专利名称：卡箍管接头型钻杆工程钻机的制作方法
技术领域：
本发明属于桩基础技术领域。
本发明作出之前桩基础的桩身成型，采用工程钻机对基础底下的地层土壤进行钻孔，形成桩身钻孔后，再向桩身钻孔内灌注混凝土，在向桩身钻孔的上部埋设钢筋笼并灌注混凝土后，即成为钢筋混凝土桩。在整根钢筋混凝土桩的成桩施工过程中，其最大的工作难度及最大的工作量，就是采用工程钻机对基础底下的地层土壤进行钻孔。长期以来对地层土壤进行钻孔的工程钻机，钻杆的钢管接头均系法兰盘钢管接头。由于钻杆的钢管接头的受力条件较为复杂，既要承受工程钻机转动钻杆使钻杆钻进时，转盘对钻杆产生的回转扭矩，又须承受提升钻杆，压进钻杆时的拉压力。使钢管接头形成复杂的应力状态。目前世界各国都在对钢管接头，多方设法进行研究，钢管接头的型式亦实为繁多。但须满足对工程钻机钻杆的钢管接头，唯一的型式目前只能使用法兰盘接头。但法兰盘接头的管缘外边宽度，必须满足连接构件螺栓螺帽的外径及法兰盘，盘面强度需要的宽度。形成法兰盘的盘面外的外径须大于钻杆的外边线。由于法兰盘盘面直径须大于钻杆的直径。当钻杆钻进时其主动钻杆的外边线又小于法兰盘盘面直径。亦即法兰盘的盘面直径大于钻杆直径。形成法兰盘的盘面直径，大于钻机转盘予留给钻杆穿越的钻杆孔。使钻杆连接处的法兰盘不能穿越钻机转盘的钻杆孔。因此须采用将钻杆转换成主动钻杆的方式，经过一整套繁杂而沉重的操作程序在增加钻杆长度后。才能连续钻进。将钻杆连续的钻入基础底下的地层土壤内形成桩身钻孔。
在每增加一根钻杆长度时都须进行一次将钻杆转换成主动钻杆的繁杂而沉重的操作，且操作颇为费时。加长钻杆时须经1、停住转盘。2、拿去小补心。3、将主动钻杆提出。4、用垫叉将孔内钻具搁在大补心上。5、卸去法兰连接螺栓。6、提出主动钻杆挂于钻塔上。7、上二层台。8、脱开游动滑车与水龙头连接的销轴。9、用提引器加圆钻杆。10、接上主动钻杆。在作完10个操作程序后。钻机才能连续钻进。该项增长钻杆的操作方式，实是既烦琐又费时，使工程钻机每施工一根桩的施工难度颇大，施工周期延长。钻机的施工费用增加，钻机的维修工作量增大。
本发明的任务是克服现有的工程钻机在增加钻杆长度连接钻杆钢管时的烦琐操作，连接钻杆钢管时艰难复杂的辛勤劳动。具体的钻孔施工费用昂贵的现实存在的不足。提供一项新型钻杆钢管连接的卡箍管接头。
1、该项新型的钢管卡箍管接头，可做到钢管接头部位的外径尺寸与主钻杆的外边线尺寸相互平齐。钢管接头部位不使用凸出钻杆外边线的法兰盘。钢管接头采用卡箍管接头，可使钻杆与钻杆接头部位的连接保持顺直的连接。在加长钻杆时不需采用将钻杆转换成主动钻杆的烦琐操作方式。卡箍管接头具有足够的强度承受钻杆钻入地层土壤内转盘旋转时，对钻杆产生的扭矩及钻杆钻进时钻杆对管接头的压力，钻杆提升时钻杆对管接头的拉力。采用卡箍管接头的连接措施，使管接头的结构简单可靠，在上下钢管联结筒的联结处设联结锁轴，将上下两根钻杆的钢管联结筒联结处的锁轴用锁轴型卡箍锁紧卡实。在卡箍的两侧边设有定位锁紧楔，当定位锁紧楔压入楔槽锁紧后。可使卡箍的受力更稳定的保持卡箍的圆环状。为此卡箍的强度得以充分发挥。采用卡箍管接头可对分段的钻杆钢管的连接组装速度加快，更可把分段的钻杆钢管在外边线保持相互平齐的情况下，将能连续接杆的钻杆钢管连接成整根钢管。卡箍管接头的实现亦给世界各国提供了一个新型的在保持钢管接头的外径与钢管的外径相互平齐，既能承受钢管转动时产生的扭矩，更能承受钢管在传递拉压时产生的拉压应力的新型管接头。
图1卡箍管接头组装中1、为上段钻杆钢管。2、为上段钢管联结筒。
3、为定位锁紧楔。
4、为锁轴型卡箍。
5、联结锁轴。
6、为下段钢管联结筒。
7、为下段钻杆钢管。
2、在钻杆连接的卡箍管接头实施时，其相应的对钻杆加长配套具体措施亦须备齐完善。因钻杆是由转盘旋转带动钻杆转动，使钻杆钻入地层土壤。为此钻杆在转盘转动时的钻杆杆身亦须是方形的。当钻杆的顶端在导直梁内亦须转动时则必须在钻杆的顶端戴个内方外圆的钻杆帽在钻杆帽顶部的中部设置可转动滚球。以适应钻杆在导直梁内转动的要求。
图2钻杆帽中1为钻杆帽顶部的中部设置可转动滚球。
2为内方外圆钻杆帽。
3、导直梁钻杆的钻进是由转盘带动钻杆旋转钻入地层土壤的。为保持钻杆的垂直钻进，必须使钻杆的下端具有在转盘内旋转的定位点。更应使钻杆的上端在导直梁内具有能旋转的定位点。当钻杆的上端及下端两个定位点在同一垂直线上，即可使钻杆能按垂直方向旋转钻进。为此在钻杆的上端顶部设导直梁。该导直梁的两边端以钻塔架的边柱为导柱，使导直梁沿着钻塔架的边柱作竖向的垂直方向移动。
图3导直梁图。
图中1为导直梁。
2为钻杆顶部戴上钻杆帽后，可在导直梁内沿圆周边旋转时设置的立式滚轴。
4、钻头及圆周螺旋切齿钻杆的钻进带动钻头在地层土壤中转动钻进时钻头对周壁土壤搅动。将搅动的土壤压入钻头内部，由水龙头将水注入钻孔内，将钻孔内的土壤稀释形成泥浆。经泵吸反循环将泥浆排出地面。其中钻头在地层土壤内钻进时，钻头是在旋转及挤压地层土壤钻进的。当地层土壤接触钻头的切齿，切齿在钻头的周边是按螺旋角排列钻进的，地层土壤则承受钻头周边螺旋角切齿的切割。钻头周壁的土壤在塑性极限强度值内则形成土壤螺旋角槽。钻头在旋转过程中受到土壤塑性强度的螺旋角槽的向下推挤力，推挤钻头向下钻进。利用土壤形成的螺旋角槽，在钻头旋转过程中对钻头的推挤。可增加钻头的向下推挤力及钻头的钻进速度。
图4钻头及圆周螺旋切齿组装图。
图中1为钻头的边圈。
2为钻头的圆周螺旋切齿。
3为钻头的斜肋板。
5、卡箍管接头型钻杆工程钻机卡箍管接头型钻杆工程钻机的卡箍管接头型钻杆对地层土壤钻进时。在加长钻杆进行钻杆的连接过程中不需采用将钻杆转换成主动钻杆繁杂而沉重的操作程序。只须对主动钻杆进行连续的接管。再加以钻头及圆周螺旋角切齿，在钻头钻进旋转时所形成对土壤的螺栓角槽。在钻头旋转过程中对钻头的向下推挤力。可加快钻头的钻进速度。使整台钻机的钻孔钻进效率提高，操作方便简捷，整台钻机钻孔施工时的条件得到改善，钻孔的施工费用便宜。
图5卡箍管接头型钻杆工程钻机总装图。
图中1、为天轮。
2、为钻塔。
3、为导直梁。
4、为钻杆帽。
5、为卡箍管接头。
6、为卡箍管接头钻杆。
7、为转盘。
8、为钻头及圆周螺旋切齿。
9、为卷扬机。
10、为传动装置。
11、为钻塔底座。
权利要求
1.新型的卡箍管接头型钻杆工程钻机，是克服现有工程钻机钻杆在钻进时加长钻杆长度，连接钻杆钢管时的烦琐操作，连接钻杆钢管时的艰难复杂辛勤劳动。具体的钻孔施工费用昂贵的现实存在的不足。提供一项新型钻杆钢管连接的卡箍管接头型工程钻机。该项新型的卡箍管接头型钻杆工程钻机的主要特点是(1)钢管接头部位的外径尺寸与主钻杆的外边线尺寸相互平齐。(2)钢管接头部位不使用凸出钻杆外边线的法兰盘。(3)钢管接头采用卡箍管接头，可使钻杆与钻杆接头部位的连接保持顺直的连接，在加长钻杆时不需采用钻杆转换成主动钻杆的艰难复杂烦琐操作方式。(4)卡箍管接头所连接的上段及下段两钢管外圆周边线平齐，所连接的上段及下段两钢管的连接处的两端头面亦平齐，卡箍管接头具有足够的强度，承受钻杆钻入地层土壤内转盘旋转时，对钻杆管接头产生的扭矩及钻杆钻进时对钻杆管接头的压力，钻杆提升时钻杆对钻杆管接头的拉力。(5)卡箍管接头的连接措施，使管接头的结构简单可靠，在上下钢管联结筒的联结处设锁轴，将上下两根钻杆钢管联结筒联结处的锁轴用卡箍锁紧卡实。(6)在卡箍的两侧边设有定位锁紧楔，当定位锁紧楔压入楔槽锁紧后，可使卡箍的受力更稳定的保持卡箍的圆环状，为此卡箍的强度得到充分发挥。(7)卡箍管接头可对分段的钻杆钢管的联结组装速度加快，更可把分段的钻杆钢管在外边线保持相互平齐的情况下，将钻杆钢管联结成整根钢管，采用卡箍管接头的连接措施，使钻杆在需要加长时，可进行连续的接杆。(8)在钻杆连接的卡箍管接头实施时，其相应的对钻杆加长配套具体措施亦须备齐完善，当钻杆的顶端在导直梁内亦须转动时，则必须在钻杆的顶端戴个内方外圆的钻杆帽，以适应钻杆在导直梁内转动的要求。(9)导直梁设在钻杆的上端顶部，该导直梁的两边端以钻塔架的边柱为导柱，使导直梁沿着钻塔架的边柱作竖向的垂直方向移动，当钻杆在导直梁内转动时，则在导直梁内沿周边设置立式滚轴。(10)钻头在地层土壤内钻进时，钻头是在旋转及挤压地层土壤钻进的，当地层土壤接触钻头的切齿，切齿在钻头的周边是按螺旋角排列，钻进的地层土壤则承受钻头周边螺旋角切齿的切割，钻头周壁的土壤在塑性极限强度值内则形成土壤螺旋角槽，钻头在旋转过程中则受到土壤塑性强度的螺旋角槽的向下推挤力，推挤钻头向下钻进。利用土壤形成的螺旋角槽，在钻头旋转过程中对钻头的推挤，可增加钻头的向下推挤力及钻头的钻进速度。(11)卡箍管接头型钻杆工程钻机的卡箍管接头型钻杆对地层土壤钻进，在加长钻杆时不需采用将钻杆转换成主动钻杆的操作程序，只须对主动钻杆进行连续的接杆，再加以钻头及螺旋角切齿所形成土壤的螺栓角槽，在钻头旋转过程中对钻头的推挤，加快钻头的钻进速度，使整台钻机的钻孔钻进速度加快，钻机操作方便简捷。
2.根据权利要求1所述的卡箍管接头型钻杆工程钻机，本发明的特征(1)、钢管接头部位的外径尺寸与主钻杆的外边线尺寸相互平齐；(2)、钢管接头部位不使用凸出钻杆外边线的法兰盘；(3)、钢管接头采用卡箍管接头，可使钻杆与钻杆接头部位的连接保持顺直的连接，在加长钻杆时不需采用将钻杆转换成主动钻杆的艰难复杂烦琐操作方式；(4)、卡箍管接头所连接的上段及下段两钢管外圆周边线平齐。所连接的上段及下段两钢管的连接处的两端头面亦平齐。卡箍管接头具有足够的强度，承受钻杆钻入地层土壤内转盘旋转时，对钻杆管接头产生的扭矩及钻杆钻进时对钻杆管接头的压力，钻杆提升时钻杆对钻杆管接头的拉力；(5)、卡箍管接头的连接措施，使管接头的结构简单可靠，在上下钢管联结筒的联结处设锁轴将上下两根钻杆钢管联结筒联结处的锁轴用卡箍锁紧卡实；(6)、在卡箍的两侧边设有定位锁紧楔，当定位锁紧楔压入楔槽锁紧后，可使卡箍的受力更稳定的保持卡箍的圆环状，为此卡箍的强度得到充分发挥；(7)、卡箍管接头可对分段的钻杆钢管的联结组装速度加快，更可把分段的钻杆钢管在外边线保持相互平齐的情况下，将钻杆钢管联结成整根钢管，采用卡箍管接头的连接措施，使钻杆在需要加长时可进行连续的接杆。
3.根据权利要求1所述的卡箍管接头型钻杆工程钻机，本发明的特征(1)、在钻杆连接的卡箍管接头实施时，其相应的对钻杆加长配套具体措施亦须备齐完善，当钻杆的顶端在导直梁内亦须转动时，则必须在钻杆的顶端戴个内方外圆的钻杆帽，以适应钻杆在导直梁内转动的要求；(2)、导直梁设在钻杆的上端顶部，该导直梁的两边端以钻塔架的边柱为导柱，使导直梁沿着钻塔架的边柱作竖向的垂直方向移动，当钻杆在导直梁内转动时，则在导直梁内沿周边设置立式滚轴。
4.根据权利要求1所述的卡箍管接头型钻杆工程钻机，本发明的特征钻头在地层土壤内钻进时，钻头是在旋转及挤压地层土壤钻进的，当地层土壤接触钻头的切齿，切齿在钻头的周边是按螺旋角排列，钻进的地层土壤则承受钻头周边螺旋角切齿的切割，钻头周壁的土壤在塑性极限强度值内则形成土壤螺旋角槽，钻头在旋转过程中则受到土壤塑性强度的螺旋角槽的向下推挤力，推挤钻头向下钻进，利用土壤形成的螺旋角槽，在钻头旋转过程中对钻头的推挤，可增加钻头的向下推挤力及钻头的钻进速度。
5.根据权利要求1所述的卡箍管接头型钻杆工程钻机，本发明的特征卡箍管接头型钻杆工程钻机的卡箍管接头型钻杆对地层土壤钻进，在加长钻杆时不需采用将钻杆转换成主动钻杆的操作程序，只须对主动钻杆进行连续的接杆，再加以钻头及圆周螺旋角切齿所形成土壤的螺栓角槽，在钻头旋转过程中对钻头的推挤，加快钻头的钻进速度，使整台钻机的钻孔钻进速度加快，钻机操作方便简捷。
全文摘要
卡箍管接头型钻杆工程钻机，是采用一项新型钻杆钢管连接的卡箍管接头。可使钻杆保持顺直的连接。卡箍管接头具有足够的强度，承受钻杆钻入地层土壤内转盘旋转时，对钻杆产生的扭矩及钻杆钻进时对管接头的压力，钻杆提升时对管接头的拉力。在整根钻杆钢管联结时不需使用须凸出钻杆外边线的法兰盘。采用卡箍管接头的连接措施，使钻杆能连续的接杆。在加长钻杆时不需采用将钻杆转换成主动钻杆的烦琐操作。使钻杆组装速度加快，钻机的钻进效率提高。
文档编号E21B17/02GK101059062SQ20061003978
公开日2007年10月24日 申请日期2006年4月17日 优先权日2006年4月17日
发明者陈文春 申请人:陈文春