CN220791171U - 一种具备自动加接钻杆的钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备自动加接钻杆的钻机，属于桩基施工技术领域，包括钻机平台、桅杆、导轨、天车、动力头系统、主钻杆系统、副钻杆系统、回转接头；钻机平台上安装有桅杆，桅杆上端连接有天车，桅杆通长设置有导轨；动力头系统中动力头为穿心动力头，动力头与导轨滑动连接；主钻杆系统通过动力头系统旋转、固定，副钻杆系统与钻机平台、桅杆、导轨、天车共同组成联动结构，主钻杆系统、副钻杆系统和导轨处于同一平面内，通过副钻杆系统位置调节，实现钻杆加接。施工步骤：钻机组装与准备，主钻杆下钻，钻杆加接，副钻杆下钻，提升钻杆。本实用新型通过双钻杆之间的快速转换和连接，解决了加接钻杆效率低的技术难题。

Description

一种具备自动加接钻杆的钻机

技术领域

本实用新型涉及桩基施工技术领域，特别涉及到一种具备自动加接钻杆的钻机。

背景技术

桩机是一套复杂的机器，它由机器、机组和机构组成。不同的桩机有不同的应用场景。桩机是利用钻具进入土体内，喷射固化剂与原位土体混合形成桩。常用的钻机有单轴、双轴、三轴、五轴等，桩架的体积庞大、高度均超过30m。对于施工30m以上的桩，均需要对钻杆进行加接才能实现进一步深层的。随着技术的发展，加接钻杆的方法也在逐渐的发展。

中国实用新型专利CN1000543265C介绍了最为传统的加接钻杆方法，(1)将待接钻杆垂直放入位于地面以下的预造孔中，其中钻杆接头位于地面以上的位置；(2)开始桩的施工，将机钻杆钻进地面一定深度后，停止下钻，此时应使钻杆接头位于地面以上的位置；(3)拆开钻杆接头，接头以下部位的钻杆留在工作桩位上不动，接头以上部位的钻杆随桩机移动；(4)桩机带动接头以上部位的钻杆移动至待接钻杆处，并将接头以上部位钻杆与待接钻杆的顶端连接固定后，构成加长钻杆；(5)桩机将加长钻杆移动至工作桩位处，将留在该处的接头以下部位的钻杆与加长钻杆的底端连接固定，之后继续施工。目前随着机械化及自动化的发展，已经不再使用该种工艺。

中国实用新型专利CN104481431B介绍了一种钻机加接钻杆机构，首先启动钻机使钻机桅杆垂直于地面，拔下固定销使该机构外接钻杆部分大致与地面处于水平状态，搬动钻杆顺着卡钳组件卡口部的开口方向放至挡块挡住即可，拔下销轴调整卡钳组件的卡口部大小，使卡钳组件抱住钻杆后，插如销轴锁紧，搬动拉转销与钻杆使钻杆处于与桅杆平行状态，然后插入固定销，使回转支座固定于回转座架上，然后拔下快拔销，转动转臂使钻杆移至动力头回转中心处，运行动力头的回转拧紧钻杆，钻杆拧紧后，拔下销轴，使卡钳组件与钻杆分离，然后插入快拔销即可完成钻杆的装配功能，钻杆的拆卸按以上步骤反向运行即可完成。该机构就是使用机械抓手拾取地上的钻杆，然后通过人工加机械的方式，完成钻杆的对接，此种机构适用于钻杆较小的锚杆钻机等设备，对于钻杆较长的设备并不适用，一是单节钻杆的长度基本超过十米，机械抓手不能移动那么长距离，二是钻杆的重量较大机械抓手难以实现抓举动作。

中国实用新型专利CN205689147U介绍了一种应用钻探工程方面的自动钻杆接卸机构，通过在立柱侧面安装杆钻杆舱、结合机械手的方式协同进行自动接卸钻杆的工作，通过摆动臂调节机构能够带动上部总成相对于立柱至少在水平方向进行移动或转动，实现钻杆的加接。但是这种结构只能适用于锚杆钻机这种小型设备里，并且钻杆采用螺纹连接。而目前的钻机的钻杆比较粗、长，重量也比较大，并且是多通道钻杆，并不能采用螺纹连接。这也就说明不能采用上述技术及类似的想法进行实现快速加接杆。

综上所述，不同的应用场景中，钻机和钻杆的选型差异性较大，这样也就导致加接钻杆的机构有显著的差异。目前设计的加接杆多用于锚杆钻机配套的小型钻杆，对于钻机上的加接杆并未有明显的技术改进。本专利申请人在2019年提出了一种加接杆的设备，虽然从一定程度上解决了问题，但是效率仍然不够高，基于此，本实用新型提出了一种具备自动加接钻杆的钻机，该设备能够通过自动化机械解决钻杆长、重不宜加接的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提出了一种具备自动加接钻杆的钻机，克服了现有技术的不足。通过双钻杆之间的快速转换和连接，解决了加接钻杆效率低的技术难题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，包括钻机平台、桅杆、导轨、天车、动力头系统、主钻杆系统、副钻杆系统、回转接头；所述钻机平台上安装有桅杆，桅杆上端连接有天车，桅杆通长设置有导轨；所述动力头系统中动力头为穿心动力头，动力头与导轨滑动连接；所述主钻杆系统通过动力头系统旋转、固定，所述副钻杆系统与钻机平台、桅杆、导轨、天车共同组成联动结构，主钻杆系统、副钻杆系统和导轨处于同一平面内，通过副钻杆系统在平面内位置调节，实现与主钻杆系统的同轴对接。

优选地，所述动力头系统包括动力头、动力头卷扬、动力头钢丝绳；动力头通过动力头钢丝绳与动力头卷扬连接，动力头钢丝绳分为上绕绳和下绕绳，上绕绳一端连接动力头卷扬，绕过桅杆上部的滑轮与动力头上部固结，下绕绳一端连接动力头卷扬，绕过桅杆下部的滑轮与动力头下部固结，动力头与导轨之间滑动连接。

优选地，所述主钻杆系统包括主钻杆托板、主钻杆、主油缸、主连杆；所述副钻杆系统包括副钻杆托板、副钻杆、副油缸、副连杆、副钻杆卷扬、副钻杆钢丝绳；导轨与主钻杆托板、副钻杆托板之间滑动连接，桅杆上通过螺栓连接有动力头卷扬，钻机平台上通过螺栓连接有副钻杆卷扬，所述副钻杆卷扬与副钻杆钢丝绳连接，副钻杆钢丝绳穿过天车与副钻杆上的回转接头连接，副连杆与副钻杆托板和副钻杆上的回转接头之间均铰接，副油缸与副钻杆托板和副连杆之间均铰接；所述主连杆与主钻杆托板和主钻杆上的回转接头均铰接，主油缸与主钻杆托板和主连杆之间均铰接。

优选地，钻机平台上焊接有操作平台，操作平台周围设置有安全围栏，操作平台上焊接有固定杆，固定杆上端焊接有固定套环；副连杆上设置有安全套索，安全套索套在副钻杆上部，固定套环套在副钻杆下部。

优选地，所述动力头卷扬为双向加压卷扬。

优选地，所述固定套环为的直径范围为100mm～400mm。

优选地，所述安全套索为钢绞线。

本实用新型所带来的有益技术效果：

(1)通过双钻杆之间的快速转换和连接，解决了加接钻杆效率低的技术难题。(2)动力头中置解决了设备过高容易引起设备倾覆的技术难题；(3)副钻杆上下两端均有固定，避免副钻杆在施工过程中出现晃动，副钻杆上端的安全套索是副钻杆的二次安全保障，防止副钻杆与回转接头脱离而造成安全事故。

附图说明

图1为本实用新型一种具备自动加接钻杆的钻机的结构示意图。

图2为本实用新型一种具备自动加接钻杆的钻机中固定套环的结构示意图。

图3为本实用新型一种具备自动加接钻杆的钻机中安全套索的结构示意图。

图4为本实用新型一种具备自动加接钻杆的钻机的施工流程图。

图中：1-钻机平台、2-副钻杆卷扬、3-动力头卷扬、4-副钻杆钢丝绳、5-动力头钢丝绳、6-桅杆、7-导轨、8-天车、9-主钻杆托板、10-副钻杆托板、11-主钻杆、12-副钻杆、13-动力头、14-操作平台、15-安全围栏、16-固定杆、17-固定套环、18-回转接头、19-主油缸、20-主连杆、21-副油缸、22-副连杆、23-安全套索。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

实施例1：

当工程需要施工深度为50米的桩时，采用如下方法进行施工：

如图1～4所示，一种具备自动加接钻杆的钻机，包括钻机平台1、桅杆6、导轨7、天车8、动力头系统、主钻杆系统、副钻杆系统、回转接头18；所述钻机平台1上安装有桅杆6，桅杆6上端连接有天车8，桅杆6通长设置有导轨7；所述动力头系统中动力头13为穿心动力头，动力头13与导轨7滑动连接；所述主钻杆系统通过动力头系统旋转、固定，所述副钻杆系统与钻机平台1、桅杆6、导轨7、天车8共同组成联动结构，主钻杆系统、副钻杆系统和导轨7处于同一平面内，通过副钻杆系统在平面内位置调节，实现与主钻杆系统的同轴对接。

优选地，所述动力头系统包括动力头13、动力头卷扬3、动力头钢丝绳5；动力头13通过动力头钢丝绳5与动力头卷扬3连接，动力头钢丝绳5分为上绕绳和下绕绳，上绕绳一端连接动力头卷扬3，绕过桅杆6上部的滑轮与动力头13上部固结，下绕绳一端连接动力头卷扬3，绕过桅杆6下部的滑轮与动力头13下部固结，动力头13与导轨7之间滑动连接。

优选地，所述主钻杆系统包括主钻杆托板9、主钻杆11、主油缸19、主连杆20；所述副钻杆系统包括副钻杆托板10、副钻杆12、副油缸21、副连杆22、副钻杆卷扬2、副钻杆钢丝绳4；导轨7与主钻杆托板9、副钻杆托板10之间滑动连接，桅杆6上通过螺栓连接有动力头卷扬3，钻机平台1上通过螺栓连接有副钻杆卷扬2，所述副钻杆卷扬2与副钻杆钢丝绳4连接，副钻杆钢丝绳4穿过天车8与副钻杆12上的回转接头18连接，副连杆22与副钻杆托板10和副钻杆12上的回转接头18之间均铰接，副油缸21与副钻杆托板10和副连杆22之间均铰接；所述主连杆20与主钻杆托板9和主钻杆11上的回转接头18均铰接，主油缸19与主钻杆托板9和主连杆20之间均铰接。

优选地，钻机平台1上焊接有操作平台14，操作平台14周围设置有安全围栏15，操作平台14上焊接有固定杆16，固定杆16上端焊接有固定套环17；副连杆22上设置有安全套索23，安全套索23套在副钻杆12上部，固定套环17套在副钻杆12下部。

优选地，所述动力头卷扬3为双向加压卷扬。

优选地，所述固定套环17为的直径为300mm。

优选地，所述安全套索23为钢绞线。

一种具备自动加接钻杆的钻机的施工方法，采用上述一种具备自动加接钻杆的钻机进行施工，具体施工步骤如下：

步骤一：钻机组装与准备

根据不同的地层选择合适的钻头，根据设计桩长搭配不同长度的主钻杆11、副钻杆12、桅杆6的长度，主钻杆11长度27m，副钻杆12长度23m，钻头长度3m，根据钻机组装说明将钻机组装完毕；

步骤二：主钻杆11下钻

动力头13上的钻杆夹持器夹紧主钻杆11，同时动力头13开始做回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，同时主钻杆11上的回转接头18通过主连杆20和主油缸19拉动主钻杆托板9向下运动，使得钻头下钻进入土体内；

当动力头13向下运动到距离操作平台14上部30cm～50cm时，停止动力头卷扬3，动力头13停止回转运动，动力头13上的钻杆夹持器松开，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向上运动，当动力头13运动到主钻杆11上端部，停止动力头卷扬3，动力头13上的钻杆夹持器夹紧，动力头13开始做回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，直至动力头13与主钻杆11上端一同运动到距离操作平台14的上部30cm～50cm位置；

步骤三：钻杆加接

将主钻杆11的回转接头18拆除，收缩主油缸19，使得主连杆20带着回转接头18与主钻杆11之间脱离，解除固定套环17与副钻杆12的连接，收缩副油缸21，使得副钻杆12与主钻杆11的接头同轴，通过副钻杆卷扬2下放副钻杆12，确保副钻杆12与主钻杆11对接，在主钻杆11与副钻杆12接头处插入销子，钻杆加接完毕；

步骤四：副钻杆12下钻

启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向上运动，直至动力头13的最大上升行程，停止动力头卷扬3，动力头13上的钻杆夹持器夹紧，启动动力头13回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，同时副钻杆12上的回转接头18通过副连杆22和副油缸21拉动副钻杆托板10向下运动，直至下钻到设计深度；

步骤五：提升钻杆

提钻的顺序按照下钻顺序的倒序执行，直至钻头提升到地面以上。

实施例2：

如图1～4所示，一种具备自动加接钻杆的钻机的施工方法，采用一种具备自动加接钻杆的钻机进行施工，具体施工步骤如下：

步骤一：钻机组装与准备

根据不同的地层选择合适的钻头，根据设计桩长搭配不同长度的主钻杆11、副钻杆12、桅杆6的长度，主钻杆11长度27m，副钻杆12长度23m，钻头长度3m，根据钻机组装说明将钻机组装完毕；

步骤二：主钻杆11下钻

动力头13上的钻杆夹持器夹紧主钻杆11，同时动力头13开始做回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，同时主钻杆11上的回转接头18通过主连杆20和主油缸19拉动主钻杆托板9向下运动，使得钻头下钻进入土体内；

当动力头13向下运动到距离操作平台14上部30cm～50cm时，停止动力头卷扬3，动力头13停止回转运动，动力头13上的钻杆夹持器松开，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向上运动，当动力头13运动到主钻杆11上端部，停止动力头卷扬3，动力头13上的钻杆夹持器夹紧，动力头13开始做回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，直至动力头13与主钻杆11上端一同运动到距离操作平台14的上部30cm～50cm位置；

步骤三：钻杆加接

将主钻杆11的回转接头18拆除，收缩主油缸19，使得主连杆20带着回转接头18与主钻杆11之间脱离，解除固定套环17与副钻杆12的连接，收缩副油缸21，使得副钻杆12与主钻杆11的接头同轴，通过副钻杆卷扬2下放副钻杆12，确保副钻杆12与主钻杆11对接，在主钻杆11与副钻杆12接头处插入销子，钻杆加接完毕；

步骤四：副钻杆12下钻

启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向上运动，直至动力头13的最大上升行程，停止动力头卷扬3，动力头13上的钻杆夹持器夹紧，启动动力头13回转运动，启动动力头卷扬3，通过动力头钢丝绳5拉动动力头13沿着导轨7向下运动，同时副钻杆12上的回转接头18通过副连杆22和副油缸21拉动副钻杆托板10向下运动，直至下钻到设计深度；

步骤五：提升钻杆

提钻的顺序按照下钻顺序的倒序执行，直至钻头提升到地面以上。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，包括钻机平台、桅杆、导轨、天车、动力头系统、主钻杆系统、副钻杆系统、回转接头；所述钻机平台上安装有桅杆，桅杆上端连接有天车，桅杆通长设置有导轨；所述动力头系统中动力头为穿心动力头，动力头与导轨滑动连接；所述主钻杆系统通过动力头系统旋转、固定，所述副钻杆系统与钻机平台、桅杆、导轨、天车共同组成联动结构，主钻杆系统、副钻杆系统和导轨处于同一平面内，通过副钻杆系统在平面内位置调节，实现与主钻杆系统的同轴对接。

2.根据权利要求1所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，所述动力头系统包括动力头、动力头卷扬、动力头钢丝绳；动力头通过动力头钢丝绳与动力头卷扬连接，动力头钢丝绳分为上绕绳和下绕绳，上绕绳一端连接动力头卷扬，绕过桅杆上部的滑轮与动力头上部固结，下绕绳一端连接动力头卷扬，绕过桅杆下部的滑轮与动力头下部固结，动力头与导轨之间滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，所述主钻杆系统包括主钻杆托板、主钻杆、主油缸、主连杆；所述副钻杆系统包括副钻杆托板、副钻杆、副油缸、副连杆、副钻杆卷扬、副钻杆钢丝绳；导轨与主钻杆托板、副钻杆托板之间滑动连接，桅杆上通过螺栓连接有动力头卷扬，钻机平台上通过螺栓连接有副钻杆卷扬，所述副钻杆卷扬与副钻杆钢丝绳连接，副钻杆钢丝绳穿过天车与副钻杆上的回转接头连接，副连杆与副钻杆托板和副钻杆上的回转接头之间均铰接，副油缸与副钻杆托板和副连杆之间均铰接；所述主连杆与主钻杆托板和主钻杆上的回转接头均铰接，主油缸与主钻杆托板和主连杆之间均铰接。

4.根据权利要求1所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，钻机平台上焊接有操作平台，操作平台周围设置有安全围栏，操作平台上焊接有固定杆，固定杆上端焊接有固定套环；副连杆上设置有安全套索，安全套索套在副钻杆上部，固定套环套在副钻杆下部。

5.根据权利要求2所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，所述动力头卷扬为双向加压卷扬。

6.根据权利要求4所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，所述固定套环为的直径范围为100mm~400mm。

7.根据权利要求4所述的一种具备自动加接钻杆的钻机，其特征在于，所述安全套索为钢绞线。