自沉式钻井设备

815 编辑：中冶有色技术网来源：鲁德昊

2023-11-30 11:02:23

权利要求书： 1.一种自沉式钻井设备，包括外筒(1)和污泥泵(4)，其特征在于：所述外筒(1)内侧上部固定有环槽(6)，所述污泥泵(4)通过排泥管(5)与环槽(6)内侧连通，所述外筒(1)的内侧下部定轴转动连接有内筒(2)，所述内筒(2)的内壁上部设置有驱动部，中部固定有增压机构(22)，下部设置有挖掘机构，所述驱动部分别与挖掘机构、外筒(1)和增压机构(22)传动连接，且挖掘机构上设置有固液分离机构(20)，所述固液分离机构(20)与环槽(6)相连接，所述增压机构(22)通过进水管(23)与固液分离机构(20)相连接，所述增压机构(22)通过出水管(24)与挖掘机构相连接；所述挖掘机构包括刀盘(3)和设置在刀盘(3)左右两侧的支架(15)，所述支架(15)为L形，且两个所述支架(15)以内筒(2)的中心轴线为对称线对称布置，所述支架(15)一端固定在内筒(2)的内壁上，所述刀盘(3)的左右两侧面中心处分别固定有第一半轴(14)和第二半轴(18)，所述第一半轴(14)和第二半轴(18)分别定轴转动连接在对应的支架(15)的另一端；所述刀盘(3)所在平面与内筒(2)的轴截面重合，且刀盘(3)的直径不小于外筒(1)的外壁直径，并且刀盘(3)的中心位于内筒(2)的下端口下方，所述刀盘(3)的侧面沿刀盘(3)的圆周走向等间隔固定有多个刀板(17)；所述驱动部包括固定在内筒(2)内侧壁上部的横撑(11)，所述横撑(11)上固定有电机(7)，所述电机(7)的输出轴端固定有主轴(9)，且主轴(9)竖直向下，所述主轴(9)与第一半轴(14)之间通过锥齿轮组(13)传动连接，所述外筒(1)内侧壁固定有齿圈(26)，所述主轴(9)的上端固定有齿盘(8)，所述齿盘(8)与齿圈(26)啮合连接；所述固液分离机构(20)包括固定在支架(15)上的污泥箱(34)，所述污泥箱(34)的内侧设置有竖直向上的过滤筒(21)，且过滤筒(21)的下端固定在支架(15)上，所述过滤筒(21)的上端通过弯管(25)与环槽(6)相连通，所述过滤筒(21)内部定轴转动连接有螺旋轴(36)，所述螺旋轴(36)的下端穿过支架(15)并位于支架(15)的内直角处；所述第二半轴(18)对应的支架(15)上定轴转动连接有竖直向下的副轴(19)，所述副轴(19)的下端与第二半轴(18)之间通过锥齿轮组(13)传动连接，所述副轴(19)与其对应的支架(15)上的螺旋轴(36)下端通过链轮组件(12)传动连接，所述第一半轴(14)对应的支架(15)上的螺旋轴(36)下端通过链轮组件(12)与主轴(9)传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种自沉式钻井设备，其特征在于：所述污泥箱(34)的内部固定有隔板(35)，且隔板(35)将污泥箱(34)内部分隔成第一储料槽(38)和第二储料槽(39)，且第一储料槽(38)靠近刀盘(3)并位于刀盘(3)上部的刀板(17)下方，所述过滤筒(21)下端位于第一储料槽(38)内部的一侧开设有进料口(37)。

3.根据权利要求2所述的一种自沉式钻井设备，其特征在于：所述增压机构(22)包括固定在内筒(2)内壁上的增压筒(27)，所述增压筒(27)内部滑动连接有活塞板(31)，所述增压筒(27)的左端滑动连接有活塞柱(28)，且活塞柱(28)与活塞板(31)固定连接，所述增压筒(27)的右端分别连接有进水管(23)和出水管(24)。

4.根据权利要求3所述的一种自沉式钻井设备，其特征在于：所述主轴(9)上设置有U形的弯曲段(10)，所述弯曲段(10)的中部套接有套环(30)，且套环(30)与活塞柱(28)之间通过拉杆(29)铰接，所述进水管(23)上连接有第一单向阀(33)，且进水管(23)与第二储料槽(39)相连通，所述出水管(24)上连接有第二单向阀(32)，且出水管(24)与固定于支架(15)下端的喷水嘴(16)连接，且喷水嘴(16)的喷射方向指向刀盘(3)的下端。

说明书：一种自沉式钻井设备技术领域[0001] 本发明涉及建筑钻井设备领域，具体为一种自沉式钻井设备。背景技术[0002] 在建筑施工中，常会遇到对地基加固打桩、桥梁墩柱钻井等施工工程，传统的利用机械设备进行挖井操作，效率较低，而且工程量大，现有的沉井施工技术中，不便于对井下的泥水进行分离，而且由于沉井边部受到的挖掘程度不均，导致沉井下降效率低，容易卡住，鉴于此，我们提出一种自沉式钻井设备。发明内容[0003] 本发明的目的在于提供一种自沉式钻井设备，以解决上述背景技术中提出的问题。[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自沉式钻井设备，包括外筒和污泥泵，外筒内侧上部固定有环槽，污泥泵通过排泥管与环槽内侧连通，外筒的内侧下部定轴转动连接有内筒，内筒的内壁上部设置有驱动部，中部固定有增压机构，下部设置有挖掘机构，驱动部分别与挖掘机构、外筒和增压机构传动连接，且挖掘机构上设置有固液分离机构，固液分离机构与环槽相连接，增压机构通过进水管与固液分离机构相连接，增压机构通过出水管与挖掘机构相连接。[0005] 优选的，挖掘机构包括刀盘和设置在刀盘两侧的支架，支架为L形，且两个所述支架以内筒的中心轴线为对称线对称布置，支架一端固定在内筒的内壁上，刀盘的两侧面中心处分别固定有第一半轴和第二半轴，第一半轴和第二半轴分别定轴转动连接在对应的支架的另一端。[0006] 优选的，刀盘所在平面与内筒的轴截面重合，且刀盘的直径不小于外筒的外壁直径，并且刀盘的中心位于内筒的下端口下方，刀盘的侧面沿刀盘的圆周走向等间隔固定有多个刀板。[0007] 优选的，驱动部包括固定在内筒内侧壁上部的横撑，横撑上固定有电机，电机的输出轴端固定有主轴，且主轴竖直向下，主轴与第一半轴之间通过锥齿轮组传动连接，外筒内侧壁固定有齿圈，主轴的上端固定有齿盘，齿盘与齿圈啮合连接。[0008] 优选的，固液分离机构包括固定在支架上的污泥箱，污泥箱的内侧设置有竖直向上的过滤筒，且过滤筒的下端固定在支架上，过滤筒的上端通过弯管与环槽相连通，过滤筒内部定轴转动连接有螺旋轴，螺旋轴的下端穿过支架并位于支架的内直角处。[0009] 优选的，第二半轴对应的支架上定轴转动连接有竖直向下的副轴，副轴的下端与第二半轴之间通过锥齿轮组传动连接，副轴与其对应的支架上的螺旋轴下端通过链轮组件传动连接，第一半轴对应的支架上的螺旋轴下端通过链轮组件与主轴传动连接。[0010] 优选的，污泥箱的内部固定有隔板，且隔板将污泥箱内部分隔成第一储料槽和第二储料槽，且第一储料槽靠近刀盘并位于刀盘上部的刀板下方，过滤筒下端位于第一储料槽内部的一侧开设有进料口。[0011] 优选的，增压机构包括固定在内筒内壁上的增压筒，增压筒内部滑动连接有活塞板，增压筒的左端滑动连接有活塞柱，且活塞柱与活塞板固定连接，增压筒的右端分别连接有进水管和出水。[0012] 优选的，主轴上设置有U形的弯曲端，弯曲段的中部套接有套环，且套环与活塞柱之间通过拉杆铰接，进水管上连接有第一单向阀，且进水管与第二储料槽相连通，出水管上连接有第二单向阀，且出水管与固定于支架下端的喷水嘴连接，且喷水嘴的喷射方向指向刀盘的下端。[0013] 一种自沉式钻井设备在使用过程中，可以按照以下步骤执行：[0014] 步骤一：通过驱动部带动挖掘机构对井底泥土进行挖掘；[0015] 步骤二：通过固液分离机构对挖掘机构挖出的泥污进行固液分离，并通过污泥泵将泥污排出井外；[0016] 步骤三：通过驱动部带动增压机构对固液分离机构分离出的液体增压并输送至挖掘机构处。[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果：[0018] 本发明中，通过驱动部带动刀盘转动，从而使得刀盘带动刀板对井底进行挖掘，并且通过主轴带动内筒的旋转，使得刀盘在带动刀板挖掘泥土的同时绕内筒的中心轴线转动，因此能够对井内内壁处的挖掘均匀，有助于提高挖掘质量，避免因某处挖掘不均导致的外筒下移不顺畅，从而提高了挖掘效率；通过挖掘机构将井底的污泥输送时固液分离机构，实现污泥的固液自行分离，并通过泥污泵将污泥排出井外。[0019] 利用增压机构将分离出来的液体输送至喷水嘴，并由喷水嘴喷向刀盘的下端。一方面喷处的水流能够对刀盘下端刀板将要切削的地方进行冲击使得刀板更容易切削，提高挖掘效率的同时对刀板起到保护作用，另一方面对刀板进行降温处理，提高刀板的使用寿命，降低刀板维护更换周期，节省维护维修成本，而且无需额外供水，节约水源。附图说明[0020] 图1为本发明的总装截面结构示意图；[0021] 图2为图1中的A-A截面结构示意图；[0022] 图3为本发明中的增压筒截面结构俯视图；[0023] 图4为图1中的B处放大截面结构示意图；[0024] 图5为图4中的C-C截面结构示意图；[0025] 图6为图1中的D-D截面结构示意图；[0026] 图7为图4中的E-E截面结构示意图。[0027] 图中：1-外筒；2-内筒；3-刀盘；4-污泥泵；5-排泥管；6-环槽；7-电机；8-齿轮；9-主轴；10-弯曲段；11-横撑；12-链轮组件；13-锥齿轮组；14-第一半轴；15-支架；16-喷水嘴；17-刀板；18-第二半轴；19-副轴；20-固液分离机构；21-过滤筒；22-压水机构；23-进水管；

24-出水管；25-弯管；26-齿圈；27-增压筒；28-活塞柱；29-拉杆；30-套环；31-活塞板；32-第二单向阀；33-第一单向阀；34-污泥箱；35-隔板；36-螺旋轴；37-进料口；38-第一储料槽；

39-第二储料槽。

具体实施方式[0028] 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，本领域普通技术工作人员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。[0029] 请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种自沉式钻井设备，包括外筒1和污泥泵4，外筒1内侧上部固定有环槽6，污泥泵4通过排泥管5与环槽6内侧连通，外筒1的内侧下部定轴转动连接有内筒2，内筒2的内壁上部设置有驱动部，中部固定有增压机构22，下部设置有挖掘机构，驱动部分别与挖掘机构、外筒1和增压机构22传动连接，且挖掘机构上设置有固液分离机构20，固液分离机构20与环槽6相连接，增压机构22通过进水管23与固液分离机构20相连接，增压机构22通过出水管24与挖掘机构相连接。[0030] 本实施例中，挖掘机构包括刀盘3和设置在刀盘3两侧的支架15，支架15为L形，且两个所述支架15以内筒2的中心轴线为对称线对称布置，支架15一端固定在内筒2的内壁上，刀盘3的两侧面中心处分别固定有第一半轴14和第二半轴18，第一半轴14和第二半轴18分别定轴转动连接在对应的支架15的另一端。[0031] 本实施例中，刀盘3所在平面与内筒2的轴截面重合，且刀盘3的直径不小于外筒1的外壁直径，并且刀盘3的中心位于内筒2的下端口下方，刀盘3的侧面沿刀盘3的圆周走向等间隔固定有多个刀板17，刀板17呈“勺”形并且在刀板17处于刀盘3上端时，刀板17的“勺柄”处指向刀盘3的中心，“勺头”部在刀盘3的下端处起到挖掘泥土的作用。[0032] 本实施例中，驱动部包括固定在内筒2内侧壁上部的横撑11，横撑11上固定有电机7，电机7的输出轴端固定有主轴9，且主轴9竖直向下，主轴9与第一半轴14之间通过锥齿轮组13传动连接，外筒1内侧壁固定有齿圈26，主轴9的上端固定有齿盘8，齿盘8与齿圈26啮合连接。

[0033] 本实施例中，固液分离机构20包括固定在支架15上的污泥箱34，污泥箱34的内侧设置有竖直向上的过滤筒21，且过滤筒21的下端固定在支架15上，过滤筒21的侧壁上设置有能够对污泥水进行排除的滤孔，且滤孔的孔径小于污泥颗粒，这样避免污泥从过滤筒21内流出，过滤筒21的上端通过弯管25与环槽6相连通，过滤筒21内部定轴转动连接有螺旋轴36，螺旋轴36的下端穿过支架15并位于支架15的内直角处，螺旋轴36的外侧壁边上固定有刷毛，且刷毛与过滤筒21的内壁接触，螺旋轴36的转动使得刷毛对过滤筒21的内壁进行刷出污泥，防止造成堵塞，提高过滤筒21的水分分离效果。

[0034] 本实施例中，第二半轴18对应的支架15上定轴转动连接有竖直向下的副轴19，副轴19的下端与第二半轴14之间通过锥齿轮组13传动连接，副轴19与其对应的支架15上的螺旋轴36下端通过链轮组件12传动连接，第一半轴14对应的支架15上的螺旋轴36下端通过链轮组件12与主轴9传动连接如图7，链轮组件12由两个链轮通过链条相连组成，此为常规传动机构。[0035] 本实施例中，污泥箱34的内部固定有隔板35，且隔板35将污泥箱34内部分隔成第一储料槽38和第二储料槽39，且第一储料槽38靠近刀盘3并位于刀盘3上部的刀板17下方，过滤筒21下端位于第一储料槽38内部的一侧开设有进料口37，隔板35上设置有能够对污泥水进行排除的滤孔，且滤孔的孔径小于污泥颗粒，实现污泥在落在第一料槽38内时，其中的水分经过隔板35上的滤孔进入第二料槽39内，进而提高水分的分离效率。[0036] 本实施例中，增压机构22包括固定在内筒2内壁上的增压筒27，增压筒27内部滑动连接有活塞板31，增压筒21的左端滑动连接有活塞柱28，且活塞柱28与活塞板31固定连接，增压筒27的右端分别连接有进水管23和出水管24。[0037] 本实施例中，主轴9上设置有U形的弯曲端10，弯曲段10的中部套接有套环30，且套环30与活塞柱28之间通过拉杆29铰接，进水管23上连接有第一单向阀33，第一单向阀33的导通方向指向增压筒27的内部，且进水管23与第二储料槽39相连通，出水管24上连接有第二单向阀32，第二单向阀32的导通方向指向增压筒27的外部，且出水管24与固定于支架15下端的喷水嘴16连接，且喷水嘴16的喷射方向指向刀盘3的下端。[0038] 本发明的使用方法和优点：该种自沉式钻井设备在使用时，工作流程包括以下步骤：[0039] 步骤一：先在需要打井的位置挖出基础井坑，井坑大小不小于外筒1外径大小，并将外筒1放置在基础井坑内，将污泥泵4固定在基础井坑外部，然后启动电机7，电机7的转动通过其输出轴带动主轴9转动，主轴9的转动其下端的锥齿轮组13带动第一半轴14转动，第一半轴14带动刀盘3转动，从而使得刀盘带动其侧面的刀板17绕其中心旋转，刀盘3带动刀板17转动的同时使得刀板17与井底的泥土等接触，并在刀板17切削作用下从井底抄起，并随着刀盘3的旋转向上提升，从而实现对井底的连续性挖掘，有助于提高钻井效率；[0040] 主轴9转动的同时带动齿盘8转动，齿盘8的转动使得齿盘8在自身转动的同时绕齿圈26的中心轴线转动，从而通过主轴9和横撑11带动内筒2在外筒1内部绕外筒1的中心轴线转动，内筒2的转动通过支架15带动刀盘3绕内筒2的中心轴线转动，即刀盘3在绕其自身中心轴线转动的同时绕内筒2中心轴线转动，配合刀盘3两侧的刀板3使得井底的泥土等被快速挖掘，从而大大提高工作效率，而且由于刀盘3的直径不小于外筒1的外径，因此刀盘3挖掘的井底半径不小于外筒1的外径，从而使得外筒1在自重的作用下能够顺利下移，并且在外筒1的自重下能够始终使得刀盘3与井底接触稳定，从而确保的挖掘的连续性，而且由于内筒2带动刀盘3绕内筒2的中心轴线转动，因此能够对井内内壁处的挖掘均匀，有助于提高挖掘质量，避免因某处挖掘不均导致的外筒1下移不顺畅，从而提高了挖掘效率；[0041] 步骤二：在主轴9通过锥齿轮组13、第一半轴14带动刀盘3转动的同时，转盘3同步带动第二半轴18转动，第二半轴18转动的同时通过锥齿轮组13带动副轴19转动，在刀盘3带动刀板17挖掘泥土时，随着刀盘3的转动，刀板17从刀盘3的下端向上端移动，并将刀板17挖下的泥土上提，当泥土处污泥箱34的上方时，在刀板17的“勺柄”的导料作用下落向污泥箱34内部的第一储料槽38内，污泥中的水分通过隔板35的滤孔进入第二料槽39内，其中主轴9转动的同时通过链轮组件12带动对应的螺旋轴36转动，螺旋轴36的转动将第一储料槽34内部的污泥经过进料口37吸入过滤筒21内部，并在螺旋轴36的作用下向上输出，并有弯管25排出至环槽6内部，从而实现将刀板17挖掘下的泥土向井底上部输出，即在对井底挖掘的同时进行排料，无需停机，即可进行向上排料，提高挖掘效率，并且降低劳动强度，在螺旋轴36向上排料的同时污泥中的水分在通过过滤筒21的滤孔向过滤筒21外部渗出并落在第二料槽39内，而且螺旋轴36的转动使得刷毛对过滤筒21的内壁进行刷出污泥，防止造成堵塞，提高过滤筒21的水分分离效果，实现对挖掘污泥的固液自行分离，无需额外设备进行分离，污泥泵4通过排泥管5将环槽6内部的污泥抽出并排出至井外，其中排泥管5设置有多个，并均匀的沿环槽6的圆周走向排布在环槽6的内部，提高排泥效率，而且排泥管5的下端头固定在外筒1的内壁上，保持排泥时的稳定性；

[0042] 步骤三：主轴9转动同时带动弯曲段10同步转动，弯曲段10通过拉杆29带动活塞柱28在增压筒27内部往复移动，从而通过活塞柱28同步带动活塞板31在增压筒27内往复移动，如图3所示，当活塞板31向增压筒27内部左端移动时此时活塞板31右侧的空间变大压力降低，并在压力差的作用下使得的第二储料槽39内部的液体经过进水管23吸入增压筒27内部活塞板31右侧的空间，由于第二单向阀32的导通方向指向增压筒27的外侧，因此外部的气体不会从出水管24内部流向增压筒27内部，从而避免外部空气在压力差的作用下进入增压筒27内部，并对增压筒27内部补充压力，从而确保能够经过进水管23从第二储料槽39内部吸入液体；

[0043] 当活塞板31向增压筒27内部右端移动时此时活塞板31右侧的空间变小压力增加，并在压力差的作用下使得的增压筒27内部的液体经过出水管24进入喷水嘴16内部，并由喷水嘴16喷向刀盘3的下端，一方面喷处的水流能够对刀盘3下端刀板将要切削的地方进行冲击使得刀板17更容易切削，提高挖掘效率的同时对刀板17起到保护作用，另一方面对刀板17进行降温处理，提高刀板17的使用寿命，降低刀板17维护更换周期，节省维护维修成本，由于第一单向阀33的导通方向指向增压筒27的内侧，因此增压筒27内部的液体不会从进水管23内部流向第二储料槽34内部，从而避免增压筒27内部的液体回流，避免空耗，随着弯曲段10的不断转动，使得增压筒27不断的将固液分离机构分离处的液体输送至喷水嘴16，无需额外供水，节约水源。

[0044] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。