全文摘要
本实用新型公开了一种正循环钻孔装置，包括钻杆，钻杆包括内层钻杆，内层钻杆通过轴承支承在外层螺旋钻杆内，内层钻杆为中空结构，内层钻杆下部固定有螺旋钻头，内层钻杆安装在第二钻机的动力输出轴上，外层螺旋钻杆安装在第一钻机的动力输出轴上。采用双层螺旋钻杆，钻渣沿螺旋钻杆的螺旋叶片上升，排渣速度快，效率高，且不受钻孔直径影响。
主设计要求
1.一种正循环钻孔装置，其特征在于，包括钻杆(5)，所述钻杆(5)包括内层钻杆(52)，内层钻杆(52)通过轴承(53)支承在外层螺旋钻杆(54)内，内层钻杆(52)为中空结构，所述内层钻杆(52)安装在第二钻机(102)的动力输出端，且内层钻杆(52)的末端安装有螺旋钻头(6)，所述外层螺旋钻杆(54)安装在第一钻机(101)的动力输端。
设计方案
1.一种正循环钻孔装置，其特征在于，包括钻杆(5)，所述钻杆(5)包括内层钻杆(52)，内层钻杆(52)通过轴承(53)支承在外层螺旋钻杆(54)内，内层钻杆(52)为中空结构，所述内层钻杆(52)安装在第二钻机(102)的动力输出端，且内层钻杆(52)的末端安装有螺旋钻头(6)，所述外层螺旋钻杆(54)安装在第一钻机(101)的动力输端。
2.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，外层螺旋钻杆(54)包括杆体(541)和螺旋布置在杆体(541)上的叶片(542)。
3.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，螺旋钻头(6)包括钻头本体(64)，钻头本体(64)为空心结构，钻头本体(64)上固定有至少两个刀片(62)，刀片(62)为螺旋刀片，钻头本体(64)上开设有出浆口(61)。
4.根据权利要求3所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，刀片(62)上固定有刀具(63)，刀具(63)和刀片(62)的切割方向垂直。
5.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，内层钻杆(52)和外层螺旋钻杆(54)之间设置有若干轴承(53)，相邻轴承(53)之间的间距为1m～1.5m。
6.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，内层钻杆(52)和泥浆笼头(3)连通，泥浆笼头(3)通过管道(10)和泥浆泵(9)连接。
7.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，钻杆(5)上端的钻孔中设置有护筒(4)，护筒(4)上部开设有排浆孔。
8.根据权利要求1所述的一种正循环钻孔装置，其特征在于，还包括钻架(2)，第一钻机(101)、第二钻机(102)以及泥浆笼头(3)均安装在钻架(2)上。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于钻孔灌注桩钻孔技术领域，具体涉及一种正循环钻孔装置。
背景技术
钻孔灌注桩是指用钻孔机等机械在土中钻进，边破碎土体边出土渣而成孔，然后在孔内放入钢筋骨架，继而灌注混凝土而形成桩体。钻孔灌注桩的特点是施工设备简单、操作方便，适用于多种砂性土、粘性土，也适用于碎石、卵石等土层和岩层。因此，钻孔灌注桩在工程中被大量使用。
目前，我国常用的钻孔方法主要有正循环成孔与螺旋钻杆成孔等。其中，正循环成孔是在钻进的同时，泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆携带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆进入泥浆池循环使用。正循环成孔设备简单，操作方便，工艺成熟，当孔深不太深，孔径小于800mm时钻进效率高。但是当桩径较大时，钻杆与孔壁间的环形断面较大，泥浆循环时返流速度低，排渣能力弱。如使泥浆返流速度增大到0.20～0.35m\/s，则泥浆泵的排出量需很大，有时难以达到，此时不得不提高泥浆的相对密度和黏度。但如泥浆密度过大，稠度大，则难以排出钻渣，孔壁泥皮厚度大，影响成孔和清孔，采用干法成孔方法中的螺旋钻杆可以很好的解决这一问题。螺旋钻杆成孔原理是在进行钻孔时，螺旋钻杆在钻孔中转动，螺旋钻杆和孔壁构成一个螺旋输送器，孔底钻渣就被钻杆上的螺旋叶片逐步向后输送，直至排出孔外。钻头不断破岩，钻杆就连续排渣，利用螺旋钻杆排渣能获得较高的钻进效率。但是螺旋钻杆承受着较大的轴压力、回转扭矩，钻进过程阻力大，耗费功率多，螺旋叶片磨损厉害，在黏性土中上述问题更加突出。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷与不足，本实用新型的目的在于提供一种正循环钻孔装置，本装置在桩径较大时钻进效率高，泥浆耗用量少，回转扭矩小，螺旋叶片磨损程度低的正循环成孔装置。
为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：
一种正循环钻孔装置，包括钻杆，钻杆包括内层钻杆，内层钻杆通过轴承支承在外层螺旋钻杆内，内层钻杆为中空结构，内层钻杆安装在第二钻机的动力输出端，且内层钻杆的末端安装有螺旋钻头，外层螺旋钻杆安装在第一钻机的动力输端。
进一步的，外层螺旋钻杆包括杆体和螺旋布置在杆体上的叶片。
进一步的，螺旋钻头包括钻头本体，钻头本体为空心结构，钻头本体上固定有至少两个刀片，刀片为螺旋刀片，钻头本体上开设有出浆口。
进一步的，刀片上固定有刀具，刀具和刀片的切割方向垂直。
进一步的，内层钻杆和外层螺旋钻杆之间设置有若干轴承，相邻轴承之间的间距为1m～1.5m。
进一步的，内层钻杆和泥浆笼头连通，泥浆笼头通过管道和泥浆泵连接。
进一步的，钻杆上端的钻孔中设置有护筒，护筒上部开设有排浆孔。
进一步的，还包括钻架，第一钻机、第二钻机以及泥浆笼头均安装在钻架上。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果：
采用双层螺旋钻杆，泥浆润滑，内层钻孔，外层排渣，钻孔过程中扭矩和阻力减小，降低功率，钻渣沿螺旋钻杆的螺旋叶片上升，排渣速度快，效率高，且不受钻孔直径影响。
采用两台钻机，动力更足，内外两层钻杆，内层钻孔，外层排渣，互不干扰，外层螺旋钻杆只起排渣作用，较传统的螺旋钻杆回转扭矩减小。
传统正循环排渣完全靠泥浆，泥浆携带钻渣沿钻杆和孔壁之间的通道上升，而本实用新型排渣通过螺旋钻杆形成的螺旋槽进行，泥浆只起切土润滑，降低螺旋叶片磨损和散热作用，耗用泥浆少，减轻泥浆对环境的污染，其次，螺旋钻杆边缘在钻进同时削去孔壁过厚泥皮，增加桩身侧摩阻力，提高桩的承载力。
采用带有螺旋刀片的螺旋钻头，在泥浆的润滑作用下，钻渣沿光滑的螺旋刀片上升，进而进入螺旋钻杆，避免了钻头钻进过程中钻头易被钻渣埋没的尴尬，同时由于泥浆润滑，对于黏性土也使用。刀片带有齿轮状的刀具，切土更方便。
附图说明
图1是正循环钻杆装置安装示意图；
图2是细部放大示意图；
图3内外钻杆连接图；
图4是螺旋钻头；
附图中：101-第一钻机，102-第二钻机，2-钻架，3-泥浆笼头，4-护筒，5-钻杆，6-螺旋钻头，7-沉淀池，8-泥浆池，9-泥浆泵，10-管道，51-螺旋叶片，52-内层钻杆，53-轴承，54-外层螺旋钻杆；61-出浆口，62-刀片，64-刀具。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
遵从上述技术方案，如图1至图4所示，本实施例给出一种正循环钻孔装置，包括第一钻机101、第二钻机102、钻架2、泥浆笼头3、中空的钻杆5和螺旋钻头6、泥浆泵9和管道10。
泥浆泵9的出口通过管道10和泥浆笼头3连通，泥浆笼头3为中空结构，泥浆笼头3与内层钻杆52连通，钻杆5包括同轴安装的内层钻杆52和外层螺旋钻杆54，内层钻杆52为中空结构，内层钻杆52下部固定连接螺旋钻头6，且内层钻杆52下部和螺旋钻头6连通，内层钻杆52的动力由第二钻机102提供，外层螺旋钻杆54的动力由第一钻机101提供。钻杆5上端的钻孔中设置有护筒4，护筒4上部开设有排浆孔。泥浆笼头3通过管道10与泥浆泵9相连接，泥浆泵9通过管道与泥浆池8相连接。泥浆池8用来贮存泥浆，沉淀池7沉淀钻渣，沉淀池7、泥浆池8与钻孔形成液循环系统。泥浆泵9是指在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液的机械。
参照图2，外层螺旋钻杆54包括杆体541和螺旋布置在杆体541上的叶片542。
参照图3，内层钻杆52和外层螺旋钻杆54通过轴承53连接，内层钻杆52和外层螺旋钻杆54之间每隔1-1.5m布置一个轴承53，内层钻杆52和外层螺旋钻杆54独立工作，互不干扰。
参照图4，螺旋钻头6包括钻头本体64，钻头本体64为空心结构，钻头本体64上固定有至少两个刀片62，刀片62为螺旋刀片，刀片62上固定有刀具63，刀具63为齿轮或刀片，刀具63和刀片62的上端面垂直，提高了钻孔效率；螺旋钻头6上开设有出浆口61。
钻杆5通过钻架2固定在工作平台上，第一钻机101和第二钻机102固定在工作平台上。内层钻杆52安装在第二钻机102的动力输出轴上，第二钻机102为内层钻杆52和螺旋钻头6的旋转和移动提供动力，带动内层钻杆52和螺旋钻头6向地下钻进，并使内层钻杆52输送泥浆；外层螺旋钻杆54安装在第一钻机101的动力输出轴上，第一钻机101为外层螺旋钻杆54提供动力，使外部钻杆54螺旋钻进并排渣。
本实施例的装置在使用时，如图1所示：首先组装内层钻杆52、外层螺旋钻杆54。内层钻杆52下端连接螺旋钻头6，上端连接泥浆笼头3；组装好的钻杆5通过钻架2固定在工作平台上，泥浆笼头3通过管道10与泥浆泵9相连，泥浆泵9通过管道10与泥浆池8相连。
本装置的工作过程如下：
在第二钻机102提供动力的前提下，内层钻杆52带动螺旋钻头6进行高速转动，在第一钻机101提供动力下，外层螺旋钻杆54转动，在钻进的同时泥浆泵9通过管道10将泥浆池8中的泥浆压进泥浆笼头3，通过钻杆中心从钻头6出浆口61喷出，泥浆携带钻渣沿外层螺旋钻杆54的螺旋叶片542上升，从护筒4顶部的排浆孔通过管道或沟渠排出至沉淀池7，钻渣在沉淀池7中沉淀，沉淀池7和泥浆池8连通，泥浆进入泥浆池8循环使用。
由于外层螺旋钻杆54排渣速度快，排渣速度远远高于钻进速度，因此第一钻机101因采用转速较慢钻机，以降低功率。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920107458.5
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209523708U
授权时间:20191022
主分类号:E21B 7/00
专利分类号:E21B7/00;E21B17/22;E21B10/44
范畴分类:22A;
申请人:长安大学
第一申请人:长安大学
申请人地址:710064 陕西省西安市碑林区南二环路中段
发明人:李龙;严超;李达;郭穗柱;焦有智
第一发明人:李龙
当前权利人:长安大学
代理人:徐文权
代理机构:61200
代理机构编号:西安通大专利代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计