专利名称：长螺旋钻机及其动力头和钻杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种长螺旋钻机，同时涉及长螺旋钻机的动力头及钻杆。
背景技术：
长螺旋钻机是一种基础工程建设常用设备，主要用于地基成孔施工，其主要结构 包括底盘，底盘上设有钻桅，钻桅上装配有动力头，动力头内具有用于安装在动力输入轴上 的主动齿轮，与主动齿轮啮合传动的被动齿轮的中心具有钻杆连接孔，该连接孔用于安装 动长螺旋钻杆并带动钻杆旋转。传统的长螺旋钻机如图l所示，其动力头22滑动装配在钻 桅21上，并由巻扬机的钢丝绳吊挂在空中，在钻进施工过程中动力头可沿桅身做上下升降 运动。在施工伊始，动力头通常由巻扬机牵引着升至桅身的上部或者顶部，开始钻孔时，动 力头带动长螺旋钻杆24旋转并在钻具自重作用下进行钻进施工，动力头则随着钻杆钻进 深度的加深沿桅身同步下滑。这种传统的钻机在使用时，动力头的起始高度位置需要与钻 孔的深度相适应，由于数吨重的动力头在钻机的顶部会造成极大的倾翻力矩，这对钻机的 稳定性影响极大，因此钻深加大后钻机的稳定性就需要加强，而增加稳定性钻机的底盘就 会十分的庞大，否则极易造成钻机倾翻的后果。图1中，23是滑动支架，25是钻头，26是底 盘，27是起架装置，28是斜撑，29是巻扬机，30是配重。
发明内容
本发明的目的是提供一种长螺旋钻机，以改变现有钻机在钻孔深度加深后，需要 加强钻机底盘稳定性导致底盘庞大笨重的技术问题。本发明同时提供该钻机的动力头和用 于该钻机的长螺旋钻杆。 为实现上述目的，本发明所提供的长螺旋钻机采用如下技术方案一种长螺旋钻 机，包括底盘、动力头和设于底盘上的钻桅，动力头内具有用于与钻杆传动连接的被动齿 轮，所述动力头固定设置于底盘上方靠近底盘的位置；所述被动齿轮的中心设有传动孔，传 动孔周面上沿圆周方向间隔均布有传动键，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽配合 传递扭矩，传动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同。
所述动力头固定设置在底盘上或者钻桅的下端部。 该钻机还包括钻杆牵拉机构，该钻杆牵拉机构包括固设于底盘上的第一巻扬机， 第一巻扬机的牵引绳通过设于底盘上的动定滑轮组和设于钻桅顶端的导向轮组控制钻杆 升降。 该钻机还包括钻杆加压机构，钻杆加压机构包括可沿钻桅上下滑移的钻杆加压体 和钻杆加压驱动装置。 所述钻杆加压驱动装置包括固设于底盘上的第二巻扬机，所述钻杆加压体上设有
动滑轮，第二巻扬机的牵引绳绕过一定滑轮组和加压体上的动滑轮固定在钻桅上。 所述定滑轮组包括设于钻桅顶部的第一定滑轮和设于动力头内的第二定滑轮，第
二巻扬机的牵引绳依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、加压体上的动滑轮固定在钻桅上。
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本发明所提供的长螺旋钻机动力头的技术方案如下一种长螺旋钻机的动力头， 包括用于与钻杆传动连接的被动齿轮，所述被动齿轮的中心设有传动孔，传动孔周面上沿 圆周方向间隔均布有传动键，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽配合传递扭矩，传 动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同。
所述传动键的数量为二个、三个或者四个。 本发明所提供的长螺旋钻机钻杆的技术方案如下一种长螺旋钻机的钻杆，包括 中心筒和设于中心筒表面沿中心筒轴向螺旋延伸的螺旋叶片，在螺旋叶片的边缘上沿螺旋 线间隔均布有键槽，所述键槽用于与动力头的被动齿轮传动孔内的传动键配合传递扭矩， 360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量与所述被动齿轮传动孔内的传动键的数量相同， 360°单元长度螺旋叶片上的键槽在钻杆横截面上的投影均布于一个圆周上。
所述钻杆36(T单元长度螺旋叶片上的键槽的数量为二个、三个或者四个。
本发明在长螺旋钻机动力头的被动齿轮内的传动孔周面上设置传动键后，利用传 动键与钻杆螺旋叶片上对应开设的键槽配合，将扭矩传递给钻杆，工作时，在钻具自重的作 用下实施钻进。采用这种传动连接方式后，可以将动力头固定安装在靠近钻机底盘的位置， 如底盘上或者钻桅的下端部，在下部驱动钻杆，这样大大降低了整机的重心，必然使底盘的 稳定性增强，在保证整机稳定的条件下，底盘可以设计得更轻便。另外，由于输入扭矩作用 在螺旋叶片的外缘上，在同等输入扭矩下，钻机的输出转矩可以大大地提高，从而增加了成 孔深度和成孔直径。 本发明在钻机上设置钻杆牵拉机构后，不用另外配备其他设备即可方便地使钻杆 提升退出桩孔。本发明在配置加压机构后，加压体可在动力头转动的同时在钻杆的顶部施 加压力，施加该压力后，与单纯依靠钻杆的自重使钻杆钻进相比，钻杆钻进的效率可以大大 提高。
图1是现有长螺旋钻机的结构示意图； 图2是本发明中长螺旋钻机的结构示意图； 图3是图2中钻桅及巻扬机加压机构的局部放大图； 图4是图3中巻扬机加压机构的A向视图； 图5巻扬机加压机构的加压原理示意图； 图6是本发明中长螺旋钻机动力头和钻杆装配在一起的结构示意图； 图7是图6中A-A剖视图。
具体实施例方式
本发明提供的长螺旋钻机的动力头如图6、图7所示，该动力头包括动力头箱体 31，箱体内设有用于与钻杆5传动连接的被动齿轮32，该被动齿轮的中心设有传动孔，传动 孔周面上沿圆周方向间隔均布有四个传动键35，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽 配合传递扭矩。图中，34是两组液压马达33驱动的两根输入轴，输入轴34上具有主动齿 轮，主动齿轮带动被动齿轮32转动。当然，上述传动键的数量还可以为均布的二个、三个或 者更多个，只要传动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同即可。
本发明提供的长螺旋钻机的钻杆如图7所示，该钻杆包括中心筒和设于中心筒表 面沿中心筒轴向螺旋延伸的螺旋叶片，在螺旋叶片的边缘上沿螺旋线间隔均布有键槽，所 述键槽用于与动力头的被动齿轮传动孔内的传动键配合传递扭矩，360。单元长度螺旋叶 片上的键槽的数量为四个，360。单元长度螺旋叶片上的各键槽在钻杆横截面上的投影均 布于一个圆周上。在具体实施时，所述钻杆360。单元长度螺旋叶片上的键槽的数量可以根 据钻杆的规格和实际需要设定成均匀分布的二个、三个或者更多个，只要保证360°单元长 度螺旋叶片上的键槽的数量与长螺旋动力头中被动齿轮传动孔内的传动键的数量相同即 可。 本发明所提供的长螺旋钻机如图2-图5所示，该钻机包括底盘10、动力头6和设 于底盘上的钻桅1，所述动力头6固定设置于钻桅1的下端部，当然动力头还可以直接固定 设置在底盘10上，只要是在底盘上方靠近底盘的位置即可。本钻机中的动力头6与上述图 6、图7中所示动力头结构相同。 本钻机上还包括钻杆牵拉机构和钻杆加压机构，其中，钻杆牵拉机构包括固设于 底盘上的第一巻扬机ll，第一巻扬机的牵引绳7通过设于底盘上的动定滑轮组9和设于钻 桅顶端的导向轮组控制钻杆升降。钻杆加压机构包括可沿钻桅上下滑移的钻杆加压体2和 钻杆加压驱动装置，该钻杆加压驱动装置包括固设于底盘上的第二巻扬机12，钻杆加压体 2上设有动滑轮38，第二巻扬机的牵引绳3依次绕过设于钻桅顶部的第一定滑轮和设于动 力头内的第二定滑轮36、加压体上的动滑轮38后固定在钻桅上，该牵引绳的固定端为37。 当然，上述的由第一定滑轮和第二定滑轮构成的定滑轮组还可以采用其他的固定和布置方 式与加压体上的动滑轮一起对加压体施加压力。图2中，4是滑动护筒，5是钻杆。
在工作时，两组液压马达驱动着两根输入轴，带动动力头内的被动齿轮转动，被动 齿轮通过其上设置的四根传动键与钻杆螺旋叶片上的键槽相联接，被动齿轮转动的同时带 动钻杆转动，钻杆转动时，加压体在钻杆顶部施加压力，通过动力头传递的扭矩和钻杆的直 线运动使钻杆不断往下钻进从而达到钻孔的目的。
权利要求
一种长螺旋钻机，包括底盘、动力头和设于底盘上的钻桅，动力头内具有用于与钻杆传动连接的被动齿轮，其特征在于所述动力头固定设置于底盘上方靠近底盘的位置；所述被动齿轮的中心设有传动孔，传动孔周面上沿圆周方向间隔均布有传动键，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽配合传递扭矩，传动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同。
2. 根据权利要求1所述的长螺旋钻机，其特征在于所述动力头固定设置在底盘上或 者钻桅的下端部。
3. 根据权利要求1或2所述的长螺旋钻机，其特征在于该钻机还包括钻杆牵拉机构， 该钻杆牵拉机构包括固设于底盘上的第一巻扬机，第一巻扬机的牵引绳通过设于底盘上的 动定滑轮组和设于钻桅顶端的导向轮组控制钻杆升降。
4. 根据权利要求1或2所述的长螺旋钻机，其特征在于该钻机还包括钻杆加压机构， 钻杆加压机构包括可沿钻桅上下滑移的钻杆加压体和钻杆加压驱动装置。
5. 根据权利要求4所述的长螺旋钻机，其特征在于所述钻杆加压驱动装置包括固设 于底盘上的第二巻扬机，所述钻杆加压体上设有动滑轮，第二巻扬机的牵引绳绕过一定滑 轮组和加压体上的动滑轮固定在钻桅上。
6. 根据权利要求5所述的长螺旋钻机，其特征在于所述定滑轮组包括设于钻桅顶部 的第一定滑轮和设于动力头内的第二定滑轮，第二巻扬机的牵引绳依次绕过第一定滑轮、 第二定滑轮、加压体上的动滑轮固定在钻桅上。
7. —种长螺旋钻机的动力头，包括用于与钻杆传动连接的被动齿轮，其特征在于所 述被动齿轮的中心设有传动孔，传动孔周面上沿圆周方向间隔均布有传动键，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽配合传递扭矩，传动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同。
8. 根据权利要求7所述的长螺旋钻机的动力头，其特征在于所述传动键的数量为二个、三个或者四个。
9. 一种长螺旋钻机的钻杆，包括中心筒和设于中心筒表面沿中心筒轴向螺旋延伸的螺旋叶片，其特征在于在螺旋叶片的边缘上沿螺旋线间隔均布有键槽，所述键槽用于与动力头的被动齿轮传动孔内的传动键配合传递扭矩，360。单元长度螺旋叶片上的键槽的数量 与所述被动齿轮传动孔内的传动键的数量相同，360。单元长度螺旋叶片上的键槽在钻杆 横截面上的投影均布于一个圆周上。
10. 根据权利要求9所述的长螺旋钻机的钻杆，其特征在于所述钻杆360。单元长度 螺旋叶片上的键槽的数量为二个、三个或者四个。
全文摘要
本发明涉及一种长螺旋钻机及其动力头和钻杆，长螺旋钻机包括底盘、动力头和设于底盘上的钻桅，动力头内具有用于与钻杆传动连接的被动齿轮，所述动力头固定设置于底盘上方靠近底盘的位置；所述被动齿轮的中心设有传动孔，传动孔周面上沿圆周方向间隔均布有传动键，该传动键用于与钻杆的螺旋叶片上的键槽配合传递扭矩，传动键的数量与钻杆的360°单元长度螺旋叶片上的键槽的数量相同。本发明改变长螺旋钻机动力头与钻杆之间传统的联接方式后，可以将其置于底部，大大提高了钻机的稳定性和钻机的输出转矩。
文档编号E21B3/02GK101709620SQ20091022758
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者贺伟斌 申请人:河南省三力机械制造有限公司