第二外连接方相连接，所述激振装置上的第二内连接方与旋挖钻机的钻杆方头相连接；斗体下底上设置有多个用于打孔的钻齿。

旋挖钻机钻杆通过激振装置向斗体传递扭矩和压力，斗体解锁器与斗体解锁导杆配合解锁斗体下底,使得斗体下底打开，以对筒体中的泥沙进行卸料，振动电机组为钻齿提供钻进时的振动击打力、为斗体提供卸料时的振动力。

进一步地，所述弹簧拉杆总成包括带有轴肩的双头螺纹丝杆，双头螺纹丝杆上端穿过上底板，下端穿过下底板；双头螺纹丝杆的轴肩抵靠在上底板的下表面，双头螺纹丝杆的轴肩以上部分穿过设在上底板上的通孔，位于上底板上方的双头螺纹丝杆上，自下而上依次装配有钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母；在轴肩与下底板之间的双头螺纹丝杆上套设有第一弹簧；位于下底板下方的双头螺纹丝杆上，自上而下依次装配有第二弹簧、钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母。

进一步地，所述弹簧拉杆总成设有四组，四组弹簧拉杆总成均布在激振装置的上底板和下底板的周边，以捞沙斗的轴线为中心对称设置。

更进一步地，所述第一弹簧以及所述第二弹簧采用压缩螺旋钢弹簧或者橡胶弹簧。

进一步地，所述斗体解锁器包括穿设在上底板上的弹簧按杆以及穿设在下底板上的固定套，弹簧按杆穿过设在上底板上的通孔，在上底板上方的弹簧按杆上，自下而上依次装配有第三弹簧，钢垫圈以及螺纹套筒；固定套穿设在下底板的通孔中，弹簧按杆的下端进入固定套的内孔，当斗体与激振装置连接时，斗体解锁导杆的顶端也进入固定套的内孔并与弹簧按杆相对。当斗体内的泥沙装满后，上方的钻机将捞沙斗从钻孔内抽出，然后上升捞沙斗以使弹簧按杆触击在钻机上，弹簧按杆向下按压斗体解锁导杆，解锁斗体下底,使得斗体下底打开，以对筒体中的泥沙进行卸料。

进一步地，在所述第二内连接方与所述上底板之间设置有多个加强筋板。

进一步地，所述振动电机组包括两台相同功率的振动电机，两台振动电机以捞沙斗的轴线为中心对称设置在激振装置的下底板的上表面。

更进一步地，所述两台振动电机的偏振快调整的角度相同，产生相同大小的激振力，两台振动电机的转向相反。

进一步地，所述筒体为圆柱形，筒体的外筒壁上设置有多个助钻条。

进一步地，所述筒体的外侧设置有护套，所述护套靠近斗体上底一端的直径大于靠近斗体下底一端的直径，且护套最上端直径内缩形成导向部，护套与筒体之间通过多个高强度螺栓固定连接。

进一步地，所述钻齿为截齿或者为平齿。

本发明还提供一种旋挖钻机，所述旋挖钻机设置有如上所述的任一种捞沙斗。

进一步地，所述旋挖钻机还包括设置在旋挖钻机机身上的控制系统，所述控制系统包括回转电机、液压系统、给进电机、钻压控制面板、转速控制面板、启动开关、振动电机组操作旋钮和控制导线，所述控制导线穿设在旋挖钻机的钻杆内，通过空心钻杆连接振动电机组；给进电机、液压系统的给进油缸和钻压控制面板形成给进闭环控制回路，通过无级调节给进电机转速，实现液压系统输出恒定压力，旋挖钻机可根据地层情况自行设定压力值，实现给进系统的恒定钻压钻进；回转电机与转速控制面板通过控制导线形成转速闭环控制回路，通过控制系统无级调节回转电机的转速，可以根据地层情况自行设定的转速，实现钻机的输出恒转速回转钻进；旋挖钻机在捞沙斗的回转与给进力联合振动电机组产生的上下振动的激振力的作用下，实现高效率快速钻进。

有益效果

1、使用本发明的捞沙斗的旋挖钻机能够稳定地进行与硬岩地层固有频率一致的共振疲劳破坏，降低硬岩地层破碎强度，实现硬岩地层有效破碎，形成振动冲击钻进加回转钻进的复合岩土钻进，通过灵活控制给进电机转速、液压系统给进油缸的压力，以及振动电机的启动和关停，从而在硬岩地层钻进过程中，不仅能通过静压力，还能通过增加激振力，提高钻机工作效率，降低钻机能耗，增加钻机工作稳定性减少设备故障，降低钻齿磨损，减少钻进成本和噪音污染。

2、本申请在斗体内的泥沙装满，上方的钻机将捞沙斗从钻孔内抽出后，采用振动电机组振动，将粘附在斗体外表面、内表面，以及钻齿上的泥沙振下，或者采用钻机正反转转动与振动电机组振动相结合的方式除掉斗体各处的泥沙，除泥沙彻底，除泥时间短，工作效率高，产生的噪音少。

3、本发明提供的捞沙斗中的第一弹簧可以在斗体钻进的过程中将一部分岩石和泥土反作用于捞沙斗的力和冲击吸收而转化成弹性势能储存起来，弹性势能可在捞沙斗继续钻进的过程中为钻齿提供冲击力，再叠加振动电机组的激振力，因此，增加了捞沙斗向下钻进的压力，提高捞沙斗的钻进效率；另外，在钻进的过程中，第一弹簧还可吸收一部分岩石、硬土、振动电机组等对钻杆、桅杆及钻机的反作用力，可以减少过大的反作用力对钻杆、桅杆及钻机的破坏，提高钻杆、桅杆及钻机的使用寿命，同时也可以增加钻机工作的稳定性。

4、在本发明的一个实施例中，斗体的筒体外侧设置护套，护套靠近斗体上底一端的直径大于靠近斗体下底一端的直径，且护套最上端直径内缩形成导向部，其好处在于利用斗体的锥形外形结构，当捞沙斗钻进时，利用振动电机的振动夯实作用，将钻孔内部周边的泥沙压实，而捞沙斗提升时导向部又能起到导向和避免钻孔破坏作用，所以实施例中的护套结构能防止孔内缩颈、侧壁塌方甚至塌孔，以及成孔后孔底沉渣厚度偏大等现象，提高施工效率，减少施工成本。

附图说明

图1为现有技术的捞沙斗结构示意图；

图2为本发明实施例1的捞沙斗结构示意图；

图3为本发明实施例1的激振装置结构示意图；

图4为本发明实施例1中的弹簧拉杆总成结构示意图；

图5为本发明实施例2的捞沙斗结构示意图；

图6为本发明实施例2中的护套结构示意图；

图中：1、斗体，10、第一内连接方，11、斗体上底，12、斗体下底，13、筒体，14、斗体解锁导杆，15、钻齿，16、助钻条，17、护套，170、导向部，18、高强度螺栓，2、激振装置，20、上底板，21、下底板，22、第二内连接方，221、加强筋板，23、第二外连接方，24、振动电机组，25、弹簧拉杆总成，251、双头螺纹丝杆，252、轴肩，253、第一弹簧，254、第二弹簧,26、斗体解锁器，260、弹簧按杆，261、固定套，262、第三弹簧，3、钻杆，4、螺纹套筒。

具体实施方式

为说明本发明的特点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1的捞沙斗，请查询图2至图3，本发明实施例提供的一种捞沙斗，所述捞沙斗包括斗体1以及设置于斗体1上方的激振装置2；所述激振装置2包括上底板20、下底板21、设置在上底板20上表面的第二内连接方22、设置在下底板21下表面的第二外连接方23、对称设置在下底板21上表面的振动电机组24、连接上底板20和下底板21的多个弹簧拉杆总成25，以及穿设在上底板20和下底板21之间的斗体解锁器26；

所述斗体1包括斗体上底11、斗体下底12，以及连接斗体上底11和斗体下底12的筒体13，斗体上底11的上表面设置有第一内连接方10和斗体解锁导杆14；

所述斗体1上的第一内连接方10与设置在激振装置2上的第二外连接方23相连接，所述激振装置2上的第二内连接方22与旋挖钻机的钻杆3方头相连接；斗体下底12上设置有多个用于打孔的钻齿15。

旋挖钻机钻杆3通过激振装置2向斗体1传递扭矩和压力，斗体解锁器26与斗体解锁导杆14配合解锁斗体下底12,使得斗体下底12打开，以对筒体13中的泥沙进行卸料，振动电机组24为钻齿15提供钻进时的振动击打力、为筒体13提供卸料时的振动力。

请查询图3、图4，弹簧拉杆总成25包括带有轴肩252的双头螺纹丝杆251，双头螺纹丝杆251上端穿过上底板20，下端穿过下底板21；双头螺纹丝杆251的轴肩252抵靠在上底板20的下表面，双头螺纹丝杆251的轴肩252以上部分穿过设在上底板20上的通孔，位于上底板20上方的双头螺纹丝杆251上，自下而上依次装配有钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母；在轴肩252与下底板21之间的双头螺纹丝杆251上套设有第一弹簧253；位于下底板21下方的双头螺纹丝杆251上，自上而下依次装配有第二弹簧254、钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母。

所述弹簧拉杆总成25设有四组，四组弹簧拉杆总成25均布在激振装置2的上底板20和下底板21的周边，以捞沙斗的轴线为中心对称设置。

所述第一弹簧253以及所述第二弹簧254采用压缩螺旋钢弹簧或者橡胶弹簧，本实施例中第一弹簧253以及所述第二弹簧254采用压缩螺旋钢弹簧。

请查询图3，所述斗体解锁器26包括穿设在上底板20上的弹簧按杆260以及穿设在下底板21上的固定套261，弹簧按杆260穿过设在上底板20上的通孔，在上底板20上方的弹簧按杆260上，自下而上依次装配有第三弹簧262，钢垫圈，以及螺纹套筒4；固定套261穿设在下底板21的通孔中，弹簧按杆260的下端进入固定套261的内孔；当斗体1与激振装置2连接时，斗体解锁导杆14的顶端也进入固定套261的内孔并与弹簧按杆260相对。当斗体1内的泥沙装满后，上方的钻机将捞沙斗从钻孔内抽出，然后上升捞沙斗以使弹簧按杆260触击在钻机上，弹簧按杆260向下按压斗体解锁导杆14，解锁斗体下底12,使得斗体下底12打开，以对筒体13中的泥沙进行卸料。

为提高第二内连接方22与上底板20之间的连接强度，在第二内连接方22的周边设置有多个加强筋板221。

振动电机组24包括两台相同功率的振动电机，两台振动电机以捞沙斗的轴线为中心对称设置在激振装置2的下底板21的上表面。两台振动电机的偏振快调整的角度相同，产生相同大小的激振力，两台振动电机的转向相反。现有技术是钻机先正反转转动几圈将粘附在斗体1外表面的泥甩下，本申请实施例1采用振动电机组24振动，将粘附在斗体1外表面的泥振下，或者采用钻机正反转转动与振动电机组24振动相结合的方式除掉斗体1外表面的泥，这样除泥彻底，除泥时间短，产生的噪音少。

请查询图2，本实施例1中所述筒体13为圆柱形，筒体13的外筒壁上设置有多个助钻条16。

实施例2，请查询图5、图6，实施例2中其他结构与实施例1完全相同，不同之处在于：筒体13的外侧设置有护套17，且护套17靠近斗体上底11一端的直径大于靠近斗体下底12一端的直径，而且护套17最上端直径内缩形成导向部170，护套17与筒体13之间通过多个高强度螺栓18固定连接。实施例2中设置护套17的好处在于：利用斗体的锥形外形结构，当捞沙斗钻进时，利用振动电机的振动夯实作用，将钻孔内部周边的泥沙压实，而捞沙斗提升时导向部又能起到导向和避免钻孔破坏作用，所以实施例2中的护套结构能防止孔内缩颈、侧壁塌方甚至塌孔，以及成孔后孔底沉渣厚度偏大等现象，提高施工效率，减少施工成本。

在上述实施例1和实施例2中，钻齿15为截齿或者为平齿，根据钻机不同阶段和土层特点选择钻齿类型或者与钻齿类型相对应的斗体1，因为激振装置2上的第二外连接方23可以与斗体1的第一内连接方10可随时根据需要连接或者脱开，因此不同钻齿的斗体可以任意切换，提高了工作效率。

本发明还提供一种旋挖钻机，所述旋挖钻机设置有如上所述的一种捞沙斗。

所述旋挖钻机还包括设置在旋挖钻机机身上的控制系统，所述控制系统包括回转电机、液压系统、给进电机、钻压控制面板、转速控制面板、启动开关、振动电机组24操作旋钮和控制导线，所述控制导线穿设在旋挖钻机的钻杆3内，通过空心的钻杆3连接振动电机组24；给进电机、液压系统的给进油缸和钻压控制面板形成给进闭环控制回路，通过无级调节给进电机转速，实现液压系统输出恒定压力，旋挖钻机可根据地层情况自行设定压力值，实现给进系统的恒定钻压钻进；回转电机与转速控制面板通过控制导线形成转速闭环控制回路，通过控制系统无级调节回转电机的转速，可以根据地层情况自行设定的转速，实现钻机的输出恒转速回转钻进；旋挖钻机在捞沙斗的回转与给进力联合振动电机组24产生的上下振动的激振力的作用下，实现高效率快速钻进。上述除振动电机组24操作旋钮和控制导线之外的构件和各个构件的功能均为现有技术，为本领域技术人员所熟知，本申请实施例仅在控制回路中增加了对振动电机组24的控制，而控制导线的布置本领域技术人员可以根据现场条件选择合适途径，所以本申请不再过多图示和赘述。

本发明提供的捞沙斗中的第一弹簧253可以在捞沙斗钻进的过程中将一部分岩石和泥土反作用于捞沙斗的力和冲击吸收而转化成弹性势能储存起来。弹性势能可在捞沙斗继续钻进的过程中为钻齿15提供冲击力，因此，增加了捞沙斗向下钻进的压力，提高捞沙斗的钻进效率。另外，在钻进的过程中，第一弹簧253还可吸收一部分岩石、硬土等对钻杆、桅杆及钻机的反作用力，可以减少过大的反作用力对钻杆、桅杆及钻机的破坏，提高钻杆、桅杆及钻机的使用寿命，同时也可以增加钻机工作的稳定性。

使用本发明实施例提供的捞沙斗的旋挖钻机能够稳定地进行与硬岩地层固有频率一致的共振疲劳破坏，降低硬岩地层破碎强度，实现硬岩地层有效破碎，形成振动冲击钻进加回转钻进的复合岩土钻进，通过灵活控制给进电机转速、液压系统给进油缸的压力，以及振动电机的启动和关停，从而在硬岩地层钻进过程中，不仅能通过静压力，还能通过增加激振力，提高钻机工作效率，降低钻机能耗，增加钻机工作稳定性减少设备故障，降低钻齿磨损，减少钻进成本和噪音污染。本申请实施例在捞沙斗的斗体内的泥沙装满，上方的钻机将捞沙斗从钻孔内抽出后，采用振动电机组振动，将粘附在斗体外表面、内表面，以及钻齿上的泥沙振下，或者采用钻机正反转转动与振动电机组振动相结合的方式除掉斗体各处的泥沙，除泥沙彻底，除泥时间短，工作效率高，产生的噪音少。

以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案，并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。本发明未详尽公开的其他相关技术结构为本领域现有技术。

Claims (8)

1.一种捞沙斗，其特征在于：所述捞沙斗包括斗体以及设置于斗体上方的激振装置；所述激振装置包括上底板、下底板、设置在上底板上表面的第二内连接方、设置在下底板下表面的第二外连接方、对称设置在下底板上表面的振动电机组、连接上底板和下底板的多个弹簧拉杆总成，以及穿设在上底板和下底板之间的斗体解锁器；

所述斗体包括斗体上底、斗体下底，以及连接斗体上底和斗体下底的筒体，斗体上底的上表面设置有第一内连接方和斗体解锁导杆；

所述斗体上的第一内连接方与设置在激振装置上的第二外连接方相连接，所述激振装置上的第二内连接方与旋挖钻机的钻杆方头相连接；斗体下底上设置有多个用于打孔的钻齿；

所述弹簧拉杆总成包括带有轴肩的双头螺纹丝杆，双头螺纹丝杆上端穿过上底板，下端穿过下底板；双头螺纹丝杆的轴肩抵靠在上底板的下表面，双头螺纹丝杆的轴肩以上部分穿过设在上底板上的通孔，位于上底板上方的双头螺纹丝杆上，自下而上依次装配有钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母；在轴肩与下底板之间的双头螺纹丝杆上套设有第一弹簧；位于下底板下方的双头螺纹丝杆上，自上而下依次装配有第二弹簧、钢垫圈、平垫，以及锁紧螺母；

所述斗体解锁器包括穿设在上底板上的弹簧按杆以及穿设在下底板上的固定套，弹簧按杆穿过设在上底板上的通孔，在上底板上方的弹簧按杆上，自下而上依次装配有第三弹簧，钢垫圈以及螺纹套筒；固定套穿设在下底板的通孔中，弹簧按杆的下端进入固定套的内孔；当斗体与激振装置连接时，斗体解锁导杆的顶端也进入固定套的内孔并与弹簧按杆相对。

2.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述弹簧拉杆总成设有四组，四组弹簧拉杆总成均布在激振装置的上底板和下底板的周边，以捞沙斗的轴线为中心对称设置。

3.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述第一弹簧以及所述第二弹簧采用压缩螺旋钢弹簧或者橡胶弹簧。

4.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述振动电机组包括两台相同功率的振动电机，两台振动电机以捞沙斗的轴线为中心对称设置在激振装置的下底板的上表面；所述两台振动电机的偏振块调整的角度相同，产生相同大小的激振力，两台振动电机的转向相反。

5.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述筒体为圆柱形，筒体的外筒壁上设置有多个助钻条。

6.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述筒体的外侧设置有护套，所述护套靠近斗体上底一端的直径大于靠近斗体下底一端的直径，且护套最上端直径内缩形成导向部，护套与筒体之间通过多个高强度螺栓固定连接。

7.根据权利要求1所述的捞沙斗，其特征在于：所述钻齿为截齿或平齿。

8.一种旋挖钻机，其特征在于：所述旋挖钻机设置有权利要求1至7中任一所述的一种捞沙斗。