专利名称：带防止钻轴跳动的可移动轴套的挖掘机的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种至少一个转轴和一个可移动轴套的挖掘机，轴套用来防止转轴转动时跳动，以及一种用这种挖掘机在地基上钻出高垂直精度的改进了的地桩或地下墙的方法。
地基结构的改进了的地桩或地下墙被广泛地用于建筑、以下水截流墙或类似物。例如，使用美国专利4886400公开的多轴螺旋钻机可使掺土混凝土桩构成改进的地桩。如
图17和18所示，螺旋钻机1B有3个平行的转轴10B和一个带驱动转轴10B的电机31B的可移动齿轮箱30B。每个转轴10B都有固定在轴下端的钻头11B，在轴下端还有卸料口(未示出)用来注射一种化学硬化剂，钻土螺旋片12B固定在转轴10B上用来粉碎钻出的土并使其与化学硬化剂在垂直方向混合，转轴10B上的混合圆盘14B用来粉碎钻出的土并使其与化学硬化剂在水平方向上混合。因此，螺旋钻机1B具有就地使钻出的土与化学硬化剂混合的功能。如图18所示，转轴10B穿过一个连接装置70B，因此它能相对连接装置70B转动。71B是一对轴圈，在转轴10B上连接装置70B的两端，可随转轴一起转动。轴圈71B可以防止连接装置70B在转轴10B的轴向产生位移。连接装置70B有一对侧边切刀72B，使连接装置能方例地进入地基2B。
按照下列工艺过程就可使用多轴挖掘机在地基2B中形成掺土混凝土柱。朝下运动转轴10B使转轴10B进入地基2B中直到钻出的孔达到原定的深度，同时随着转轴的转动化学硬化剂从卸出口注入使化学硬化剂与钻出的土在孔中就地混合和搅拌。随后从地基2B的孔中退出转轴10B，这样就得到了掺土混凝土柱。
由于螺旋挖掘机1B装有连接装置70B，因此转轴10B可以在相邻转轴10B之间保持平行关系进入地基2B中。然后，存在着这样一种可能性，即所有3个转轴10B以一个不希望的方向进入地基2B。例如，当一个转轴碰到地基2B中的障碍物，例如硬岩石或类似物，就会引起所有3个转轴偏离原定的方向。另外还有，由于3个转轴10B中至少2个转动方向相同，因此所有3个转轴10B和连接装置70B作为一个整体承受转动方向的扭转应力，这样转轴10B对原定方向的偏移会由于这样的扭转应力而加大。
本发明的一个主要目的是提供一种至少有一个转轴和一个可移动轴套的螺旋挖掘机，轴套用来防止转轴转动时跳动，以及一种用这种螺旋挖掘机在地基上钻出改进地桩的方法。此螺旋挖掘机包括一带导轨的塔架和一驱动转轴的电机。电机可移动地支承于导轨上。转轴穿过轴套，轴套滑动支承在导轨上。挖掘机还包括一电机和转轴沿着导轨上下移动的第一传动装置以及一使轴套沿着导轨上下移动的第二传动装置。转轴的下端有一钻土(挖掘)元件，多个突出转轴的外的搅拌元件，还有至少一个喷嘴以用来喷射固化液。转轴上形成有搅拌元件，每个搅拌元件在转轴轴向与邻近搅拌元件相间隔隔开。轴套至少有一个圆弧内壁，其曲率半径稍大于搅拌元件的回转半径，可松松地套在搅拌元件上。
按照下列方法，使用本挖掘机就可在地基上形成改进的地桩。在转轴插入地基之前把轴套套在第一个搅拌元件，然后以第一钻土速度使转轴沿着导轨下移直到钻出的孔达到第一个深度，此时转轴仍转动而轴套则以与第一钻土速度相同的速度下移，使第一个搅拌元件保持在轴套中。
随后，只使轴套沿导轨上移，而转轴仍留在孔中的第一深度使轴套套住第一个搅拌元件上方的第二个搅拌元件。转轴以第二钻土速度沿着导轨下移直到钻出的孔达到第二个深度，此时转轴仍转动而轴套则以与第二钻土速度相同的速度下移，使第二个搅拌元件保持在轴套中。当钻出的孔的深度比第二个深度要大的时候，可重复上述的转轴钻孔步骤。最后，转轴从孔底退出，这样就在地基中得到了改进的地桩。
原先的情况，挖掘机由于其转轴下端的钻土挖掘机元件在地基中进入时碰到像硬岩石或类似物等障碍时产生的接触压力使转轴以不希望的方向进入，这样在地基中不能得到沿着原定方向的改进地桩。而在现在的方法中，由于轴套沿着导轨下移，在转轴钻土时套在搅拌元件上，即使转轴偶然碰到地基中这类障碍物，也可防止转跳动并以不偏移原定方向继续在地基中进入，这样就能在地基中得到精确地沿着原定方向结构的改进地桩。
在本发明的最佳实施例中，在转轴完成进入(插入)步骤后，转轴按下列方法从孔底退出。那就是转轴以第一退出速度从孔中的第二深度退到第三深度，此时转轴仍转动而轴套以与第一退出速度相同的速度上移以使第二个搅拌元件保持在轴套中。然后，只使轴套沿着导轨下移而转轴不离开第三深度位置，这样轴套就套在第二个搅拌元件下方的第三个搅拌元件上。转轴再以第二退出速度从第三深度退到孔外，此时转轴仍转动而轴套以与第二退出速度相同的速度上移以使第三个搅拌元件保持在轴套中。当转轴从深度比第二深度要深的孔中退出时，可以重复上述的退出步骤。
本发明另一特点是固化液在至少一个转轴进入和退出的步骤中从转轴的喷嘴注射到孔中以使固化液和钻出的土在孔中进行就地混合和搅拌。
当挖掘机具有单个转轴时，圆柱缸体形的轴套其内圆弧要比搅拌元件的回转半径稍大。
当挖掘机具有至少二个相互平行转轴时，轴套一对圆弧内壁，其曲率半径要比搅拌元件的回转半径稍大。
本发明的其它特点，目的和优点可从下面的说明和所附的具体结构图中明显看出。
图1是在本发明第一实施例中应用的单个螺旋钻轴挖掘机的前视图；图2是挖掘机的侧视图；图3是挖掘机可移动轴套的俯视图；图4是可移动轴套的侧视图；图5是套有可移动轴套的螺旋钻轴，螺旋片全部套住；图6A到6D是解释第一实施例的钻土(挖掘)步骤的示意图；图7是螺旋片被局部套有可移动轴套的钻轴；图8A到8C是解释第一实施例的退出步骤的示意图；图9是在本发明第二实施例中用的三钻轴挖掘机的前视图；图10是第二实施例的挖掘机的侧视图；图11是第二实施例的挖掘机的可移动轴套的俯视图；图12A到12D是解释第二实施例的钻土步骤的示意图；图13显示二个相对的钻轴上的螺旋片被可移动轴套全部套住；图14显示钻轴上的螺旋片被可移动轴套局部套住；图15A到15B分别是钻轴的水平横剖面图；图16A到16C是解释第二实施例的退出步骤的示意图；图17是原先的挖掘机的侧视图；图18是原先的挖掘机的转轴的局部放大图。
零部件的代号和名称1挖掘机14A中钻轴2地基 15A侧钻轴3改进地桩 20A塔架4钻出的孔 21A导轨10钻轴 30A可移动机座11钻头 31A电机
12螺旋片40A第一绞盘13喷嘴 41A第一钢丝绳20塔架 42A第二铰盘21导轨 43A第二钢丝绳30可移动机座50A可移动轴套31电机 51A连接部分40第一铰盘 52A支架41第一钢丝绳53A凸缘42第二铰盘 54A内圆弧43第二钢丝绳55A内平边50可移动轴套60A操纵装置51连接部分 70A连接装置52支架 1B多轴挖掘机53凸缘 2B地基60操纵装置 10B转轴1A挖掘机11B钻头2A地基 12B螺旋片3A改进地下墙14B昆合圆盘4A长方形孔 30B可移动齿轮箱10A钻轴 31B电机11A钻头 70B连接元件12A螺旋片 71B轴圈13A喷嘴 72B侧边切刀图1和2显示一种本发明第一实施例用的单螺旋钻轴10的挖掘机1。挖掘机1有带一对垂直于地基2的导轨21的塔架20、螺旋钻轴10、带有驱动钻轴10转动的电机31的可移动机座30、第一绞盘40其可用来拉和放在连接可移动机座30的第一钢丝绳41使可移动机座沿着导轨21上下移动、可移动轴套50，它可用来防止螺旋钻轴转动时螺旋钻轴10的跳动、第二绞盘42用来拉和放连接轴套50的第二钢丝绳43使轴套沿着导轨21上下移动和挖掘机1的操纵装置60。
螺旋钻轴10在其下端部有钻头11，螺旋钻轴上还有相邻螺旋片间距为L的多个螺旋片12，其下端部还有用来注射固化液(例如水泥浆)的喷嘴13。需要的话，可以使用一种带有多个搅拌棒的螺旋钻轴或者螺旋片的搅拌棒一起组合在钻轴上的螺旋钻轴。此外，在螺旋钻轴10的适当位置也可以有注射固化液的喷嘴。
轴套50安置在可移动机座30的下方，而螺旋钻轴10穿过轴套50。如图3和4所示，轴套50可移动地支承在穿过连接部分51的导轨21上。连接部分51有一对与导轨21滑动配合的支架52。轴套50的内径d1比螺旋片12的回转直径d2稍大，这样轴套50就松套在螺旋片12上。轴套50的二端有凸缘53使轴套50更好地相对螺旋钻轴10作平滑移动。轴套50的纵向长度L1比螺旋片的纵向长度L2要大，这样轴套50可全部套住螺旋片12，如图5所示。轴套50不能进入地基。
用上述挖掘机在地基中形成改进地桩3的方法说明如下。首先，在螺旋钻轴10进入地基2之前，沿着导轨21上移轴套50使其套住第一螺旋片S1，如图6A所示。在这种情况下，轴套50不要像图7所示那样局部套住一个螺旋片12。然后，螺旋钻轴10以第一钻土速度沿着导轨21往下运动进入地基2直到钻出的孔4达到第一深度D1，保持钻轴转动，把固化液注射进孔4，轴套50以与第一钻土速度相同的速度下移以保持第一螺旋片S1套在轴套50内，如图6B所示。
当孔4达到第一深度D1时，停止往下运动螺旋钻轴10和注射固化液。只有轴套50沿着导轨21上移，此时螺旋钻轴10仍在孔4的第一深度D1处，使轴套50套住第一螺旋片S1上方的第二螺旋片S2，如图6C所示。然后，螺旋钻轴10以第二钻土速度沿着导轨21往下运动直到钻出的孔4达到比第一深度D1大的第二深度D2，保持钻轴转动，把固化液注射进孔4，轴套50以与第二钻土速度相同的速度下移以保持第二螺旋片S2套在轴套50内，如图6D所示。需要的话，可以重复上述的螺旋钻轴10的钻土步骤以钻出比第二深度D2还要深的孔。即使钻轴10在钻土过程中偶然碰到地基中像硬岩石之类的障碍物时，它仍能由轴套50引导而不致于与原定垂直方向发生偏移。
随后，达到孔4中第二深度D2的螺旋钻轴10从地基中退出。例如，螺接钻轴以第一退出速度退出，而转向与钻土时相反，轴套50以与第一退出速度相同的速度上移以保持螺旋片S2套在轴套50内，如图8A所示。需要的话，螺旋钻轴10可以与其钻土时相同的转向退出。
当螺旋钻轴10退出到孔4中的第三深度D3时，停止钻轴10的往上运动。只有轴套50沿着导轨21下移，而螺旋钻轴10仍在孔4中的第三深度D3处，这样轴套套住螺旋片S2下方的螺旋片S3，如图8B所示。钻轴10再以第二退出速度从第三深度S3退出到孔4的外面，此时螺旋钻轴仍转动而轴套50以与第二退出速度相同的速度上移以保持第三螺旋片S3套在轴套50内，这样就得到了地基中改进地桩3。当孔4有一个比第二深度D2要大的深度时，可进一步重复上述退出步骤。退出时不注射固化液。然而，需要的话，在退出时或者钻土和退出时都可注射固化液。
图9和10显示在本发明第二实施例中用的三螺旋钻轴10A挖掘机1A。挖掘机1A有带一对垂直于地基2A的导轨21A的塔架20A，带有同时驱动钻轴10A转动的电机31A的可移动机座30A，第一绞盘40A用来拉和放连接可移动机座30A的第一钢丝绳41A使可移动机座沿着导轨21A上下移动，可移动轴套50A用来防止钻轴转动时钻轴10A的跳动，第二绞盘42A用来拉和放连接轴套50A的第二钢丝绳43A使轴套沿着导轨21A上下移动，和挖掘机1A的操纵装置60A。
钻轴10A相互平行，由一个中钻轴14A和一对侧钻轴15A组成，侧螺旋钻轴15A在中螺旋钻轴14A的二侧。每个钻轴本质上与第一实施例中的钻轴是一样的。也就是说，螺旋钻轴10A在下端部有钻头11A，钻轴上还有相邻螺旋片间距为L的多个螺旋片12A，其下端部还有用来注射固化液(例如水泥浆)的喷嘴13A。中螺旋钻轴14A可与侧螺旋钻轴15A轴向交替布置，如图9所示，以防止中螺旋钻轴14A和侧螺旋钻轴15A的螺旋片12A的碰撞。在这个实施例中，中螺旋钻轴14A的下端部位置要比侧螺旋钻轴15A的下端部位置高。必要的话，可使用不带螺旋片12A的中螺旋钻轴。
螺旋钻轴10A穿过连接装置70A，可对连接装置作相对转动。连接装置70A用来保持相邻螺旋钻轴10A间的距离。相邻螺旋钻轴10A间的距离取决于地基中形成的基本上为长方形的孔，因为每个螺旋钻轴钻出的孔都与相邻的螺旋钻轴钻出来的孔有局部塔接。
轴套50A安置在可移动机座30A的下方，螺旋钻轴10A穿过轴套50A。如图11所示，轴套50A可移动支承在穿过连接部分51A的导轨21A上。连接部分51A有一对与导轨21A滑动配合的支架52A。轴套50A有一对内圆弧54A，其曲率半径r1比螺旋片的回转半径r2稍大，它的一对平行对边55A的距离d1比螺旋片12A的回转直径d2稍大，这样就可松套侧螺旋钻轴15A的二个螺旋片12A。轴套50A的二端有凸缘53A使轴套50A更好地相对螺旋钻轴10A作平滑移动。轴套50A不能插入地基。
按照本发明的下列方法，用挖掘机1A可在地基2A中构成改进地下墙3A，例如掺土水泥连续墙。首先，在钻轴10A进入地基2A之前轴套50A沿着导轨21A上移套住侧螺施钻轴15A的第一螺旋片S1，如图12和13所示。在这种情况下，轴套50A不要像图14所示那样局部套住第一螺旋片S1。然后，螺旋钻轴10A以第一钻土速度沿着导轨21A往下运动进入地基直到钻出的长方形孔4A达到第一深度D1，保持钻轴转动，把固化液注射进孔4A，轴套50A以与第一钻土速度相同的速度下移以使第一螺旋片S1保持在轴套50A内，如图12B所示。
当孔4A达到第一深度D1时，停止螺旋钻轴向下运动和固化液的注射。只有轴套50A沿着导轨21A上移，此时螺旋钻轴10A仍在孔4A的第一深度D1处，使轴套50A套住第一螺旋片S1上方的第二螺旋片S2，如图12C所示。在本实施例中，虽然螺旋钻轴10A在孔4A的第一深度D1处停止转动一直到轴套50A从第一螺旋片S1移动第二螺旋片S2，但是在上移轴套50A时，螺旋钻轴10A也可转动但无轴向运动。
如图12D所示，螺旋钻轴10A以第二钻土(挖掘)速度沿着导轨21A往下运动直到钻出的孔4A达到比第一深度D1大的第二深度D2，保持钻轴转动，把固化液注射进孔4A，轴套50A以与第二钻土速度相同的速度下移以保持第二螺旋片S2套在轴套50A内。需要的话，可以重复上述的钻轴10A的钻土步骤以钻出比第二深度D2还要深的孔。
当侧螺旋钻轴15A如图15A所示顺时针方向转动时，或者所有的螺旋钻轴12A如图15B所示都顺时针方向转动时，所有的螺旋钻轴12A和连接装置70A作为一个整体承受顺时针方向的扭转应力F1或F2。存在着这样一种可能性，即这样的扭转力会加大螺旋钻轴10A对原定垂直轴线的偏移。在本发明中，由于侧螺旋钻轴15A的一对螺旋片(例如S1)在第一钻土步骤中总是受到轴套50A的内圆弧54A的导引，因此可防止钻轴10A的偏移。另外还有，即使侧螺旋钻轴15A在钻土过程中偶然碰到地基2A中象硬岩石之类的障碍时，侧螺旋钻轴15A能由轴套50A引导而不至于与原定垂直方向发生偏移。由于中螺旋钻轴14A是与侧螺旋钻轴15A靠连接装置70A连起来的，所以的螺旋钻轴10A都相互平行，因此在钻土(插入)步骤期间靠轴套50A套住(围住)侧螺旋钻轴15A的一对螺旋片来保持所有钻轴12A的垂直行程是可能的。
随后，达到孔4A中第二深度D2的螺旋钻轴10A从地基2A中退出。例如，螺旋钻轴10A以第一退出速度退出，螺旋钻轴仍在转动，而轴套50A以与第一退出速度相同的速度上移以保持螺旋片S2套在轴套50A内，如图16A所示。
当螺旋钻轴10A退出到孔4A中的第三深度D3时，停止螺旋钻轴10A的往上运动。只有轴套50A沿着导轨21A下移，而螺旋钻轴10A仍在孔4A中的第三深度D3处，这样轴套50A套住侧螺旋钻轴15A的在螺旋片S2下方的螺旋片S3，如图16B所示。随后，螺旋钻轴10A再以第二退出速度从第三深度D3退出到孔4A的外面，此时螺旋钻轴转动而轴套50A以与第二退出速度相同的速度上移以保持第三螺旋片S3套在轴套50A内，如图16C所示。于是改进地下墙3A就牢固地构筑在地基2A中。当孔4A有一个比第二深度D2要大的深度时，可进一步重复上述退出步骤。本结构退出时不注射固化液。然而，需要的话，在钻土(插入)和退出期间或者只在退出期间都可注射固化液。
在上面两个实施例中，挖掘机(1和1A)有一个可移动轴套(50和50A)的安全系统。此安全系统的上下传感器(未示出)安装在导轨(21和21A)上，用来传感可移动轴套(50和50A)在导轨上的位置；而该安全系统的安全装置(未示出)则根据上传感器提供的停止轴套(50和50A)上移的第一个传感信号给第二绞盘(42和42A)发送第一电信号，防止轴套和可移动机座(30和30A)之间的碰撞，还根据下传感器提供的停止轴套(50和50A)下移的第二个传感信号给第二绞盘(42和42A)发送第二电信号，防止轴套和地基(2和2A)之间的碰撞。限位开关、光学传感器或类似物都可用作上下传感器。
此外，挖掘机(1和1A)可以手动操作系统和自动操作系统之间进行开关选择，若选择手动操作系统，则挖掘机由操作人员控制；若选择自动操作系统，则挖掘机由装有构成改进地桩和地下墙的本方法程度的计算机自动控制。
权利要求
1.一种挖掘机包括一个带导轨的塔架；至少一个转轴，其下端有钻土工具、多个突出转轴外的搅拌元件和至少一个用来注射固化液的喷嘴，所述搅拌元件形成在所述转轴上，每个所述搅拌元件在转轴轴向与邻近的搅拌元件相隔开；一个用来驱劝所述转轴转动的电机，它被安装成相对于导轨可移动；一个第一传动装置，使所述电机和所述转轴沿着所述导轨上下移动；一个用来防止所述转轴转动时产生跳动的轴套，所述转轴穿过它，它相对于导轨可移动，它至少有一个内圆弧，此内圆弧的曲率半径比所述搅拌元件的回转半径稍大使所述搅拌元件松套于此轴套中；和一个第二传动装置，使所述轴套沿着所述导轨上下移动。
2.一种使用权利要求1中所述的挖掘机在地基中构成改进地下桩的方法，其特征在于此方法的步骤是用轴套套住第一搅拌元件；转轴进入地基并靠第一传动装置以第一钻土速度沿着导轨往下运动直到钻出的孔达到第一深度，转轴仍转动而轴套靠第二传动装置以与第一钻土速度相同的速度下移以保持第一搅拌元件套在轴套内；只使轴套靠第二传动装置沿着导轨上移，而转轴仍在孔中的第一深度处，使轴套套住第一搅拌元件上方的第二搅拌元件；转轴进一步进入地基，靠第一传动装置以第二钻土速度沿着导轨往下运动直到钻出的孔达到比第一深度大的第二深度，转轴仍转动而轴套靠第二传动装置以与第二钻土速度相同的速度下移以保持第二搅拌元件套在轴套内；然后从孔中退出转轴。
3.一种类似权利要求2的方法，其特征在于转轴退出的步骤是转轴从孔中的第二深度退出到第三深度，靠第一传动装置以第一退出速度沿着导轨往上运动来达到，此时转轴仍转动而轴套靠第二传动装置以与第一退出速度相同的速度上移使第二搅拌元件保持套在轴套内；只使轴套靠第二传动装置沿着导轨下移，而转轴仍在孔中的第三深度处，使轴套套住第二搅拌元件下方的第三搅拌元件；然后转轴进一步靠第一传动装置以第二退出速度沿着导轨往上运动从第三深度退出到孔外，转轴仍转动而轴套靠第二传动装置以与第二退出速度相同的速度上移以保持第三搅拌元件套在轴套内。
4.按权利要求3的挖掘机，其特征在于固化液在转轴进入和退出步骤中至少在其中的一个步骤中从转轴的喷嘴中注射出来。
5.按权利要求1的只有单个转轴的挖掘机，其特征在于轴套是圆柱缸形的，它的内径比搅拌元件的回转直径稍大。
6.按权利1的具有至少二个相互平行转轴的挖掘机，其特征在于轴套有一对内圆弧，它们的曲径半径比搅拌元件的回转半径稍大。
全文摘要
一种带防止钻轴跳动的可移动轴套的挖掘机，钻轴上有多个轴向间距隔开的螺旋片。轴套的内径比螺旋片的回转直径稍大。在第一螺旋片松套在轴套内后，钻轴以钻土速度进入地基直到钻出的孔达到第一深度，此时固化液从钻轴的喷嘴中注射出，而轴套以与钻土速度相同的速度下移。随后，只有轴套在钻轴不运动时从第一深度上移到套住第一螺旋片上方的第二螺旋片。重复上述步骤使孔达到要求深度。退出钻轴就得到了改进地下桩。
文档编号E02D3/12GK1135555SQ95105699
公开日1996年11月13日 申请日期1995年7月18日 优先权日1995年5月9日
发明者国藤光弘 申请人:亚斯克研究所株式会社