专利名称：一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑中桩基础工程成孔设备，即在地基中进行大直径钻孔的钻具。
本发明的技术方案是这种钻具由钻架、动力轴、齿轮组、钻杆、钻头组成，其特征在于钻架由上支架圈、下支架圈和它们之间的斜支杆组成，动力轴是中空的园杆，位于上、下支架圈的中心轴线上，与上支架圈用轴承连接，在下支架圈内，有齿轮组，齿轮组由一个中心齿轮、三个行星齿轮、齿轮圈和托盘组成，中心齿轮用键固定在动力轴上，大小相同的3个行星齿轮均匀分布在中心齿轮周围，行星齿轮和中心齿轮、齿轮圈上段的内齿同时啮合，齿轮圈与下支架圈固定在一起，齿轮圈内园周的下段为光滑的园柱面，与托盘外园周动配合，托盘为一侧面光滑的园盘，其上有3个与行星齿轮相对应的3个行星孔，行星孔内为齿轮圈，每一个行星轮的下部用轴承均匀固定着1～10个钻杆，钻杆的下端安装有钻头，钻杆的中部用键固定有转动齿轮，此转动齿轮与托盘上的行星孔的内齿相啮合，齿轮圈上部和下部都有内沿，上部内沿的下表面和行星齿轮上表面接触，下部内沿的上表面和托盘的下表面接触。
在三个行星轮下面的钻杆的长度可以是相同的，也可以是不同的。根据钻杆型式的不同，常用的有垂直短钻杆型、冲击锤型和万向长钻杆型三种，可根据不同的地质条件而定。
本发明的优点是1、适用于超大直径施工，可进行1米～5米或更大直径的成孔施工；2、通过变换不同的钻头、钻杆的形式，可适应各种复杂的地质情况，既可在坚硬的基岩上施工，也适用于有护壁沉井不排水施工，如在厚软土质复盖层的条件下，无护壁施工，可进行快成孔、快浇筑方法施工，避免孔壁变形；3、相对配套功率小，能耗低，钻孔成本低，可适配其他通用设备。4、通过压缩空气在排渣管中造泡，实现泥浆反循环高效排渣。5、既可设计为地面驱动，也可采用潜水变速电机一体化设计或液压马达驱动。6、施工清孔快速彻底。7、采取水泥混凝土封底和回填，可适应突破流砂层和流限土等特殊地质层施工。8、通过观察排渣，可实时掌握地质变化情况。9、目前的应用除适用于开发桩基钻具外，另外还可应用于对引进德国技术生产的“顶管掘进机”的进一步改造和完善，有望开发生产出掘进系统(控制系统除外)结构原理全新、适用于各类地质情况、不同孔径施工的新机械。
图5是图2的B-B剖面6是图3的C-C剖面7是图3的D-D剖面
图1、上支架圈，2、下支架圈，3、斜支杆，4、动力轴，5、中心齿轮，6、行星齿轮，7、齿轮圈，8、托盘，9、行星孔，10、钻杆，11、钻头，12、转动齿轮，13、上平板，14、支架杆，15、主动齿轮，16、被动齿轮，17、十字形传动结，18、万向结，19间歇锤，20、压缩空气口，21、排碴口，22、歇动凸块，23、约束套筒。
当动力轴(4)转动时，带动中心齿轮(5)转动，在齿轮圈(7)的共同作用下，使行星齿轮(6)自转和公转，行星齿轮(6)通过钻杆(10)、转动齿轮(12)、行星孔(9)，使托盘(8)得以转动，并与行星齿轮(6)的公转同步，由于行星齿轮(6)在行星孔(9)中的转动，通过转动齿轮(12)带动钻杆(10)、钻头(11)转动，并切削岩石，由于行星齿轮(6)的公转，使钻杆(10)、钻头(11)在孔底作规则的曲线运动，形成周边圆形的细密网状下弯曲面，连续平顺和不停的改变切削点，可以更有效的切削岩石。
在图2的第2个实施例中，是在实施例1的基础上，钻杆(10)的上端套有重锤(19)，重锤(19)的内孔分上下两段，上段为园柱形，表面有展开为直角三角形的螺旋槽，钻杆(10)上端的表面有与重锤(19)孔内螺旋槽相配合的歇动凸块(22)，下段截面为正六边形，钻杆(10)和重锤(19)之间有约束套筒(23)，套筒(23)的外截面为正六边形，内截面为园形，固定在行星齿轮(6)上，当钻杆(10)转动时，由于钻杆(10)表面的凸块与重锤(19)内孔上的螺旋槽的作用，重锤(19)沿着套筒(23)上升，当上升到最高点时，突然跌下，钻杆(10)不停的转动，使重锤(19)不断地冲击着钻杆(10)。
在图3的第3个实施例中，是在实施例1的基础上，在钻架内加一内支架，内支架由上平板(13)和支架杆(14)组成，上平板(13)用轴承水平固定在动力轴(4)上，支架杆(14)连接着上平板(13)边缘和下支架圈(2)，上平板(13)上面有一个主动齿轮(15)和3个均匀分布的被动齿轮(16)，主动齿轮(15)用键与动力轴(4)相连，被动齿轮(16)用轴承固定在上平板(13)上，并与主动齿轮(15)啮合，被动齿轮(16)的中心轴下端有十字形传动结(17)，十字传动结(17)连接着钻杆(10)的上端，钻杆(10)通过行星齿轮(6)上的万向结(18)伸出钻架外，钻杆(10)的下端安有钻头(11)，钻杆(10)是多节式的，各节之间用螺纹连接。钻杆(10)的长度可因节数的多少来调节。
当动力轴(4)转动时，带动主动齿轮(15)和被动齿轮(16)转动，通过十字形传动节(18)使钻杆(10)转动，行星齿轮(6)通过万向结(18)使钻杆(10)不断地变换切削点，从而对岩石进行有效的破碎和开挖。
(20)为压缩空气进口，降低动轴(4)中泥浆的比重，使孔内泥浆不断地从排碴口(21)上升，夹带被破碎或松动的土石直至排出地表。
在上述3个实施例中，中心齿轮(5)和行星齿轮(6)可以布置在一个水平面上，也可以呈锥形布置，即3个行星齿轮(6)与水平面有一夹角。
在实施例3中，长钻杆可用射流管代替，高压泥浆流从射流管中喷出，切削岩上，以适应不均匀的地质条件。
在下支架圈上可以安装超声波探头，利用超声波成像技术，在地面实时观察井底的情况。
权利要求
1.一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具，由钻架、动力轴、齿轮组、钻杆、钻头组成，其特征在于钻架由上支架圈、下支架圈和它们之间的斜支杆组成，动力轴是中空的园杆，位于上、下支架圈的中心轴线上，与上支架圈用轴承连接，在下支架圈内，有齿轮组，齿轮组由一个中心齿轮、三个行星齿轮、齿轮圈和托盘组成，中心齿轮用键固定在动力轴上，大小相同的3个行星齿轮均匀分布在中心齿轮周围，行星齿轮和中心齿轮、齿轮圈上段的内齿同时啮合，齿轮圈与下支架圈固定在一起，齿轮圈内园周的下段为光滑的园柱面，与托盘外园周动配合，托盘为一侧面光滑的园盘，其上有3个与行星齿轮相对应的3个行星孔，行星孔内为齿轮圈，每一个行星轮的下部用轴承均匀固定着1～10个钻杆，钻杆的下端安装有钻头，钻杆的中部用键固定有转动齿轮，此转动齿轮与托盘上的行星孔的内齿相啮合，齿轮圈上部和下部都有内沿，上部内沿的下表面和行星齿轮上表面接触，下部内沿的上表面和托盘的下表面接触。
2.根据权利要求1所述的一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具，其特征在于钻杆(10)的上端套有重锤(19)，重锤(19)的内孔分上下两段，上段为园柱形，表面有展开为直角三角形的螺旋槽，钻杆(10)上端的表面有与重锤(19)孔内螺旋槽相配合的歇动凸块(22)，下段截面为正六边形，钻杆(10)和重锤(19)之间有约束套筒(23)，套筒(23)的外截面为正六边形，内截面为园形，固定在行星齿轮(6)上。
3.根据权利要求1所述的一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具，其特征在于在钻架内加一内支架，内支架由上平板(13)和支架杆(14)组成，上平板(13)用轴承水平固定在动力轴(4)上，支架杆(14)连接着上平板(13)边缘和下支架圈(2)，上平板(13)上面有一个主动齿轮(15)和3个均匀分布的被动齿轮(16)，主动齿轮(15)用键与动力轴(4)相连，被动齿轮(16)用轴承固定在上平板(13)上，并与主动齿轮(15)啮合，被动齿轮(16)的中心轴下端有十字形传动结(17)，十字传动结(17)连接着钻杆(10)的上端，钻杆(10)通过行星齿轮(6)上的万向结(18)伸出钻架外，钻杆(10)的下端安有钻头(11)，钻杆(10)是多节式的，各节之间用螺纹连接。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具其特征在于中心齿轮(5)和行星齿轮(6)呈锥形布置，即3个行星齿轮(6)与水平面有一夹角。
5.根据权利要求1、2、3所述的一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具，其特征在于下支架圈上安装有超声波探头。
6.根据权利要求3所述的一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具，其特征在于长钻杆为射流管。
全文摘要
一种星形运动的大直径桩基础工程成孔钻具,由钻架、动力轴、齿轮组、钻杆和钻头组成,钻架由上支架圈、下支架圈和他们之间的斜支杆焊接而成,中心齿轮用键固定在动力轴上,3个行星齿轮均匀分布在中心齿轮的周围,行星齿轮和中心齿轮、齿轮圈上段的内齿同时啮合,齿轮圈内圆周的下段,与托盘的外圆周动配合,托盘上有3个行星孔,行星孔内为齿圈,每一个行星齿轮的下部用轴承均匀固定着1～10个钻杆,钻杆的下端安有钻头。本发明的优点是:1、适用于超大直径施工,可进行1米～5米或更大直径的成孔施工;2、通过变换不同的钻头、钻杆的形式,可适应各种复杂的地质情况。
文档编号E21B11/00GK1382896SQ0211409
公开日2002年12月4日 申请日期2002年4月26日 优先权日2002年4月26日
发明者张昌平 申请人:张昌平