一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置的制作方法

本发明属于工程施工领域，涉及一种可用于大直径套管的桩基础施工设备，特别是涉及一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置。

背景技术：

全套管工法是桩基础成孔方法中的一种，具有成孔质量好、单桩承载力高、干孔作业无泥浆污染等优点，特别适用于流沙、淤泥和地下暗河等地质的成孔作业。因此，全套管工法的应用越来越广泛。

目前，全套管工法施工设备多采用搓管钻机。现有的搓管钻机虽然具有结构简单、使用方便、价格低廉等特点。但是随着对施工质量和施工效率要求逐渐升高，搓管钻机在施工过程中所体现出的搓动角度小、钻进效率低的问题也日渐明显，现有搓管钻机已经无法满足大直径套管的连续回转钻进需求。

因此，如何提出一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置是本发明亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置，以解决搓管机搓动角度小、钻进效率低的问题，可实现大直径套管的连续回转钻进，将套管压入或起出。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置，主要包括：

连续回转机构，所述连续回转机构包括回转盘、多个推力块以及多个搓管油缸；所述回转盘内用于插装套管，所述推力块安装于所述回转盘上；所述搓管油缸分布在所述回转盘的外周，通过各油缸交错伸缩并分别作用于不同的所述推力块，实现所述回转盘的360°连续回转；且当所述搓管油缸作用于所述推力块时，所述推力块能够在所述搓管油缸的推力作用下自动夹紧所述套管，使所述套管与所述回转盘同步回转；

升降机构，所述升降机构设置于所述回转盘的下方，能够对所述回转盘进行升降调节；

动力机构，所述动力机构用于为所述连续回转机构和/或所述升降机构提供动力。

可选的，所述连续回转机构还包括底座，所述升降机构安装于所述底座上。

可选的，所述底座的底端安装有下夹持油缸和下夹持器，所述下夹持器用于夹持所述套管。

可选的，所述升降机构包括升降盘和升降油缸，所述升降油缸用于驱动所述升降盘升降。

可选的，所述回转盘为圆形回转盘或矩形回转盘。

可选的，所述搓管油缸成对安装，且每对所述搓管油缸均呈180°对称分布。

可选的，所述搓管油缸铰接于所述底座的内侧壁。

可选的，所述搓管油缸的端部安装球形万向节，各所述推力块上均安装用于与所述球形万向节匹配连接的球形凹槽。

可选的，所述推力块铰接于所述回转盘的外周；各所述推力块上均安装有复位弹簧，用于在所述搓管油缸的推力消失后，使所述推力块复位。

可选的，还包括控制机构，所述控制机构用于控制所述动力机构的启闭和/或各油缸的伸缩。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置，在作业时产生下压力和扭矩，驱动套管转动,对土体、岩层等进行切削钻进，主要用于大直径套管的桩基础工程施工。相对于现有搓管机的小角度回转，本发明利用搓管油缸的间歇交替工作实现回转盘的连续回转动作，从而驱动套管进行360°连续回转,并将套管进行压入和起出，钻进效率高，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置的整体结构示意图；

图2为图1中连续回转钻进装置的俯视图；

图3为图2中连续回转钻进装置的剖视图；

其中，附图标记为：1、动力机构；2、控制机构；3、控制电缆；4、液压胶管；5、液压管汇；6-1、搓管油缸一；6-2、搓管油缸二；6-3、搓管油缸三；7、销轴一；8、油缸支座；9、销轴二；10-1、推力块一；10-2、推力块二；10-3、推力块三；10-4、推力块四；11、复位弹簧；12、球形凹槽；13、球形万向节；14、升降盘；15、升降油缸；16、回转盘；17、下夹持器；18、下夹持油缸；19、底座；20、套管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置，以解决搓管机搓动角度小、钻进效率低的问题，可实现大直径套管的连续回转钻进，将套管压入或起出。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-3所示，本实施例提供一种适用于大直径套管施工的连续回转钻进装置主要由动力机构1、控制机构2、连续回转机构、升降机构和底座19五部分组成。动力机构1可由电动机或者柴油机驱动液压泵提供液压动力；控制机构2可以控制各油缸的伸出和缩回并实现交替运动；连续回转机构主要包括回转盘16、多个推力块、复位弹簧11、多个搓管油缸、油缸支座8和销轴等；升降机构设置于回转盘16的下方，主要包括升降盘14和多个升降油缸15；连续回转机构通过油缸与底座19铰接连接，升降机构安装在底座19的底板上方，底座19的下端安装有下夹持油缸18和连接在下夹持油缸18端部的下夹持器17。其中，底座19上述设有液压管汇5，各油缸通过液压胶管4连接至动力机构1，动力机构1通过控制电缆3与控制机构2电性连接。

于本具体实施例中，如图1-2所示，回转盘16优选为圆形回转盘，回转盘16的外周均匀排布有8块推力块，每块推力块通过销轴一7铰接安装在回转盘16上，位于同一直径上的推力块为一组，共四组；如图2所示，每个推力块后均安装有复位弹簧11，可迫使推力块归位。

进一步地，本实施例中，如图1-2所示，本实施例在回转盘16的外周安装了6个搓管油缸(本实施例中推力块比搓管油缸多2块，可根据需要增加或者减少)，每个搓管油缸通过销轴二9和油缸支座8铰接安装在底座19的内侧壁上。

进一步地，本实施例中，如图1-3所示，各搓管油缸的油缸头部安装有球形万向节13，球形万向节13可与推力块的球形凹槽12连接并通过油缸推力锁紧。本实施例的6个搓管油缸分三组布置，每组搓管油缸均以回转盘的中心为中心点呈180°对分布置，且每一组的两个油缸同步工作、动作一致。

本实施例中，如图3所示，升降机构内具体设置有四个升降油缸15支撑升降盘14上下移动。

本实施例中，如图3所示，优选底座19下端设置有四个下夹持油缸18且呈圆周均匀分布，并对应2个下夹持器17，每个下夹持器17的两个夹持部分分别安装在相对设置的两下夹持油缸18上。下夹持油缸18伸缩，可驱使下夹持器17的两夹持部分靠近或分离，进而实现对套管20的夹紧和放松。其中，下夹持器为一种现有的管道夹持结构，在此不再赘述。

非工作状态时，由于各搓管油缸与回转盘16非固定连接，对回转盘16不起水平支撑作用，使得回转盘16在重力作用下落在升降盘14上。升降盘14中间有通孔，可以穿过套管20，升降盘14和回转盘16在非工作状态时有定心中心管穿过，使整套装置处于夹持状态并保持稳定。工作状态时，将中心管取出换入套管20，升降盘14在升降油缸15的作用下将回转盘16顶起至与搓管油缸可保持水平的高度后，搓管油缸将回转盘夹持并开始工作。

下面结合图1对本实施例的连续回转钻进装置作具体工作原理说明，其中参与工作过程的有推力块一10-1、推力块二10-2、推力块三10-3以及推力块四10-4。

如图1所示，搓管油缸一6-1处于初始位置，搓管油缸二6-2处于行程中点，搓管油缸三6-3处于行程末端。此时搓管油缸三6-3缩回，搓管油缸一、二继续伸出，当搓管油缸一6-1处于行程中点时，搓管油缸二6-2处于行程末端，搓管油缸三6-3已经缩回并自动伸出一段位置自动与推力块四10-4连接并锁紧；搓管油缸三6-3，搓管油缸二6-2缩回，搓管油缸一6-1继续伸出，当搓管油缸三6-3处于行程中点时，搓管油缸二6-2缩回处于行程末端，搓管油缸一6-1已经处于行程末端，搓管油缸二6-2已经缩回并自动伸出一段位置自动与推力块三10-3连接并锁紧；如此循环往复实现转盘的360°连续回转。

推力块在搓管油缸的推力作用下可自动夹紧套管20，使套管20与回转盘同步回转，并可在搓管油缸缩回时在复位弹簧的作用下自动脱开。

上述回转驱动机构在一个套管行程内实现自动回转运动。通过驱动套管20回转将套管20底部土体、岩层等进行切削，并在套管20及连续回转机构的重力作用下进尺，直至回转盘16落在升降盘14上。

本实施例中，回转盘16可在升降盘14的推动下上下移动，在上下移动时，可通过下夹持油缸18推动下夹持器17，来夹持并固定套管20。

本实施例中，回转盘16升降高度优选在0.6米左右。

由此可见，本实施例通过三组(六个)搓管油缸相互配合，间歇交替工作可实现回转盘及套管的360°连续回转，解决了搓管机搓动角度小、钻进效率低的问题；本实施例中回转盘可回转并在升降盘的推动下上下移动，回转盘升降高度在0.6米左右；本实施例中的回转盘还可为方形或者矩形，具体形状可根据施工要求及运输要求确定，不影响工作效果；本实施例的连续回转钻进装置在工作过程中，不借助泥浆等循环介质，且施工设备低噪音、施工速度快，在保证施工质量的前提下可实现套管360度旋转切割切削，相比其它施工设备，受环境因素限制小，无需增加其它辅助设施，清障拔桩的施工效率高、风险低，具有良好的经济效益。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。