阅读说明：本技术 一种钻杆夹持器 (Drill rod holder ) 是由 周兆弟 于 2019-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种钻杆夹持器,包括：夹持机构、驱动夹持机构抓夹钻杆端部的竖向驱动机构、以及顶部用于安装夹持机构和竖向驱动机构的安装板；其中,所述夹持机构包含：两组以上周向环绕竖向驱动机构间隔分布的夹爪,和安装在所述竖向驱动机构活动端可用于定位钻杆端部的定位块。本发明能够保证钻杆被夹持时受力均匀并且通过定位块使钻杆能够调整位置,保证夹持的精准。(The present invention provides a drill rod holder comprising: the device comprises a clamping mechanism, a vertical driving mechanism for driving the clamping mechanism to clamp the end part of a drill rod, and a mounting plate, wherein the top of the mounting plate is used for mounting the clamping mechanism and the vertical driving mechanism; wherein, the fixture includes: more than two groups of clamping jaws are circumferentially distributed at intervals around the vertical driving mechanism, and a positioning block is arranged at the movable end of the vertical driving mechanism and can be used for positioning the end part of the drill rod. The invention can ensure that the stress is uniform when the drill rod is clamped, and the position of the drill rod can be adjusted through the positioning block, thereby ensuring the precision of clamping.)

一种钻杆夹持器

技术领域

本发明涉及工程机械设备领域，具体涉及一种钻杆夹持器。

背景技术

管桩沉入地层就要克服地层土的阻力，以往沉桩方法主要有以下几种方式：一、锤击法：设备采用柴油锤、液压锤等利用锤头直接锤击管桩的上顶部。二、静力压桩法：设备采用静力压桩机，利用桩机自身的重量平衡地层对桩的阻力，使管桩沉入地层。以上的两种方法在施工过程中对管桩自身的损害很大，如裂、断，而且垂直度难控制，还有挤土现象，对周边土层以及建筑物造成一定影响。三、先成孔后插管桩法：一般采用长螺旋钻机等设备在地层中先取土，成孔后***管桩。由于有些地层易坍塌，这种方法难以成孔，管桩无法***。

现有技术公开了一种管桩沉入式桩机，包括：设置在地面上的电液机架，在所述电液机架上设置有桩机操作室、起吊钻具及动力头卷扬机、起吊管桩夹持器、管桩夹持器卷扬机和沉桩时加压卷扬机；沉桩系统的动力头以及动力头带动并***管桩内孔的钻杆和缩张钻头；管桩夹持器和管桩导向***以及加压装置，造浆系统的泥浆池，注水用的注水泵、注水管、泥浆池及泥浆管。该技术方案把阻碍管桩下沉的土加水通过从管桩内孔沉入的钻头旋转搅拌成泥浆，管桩下沉过程中，利用泥浆的可流动性将泥浆排走，同时管桩靠自身重量并一定的机械加压力不断地沉入地层。

但是上述的技术方案，在钻杆钻入深层土后，在钻杆的上端缺少夹持机构，无法保证钻杆的竖直度，容易发生倾斜，并且泥浆管与管桩夹持器的内腔相互连通，管桩夹持器的内腔与管桩和钻杆之间的间隙相互连通，水泥浆容易泄露，对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种能够保证钻杆被夹持时受力均匀的钻杆夹持器。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钻杆夹持器，包括：夹持机构、驱动夹持机构抓夹钻杆端部的竖向驱动机构、以及顶部用于安装夹持机构和竖向驱动机构的安装板；

其中，所述夹持机构包含：两组以上周向环绕竖向驱动机构间隔分布的夹爪，和安装在所述竖向驱动机构活动端可用于定位钻杆端部的定位块，所述定位块最低端至安装板的距离小于夹爪最低端至安装板的距离。

作为优选，所述定位块沿不同径向背离安装板伸出两个以上连接臂，且每一连接臂分别对应一夹爪；

夹爪包含一铰臂和一夹臂，其中，铰臂的两端分别铰接夹臂的一端部和安装板的铰座，连接臂的悬端铰接夹臂的中部，当竖向驱动机构工作时，夹臂绕其与连接臂铰接处上下旋转。

作为优选，所述铰臂、夹臂以及连接臂均呈长条形，其中铰臂的两端设置有两侧贯通的凹槽，安装板上的铰座和夹臂的一端分别处在铰臂两端的凹槽内并通过枢轴铰接；

所述连接臂的悬端同样设置有两侧贯通的凹槽，夹臂的中部处在凹槽内并通过枢轴铰接；

所述夹臂的自中部远离铰臂形成在厚度方向上内凹的夹持面。

作为优选，铰臂与安装板铰接点P1至铰臂与夹臂铰接点P2的距离为L1，铰臂与夹臂铰接点P2至连接臂与夹臂铰接点P3的距离为L2，铰臂与安装板铰接点 P1至连接臂与夹臂铰接点P3的距离为L3；

当夹持机构有效抓夹钻杆端部时，L2+L3>L1且L1-L2<L3；

当夹持机构脱离钻杆端部时，L1+L2>L3且L3-L2<L1。

作为优选，所述定位块底部形成有匹配钻杆上端部的锥形导向腔。

作为优选，所述定位块内设流道，流道的出口连通锥形导向腔，流道的进口裸露于定位块的侧壁或顶部。

作为优选，锥形导向腔和流道的出口之间形成有密封腔。

作为优选，流道的进口和连接臂在竖向驱动机构的周向上错开布置。

作为优选，所述竖向驱动机构包含气缸，所述气缸的缸体竖直安装于安装板的底部，所述定位块安装于气缸的活塞杆端；

或者，所述气缸由液压缸代替。

作为优选，所述竖向驱动机构还包含两个以上导向杆，所述导向杆周向环绕气缸间隔分布。

本发明的有益效果：

(1)用安装板将夹持机构和竖向驱动机构连接成一体结构，确保夹持机构能够在竖向驱动机构的驱动下抓夹钻杆端部。

(2)将两组以上的夹爪周向环绕竖向驱动机构间隔分布，可以仅通过一个竖向驱动机构就能够驱动多个夹爪同步夹持钻杆端部，不仅可以节约成本，而且夹爪的同步性高，也能够确保夹爪在夹持钻杆端部时，钻杆端部受到均匀的夹持力，保证钻杆进钻的竖直度要求。

(3)在竖向驱动机构的活动端设置定位块，可以保证在夹持机构与钻杆在位置上没有对准的情况下，自动进行位置调整，节约人工调整时间。

附图说明

图1为本发明的实施例中优选的钻杆夹持器结构示意图；

图2为本发明的实施例中优选的钻杆夹持器主视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本发明定位块的剖视结构图；

图5为本发明夹持机构抓夹钻杆端部的使用状态图；

图6为本发明铰臂的结构示意图；

图7为本发明夹臂的结构示意图；

图8为本发明连接臂的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明的技术方案，以下结合附图与具体实施例进行详细说明。

如图1和图5所示，本实施例提供的钻杆夹持器设置在图中未显示的桩机机架上，该钻杆夹持器包括：夹持机构3、驱动夹持机构3抓夹钻杆5端部的竖向驱动机构2、以及顶部用于安装夹持机构3和竖向驱动机构2的安装板1；其中，所述夹持机构3包含：两组以上周向环绕竖向驱动机构2间隔分布的夹爪31，和安装在所述竖向驱动机构2活动端可用于定位钻杆5端部的定位块4，所述定位块4最低端至安装板1的距离小于夹爪4最低端至安装板1的距离。安装板1可通过图中未显示的滑移装置沿进钻方向往复移动。

在上述结构中，优选4组周向环绕竖向驱动机构2等间隔分布的夹爪31。可以仅通过一个竖向驱动机构2就能够驱动多个夹爪31同步夹持钻杆5端部，不仅可以节省竖向驱动机构2的数量，以达到节约成本的目的，而且各夹爪31的同步性高，也能够确保夹爪31在夹持钻杆5端部时，钻杆5端部受到均匀的夹持力。同时定位块4的设置可以保证在夹持机构3与钻杆5在位置上没有对准的情况下，当夹持机构3夹持钻杆5时，在相互作用力的作用下，定位块4可以自动在钻杆的任意径向上进行位置调整，节省人工调整时间。

如图2所示，具体的说，所述定位块4沿不同径向背离安装板1斜向下伸出两个以上连接臂41，越是远离定位块4，各连接臂41的间距越大。且每一连接臂 41分别对应一夹爪31。

更为具体的，夹爪31包含一铰臂311和一夹臂312，其中，铰臂311的两端分别铰接夹臂312的一端部和安装板1的铰座11，连接臂41的悬端(即远离定位块4的一端)铰接夹臂312的中部，当竖向驱动机构2工作时，夹臂312绕其与连接臂41铰接处上下偏转。

在上述结构中，优选的，铰座11设置在安装板1底部。当竖向驱动机构2 的活动端向上运动时，带动连接在其活动端的定位块4一同运动，同时带动连接臂41同步向上运动，由于铰臂311的两端分别铰接在铰座11和夹臂312的一端上，连接臂41与夹臂312的中部铰接，所以在连接臂41向上运动时，铰臂311 绕其与铰座11的铰接处向外偏转，同时，夹臂41绕其与连接臂41的铰接处向上偏转，当竖向驱动机构2的活动端向上运动达到一定的行程后，相互对称的夹臂 312之间的距离小于钻杆5端部的大小时，夹臂312的端部与钻杆5端部相互抵接，由于夹爪31周向环绕竖向驱动机构2间隔均匀分布，所以夹臂312也是周向环绕竖向驱动机构2间隔均匀分布，所以夹臂312径向抓夹钻杆5端部。

同样的，当竖向驱动机构2的活动端向下运动时，铰臂311绕其与铰座11 的铰接处向内旋转，同时，夹臂312绕其与连接臂41的铰接处向下旋转，当竖向驱动机构2的活动端向下运动达到一定的行程后，相互对称的夹臂312之间的距离大于钻杆5端部的大小时，夹臂312即可松开钻杆5端部。(以夹臂312夹持面远离定位块4的方向为外，以靠近定位块4的方向为内。)

如图6至图8所示，更进一步的，所述铰臂311、夹臂312以及连接臂41均呈长条形，其中铰臂311的两端设置有两侧贯通的凹槽311a，安装板1上的铰座 11和夹臂312的一端分别处在铰臂311两端的凹槽311a内并通过枢轴铰接；所述连接臂41的悬端同样设置有两侧贯通的凹槽41a，夹臂的中部处在凹槽41a内并通过枢轴铰接；所述夹臂312的自中部远离铰臂311形成在厚度方向上内凹的夹持面312a。

在上述结构中，在铰臂311的两端设置凹槽311a，可以保证铰臂311在与铰座11和夹臂312铰接时，避免铰臂311单侧受力，从而避免铰臂311受到扭矩力，减少铰臂311受到的疲劳损伤，而且在枢轴连接时，具有两个支撑点，使枢轴的承重力更大；

同样的，在连接臂41的悬端设置凹槽41a，也可以避免连接臂41单侧受力，从而避免连接臂41受到扭矩力，减少连接臂41受到的疲劳损伤，而且在枢轴连接时，具有两个支撑点，使枢轴的承重力更大。

同时在竖向驱动机构2的活动端向上运动时，铰臂311在绕其与铰座11的铰接处向上偏转，为了避免铰臂311在偏转到一定位置时，铰臂311与铰座11发生碰撞，铰臂311无法继续向上偏转从而导致零件损伤，所以铰臂311的两端凹槽 311a的深度需要能够满足以下条件：当竖向驱动机构2的活动端达到最小行程或最大行程时，铰座11和夹臂312均能处在铰臂311的两端凹槽311a内，且不会与铰臂311抵接。

同样的，连接臂41的凹槽41a的深度也需要满足以下条件：当竖向驱动机构 2的活动端达到最小行程或最大行程时，夹臂312能在处在凹槽41a内，且不会与夹臂312抵接。

夹臂312的自中部远离铰臂311形成在厚度方向上内凹的夹持面312a。由于夹臂312在夹持钻杆5端部时，夹臂312若无夹持面312a，当竖向驱动机构2的活动端向上收缩的行程过小时，夹臂312无法控制自身的端部是否与钻杆5发生碰撞，容易造成钻杆的损伤，当夹臂312存在夹持面312a时，夹臂312的端部与钻杆5距离过近，钻杆5端部会处在夹臂312的圆滑处，钻杆5会在自身重力的作用下滑至夹臂312的夹持面312a处，从而避免夹臂312的端部与钻杆5发生碰撞。

如图2所示，铰臂311与安装板1铰接点P1至铰臂311与夹臂312铰接点 P2的距离为L1，铰臂311与夹臂312铰接点P2至连接臂41与夹臂312铰接点 P3的距离为L2，铰臂311与安装板1铰接点P1至连接臂41与夹臂312铰接点 P3的距离为L3；在本实施例中，当夹持机构3有效抓夹钻杆5端部时，L2+L3>L1 且L1-L2<L3；

当夹持机构3脱离钻杆5端部时，L1+L2>L3且L3-L2<L1。确保竖向驱动机构 2在驱动夹持机构3夹持钻杆5端部或松开钻杆5端部时，P1、P2、P3不会因处在一条直线上造成运行死点位置而卡止，需要能构成三角形。

如图3和图4所示，钻杆5具有轴向外凸的锥形端面，所述定位块4底部形成有匹配钻杆5上端部锥形端面的锥形导向腔44，锥形导向腔44的孔径由下至上逐渐减小。

在定位块4底部设置锥形导向腔44可以在夹持机构3有效抓夹钻杆5端部时，钻杆5的端部能够被锥形导向腔44包裹，可以起到保护钻杆5端部的作用，而且在夹持机构3夹持钻杆5时，当钻杆5与定位块4之间定位不准确的情况下，钻杆5的上端部与锥形导向腔44的锥形面接触，锥形面和钻杆5之间会产生相互作用力，从而促使钻杆5端部能准确的滑入锥形导向腔44中，确保钻杆5能被夹持机构3精准的夹持。

进一步的说，由于本实施例中，钻杆优选为带输浆管道的输浆钻杆，所述定位块4内设流道42，流道42的出口连通锥形导向腔44，流道42的进口裸露于定位块4的侧壁或顶部。

在上述结构中，定位块4不仅具有定位导向作用，而且还可以在钻杆5端部处在锥形导向腔44内的情况下，在流道42的进口处可以连接输浆管，通过流道 42将水泥浆输送至钻杆5内的输浆通道中，或者将钻杆5工作时产生的水泥浆从地下排出。

为了确保水泥浆输送时，水泥浆不会从锥形导向腔44和钻杆5端部的进浆口的连接处泄漏，所以在锥形导向腔44和流道42的出口之间形成有密封腔43，在夹持机构3夹持钻杆5端部时，钻杆5端部的进浆口处在密封腔43内，密封腔 43与钻杆5顶端之间可以设置密封圈进行密封连接。

进一步的说，为了避免需要连接在流道42的进口处的输浆管与连接臂41之间产生位置干涉，方便流道42的进口连接外部供浆设备，流道42的进口和连接臂41在竖向驱动机构2的周向上错开布置。

如图1所示，本实施例的竖向驱动机构2包含气缸21，所述气缸21的缸体竖直安装于安装板1的底部，所述定位块4安装于气缸21的活塞杆端；当然，所述气缸21由液压缸代替。

在上述结构中，由气缸21的活塞杆带动定位块4运动，从而带动设置在定位块4上的连接臂41运动，从而实现夹持机构3的夹持或松开动作。

进一步的说，所述竖向驱动机构2还包含四个导向杆22，所述导向杆22周向环绕气缸21间隔分布，优选等间隔布置，当然在本发明提供的钻杆夹持器中，所述竖向驱动机构2包含两个以上导向杆22即可。

气缸21在工作过程中，活塞杆可能由于受力不均匀出现倾斜现象，所以在气缸21周向设置两个以上的导向杆22，以确保活塞杆在伸缩过程中，始终能够保持在竖直方向上进行伸缩。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围以权利要求所限定的范围为准，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内做出的若干改进和润饰，也应视为本发明的保护范围。