钻杆及工程机械的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种钻杆及工程机械。


背景技术：

2.旋挖钻机等工程机械在桩孔施工中的应用越来越广泛。以旋挖钻机为例，旋挖钻机常见的施工方式为泥浆护壁施工和干孔施工。在泥浆护壁施工中，需要在钻杆向下钻进时，注入泥浆进行护壁，在上提下放过程中就需要注意钻杆的移动速度，如果上提过快的话，钻杆中的存水无法及时从下方排除，泥浆则会从上端溢出。所以实际工作中，钻杆的排浆能力起到关键作用。
3.现有钻杆在泥浆护壁施工过程中，存在排浆不畅，泥浆会从上端溢出的问题；不仅会污染施工环境，不符合工地文明施工的要求，还会有孔壁坍塌，缩颈的风险。


技术实现要素：

4.本发明提供一种钻杆及工程机械，用以解决现有技术中钻杆在泥浆护壁施工过程中，存在排浆不畅，泥浆会从上端溢出的问题。
5.本发明提供一种钻杆，包括：外杆、设在所述外杆内侧的芯杆以及设在所述外杆和所述芯杆之间的中间杆，所述中间杆和所述芯杆依次可伸缩设在所述外杆内部，所述中间杆的顶端呈敞口状，且至少所述中间杆的侧壁上设有贯通的第一流水孔。
6.根据本发明提供的钻杆，所述第一流水孔设于所述钻杆的靠近顶端部位，所述中间杆的侧壁上沿周向间隔分布有多个所述第一流水孔。
7.根据本发明提供的钻杆，所述中间杆设有多个，多个所述中间杆处于缩回状态时，多个所述中间杆上的所述第一流水孔位置对应设置，或者位于外侧的所述中间杆上的所述第一流水孔低于位于内侧的所述中间杆上的所述第一流水孔。
8.根据本发明提供的钻杆，所述中间杆包括与所述外杆相邻的次外杆，所述次外杆的外壁连接有第一挡环组件，所述第一挡环组件包括设于所述次外杆顶端的第一挡环，所述次外杆上的所述第一流水孔相对所述第一挡环靠近所述次外杆的底端设置。
9.根据本发明提供的钻杆，所述第一挡环一端的内壁与所述次外杆的外壁连接，另一端伸出所述次外杆的顶端，所述第一挡环的另一端内侧连接有限位环，所述限位环的内径大于所述芯杆的外径，小于与所述芯杆相邻的所述中间杆的外径。
10.根据本发明提供的钻杆，所述中间杆设有多个，位于所述芯杆和所述次外杆之间的所述中间杆的外壁连接有第二挡环组件，位于所述芯杆和所述次外杆之间的所述中间杆上的所述第一流水孔相对所述第二挡环组件靠近该所述中间杆顶端设置。
11.根据本发明提供的钻杆，所述外杆的顶端连接有盖板，所述盖板呈环状，所述盖板的内径大于所述芯杆的外径，小于与所述第一挡环的外径。
12.根据本发明提供的钻杆，至少所述外杆和所述中间杆的靠近底端部位分别设有贯通的第二流水孔。
13.根据本发明提供的钻杆，所述外杆和所述中间杆的外壁分别沿周向设有多个外键，所述外杆外壁的相邻两个所述外键之间以及所述中间杆外壁的相邻两个所述外键之间分别间隔连接有支撑板，所述支撑板上设有开口且所述开口与所述第二流水孔对应设置。
14.本发明还提供一种工程机械，包括上述钻杆。
15.本发明提供的一种钻杆及工程机械，设置中间杆的顶端呈敞口状，在外杆内腔中的泥浆从钻杆上端溢出时，溢出的泥浆能够从中间杆的顶端敞口进入中间杆内腔中，从而可增加泥浆的排出通道，有利于泥浆的顺利排出；在至少中间杆的侧壁上设置贯通的第一流水孔，可使得外杆内腔以及中间杆内腔通过第一流水孔呈贯通状，有利于外杆内腔中的泥浆进入中间杆内腔中排出，提高排浆能力；且在外杆内腔中的泥浆从钻杆上端溢出时，溢出的泥浆能够通过第一流水孔进入多个内腔通道中，有利于加速泥浆的排出，减少泥浆从钻杆上端溢出的风险。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
17.图1是本发明提供的钻杆上第一流水孔的设置示意图；
18.图2是本发明提供的钻杆上第一流水孔的作用原理示意图；
19.图3是本发明提供的次外杆的结构示意图；
20.图4是本发明提供的中间杆的结构示意图；
21.图5是本发明提供的钻杆上第一流水孔和第二流水孔的设置示意图；
22.图6是本发明提供的钻杆上第二流水孔的设置示意图；
23.附图标记：
24.1：外杆；2：次外杆；3：中间杆；
25.4：芯杆；5：第一流水孔；6：第一挡环组件；
26.61：第一挡环；62：限位环；7：第二挡环组件；
27.8：盖板；9：第二流水孔；10：支撑板；
28.11：扁头；12：方头；13：外键；
29.14：内键。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
31.下面结合图1至图6描述本发明的钻杆及工程机械。
32.参考图1，本实施例提供一种钻杆，该钻杆包括：外杆1、设在所述外杆1内侧的芯杆4以及设在所述外杆1和所述芯杆4之间的中间杆3，所述中间杆3和所述芯杆4依次可伸缩设
在所述外杆内部，所述中间杆3的顶端呈敞口状，且至少所述中间杆3的侧壁上设有贯通的第一流水孔5。外杆1为钻杆的最外层杆，芯杆4为钻杆的最内层杆。芯杆4可伸缩地套设在相邻的中间杆3内，中间杆3可伸缩地套设在外杆1内。
33.本实施例中中间杆3至少为一个，在设有多个中间杆3时，多个中间杆3依次可伸缩地套设设置。本实施例考虑到在泥浆护壁施工过程中，钻杆上提时随着芯杆4和中间杆3的逐渐缩回至外杆内侧，钻杆层与层之间的间隙过小，会导致钻杆层与层之间间隙中的泥浆无法快速向下排出，主要是外杆1内腔中的泥浆较难排出，会在钻杆上端产生截流效应导致泥浆从钻杆上端溢出。
34.参考图2，图2中箭头指示的方向为上端溢出泥浆的流动方向；本实施例设置中间杆3的顶端呈敞口状，在外杆1内腔中的泥浆从钻杆上端溢出时，溢出的泥浆能够从中间杆3的顶端敞口进入中间杆3内腔中，从而可增加泥浆的排出通道，有利于泥浆的顺利排出而减少泥浆从钻杆上端溢出的风险。进一步地，本实施例提出至少中间杆3的侧壁上设有贯通的第一流水孔5，即第一流水孔5贯穿杆体的侧壁。可使得外杆内腔以及中间杆3内腔通过第一流水孔5呈贯通状，有利于外杆内腔中的泥浆进入中间杆3内腔中排出，提高排浆能力；且在外杆内腔中的泥浆从钻杆上端溢出时，溢出的泥浆能够通过第一流水孔5进入多个内腔通道中，有利于加速泥浆的排出，减少泥浆从钻杆上端溢出的风险。
35.进一步地，可在中间杆3的侧壁上设置第一流水孔5；还可在中间杆3和芯杆4的侧壁上均设置第一流水孔5；具体不做限定。
36.在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一流水孔5设于所述钻杆的靠近顶端部位；有利于钻杆顶部溢出的泥浆在靠近顶端部位快速进行分流排出，降低顶部溢流的风险。所述中间杆3的侧壁上沿周向间隔分布有多个所述第一流水孔5。本实施例中在中间杆3的侧壁上设置贯通的第一流水孔5，且多个第一流水孔5沿中间杆3的周向间隔分布，有利于泥浆的加速分流排出，提高排浆能力。进一步地，将第一流水孔5开设在中间杆3上，既可提高排浆能力，同时芯杆4上可无需开孔有利于保证芯杆4的结构强度。
37.在上述实施例的基础上，进一步地，所述中间杆3设有多个，多个所述中间杆3处于缩回状态时，多个所述中间杆3上的第一流水孔5位置对应设置，或者位于外侧的所述中间杆3上的所述第一流水孔5低于位于内侧的所述中间杆3上的所述第一流水孔5。本实施例中设置两个或更多个中间杆3，多个中间杆3具有缩回状态和伸出状态，在缩回状态下，多个中间杆3呈顶端对齐收至外杆1内部；在伸出状态下，多个中间杆3从外至内依次伸出，即与外杆1相邻的中间杆3底端伸出外杆1，多个中间杆3的底端从外向内依次伸出。
38.在多个所述中间杆3处于缩回状态时，多个中间杆3上的第一流水孔5相对应，即多个中间杆3上的第一流水孔5在钻杆轴向方向上对应，多个中间杆3上的第一流水孔5可位于同一轴向截面上，如图1所示，轴向截面即垂直于轴向的截面。有利于增加钻杆内腔之间的贯通程度，提高排浆能力。
39.在多个所述中间杆3处于缩回状态时，还可设置位于外侧的所述中间杆3上的所述第一流水孔5低于位于内侧的所述中间杆3上的所述第一流水孔5。低于即靠近钻杆底端设置。即多个中间杆3上的第一流水孔在轴向上交错设置；外侧中间杆3开孔依次低于内侧中间杆3的开孔。有利于泥浆向内侧中间杆的内侧流动，实现外杆内侧泥浆的快速分流排出，提高排浆能力。
40.进一步地，在多个所述中间杆3处于缩回状态且多个所述中间杆3上的第一流水孔5位置对应设置时，多个中间杆3上的第一流水孔还可沿径向对应。即多个中间杆3上的第一流水孔5在钻杆径向方向上对应，多个中间杆3上的第一流水孔5可位于同一径向截面上，如图1所示，径向截面即沿径向的截面。有利于增加钻杆内腔之间的贯通程度，提高排浆能力。进一步地，在中间杆3上沿周向设置多个第一流水孔5时，多个中间杆3上的第一流水孔5可一一对应设置。
41.进一步地，参考图1和图2，所述中间杆3包括与所述外杆相邻的次外杆2，所述次外杆2的外壁连接有第一挡环组件6，所述第一挡环组件6包括设于所述次外杆2顶端的第一挡环61，所述次外杆2上的所述第一流水孔5相对所述第一挡环61靠近所述次外杆2的底端设置。即次外杆2上的第一流水孔5低于第一挡环61低端。第一挡环组件6用于中间杆3的限位，避免中间杆3从钻杆顶端提出，还用于实现次外杆2和外杆之间伸缩的导向。
42.具体的，在次外杆2的顶端外壁上连接第一挡环61，且设置第一挡环61相对次外杆2上的第一流水孔5更靠近顶部，使得第一挡环61能够对外杆内腔中的泥浆溢流起到一定的阻挡作用，有利于减少泥浆的溢流；且外杆内腔中的泥浆能够通过次外杆2上的第一流水孔5及时流向其他内腔中，有利于外杆1内腔中泥浆的分流，加快排浆速度。
43.在上述实施例的基础上，进一步地，所述第一挡环61一端的内壁与所述次外杆2的外壁连接，另一端伸出所述次外杆2的顶端，所述第一挡环的另一端内侧连接有限位环62，所述限位环62的内径大于所述芯杆4的外径，小于与所述芯杆4相邻的所述中间杆3的外径。即第一挡环61高于次外杆2设置的部分内侧壁设有限位环62。
44.第一挡环沿次外杆2的周向连接在次外杆2的外壁上，第一挡环的另一端伸出次外杆2的顶端，有利于第一挡环顺利对次外杆2实现限位，防止次外杆2从钻杆的顶端提出；且可在第一挡环的伸出部位内侧连接限位环62，限位环62可用于对次外杆2和芯杆4之间的中间杆3进行限位，防止次外杆2和芯杆4之间的中间杆3从钻杆的顶端提出。
45.具体的，限位环62同样沿钻杆的周向设置，在次外杆2和芯杆4之间的中间杆3顶部对中间杆3起到限位作用。设置限位环62的内径大于芯杆4的外径，使得限位环62和芯杆4之间留有间隙，从而从外杆内腔顶端溢流出的泥浆能够通过该间隙流入中间杆3的内腔中排出，如图2所示。进一步设置限位环62的内径小于与芯杆4相邻的中间杆3的外径，使得限位环62能够对芯杆4和次外杆2之间的中间杆3实现限位。
46.进一步地，第一挡环61可呈环状，在次外杆2的周向上设置一圈；也可不成环状，在次外杆2的周向上间隔设置，具体不做限定，以能起到限位和导向作用为目的。限位环62可呈环状，沿次外杆2的周向设置一圈；也可不成环状，沿次外杆2的周向间隔设置；具体不做限定，以能起到限位作用为目的。
47.在上述实施例的基础上，进一步地，所述中间杆3设有多个；即本实施例中中间杆3至少设有两个，在芯杆4和次外杆2之间至少有一个中间杆3。位于所述芯杆4和所述次外杆2之间的所述中间杆3的外壁连接有第二挡环组件7，位于所述芯杆4和所述次外杆2之间的所述中间杆3上的所述第一流水孔5相对所述第二挡环组件7靠近该所述中间杆3顶端设置。第二挡环组件7用于在钻杆的靠近顶端部位实现中间杆3与外侧杆之间的伸缩导向，以提高伸缩的稳定性。
48.参考图2，本实施例中将位于芯杆4和次外杆2之间的中间杆3上的第二挡环组件7
设在第一流水孔5的下方，即第二挡环组件7相对第一流水孔5靠近底端设置，相比将第二挡环组件7设在第一流水孔5的上方，可增大第一流水孔5和顶端之间的间隙，有利于从外杆1内腔顶端溢流的泥浆快速从中间杆3顶端流向第一流水孔5进行分流，减少第二挡环组件7对泥浆排出的影响，从而有利于进一步提高钻杆的排浆能力，降低溢流的风险。
49.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1和图2，所述外杆1的顶端连接有盖板8，所述盖板8呈环状，所述盖板8的内径大于所述芯杆4的外径，小于与所述第一挡环61的外径。在外杆1的顶端连接盖板8，盖板8可与第一挡环61配合对次外杆2的向上移动进行限位，防止次外杆2从钻杆顶端提出；设置盖板8还可对泥浆的溢流起到阻挡作用，有利于减少泥浆的溢流。
50.且设置盖板8的内径大于芯杆4的外径，能够保证芯杆4的顺利伸缩移动；设置盖板8的内径小于第一挡环61的外径，能够保证盖板8对第一挡环61的阻挡限位。进一步地，可设置盖板8的内径小于与芯杆4相邻的中间杆3的外径，能够确保对中间杆3的限位作用，且盖板8的内径较小使得钻杆顶端的间隙较小，盖板8能够对泥浆的溢流起到更好的阻挡作用。
51.进一步地，可在外杆1的外壁上连接法兰，盖板8可通过法兰与外杆连接固定。进一步地，参考图3，本实施例中第一挡环组件6沿次外杆2的轴向间隔设有多个，有利于更好的实现次外杆2和外杆1之间的导向；次外杆2上的第一流水孔5可设在位于次外杆2顶端的第一挡环61的下方；第一流水孔5可设置多个，可沿次外杆2的周向均匀分布，具体不做限定，以能更好的实现泥浆的排出且保证杆体强度为目的。第一挡环组件6与次外杆2可焊接连接，也可为其他连接结构，具体不做限定。
52.参考图4，本实施例中第二挡环组件7沿中间杆3的轴向间隔设有多个，有利于更好的实现中间杆3与外侧杆体之间的导向；中间杆3上的第一流水孔5可设在第二挡环组件7的上方；第一流水孔5可设置多个，可沿中间杆3的周向均匀分布，具体不做限定，以能更好的实现泥浆的排出且保证杆体强度为目的。第二挡环组件7与中间杆3可焊接连接，也可为其他连接结构，具体不做限定。
53.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图5，至少所述外杆1和所述中间杆3的靠近底端部位分别设有贯通的第二流水孔9。即第二流水孔9贯穿杆体侧壁。在钻杆的靠近底端部位设置第二流水孔9，在钻杆上提过程中，位于杆体内腔中的泥浆能够通过第二流水孔9流至杆体外部，有利于泥浆的快速排出，从而提高排浆能力。
54.进一步地，在外杆1和中间杆3的靠近底端部位分别设置贯通的第二流水孔9；或者，在外杆1、芯杆4和中间杆3的靠近底端部位分别设置贯通的第二流水孔9。即芯杆4上可设置第二流水孔9，也可不设置第二流水孔9。可选的，在外杆1和中间杆3的靠近底端部位分别设置贯通的第二流水孔9；避免在芯杆4上开孔，可保证芯杆4强度。
55.在上述实施例的基础上，进一步地，参考图6，本实施例中在外杆1和中间杆3的靠近底端部位分别设置贯通的第二流水孔9。具体的，所述外杆1和所述中间杆3的外壁分别沿周向设有多个外键13，所述外杆1外壁的相邻两个所述外键13之间以及所述中间杆3外壁的相邻两个所述外键13之间分别间隔连接有支撑板10，所述支撑板10上设有开口且所述开口与所述第二流水孔9对应设置。即支撑板10上的开口与第二流水孔9贯通。参考图5和图6，外杆1和中间杆3外壁上的外键13可设在靠近底端部位。在外杆1的外壁上和中间杆3的外壁上分别设有支撑板10，支撑板10连接在相邻两个外键13之间，用于加强杆体结构。支撑板10可
与相邻的外键13和杆体焊接连接。
56.具体的，以外杆1上支撑板10和第二流水孔9的设置为例，外杆1外壁上的外键13设有多个，相邻两个外键13之间形成一个匹配空间，多个外键13在周向上形成多个匹配空间，支撑板10是间隔设置在匹配空间中，即相邻两个匹配空间中只有一个设有支撑板10，相邻两个匹配空间中的另一个用于与外接设备例如动力头匹配连接。外杆1上的第二流水孔9可开设在支撑板10设置的匹配空间对应的杆体上，且第二流水孔9可贯穿支撑板10，使得外杆1内腔和外部连通，便于泥浆快速排出。
57.中间杆3上的支撑板10和第二流水孔9的设置与外杆1类似，中间杆3外壁上的外键13设有多个，相邻两个外键13之间形成一个匹配空间，多个外键13在周向上形成多个匹配空间，支撑板10是间隔设置在匹配空间中，即相邻两个匹配空间中只有一个设有支撑板10，相邻两个匹配空间中的另一个用于与该中间杆3的外侧杆上的内键14匹配连接。中间杆3上的第二流水孔9可开设在支撑板10设置的匹配空间对应的杆体上，且第二流水孔9可贯穿支撑板10，使得中间杆3内腔和外部连通，便于泥浆快速排出。
58.具体的，参考图6，本实施例中钻杆从内到外包括芯杆4、一个中间杆3、次外杆2和外杆1，共四层杆体；外杆1上设有6个外键13，外键13之间连接有三个支撑板10，且三个支撑板10间隔设置，外键13之间没有连接支撑板10的空间用于与动力头的内键匹配；本实施例中外杆1上在每个支撑板10对应处均开设一个第二流水孔9。次外杆2上同样设有6个外键13，外键13之间连接有三个支撑板10，且三个支撑板10间隔设置，外键13之间没有连接支撑板10的空间用于与外杆的内键14匹配；本实施例中次外杆2上在每个支撑板10对应处均开设一个第二流水孔9。中间杆3上同样设有6个外键13，外键13之间连接有三个支撑板10，且三个支撑板10间隔设置，外键13之间没有连接支撑板10的空间用于与次外杆2的内键14匹配；本实施例中中间杆3上在每个支撑板10对应处均开设一个第二流水孔9。
59.进一步地，外杆和中间杆3上外键13的设置数量、支撑板10的设置数量以及第二流水孔9的设置数量也可为其他，具体不做限定。对于外杆或中间杆3，第二流水孔9可与支撑板10一一对应设置，即每个支撑板10对应处均设有一个第二流水孔9；第二流水孔9的设置数量也可与支撑板10的数量不同；具体不做限定。
60.进一步地，外杆1和中间杆3上的第二流水孔9位置对应设置；即参考图6，外杆1和中间杆3上的第二流水孔9在钻杆径向上可对应，使得外杆1和中间杆3上的第二流水孔9从外至内依次贯通。在其他实施例中，外杆1和中间杆3上的第二流水孔9也可位置不对应设置，具体不做限定。
61.进一步地，参考图5，钻杆的两端还连接有扁头11和方头12，扁头11和方头12的具体结构与现有钻杆类似，具体不再赘述。
62.在上述实施例的基础上，进一步地，本实施例提供一种工程机械，该工程机械包括上述任一项实施例所述的钻杆。该工程机械可为旋挖钻机，也可为其他需要设置钻杆的机械，具体不做限定。
63.在上述实施例的基础上，进一步地，现有钻杆结构在泥浆护壁施工过程中，钻杆每节上端均为导向结构，所以钻杆伸缩状态下，钻杆层与层之间间隙过小；钻杆上提过程中，一杆即最外层杆内腔进入的泥浆无法快速向下排出，上端产生截流效应，导致泥浆会从钻杆上端溢出。基于此，本实施例提供一种快速排浆钻杆结构，钻杆包括多层杆体，每层钻杆
由杆体、内键14和外键13焊接而成，钻杆由多层杆体伸缩套设组合而成。
64.本实施例的快速排浆钻杆结构为在钻杆单节杆上端导向段开设不定数量的第一流水孔5，从外而内，次外层第一流水孔5开在两个挡环之间；其余中间层钻杆顶端挡环向下移动一定距离，第一流水孔5开在最上端杆体上，在挡环上方，这种结构有利于钻杆施工时，泥浆则顺着内层钻杆的第一流水孔5流入最内层中间杆3中，用来提高钻杆施工过程中的排浆能力。且在钻杆单节杆下端开设不定数量的第二流水孔9，钻杆刚开始提升处于展开状态时，每节杆体内腔中的泥浆能够快速通过第二流水孔9排出，在钻杆收缩过程中，第二流水孔9也有利于泥浆的外排，从而提高排浆能力。
65.本实施例在钻杆单节杆上端导向段开设不定数量和大小的第一流水孔5；次外层第一流水孔5开在两个挡环之间；其余中间层钻杆顶端挡环向下移动一定距离，第一流水孔5开在最上端挡环上方的杆体上；通过在上端开设第一流水孔5，减小上端产生的截流效应，使泥浆可以顺着第一流水孔5快速流入钻杆之间的空隙处，增大了流通面积，增大流通性，达到快速排浆的效果。
66.且在钻杆单节杆下端开设不定数量的第二流水孔9；在钻杆施工过程中提高钻杆排浆速度，解决钻杆排浆不畅的问题。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。