申请/专利权人：上海工程机械厂有限公司

申请日：2018-12-19

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN109356528B

主分类号：E21B7/20

分类号：E21B7/20;E21B4/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2019.03.15#实质审查的生效;2019.02.19#公开

摘要：本发明公开一种双动力钻机的下部驱动头，包括含输出套总成的齿轮箱，行星减速机，二组立式电动机，内护圈和下部法兰；输出套总成通过其套管体垂直穿过齿轮箱；行星减速机布置于输出套总成的左右两侧；位于输出轴上的小齿轮与输出套总成上的大齿轮啮合；内护圈穿过套管体，通过其端部法兰固装于套管体上端面；下部法兰固装于内护圈的最下端；所述套管体内径W1和内护圈外径W2的配合间隙为0.20～0.5mm。本发明通过带动下部套管钻具逆向旋转跟进护壁和钻掘，提高钻孔垂直度，降低孔壁的坍塌凤险，减少钻杆、钻具负荷，确保套管体扭矩传递、钻进安全，保证下部驱动头运行平稳，作业效率高，符合低碳排放和节能环保的桩基施工要求。

主权项：1.一种双动力钻机的下部驱动头，包括：齿轮箱（50），包括输出套总成、箱体（505）、箱盖（506），其中，输出套总成包括套管体（5020）、大齿轮（5021）、回转支承（5022）、向心轴承（5023）、第二油封（5024）和下通盖（5025）；二组行星减速机，每组行星减速机（53）均包括连接法兰（531）和设有小齿轮（5321）的输出轴（532）；二组立式电动机（52），内护圈（55）和下部法兰（56）；其特征在于，所述二组行星减速机沿齿轮箱（50）横截面上对称布置于输出套总成的左右两侧；所述每组行星减速机（53）均通过其下方的连接法兰（531）固装于齿轮箱（50）的箱盖（506）外端面上的各个安装位置；所述每组行星减速机（53）的输出轴（532）进入齿轮箱（50）的箱体（505）内腔，位于该输出轴上的小齿轮（5321）分别与输出套总成上的大齿轮（5021）啮合；所述每个输出轴（532）的下端均在安装推力轴承（5013）后置于箱体（505）内腔底部的各个安装孔内，然后，还分别利用一个封盖（5015）在安装第一油封（5014）后封装于各个安装孔内；所述二组立式电动机（52）的旋转方向相反，它们分别固装于各个行星减速机（53）的上方输入端；所述输出套总成通过其套管体（5020）垂直穿过齿轮箱（50）的箱盖（506）和箱体（505），它的上端轴径分别套装第三油封（5027）、向心轴承（5023），该向心轴承（5023）的外圈固装于箱盖（506）的安装孔内；沿套管体（5020）向下依次在其外圆固装大齿轮（5021）、回转支承（5022），该回转支承（5022）的外圈与大齿轮（5021）螺装固定，其内圈下端面与箱体（505）的内壁底部螺装固定；在所述下通盖（5025）的孔内安装第二油封（5024）后套装于套管体（5020）的下端外圆后，用螺钉固装于箱体（505）的下端面；所述内护圈（55）穿过输出套总成的套管体（5020），通过其端部法兰（551）固装于套管体（5020）的上端面，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在其孔壁内旋转下行；所述下部法兰（56）固装于内护圈（55）的最下端，其下端通过安装来自外部的具有端部切削刀头的套管钻具，该套管钻具反向旋转跟进护壁和钻掘；此外，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在内护圈（55）和外部套管钻具连接后形成的孔内继续旋转下行，对地层进行钻掘、搅拌和排土；所述套管体（5020）的内径为W1，内护圈（55）的外径为W2，它们的配合间隙为W1-W2=0.20-0.35mm；所述内护圈（55）的内径为Φ605-Φ610、或者Φ905-Φ910、或者Φ1205-Φ1210、或者Φ1605-Φ1610，所述安装于齿轮箱（50）内的二组行星减速机的输出轴（532）之间的中心距离分别作相应的变动。

全文数据：一种双动力钻机的下部驱动头技术领域本发明属于一种下部驱动头，特别涉及一种双动力头钻机的下部驱动头，适用于钻孔灌注桩施工。背景技术近年来，我国基础设施建设、城镇化建设发展迅速，高层建筑、铁路、公路和桥梁等建设工程中,对建筑桩基础要求也越来越高。与预制桩相比，灌注桩不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，适应能力强，受力状况相对较稳，既抗压又抗拔，施工时振动小、噪声低，无挤土负面效应，可穿越各种硬夹层、嵌岩和进入各类硬持力层，桩几何尺寸和单桩承载力调整空间大。因此，钻孔灌注桩使用范围大，尤其在高层和超高层建筑基础、大型桥梁建造、多线换乘的地铁车站以及大型电站建设施工上适用更广。现有技术中，这些桩孔往往都在卵石、砾石层和风化岩石层等坚硬地层施工，甚至会遇上大漂石，因此应用入岩桩和防治地质灾害的抗滑桩的施工越来越多，目前市场上旋挖钻机、长螺旋钻机等钻孔灌注工程钻机，都难以应对卵石层、漂石层及坚硬风化岩层特别坚硬的岩石地层。因此，大直径桩基础“入岩钻掘”的技术难题、成桩孔护壁用泥浆对环境污染等问题亟待研究和解决。发明内容本发明的主要目的在于克服现有钻机存在的缺点，提供一种可带动下部套管钻具逆时针旋转跟进护壁和钻掘的双动力钻机的下部驱动头，能在卵石层、漂石层及坚硬风化岩层等坚硬地层中实现上部螺旋钻具与下部套管钻具双重钻掘，提高钻孔垂直度，降低孔壁坍塌凤险，减少钻杆、钻具负荷，确保套管体的扭矩传递、钻进安全，保证下部驱动头运行平稳，有效提高施工作业效率，符合低碳排放和节能环保的桩基施工要求。为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：一种双动力钻机的下部驱动头，包括：齿轮箱，包括输出套总成、箱体、箱盖，其中，输出套总成包括套管体、大齿轮、回转支承、向心轴承、第二油封和下通盖；二组行星减速机，每组行星减速机均包括连接法兰和设有小齿轮的输出轴；二组立式电动机，内护圈和下部法兰；所述二组行星减速机沿齿轮箱横截面上对称布置于输出套总成的左右两侧；所述每组行星减速机均通过其下方的连接法兰固装于齿轮箱的箱盖外端面上的各个安装位置；所述每组行星减速机的输出轴进入齿轮箱的箱体内腔，所述位于该输出轴上的小齿轮分别与输出套总成上的大齿轮啮合；所述每个输出轴的下端均在安装推力轴承后置于箱体内腔底部的各个安装孔内，然后，还分别利用一个封盖在安装第一油封后封装于各个安装孔内；所述二组立式电动机的旋转方向相反，它们分别固装于各个行星减速机的上方输入端；所述输出套总成通过其套管体垂直穿过齿轮箱的箱盖和箱体，它的上端轴径分别套装第三油封、向心轴承，该向心轴承的外圈固装于箱盖的安装孔内；沿套管体向下依次在其外圆固装大齿轮、回转支承，该回转支承的外圈与大齿轮螺装固定，其内圈下端面与箱体的内壁底部螺装固定；在所述下通盖的孔内安装第二油封后套装于套管体的下端外圆后，用螺钉固装于箱体的下端面；所述内护圈穿过输出套总成的套管体，通过其端部法兰固装于套管体的上端面，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在其孔壁内旋转下行；所述下部法兰固装于内护圈的最下端，其下端通过安装来自外部的具有端部切削刀头的套管钻具，该套管钻具反向旋转跟进护壁和钻掘；此外，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在内护圈和外部套管钻具连接后形成的孔内继续旋转下行，对地层进行钻掘、搅拌和排土。本发明可以是，所述套管体的内径为W1，内护圈的外径为W2，它们的配合间隙为W1-W2＝0.20～0.35mm。本发明还可以是，所述内护圈的内径为Φ605-Φ610、或者Φ905-Φ910、或者Φ1205-Φ1210、或者Φ1605-Φ1610，所述安装于齿轮箱内的二组行星减速机的输出轴之间的中心距离分别作相应的变动。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种双动力钻机的下部驱动头，能在卵石层、漂石层及坚硬风化岩层等坚硬地层中实现上部螺旋钻具与下部套管钻具双重钻掘。在双动力头钻机的上部驱动头驱动扭矩作用下，上部螺旋钻具随上部驱动头下行进入内护圈的内壁，对地层进行顺时针旋转钻掘；而在下部驱动头驱动扭矩作用下，与下部法兰连接的套管钻具逆时针旋转钻掘，该套管钻具在上部螺旋钻具钻掘的同时跟进对预钻孔护壁，有效提高钻孔垂直度，降低孔壁坍塌凤险，减少连接在上部驱动头输出端钻杆、钻具的工作负荷，确保套管体的扭矩传递、钻进安全，保证下部驱动头运行平稳，有效提高施工作业效率，符合低碳排放和节能环保的桩基施工要求。当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的优选地理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是本发明双动力钻机的下部驱动头的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1中A-A向剖视图。图4是图1的左视图局部剖视图。图5是图2中G-G向剖视图。具体实施方式以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。请参阅图1-5，一种双动力钻机的下部驱动头，包括：齿轮箱50，包括输出套总成502、箱体505、箱盖506，输出套总成502包括套管体5020、大齿轮5021、回转支承5022、向心轴承5023、第二油封5024和下通盖5025；二组行星减速机，每组行星减速机53均包括连接法兰531和设有小齿轮5321的输出轴532；二组立式电动机52，内护圈55和下部法兰56；其中，所述二组行星减速机沿齿轮箱50横截面上对称布置于输出套总成502的左右两侧；所述每组行星减速机53均通过其下方的连接法兰531固装于齿轮箱50的箱盖506外端面上的各个安装位置；所述每组行星减速机53的输出轴532进入齿轮箱50的箱体505内腔，所述位于该输出轴上的小齿轮5321分别与输出套总成502上的大齿轮5021啮合；所述每个输出轴532的下端均在安装推力轴承5013后置于箱体505内腔底部的各个安装孔内，然后，还分别利用一个封盖5015在安装第一油封5014后封装于各个安装孔内。所述二组立式电动机52的旋转方向相反，它们分别固装于各个行星减速机53的上方输入端。所述输出套总成502通过其套管体5020垂直穿过齿轮箱50的箱盖506和箱体505，它的上端轴径分别套装第三油封5027、向心轴承5023，该向心轴承5023的外圈固装于箱盖506的安装孔内；沿套管体5020向下依次在其外圆固装大齿轮5021、回转支承5022，该回转支承5022的外圈与大齿轮5021螺装固定，其内圈下端面与箱体505的内壁底部螺装固定；在所述下通盖5025的孔内安装第二油封5024后套装于套管体5020的下端外圆后，用螺钉固装于箱体505的下端面。所述内护圈55穿过输出套总成502的套管体5020，通过其端部法兰551固装于套管体5020的上端面，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在其孔壁内旋转下行。所述下部法兰56固装于内护圈55的最下端，其下端通过安装来自外部的具有端部切削刀头的套管钻具，该套管钻具反向旋转跟进护壁和钻掘；此外，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在内护圈55和外部套管钻具连接后形成的孔内继续旋转下行，对地层进行钻掘、搅拌和排土。所述套管体5020的内径为W1，内护圈55的外径为W2，它们的配合间隙为W1-W2＝0.20～0.35mm。有效保证套管体的扭矩传递，提高外部套管钻具的切削能力，大幅提高双动力头钻机的工作效率。所述内护圈55的内径为Φ605-Φ610、或者Φ905-Φ910、或者Φ1205-Φ1210、或者Φ1605-Φ1610，所述安装于齿轮箱50内的二组行星减速机的输出轴532之间的中心距离分别作相应的变动。分别适应目前直径Φ600、或者Φ900、或者Φ1200、或者Φ1600的灌注桩的成桩施工，从而进一步提高双动力头钻机的适用范围。本发明双动力钻机的下部驱动头，能在卵石层、漂石层及坚硬风化岩层等坚硬地层中实现上部螺旋钻具与下部套管钻具双重钻掘。在双动力头钻机的上部驱动头驱动扭矩作用下，上部螺旋钻具随上部驱动头下行进入内护圈的内壁，对地层进行顺时针旋转钻掘；而在下部驱动头驱动扭矩作用下，与下部法兰连接的套管钻具逆时针旋转钻掘，该套管钻具在上部螺旋钻具钻掘的同时跟进对预钻孔护壁，有效提高钻孔垂直度，降低孔壁坍塌凤险，减少连接在上部驱动头输出端钻杆、钻具的工作负荷，确保套管体的扭矩传递、钻进安全，保证下部驱动头运行平稳，有效提高施工作业效率，符合低碳排放和节能环保的桩基施工要求。如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

权利要求：1.一种双动力钻机的下部驱动头，包括：齿轮箱50，包括输出套总成502、箱体505、箱盖506，其中，输出套总成502包括套管体5020、大齿轮5021、回转支承5022、向心轴承5023、第二油封5024和下通盖5025；二组行星减速机，每组行星减速机53均包括连接法兰531和设有小齿轮5321的输出轴532；二组立式电动机52，内护圈55和下部法兰56；其特征在于，所述二组行星减速机沿齿轮箱50横截面上对称布置于输出套总成502的左右两侧；所述每组行星减速机53均通过其下方的连接法兰531固装于齿轮箱50的箱盖506外端面上的各个安装位置；所述每组行星减速机53的输出轴532进入齿轮箱50的箱体505内腔，所述位于该输出轴上的小齿轮5321分别与输出套总成502上的大齿轮5021啮合；所述每个输出轴532的下端均在安装推力轴承5013后置于箱体505内腔底部的各个安装孔内，然后，还分别利用一个封盖5015在安装第一油封5014后封装于各个安装孔内；所述二组立式电动机52的旋转方向相反，它们分别固装于各个行星减速机53的上方输入端；所述输出套总成502通过其套管体5020垂直穿过齿轮箱50的箱盖506和箱体505，它的上端轴径分别套装第三油封5027、向心轴承5023，该向心轴承5023的外圈固装于箱盖506的安装孔内；沿套管体5020向下依次在其外圆固装大齿轮5021、回转支承5022，该回转支承5022的外圈与大齿轮5021螺装固定，其内圈下端面与箱体505的内壁底部螺装固定；在所述下通盖5025的孔内安装第二油封5024后套装于套管体5020的下端外圆后，用螺钉固装于箱体505的下端面；所述内护圈55穿过输出套总成502的套管体5020，通过其端部法兰551固装于套管体5020的上端面，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在其孔壁内旋转下行；所述下部法兰56固装于内护圈55的最下端，其下端通过安装来自外部的具有端部切削刀头的套管钻具，该套管钻具反向旋转跟进护壁和钻掘；此外，来自双动力头钻机的上部驱动头的钻杆和钻具在内护圈55和外部套管钻具连接后形成的孔内继续旋转下行，对地层进行钻掘、搅拌和排土。2.根据权利要求1所述的双动力钻机的下部驱动头，其特征在于，所述套管体5020的内径为W1，内护圈55的外径为W2，它们的配合间隙为W1-W2＝0.20～0.35mm。3.根据权利要求1所述的双动力钻机的下部驱动头，其特征在于，所述内护圈55的内径为Φ605-Φ610、或者Φ905-Φ910、或者Φ1205-Φ1210、或者Φ1605-Φ1610，所述安装于齿轮箱50内的二组行星减速机的输出轴532之间的中心距离分别作相应的变动。

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