CN117404015B - 一种旋挖子母钻头、方法及旋挖装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋挖子母钻头、方法及旋挖装置，包括同轴设置的外筒和内筒，内筒底端伸出至外筒底端下方，内筒和外筒的底端边缘均设有多个截齿，内筒采用底端直径大于顶端直径的锥形筒体，外筒为圆柱筒体，内筒的内侧面和外侧面均设有螺旋纹，内筒顶端通过槽口与外筒内部空间连通，内筒通过差速传动机构与外筒连接以使得内筒转速高于外筒转速，本发明的子母钻头使用时对土体扰动小，且方便清斗。
Description
技术领域
本发明涉及桩基工程机械技术领域，具体涉及一种旋挖子母钻头、方法及旋挖装置。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
旋挖施工的钻头是一种用于桩基等领域的非***开挖设备。它通过旋转切削头对岩土进行破碎和取出，以形成所需的孔洞或沟槽。旋挖施工的钻头根据其结构和功能的不同，可以分为多种类型，如螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗等。不同类型的钻头适用于不同的地质条件和工程要求，如土层、卵石层、软岩层、硬岩层、复杂断面等。
现有的旋挖钻头主要缺点为：
1.目前的旋挖施工过程中，极易扰动周围土体，对周围的地上地下建构筑物造成影响甚至破坏；
2.施工时钻孔不易定位，容易偏离原位置；
3.对于粘性土层，粘土易吸附在斗筒周壁，倾倒困难，往往需振动或人工才能清理干净；
4.现有旋挖子母钻头方案内外筒是一体的，损坏后需更换整个钻头，维修困难。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种旋挖子母钻头、方法及旋挖装置，克服了现有旋挖钻头所存在的缺陷。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种旋挖子母钻头，包括同轴设置的外筒和内筒，内筒底端伸出至外筒底端下方，内筒和外筒的底端边缘均设有多个截齿，内筒采用底端直径大于顶端直径的锥形筒体，外筒为圆柱筒体，内筒的内侧面和外侧面均设有螺旋纹，内筒顶端通过槽口与外筒内部空间连通，内筒通过差速传动机构与外筒连接以使得内筒转速高于外筒转速。
可选的，内筒的顶端设有多个沿环向设置的槽口以将内筒内的土体通过内侧面的螺旋槽送入外筒内部空间。
可选的，多个槽口沿内筒的环向等间隔设置。
可选的，所述差速传动机构包括固定在内筒顶端的导杆，导杆固定有太阳轮，太阳轮与多个行星轮相啮合，行星轮与行星轮架转动连接，行星轮与固定在外筒顶端的齿圈相啮合，太阳轮齿数小于行星轮齿数。
可选的，太阳轮和行星轮的齿数比为1:2。
可选的，所述内筒顶端与底端的直径比为0.45-0.55，优选为0.5。
可选的，沿内筒和外筒的轴线方向，所述内筒的轴向长度为外筒轴向长度的2/3。
可选的，所述内筒的截齿采用多晶金刚石制成。
第二方面，本发明的实施例提供了一种第一方面所述的旋挖子母钻头的方法：
内筒和外筒做差速正向转动状态下下压，内筒首先开挖土体，形成直径小于目标直径的钻孔，随着内筒和外筒的下压，外筒与土体接触，开挖扩孔至目标直径；
开挖过程中产生的渣土在内筒内侧面螺旋纹的作用下到达槽口并进入外筒内部进行收集；
当外筒和内筒之间的空间堆满渣土后，将内筒和外筒上提，反向转动内筒和外筒，在内筒外螺旋纹的作用下，内筒和外筒之间的渣土倒出。
第三方面，本发明的实施例提供了一种旋挖装置，设置有第一方面所述的旋挖子母钻头。
本发明的有益效果如下：
1.本发明的旋挖子母钻头，内筒通过差速传动机构与外筒连接以使得内筒的转速高于外筒的转速，内筒转速快，优先开挖土体，接触面积小，压强大，有利于优先释放土体或岩体应力，且通过螺旋纹输送渣土，对土体起到了初步开挖作用，外筒转速慢，对已经释放应力的土体或岩体切削修孔，且外筒较慢的转速对周围土体扰动较小。
2.本发明的旋挖子母钻头，内筒采用底端大顶端小的锥形筒体，随着开挖深度的增加，有利于外筒开挖过程中土体向内侧坍塌，减小对周边土体的挤压，显著减小了施工对土层的扰动。
3.本发明的旋挖子母钻头，内筒外侧面设有螺旋纹，整个钻头提起后，内筒和外筒反向差速转动，内筒能够利用外侧面的螺旋纹将内筒和外筒之间的渣土排出，渣土的排出无需振动或人工清理，省时省力，适用于粘土的倾倒。
4.本发明的旋挖子母钻头，内筒和外筒通过差速传动机构连接，差速传动机构采用太阳轮、行星轮等，内筒和外筒是分离的，出现损坏后能够单独进行更换，无需更换整个钻头，维修更加方便简单。
5.本发明的旋挖子母钻头，内筒的底端位于外筒底端下方，内筒优先开挖土体，对外筒的开挖起到了导向作用，有利于确保开挖位置的准确。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例1整体结构示意图；
图2是本发明实施例1整体结构剖视图；
图3是本发明实施例1整体结构俯视图；
图4是本发明实施例1内筒结构示意图；
图5是本发明实施例1内筒结构剖视图；
其中，1.外筒，2.内筒，3.差速传动机构，4.第二截齿，5.第一截齿，6.外螺旋纹，7.内螺旋纹，8.槽口，9.太阳轮，10.行星轮，11.导杆。
具体实施方式
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供了一种旋挖子母钻头，如图1-图3所示，包括同轴设置的内筒2和外筒1，外筒1位于内筒2外周，所述内筒2的底端伸出至外筒1的底端下方，使得旋挖子母钻头下压工作时，内筒2首先对土体进行开挖。
本实施例中，沿内筒2和外筒1的轴线方向，所述外筒1的轴向长度为内筒2轴向长度的2/3。
所述内筒2的底端边缘处沿环向设置有多个第一截齿5，外筒1的底端边缘处沿环向设置有多个第二截齿4，第一截齿5和第二截齿4的结构及设置方式采用现有旋挖子母钻头截齿的设置方式即可。
进一步的，所述内筒2底端边缘的第一截齿5采用多晶金刚石制成，对于硬度较大的岩层碎岩效率高，降低了施工难度，提高了钻进效率，内筒2的第一截齿5的整体材质优于外筒底端边缘的第二截齿4，外筒1底端边缘的第二截齿4采用现有子母钻头截齿材料制成即可。
如图4-图5所示，所述内筒2采用底端直径大于顶端直径的锥形筒体，所述内筒2的顶端直径和底端直径的比值为0.45-0.55，优选为0.5。
所述外筒1采用圆柱筒体，其外径与旋挖孔径一致。
所述内筒2的外侧面和内侧面均设有螺旋纹，内筒内侧面和外侧面的螺旋纹的旋向相同。
本实施例中，内筒内侧面的螺旋纹为内螺旋纹7，外筒面的螺旋纹为外螺旋纹6。
所述内筒2的锥形筒壁的顶端设有多个槽口8，槽口8将内筒2内部空间和内筒2、外筒1之间的空间相连通。
优选的，多个槽口8沿环向等间隔设置，以使得渣土在内筒2、外筒1之间的空间均匀分布。
所述内筒2的顶端和外筒1的顶端之间通过差速传动机构3连接，差速传动机构3能够使得内筒的转动速度大于外筒的转动速度。
所述差速传动机构3包括固定在内筒顶端中心位置的导杆11，导杆11用于与旋挖机的转动动力***连接，转动动力***能够通过导杆11带动内筒2转动。
导杆11外周套接固定有太阳轮9，太阳轮9外周与多个行星轮10相啮合，优选的，太阳轮9外周设置有三个行星轮10，行星轮10与行星轮架转动连接，三个行星轮10与设置在外筒1顶部的齿圈相啮合。
本实施例中，为了使得内筒2的转动速度大于外筒1的转动速度，所述太阳轮9直径小于行星轮10的直径且太阳轮9的齿数小于行星轮10的齿数，优选的，所述太阳轮9和行星轮10的齿数比为1:2。
导杆11能够带动内筒2转动，通过太阳轮9、行星轮10和齿圈的作用，外筒1随内筒同步转动且内筒2的转动速度大于外筒1的转动速度。
差速传动机构3采用太阳轮9、行星轮10等，内筒2和外筒1是分离的，出现损坏后能够单独进行更换，无需更换整个钻头，维修更加方便简单。
实施例2
本实施例提供了一种实施例1所述的旋挖子母钻头的方法，包括以下步骤：
1)将旋挖子母钻头安装在旋挖机上，然后进行钻孔定位，将钻挖子母钻头移动至开孔位置正上方。
2)旋挖机带动导杆11转动并带动整个旋挖子母钻头下压，导杆11带动内筒2正向转动，同时通过差速传动机构3带动外筒1正向转动，且外筒1的转动速度小于内筒2的转动速度。
下压过程中，内筒2首先通过截齿对土体进行开挖，形成直径小于目标直径的钻孔。
随着导杆不断下压，外筒1与土体接触，开始对内筒2形成的钻孔进行开挖扩孔至目标直径。
内筒2优先开挖土体形成钻孔，对外筒1的开挖起到了导向作用，有利于确保开挖位置的准确
开挖过程中，产生的渣土在内筒2的内螺旋纹7的作用下输送至内筒2顶端的槽口8，并通过槽口8进入内筒2和外筒1之间的空间，待外筒1和内筒2之间的空间渣土堆满后，提出旋挖子母钻头。
导杆11反向转动，从而使得内筒2和外筒1反向转动，在内筒2外侧面的外螺旋纹6以及内筒2和外筒1转速差的作用下，内筒2和外筒1之间的渣土倒出，完成清斗。
渣土的排出无需振动或人工清理，省时省力，适用于粘土的倾倒。
3)继续沿已开挖部分重复操作步骤2)，直至开挖至目标深度。
本实施例的钻头，内筒2转速快，优先开挖土体，接触面积小，压强大，有利于优先释放土体或岩体应力，且通过内螺旋纹7输送渣土，对土体起到了初步开挖作用，外筒1转速慢，对已经释放应力的土体或岩体切削修孔，且外筒1较慢的转速对周围土体扰动较小，而且内筒2采用底端大顶端小的锥形筒体，随着开挖深度的增加，有利于外筒1开挖过程中土体向内侧坍塌即朝向内筒2方向坍塌，减小对周边土体的挤压，显著减小了施工对土层的扰动，避免了对周围地上地下建筑物造成影响甚至破坏。
实施例3
本实施例提供了一种旋挖装置，包括旋挖机，旋挖机设置有实施例1所述的旋挖子母钻头，其中，导杆11与旋挖机的转动动力***的输出轴连接，行星轮架与转动动力***的外部壳体固定，外筒1的顶端与转动动力***的外部壳体转动连接。
旋挖装置的其余结构采用现有技术即可，在此不进行详细叙述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋挖子母钻头，包括同轴设置的外筒和内筒，内筒底端伸出至外筒底端下方，内筒和外筒的底端边缘均设有多个截齿，其特征在于，内筒采用底端直径大于顶端直径的锥形筒体，外筒为圆柱筒体，内筒的内侧面和外侧面均设有螺旋纹，内筒顶端通过槽口与外筒内部空间连通，内筒通过差速传动机构与外筒连接以使得内筒转速高于外筒转速；
内筒转速快，优先开挖土体，接触面积小，压强大，有利于优先释放土体或岩体应力，且通过内侧面螺旋纹输送渣土，对土体起到了初步开挖作用，外筒转速慢，对已经释放应力的土体或岩体切削修孔，且外筒较慢的转速对周围土体扰动较小，而且内筒采用底端大顶端小的锥形筒体，随着开挖深度的增加，有利于外筒开挖过程中土体向内侧坍塌即朝向内筒方向坍塌，减小对周边土体的挤压，显著减小了施工对土层的扰动，避免了对周围地上地下建筑物造成影响甚至破坏。
2.如权利要求1所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，内筒的顶端设有多个沿环向设置的槽口以将内筒内的土体通过内侧面的螺旋槽送入外筒内部空间。
3.如权利要求2所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，多个槽口沿内筒的环向等间隔设置。
4.如权利要求1所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，所述差速传动机构包括固定在内筒顶端的导杆，导杆固定有太阳轮，太阳轮与多个行星轮相啮合，行星轮与行星轮架转动连接，行星轮与固定在外筒顶端的齿圈相啮合，太阳轮齿数小于行星轮齿数。
5.如权利要求4所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，太阳轮和行星轮的齿数比为1:2。
6.如权利要求1所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，所述内筒顶端与底端的直径比为0.45-0.55。
7.如权利要求1所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，沿内筒和外筒的轴线方向，所述外筒的轴向长度为内筒轴向长度的2/3。
8.如权利要求1所述的一种旋挖子母钻头，其特征在于，所述内筒的截齿采用多晶金刚石制成。
9.一种权利要求1-8任一项所述的旋挖子母钻头的施工方法，其特征在于：
内筒和外筒做差速正向转动状态下下压，内筒首先开挖土体，形成直径小于目标直径的钻孔，随着内筒和外筒的下压，外筒与土体接触，开挖扩孔至目标直径；
开挖过程中产生的渣土在内筒内侧面螺旋纹的作用下到达槽口并进入外筒内部进行收集；
当外筒和内筒之间的空间堆满渣土后，将内筒和外筒上提，反向转动内筒和外筒，在内筒外侧面螺旋纹的作用下，内筒和外筒之间的渣土倒出。
10.一种旋挖装置，其特征在于，设置有权利要求1-8任一项所述的旋挖子母钻头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |