一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头。包括空心钻杆、钻头、切削刃、叶轮轴、被动叶轮和旋转支架；本发明专利技术的钻头主要用于反循环钻机在桥梁中塔沉井的钻孔灌注施工，通过在钻头周围均布四组叶轮，使其在钻头工作的过程中，通过与孔壁的接触，被动产生与钻头旋转方向相反的相对转动，从而加快钻孔过程中淤泥与水充分混合形成泥浆，增强钻孔过程中钻头对泥浆的搅拌作用。本发明专利技术在不增加额外动力的情况下，提高钻孔过程中对泥浆的排出效率，进而提高钻孔的效率，避免钻孔过程中因淤泥排出不畅导致的吸泥管堵塞以及钻头淤塞甚至折断。

A Multi-impeller Passive Rotary Stirring Rotary Drilling Bit for Open Caisson

【技术实现步骤摘要】
一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头
本专利技术主要用于桥梁中塔沉井施工领域的大型液压反循环钻机，具体涉及一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头。
技术介绍
反循环钻机的施工方法：将原始泥浆由钻杆外注入井孔，用真空泵或其他方法(如空气吸泥泵机)将与淤泥混合后的泥浆从钻杆中吸出，以达到排出淤泥的目的。桥梁中塔沉井施工过程中，常见的主要软土有淤泥及淤泥质黏土，其主要性质为厚度较大，孔隙比、压缩性及灵敏度较高，具有高压缩性，片面含较多粉粒，具触变性，工程性质差。现有的用于桥梁中塔沉井钻孔灌注施工的液压钻机对淤泥和水的混合效果不好，吸泥效率低，泥浆难以排出，导致钻孔效率低、堵塞吸泥管以及淤塞甚至折断钻头。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头，主要用于反循环钻机在桥梁中塔沉井的钻孔灌注施工。在钻孔施工过程中，旋转支架随钻头和空心钻杆同步转动，带动四根叶轮轴围绕钻头的中心轴线同步转动。在叶轮轴的转动过程中，叶轮与孔壁接触，在旋转支架转动和静止孔壁的作用下，叶轮绕其各自的叶轮轴产生与钻头旋转方向相反的相对转动。利用这种切削刃与叶轮之间的相对转动，增强钻孔过程中对孔内泥浆的搅拌作用，使钻孔产生的淤泥与水更充分的混合形成泥浆，通过吸泥口和中空钻柄内的负压，将泥浆排出。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术包括空心钻杆、钻头、切削刃、叶轮轴、被动叶轮和旋转支架；旋转支架主要由中心圆盘、四根短横梁和四个外围圆盘组成，中心圆盘外侧面沿周向均布有四根短横梁，每根短横梁末端均连接有一个外围圆盘；空心钻杆穿过中心圆盘且通过中心圆盘与旋转支架固定相连，空心钻杆底部开有前后贯穿空心主钻杆的吸泥口，空心主钻杆底端同轴固定有钻头，钻头沿周向均布有四片切削刃，每片切削刃沿切削方向的外侧均匀分布有若干刀齿；四个外围圆盘与四片切削刃上下相对布置。每个外围圆盘下表面和其对应的切削刃上表面均安装有两个上下相对内置密封圈的密封端盖，密封端盖与外围圆盘之间、密封端盖与切削刃之间均安装有轴承，用于承载叶轮轴的轴向载荷。每根短横梁与其对应的切削刃之间连接有一根叶轮轴，叶轮轴上下两端穿过密封端盖后分别通过轴承与外围圆盘和切削刃连接；每根叶轮轴中间均固定连接有被动叶轮，每个被动叶轮包括六片以叶轮轴为中心沿叶轮轴周向均布的叶片，相邻两叶片之间的夹角间隔60°。钻孔过程中，空心主钻杆带动切削刃和旋转支架轴向移动的同时绕空心主钻杆中心轴线转动，从而带动叶轮轴绕空心主钻杆中心轴线转动，被动叶轮的叶片在旋转支架转动过程中与孔壁接触，孔壁给予被动叶轮沿旋转支架转动方向相反的作用力，被动叶轮产生与旋转支架旋转方向相反的相对转动。所述密封端盖用于限制叶轮轴径向位移且具有密封作用。所述空心主钻杆为空心钻杆，钻杆中间为与地面排泥设备直通的空心排泥管道，用以排出桥梁中塔沉井钻孔过程中产生的淤泥与水混合而形成的泥浆。所述吸泥口呈椭圆形且与空心主钻杆中间的空心排泥管相连通；吸泥口与被动叶轮位于同一水平高度。所述被动叶轮旋转过程中，被动叶轮叶片末端的工作范围略超出切削刃的最大工作范围，以确保被动叶轮产生被动旋转。本专利技术的有益效果：本专利技术在不增加额外动力的情况下，通过叶轮与切削刃方向相反的相对转动，增强钻孔过程中对孔内淤泥与水的搅拌作用，从而加快泥浆的混合与形成，进而提高钻孔过程中对产生泥浆的排出效率，提高钻孔的效率和安全性。附图说明图1为本专利技术的主视图；图2为本专利技术的俯视图。图中：1、钻头；2、刀齿；3、切削刃；4、吸泥口；5、被动叶轮；6、叶轮轴；7、密封端盖；8、轴承；9、旋转支架；10、空心钻杆；11、孔壁。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括空心钻杆10、钻头1、切削刃3、叶轮轴6、被动叶轮5和旋转支架9；旋转支架9主要由中心圆盘、四根短横梁和四个外围圆盘组成，中心圆盘外侧面沿周向均布有四根短横梁，每根短横梁末端均连接有一个外围圆盘；空心钻杆10穿过中心圆盘且通过中心圆盘与旋转支架9固定相连，空心钻杆10底部开有前后贯穿空心主钻杆10的吸泥口4，空心主钻杆14底端同轴固定有钻头1，钻头1沿周向均布有四片切削刃3，每片切削刃3沿切削方向的外侧均匀分布有若干刀齿2。如图1和图2所示，每个外围圆盘下表面和其对应的切削刃3上表面均安装有两个上下相对内置密封圈的密封端盖7，密封端盖7与外围圆盘之间、密封端盖7与切削刃3之间均安装有轴承8，每根短横梁与其对应的切削刃3之间连接有一根叶轮轴6，叶轮轴6上下两端穿过密封端盖7后分别通过轴承8与外围圆盘和切削刃3连接；每根叶轮轴6中间均固定连接有被动叶轮5，每个被动叶轮5包括六片以叶轮轴6为中心沿叶轮轴6周向均布的叶片，相邻两叶片之间的夹角间隔60°。四个外围圆盘与四片切削刃3上下相对布置。如图2所示，钻孔过程中，被动叶轮5的旋转方向与切削刃3的旋转方向相反，且被动叶轮5叶片末端的工作范围略超出切削刃3的最大工作范围，以确保被动叶轮5产生被动旋转。实施例：在钻孔的过程中，钻头1先钻入土体并在后续钻孔过程中保持钻头沿轴向稳定运行；四片切削刃3在钻头1钻入土体之后继续对水底淤泥软土进行切削，切削刃3外侧均匀分布的刀齿2配合切削刃3增强对淤泥软土的切削作用；旋转支架9在钻孔施工过程中随着钻头1同步移动和转动。在钻孔过程中叶轮轴6随旋转支架9绕钻头1中心轴线旋转，使被动叶轮5与孔壁11接触，在旋转支架9转动和静止孔壁11的作用下，产生与切削刃3旋转方向相反的相对转动，以此增强相对运动对泥浆的搅拌作用，提高钻孔过程中的排泥效率，进而提高钻孔的效率，减少钻孔过程中因淤泥排出不畅导致的吸泥管堵塞以及钻头淤塞甚至折断等现象的发生。最后在吸泥口5和空心主钻杆14内的负压作用下，通过与地面排泥设备直通的空心排泥管道，快速排出桥梁中塔沉井钻孔过程中产生的淤泥与水混合形成的泥浆。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头，其特征在于：包括空心钻杆(10)、钻头(1)、切削刃(3)、叶轮轴(6)、被动叶轮(5)和旋转支架(9)；旋转支架(9)主要由中心圆盘、四根短横梁和四个外围圆盘组成，中心圆盘外侧面沿周向均布有四根短横梁，每根短横梁末端均连接有一个外围圆盘；空心钻杆(10)穿过中心圆盘且通过中心圆盘与旋转支架(9)固定相连，空心钻杆(10)底部开有前后贯穿空心主钻杆(10)的吸泥口(4)，空心主钻杆(14)底端同轴固定有钻头(1)，钻头(1)沿周向均布有四片切削刃(3)，每片切削刃(3)沿切削方向的外侧均匀分布有若干刀齿(2)；四个外围圆盘与四片切削刃(3)上下相对布置；每个外围圆盘下表面和其对应的切削刃(3)上表面均安装有两个上下相对内置密封圈的密封端盖(7)，密封端盖(7)与外围圆盘之间、密封端盖(7)与切削刃(3)之间均安装有轴承(8)，每根短横梁与其对应的切削刃(3)之间连接有一根叶轮轴(6)，叶轮轴(6)上下两端穿过密封端盖(7)后分别通过轴承(8)与外围圆盘和切削刃(3)连接；每根叶轮轴(6)中间均固定连接有被动叶轮(5)，每个被动叶轮(5)包括六片以叶轮轴(6)为中心沿叶轮轴(6)周向均布的叶片。...

【技术特征摘要】
1.一种多叶轮被动旋转搅拌式沉井旋挖钻头，其特征在于：包括空心钻杆(10)、钻头(1)、切削刃(3)、叶轮轴(6)、被动叶轮(5)和旋转支架(9)；旋转支架(9)主要由中心圆盘、四根短横梁和四个外围圆盘组成，中心圆盘外侧面沿周向均布有四根短横梁，每根短横梁末端均连接有一个外围圆盘；空心钻杆(10)穿过中心圆盘且通过中心圆盘与旋转支架(9)固定相连，空心钻杆(10)底部开有前后贯穿空心主钻杆(10)的吸泥口(4)，空心主钻杆(14)底端同轴固定有钻头(1)，钻头(1)沿周向均布有四片切削刃(3)，每片切削刃(3)沿切削方向的外侧均匀分布有若干刀齿(2)；四个外围圆盘与四片切削刃(3)上下相对布置；每个外围圆盘下表面和其对应的切削刃(3)上表面均安装有两个上下相对内置密封圈的密封端盖(7)，密封端盖(7)与外围圆盘之间、密封端盖(7)与切削刃(3)之间均安装有轴承(8)，每根短横梁与其对应的切削刃(3)之间连接有一根叶轮轴(6)，叶轮轴(6)上下两端穿过密封端盖(7)后分别通过轴承(8)与外围圆盘和切削刃(3)连接；每根叶轮轴(6)中间均固定连接有被动叶轮(5)，每个被动叶轮(5)包括六片以叶轮轴(6)为中心沿叶轮轴(6)周向均布的叶片。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊国栋，张绍举，晋哲楠，张树有，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33