CN211819244U - 一种扩孔钻 - Google Patents

Abstract

一种扩孔钻，包括同轴的中轴与外套钻，中轴的下端为钻头或定位端，外套钻是中轴的中轴圆周侧均匀分布的若干组相同尺寸的连杆式钻构成，每支连杆钻两根由活络关节联接的钻臂构成，连杆钻的上钻臂的上端固定在中轴的中轴上端，且活络固定在销轴上，中轴上端设有销轴的轴座，连杆钻的下钻臂的下端用第二销轴活络固定在中轴的下端且钻头的上方的套在中轴的套圈上，套圈上设有第二销轴的轴座，套圈在中轴上滑动时带动连杆钻的每组两根钻臂张开或收拢；连杆钻的下钻臂的外侧是硬质金属，尤其是焊接多块合金块或一根合金钢条，用于切钻岩石层，一般淬火钢可以对付一般的硬质地层。

Description

一种扩孔钻

技术领域

本实用新型涉及各类建筑工程地基建设用的钻具，尤其涉及扩孔钻头。

背景技术

目前在各类建筑或交通桥梁遥到护坡等工程等大直径钻孔施工中，需要使用的大钻头的钻具，尤其是与本申请人和发明人发明的变直径钢筋笼在施工时更有此需求，本申请人的在先申请专利包括但不限于：CN2017211488836、一种变直径钢筋笼及锚杆，CN2017213763240一种囊袋扩张变直径钢筋笼及锚杆，CN2017211496584一种锚杆杆件，CN2017208194362一种克服抗浮抗拉锚杆施工变形的装置等。变直径钢筋笼在置入钻孔前需要在钻孔的下端进行扩大直径的钻孔，便于变直径钢筋笼在下端的大直径释放。因此，钻孔时必须要在下端扩孔时使用扩孔钻头，下端形成大直径的钻孔，但如果下端是硬质地层尤其是岩层时，现有的扩孔钻具不能解决此问题，如CN 105909169公开了一种旋挖钻机成桩入岩钻具***，包括扩孔套和套管，所述扩孔套的前端镶嵌有硬质合金作为扩孔头，所述扩孔套通过套管安装在气动锤的锤头上。所述扩孔套的后端通过键槽与套管的前端连接，所述套管后端通过键槽与锤头连接。所述气动锤的最大外圆处焊接有防沉渣套，所述气动锤的后端套装有护套，所述护套的前端设置在防沉渣套内，并且所述护套与防沉渣套为间隙配合，所述防沉渣套的高度使得气动锤在最大范围内动作时护套与防沉渣套不脱离。所述气动锤的后端通过转接接头与旋挖钻机连接。所述扩孔套上的内外两侧上均镶嵌有硬质合金。

CN 202866658 U公开了组装式扩孔钻头。总体而言，现有技术的效率低，达不到预期效果，钻头浪费大，难以解决本发明施工中的问题。

现有的旋挖钻机主要存在入岩难、施工效率慢、成本高、桩孔质量难以保证等问题。

实用新型内容

本实用新型目的，提出一种可采用经济可靠的旋挖钻机配用钻杆连接的钻具，经钻杆传递轴压力与回转扭力给钻具，且在通常的钻孔直径内投入钻具可以在下端扩孔，并且对硬质地层或岩石基提供旋钻扩孔，入岩速度快，成本低，在孔底回转剪切力大，孔的垂直度得以保证，且能进行深度入岩。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种扩孔钻，包括同轴的中轴与外套钻，中轴的下端为钻头或定位端，外套钻是中轴的中轴圆周侧均匀分布的若干组(2-8组，一般为4组)相同尺寸的连杆式钻构成，每支连杆钻两根由活络关节联接的钻臂构成，连杆钻的上钻臂的上端固定在中轴的中轴上端，且活络固定在销轴上，中轴上端设有销轴的轴座，连杆钻的下钻臂的下端用第二销轴活络固定在中轴的下端且钻头的上方的套在中轴的套圈上，套圈上设有第二销轴的轴座，套圈在中轴上滑动时带动连杆钻的每组两根钻臂张开或收拢；连杆钻的下钻臂的外侧是硬质金属，尤其是焊接多块合金块或一根(整根)合金钢条，用于切钻岩石层，一般淬火钢可以对付一般的硬质地层(分化度较低的岩石)。

本实用新型的改进是，设有一中轴套筒，中轴的中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动，连杆钻的上钻臂的上端固定在套筒的上端，中轴套筒的上端设有销轴的轴座。中轴套筒不用时，中轴最底端向下时浅孔定位能够使外套钻工作，中轴最底端可以用秃杆等进一定深度，外套钻会有张开角度。秃杆的材质与形状要根据施工对像，能够进动一定深度就能张开角度。

所述连杆钻是在中轴上端设有轴座，轴座侧面具有销轴(座)的均匀分布，中轴的中轴顶端是与钻杆结合的转接接头。多支(起码2支)钢制连杆钻是在中轴侧面上销轴(座)均匀分布的。中轴的中轴顶端是与钻杆结合的转接接头；转接接头(连接器)可以是套状结构，套状结构上可以加工内螺纹和/或外螺纹。

中轴套筒可以设有多档滑动限位器，用于限制中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动的位置。每组连杆钻收拢后为直线。连杆钻直线时长度不大于中轴被套进套筒且能够在套筒中向外滑动的最长长度。扩孔的半径当然不大于连杆钻长度的一半。

套圈的直径一般小于中轴的长度。

中轴底端为锥形钻、单片式钻或多片式钻，钻的横截面为十字线、Y线，或定位圈、定位杆。

连杆钻的下钻臂的横截面为矩形，在钻臂的下表面焊接一条合金块或一根合金条，每根钢制管体上、下端分别加工有内螺纹和外螺纹，中轴或中轴套筒侧面上、下端设有销轴的轴座四周上均匀分布若干(如2、3、4、5、6)个放射状连杆钻分布。

设有一拉杆或拉绳7，拉杆或拉绳的一端与中轴的上端固定，拉杆或拉绳7另一端从中轴套筒5及钻杆中空处向上方引出。

中轴1、中轴套筒5、拉杆或拉绳7可以不设置，形成简易的扩孔连杆钻。

本实用新型也可以装置于气动钻杆，中轴则为气动锤结构，但扩孔时还需要用连杆钻旋转钻，通过转接接头与旋挖钻机连接。

套管的长度根据入岩深度进行制造。施工现场旋挖钻机与本实用新型连接过程：旋挖钻机钻杆顶端与空压机连接，旋挖钻机的前端中轴采用气动锤时，通过转接接头中轴孔连接到气动锤的后端连接。

本实用新型的工作过程：中轴(外缘切削部位)加压及旋转，向下钻也孔，一定深度时外套钻的外侧切削刃也开始切削，即硬质合金直接作用岩石进行钻削，钻杆给钻具加上向下的力和旋转扭力，外套钻下端的连杆钻形成一个锥角向下钻削，

有益效果：由于采用上述结构，本实用新型是安装在旋钻钻杆的扩孔钻头，中轴与外套钻(外缘切削部位)的硬质合金直接作用岩石进行钻削，也可以由中轴先行冲击破碎成孔再旋钻，这样使得入岩速度快且孔的垂直度高，岩壁均匀，适用于较高硬度、分化度较低的岩石扩大成孔，本实用新型中轴上乃至中轴上设有孔道可以附加输入输出管道，只要有个初步钻孔就可以利用本实用新型直接作用在岩石上进行扩孔，从而旋转钢筋笼并释放，每次扩孔时钻头与岩石接触面较小，阻力减小，钻进效率高，钻头体可重复使用，成本低。本实用新型提供一种经济可靠的旋挖钻机，入岩快、施工效率高、成本低、桩孔质量好，使得桩基领域中旋挖钻机功能增强。

附图说明

图1为本实用新型的工作时外套钻张开时结构示意图。

图2为本实用新型外套钻扩张结构俯视示意图。

图3为本实用新型外套钻收缩时示意图；此时外套钻未开始扩孔。

图4为具有拉杆或拉绳另一端从中轴套筒5的扩孔钻示意图(外套钻收拢状态，钻头1-1不采用)。

图5为具有拉杆或拉绳另一端从中轴套筒5的扩孔钻示意图(外套钻扩张状态，钻头1-1不采用)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。如图1-5所示，扩孔钻，包括同轴的中轴1与外套钻2，中轴的下端为钻头1-1，外套钻是中轴的中轴圆周侧均匀分布的2支-6支相同尺寸的连杆式钻构成，每支连杆钻两根由活络关节2-6(亦是一销轴的结构)联接的钻臂构成，连杆钻的上钻臂2-1的上端固定在中轴的中轴上端，且活络固定在销轴2-4上，中轴上端设有销轴的轴座1-2，连杆钻的下钻臂2-2的下端用第二销轴2-5活络固定在中轴的下端且钻头的上方的套在中轴的套圈3上，套圈3上设有第二销轴的轴座3-1，套圈在中轴上滑动时带动连杆钻的每支两根钻臂张开或收拢；连杆钻的下钻臂的外侧(边缘)是硬质金属2-3，尤其是焊接多块合金块(密排焊接在连杆钻的下钻臂2-2的切削刃上，)或一根合金条焊接在连杆钻的下钻臂2-2的切削刃上，用于切钻岩石层，一般淬火钢可以对付一般的硬质地层。另外，设有一中轴套筒5，中轴的中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动，连杆钻的上钻臂的上端固定在中轴套筒5的上端，中轴套筒的上端设有销轴的轴座1-2。套筒5的下端为套圈3，套圈3也套在中轴(杆)1上。

图中是4支钢制连杆钻(完全相同的4支，也可以是2支或3支)是在中轴(中轴套筒)的柱侧均匀分布的，中轴(或中轴套筒)上端先固定一圆盘，圆盘圆周的四等分处各设有一个(对)凸耳，凸耳上设有孔即为销轴的轴座1-2，连杆钻的上钻臂2-1的上端设有轴孔，销轴2-4***上钻臂2-1的上端设有轴孔与凸耳上设有孔内，销轴可以铆接在一对凸耳孔内。3支钢制连杆钻时，圆盘圆周的三等分处各设有一个(对)凸耳用于安装销轴和3支钢制连杆钻上钻臂2-1的上端。套圈3上设有第二销轴的轴座3-1亦可采用类似凸耳的结构。连杆的两个臂可以在活络变换角度，销轴采用合金钢材质，起码在4毫米以上，用于保证强度。连杆钻的上钻臂不需要焊接合金钢。

中轴的中轴顶端是与钻杆结合的转接接头4；转接接头(连接器)4可以是套状结构，套状结构上可以加工内螺纹和/或外螺纹，还可以螺纹旋接或隼柳接口或键槽连接。可以在上端再连接钻杆使钻杆(钻管)带动本实用新型钻具旋转。

中轴1钻杆在中轴套筒5内能够上下滑动一小段距离(钻杆在中轴套筒交叠最小时外套钻2是竖直位置、见图3，钻杆在中轴套筒交叠最多时外套钻2是外套钻2下钻臂2-2与水平面的夹角为25-65度)，中轴套筒5(被钻杆筒旋转带动)带动中轴1与外套钻2旋转，钻杆在中轴套筒交叠最小时外套钻2是竖直位置；中轴1主要目的并非下钻，而是获取一个浅的定位孔或以一定的速度向下钻孔，中轴套筒5带动外套钻2旋转并沿钻杆下滑，外套钻2下钻臂2-2、2-3与水平面的夹角从90度逐渐变小，主要下钻臂2-2、2-3的外下侧面在旋转时作时切割开孔的钻具，进行扩孔，当夹角为25度(可以人为设定大小或更小)时、见图1，外套钻2形成最大的扩孔；控制钻杆上的压力使中轴1以一定的速度向下钻孔，外套钻2相应张开时扩孔。松软土层时减低中轴1的向下压力。

设定扩孔大小的结构：中轴套筒5上设有多档(多个)滑动限位器，用于限制中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动的位置，能调节外套钻2下钻臂2-2与水平面的夹角；即中轴套筒5的侧壁上不同的高度均设有孔，中轴侧亦设有孔，此孔与中轴套筒上孔相通位置用销钉6***，中轴1钻杆在筒内被限位，中轴1钻杆(管)向上被销钉阻挡限位(中轴1的钻杆上设有台阶或槽构成轴连接件等结构件)，所述扩孔套的长度根据钻孔直径和深度等传力强度进行，套管的长度根据钻杆在中轴套筒交叠时保证旋转力矩的传递，中轴底端尤其是采用圆台形或手雷形截面，针对不同硬度或岩壤的被钻对像，中轴的形状可以有所变化；中轴的定位如遇到过份软质的土层时不至于轻易成孔；避免轻易成孔时将整个中轴1套筒与外套钻2带入轻易成的孔内，影响到定位扩孔；尤其是套圈3的直径设计是有限度的。

上述情况下，每支连杆钻收拢后为直线，连杆钻直线时最大长度不大于中轴被套进套筒且能够在套筒中向外滑动的最长长度。

套圈的直径一般小于中轴的长度，而且中轴前端钻可以为锥形钻，尤其是单片式钻或多片式钻，钻的横截面为十字线、Y线均可。中轴前端钻尤其是采用圆台形或手雷形截面，针对不同硬度或岩壤的被钻对像，中轴钻的形状有所变化，总体而言，本实用新型的对像是有一定风化程度的岩石，无风化的岩石用本实用新型钻具的效率并不算理想，有一定风化程度的岩石或硬土夹杂软质土壤时，本实用新型中轴应该采用钝钻。

为了使本实用新型的适应面更宽，本实用新型设计一拉杆或拉绳7，拉杆或拉绳的一端与中轴的上端固定，拉杆或拉绳7另一端从中轴套筒5及钻杆中空处向上方引出，使得在作业面上的工作人员可以拉抬中轴，这样中轴在遇到过份软质的土层时不至于轻易成孔；避免轻易成孔时将整个中轴1套筒与外套钻2带入轻易成的孔内，影响到定位扩孔；尤其是套圈3的直径设计是有限度的。中轴前端钻可以不采用。

每根钢制管体上、下端分别加工有内螺纹和外螺纹，中轴或中轴套筒四周上均匀分布若干(如2、3、4、5、6个)放射状连杆钻分布。

本实用新型也可以装置于气动钻杆，中轴则为气动锤结构，但扩孔时还需要用连杆钻旋转钻，通过转接接头与旋挖钻机连接。

Claims (9)

1.一种扩孔钻，其特征是，包括同轴的中轴与外套钻，中轴的下端为钻头或定位端，外套钻是中轴的中轴圆周侧均匀分布的若干组相同尺寸的连杆式钻构成，每支连杆钻两根由活络关节联接的钻臂构成，连杆钻的上钻臂的上端固定在中轴的中轴上端，且活络固定在销轴上，中轴上端设有销轴的轴座，连杆钻的下钻臂的下端用第二销轴活络固定在中轴的下端且钻头的上方的套在中轴的套圈上，套圈上设有第二销轴的轴座，套圈在中轴上滑动时带动连杆钻的每组两根钻臂张开或收拢；连杆钻的下钻臂的外侧是硬质金属。

2.根据权利要求1所述的扩孔钻，其特征是，设有一中轴套筒，中轴的中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动，连杆钻的上钻臂的上端固定在套筒的上端，中轴套筒的上端设有销轴的轴座。

3.根据权利要求1或2所述的扩孔钻，其特征是，所述连杆钻是在中轴侧面上端设有销轴的轴座均匀分布，中轴的中轴顶端是与钻杆结合的转接接头。

4.根据权利要求2所述的扩孔钻，其特征是，中轴套筒设有多档滑动限位器，用于限制中轴被套进套筒且能够在套筒中滑动的位置。

5.根据权利要求1或2所述的扩孔钻，其特征是，每组连杆钻收拢后为直线。

6.根据权利要求1所述的扩孔钻，其特征是，套圈的直径小于中轴的长度。

7.根据权利要求1或2所述的扩孔钻，其特征是，中轴底端为锥形钻、单片式钻或多片式钻，钻的横截面为十字线或Y线，中轴底端或者为定位圈、定位杆。

8.根据权利要求1或2所述的扩孔钻，其特征是，连杆钻的下钻臂的横截面为矩形，在钻臂的下表面焊接一条合金块或一根合金条，每根钢制管体上、下端分别加工有内螺纹和外螺纹。

9.根据权利要求1或2所述的扩孔钻，其特征是，设有一拉杆或拉绳，拉杆或拉绳的一端与中轴的上端固定，拉杆或拉绳另一端从中轴套筒及钻杆中空处向上方引出。

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