CN105484671A - 一种旋压挤扩钻头组件及带有旋压挤扩钻头组件的桩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋压挤扩钻头组件及带有旋压挤扩钻头组件的桩机，包括圆筒状的钻头体、设置在动力传动机构钻杆上的存线架和送电接头，在钻头体内腔设置有多层隔板，安装有电机和减速器，减速器依次控制下方的多层多级减速齿轮副，最底层的减速齿轮副包括一个最底层主动轮和两个最底层被动轮，其余各层的减速齿轮副包括一个主动轮和一个被动轮，两个最底层被动轮的轴下端上分别安装有一个异型轮，在与两个异型轮位置对应的钻头体上分别形成有贯通的水平长槽，使两个最底层被动轮转动过程中两个异型轮能通过水平长槽旋出/旋进钻头体。送电接头设置在上部两节钻杆之间，实现送电的动静分离。本发明结构简单，使用寿命长，能适应大规模施工需要。适配接手连接现有成孔设备，成本低，适应性强。

Description

一种旋压挤扩钻头组件及带有旋压挤扩钻头组件的桩机

技术领域

本发明涉及一种钻孔灌注桩成孔设备，特别是一种形成支盘桩的旋压挤扩钻头组件及带有旋压挤扩钻头组件的桩机。

背景技术

在铁路、公路、建筑、市政、水利、港口工程的钻孔灌注桩施工中，为进一步提高钻孔灌注桩的承载能力，常需要在桩孔的不同位置，通过成型机构对桩孔的土体施加侧向挤压力形成盘形扩大腔，形成的桩被称为挤扩支盘桩，与普通灌注桩相比，挤扩支盘桩由于可以大幅度提高桩的承载力，从而减小了桩径和桩长，节约建筑材料约50％左右，实现了节能减排。但从发明挤扩支盘桩至今20余年，挤扩支盘桩在实际工程中应用量较少，究其根本原因是其设备笨重，工法落后，成本高，工效低，不能适应大规模施工需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，使用寿命长，能适应大规模施工需要的旋压挤扩钻头组件及带有旋压挤扩钻头组件的桩机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋压挤扩钻头组件，包括圆筒状的钻头体，在钻头体的顶部设置有与动力传动机构钻杆连接的适配接手，在钻头体内腔设置有多层隔板，在顶层隔板上安装有电机和通过联轴器与电机相连的减速器，减速器依次控制顶层隔板下方的多层多级减速齿轮副，每级的减速齿轮副分别设置在不同层的隔板上，最底层的减速齿轮副包括一个最底层主动轮和两个最底层被动轮，其余各层的减速齿轮副包括一个主动轮和一个被动轮，两个最底层被动轮的轴下端上分别安装有一个异型轮，在与两个异型轮位置对应的钻头体上分别形成有贯通的水平长槽，使两个最底层被动轮转动过程中两个异型轮能通过水平长槽旋出/旋进钻头体。

所述多层多级减速齿轮副为3层3级。

所述两个异型轮安装在底层隔板上，在底层隔板上设置有控制异型轮转动位置的限位开关。

所述异型轮为镰刀形、纺锤形或长柱圆头形。

所述异型轮旋出尺寸是钻头体直径的1.1-2倍。

在所述钻头体内安装有检测成孔质量的检测仪器。

所述的旋压挤扩钻头组件，还包括设置在动力传动机构钻杆上的存线架和送电接头，送电接头设置在上部两节钻杆之间，包括与上下两节钻杆固连的内筒，沿着轴向固定在内筒外侧一周的“]”形绝缘材质的动支架，在内筒外壁、位于动支架的上部和下部分别设置有环形支架，两个环形支架的外沿与轴承的内圈固连，轴承的外圈连接有一圆筒状的静支架，在动支架与静支架之间形成环形的空腔，在动支架上沿着轴向设置有一排竖直方向的贯通孔，导电螺栓穿过贯通孔，在下部的环形支架上设置有通孔，用于给电机供电的动电缆穿过，动电缆连接在导电螺栓上，在动支架的外壁沿着圆周设置有多个导电圆环，每个导电圆环分别与一个导电螺栓接触，在静支架上与导电圆环对应的位置分别设置与供电电缆连接的贯通的电缆线插孔，插孔中安装有与导电圆环接触的碳刷，碳刷被弹簧始终压在导电圆环的圆环表面上，所述存线架套固在送电接头下方的某节钻杆上。

在上面的环形支架的顶部和下面的环形支架的底部分别设置有上端盖和下端盖，上端盖和下端盖固定在静支架上。

所述减速齿轮副采用直齿轮机构或锥齿轮机构。

带有所述的旋压挤扩钻头组件的桩机。

本发明的有益效果是：旋压挤扩钻头结构简单，使用寿命长，能适应大规模施工需要。适配接手连接现有成孔设备，成本低，适应性强。

附图说明

图1是本发明的带有旋压挤扩钻头组件的桩机原理结构图。

图2是图1中B-B剖面图。

图3是图1中A-A剖面图。

图4是本发明的送电接头结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1-4所示，本发明的旋压挤扩钻头组件，包括圆筒状的钻头体2，在钻头体2的顶部设置有与动力传动机构连接的适配接手3，在钻头体2内腔设置有5层隔板7，8，9，10，11，在顶层隔板7上安装有电机6和通过联轴器5与电机相连的减速器4，减速器4依次控制顶层隔板7下方的3层3级减速齿轮副，每级的减速齿轮副分别设置在不同层的隔板上，最底层的减速齿轮副包括一个最底层主动轮25和两个最底层被动轮26，其余各层的减速齿轮副包括一个主动轮和一个被动轮，两个最底层被动轮26的轴下端上分别安装有一个异型轮1，在与两个异型轮1位置对应的钻头体2上分别形成有贯通的水平长槽27，使两个最底层被动轮26转动过程中两个异型轮1能通过水平长槽27旋出/旋进钻头体2。

所述两个异型轮1安装在底层隔板11上，在底层隔板11上设置有控制异型轮1转动位置的限位开关13。

所述异型轮1为镰刀形、纺锤形、长柱圆头或头部形状，按支盘外廓形状确定。异型轮1旋出尺寸是钻头体2直径的1.1-2倍。

另外，在所述钻头体2内安装由检测成孔质量的检测仪器。对支盘数、盘位、盘径、盘间距、孔深、成孔垂直度、沉渣厚度进行检测。

所述减速齿轮副采用直齿轮机构或锥齿轮机构。或其它机构也可以，本实施例中采用直齿轮机构。

本实施例中采用3层3级减速齿轮副，轴I，II，III，IV，为了简化，下面叙述将主动轮和被动轮统称为齿轮21，22，23，24，25，26，隔板7，8，9，10，11。

本旋压挤扩钻头组件还包括设置在动力传动机构钻杆15上的存线架16和送电接头18，送电接头18设置在上部两节钻杆之间，包括与上下两节钻杆固连的内筒31，沿着轴向固定在内筒31外侧一周的“]”形绝缘材质的动支架35，在内筒31外壁、位于动支架35的上部和下部分别设置有环形支架32，两个环形支架32的外沿与轴承36的内圈固连，轴承36的外圈连接有一圆筒状的静支架39，在动支架35与静支架39之间形成环形的空腔，在动支架35上沿着轴向设置有一排是竖直方向的贯通孔，导电螺栓42穿过贯通孔，在下部的环形支架32上设置有通孔，用于给电机6供电的动电缆48穿过，动电缆48连接在导电螺栓42上，在动支架35的外壁沿着圆周设置有多个导电圆环45，每个导电圆环45分别与一个导电螺栓42接触，在静支架39上与导电圆环45对应的位置分别设置与供电电缆40连接的贯通的电缆线插孔，插孔中安装有与导电圆环45接触的碳刷41，碳刷41被弹簧43始终压在导电圆环45的圆环表面上；所述存线架16套固在送电接头18下方的某节钻杆15上。

在上面的环形支架32的顶部和下面的环形支架32的底部分别设置有上端盖34和下端盖47，上端盖34和下端盖47固定在静支架39上，用于压紧轴承36的外圈。

上述机构的工作过程如下：固定在钻头体上隔板7上的电机6通过联轴器5带动减速器4转动，减速器输出轴I带动齿轮21转动，齿轮21带动齿轮22转动，齿轮22带动轴II转动，轴II带动齿轮23转动，齿轮23带动齿轮24，齿轮24带动轴III转动，轴III通过齿轮25带动2个安装在轴IV上齿轮26转动，齿轮26带动轴IV转动，轴IV经过减速器4和3级齿轮减速达到设计需要的转速与扭矩最后带动安装在轴IV上的2个异型轮1转动旋出，挤压孔壁，异型轮1转动旋出到位触动限位开关13，电机6停止转动。同时，动力传动机构19带动旋压挤扩钻头旋转及升降旋压挤扩钻头，挤压孔壁形成支盘形状，达到设计要求后，电机6反转，异型轮1旋回钻头体内，旋回到位触动限位开关13，电机6停止转动。完成一个支盘。再通过升降钻头，在原桩孔不同位置重复上述运动获得多个支盘的孔形，达到挤压支盘灌注前的孔型要求。适配接手是根据施工现场使用的动力传动机构19连接，以便把旋压挤扩钻头连接固定在动力传动机构19上。隔板7，8，9，10，11焊接在钻头体2上，用于固定轴I，II，III，IV，异型轮1外缘形状根据支盘形状确定。

送电接头包括内筒31，环形支架32，支架固定螺钉33，上端盖34，动支架35，动支架固定螺钉38，静支架39，供电电缆40，碳刷41，导电螺钉42，弹簧43，静固套44，导电圆环45，绝缘板46，下端盖47，动电缆48，内筒31与钻杆连结固定并随钻杆旋转，用支架固定螺钉33将2个环形支架32分别固定在内筒31的上下两端，轴承36的内圈固定在环形支架32上，用动支架固定螺钉38，将动支架固定在内筒31上，再用导电螺栓42将导电圆环45及动电缆48固定在动支架35上，以上所述零件构成送电接头动转部分。用螺钉37将上端盖34固定在静支架39上部，下端盖47固定在静支架下部，轴承36外圈固定在静支架39内孔中，同时用上端盖34下端盖47压紧轴承36的外圈，静固套44也固定在静支架39体上一系列孔中，静固套中装有弹簧43，碳刷41，弹簧43始终将碳刷41压在导电圆环45上，供电电缆40与碳刷联接一体，以上所述零件构成送电接头静止部分。动体部分与静体部分通过轴承36滚动体分离开，达到动静分离。供电电缆40与碳刷41联接，碳刷41被弹簧43始终压在导电圆环45的圆环表面上，导电螺栓42又将导电圆环45与动电缆48联通，这样就将电力通过供电电缆40输送到动电缆48，动电缆48再输送到钻头电机6及需要动力的设备上。相反方向，动电缆48可将钻头部分采集到的信号通过上述通道反馈到地面，实现实时检测与监控。

存线架16储存电缆线以适应钻杆15加长。送电接头18实现送电动、静分离。

由于本发明的旋压挤扩钻头，其机构独成一体。通过适配接手连接成孔设备构成新的带有旋压挤扩钻头的桩机，在不改变原有桩机结构及操作方法条件下，实现挤压孔壁形成支盘形状。进一步提高桩的承载力。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种旋压挤扩钻头组件，其特征在于，包括圆筒状的钻头体(2)，在钻头体(2)的顶部设置有与动力传动机构钻杆连接的适配接手(3)，在钻头体(2)内腔设置有多层隔板，在顶层隔板(7)上安装有电机(6)和通过联轴器(5)与电机相连的减速器(4)，减速器(4)依次控制顶层隔板(7)下方的多层多级减速齿轮副，每级的减速齿轮副分别设置在不同层的隔板上，最底层的减速齿轮副包括一个最底层主动轮(25)和两个最底层被动轮(26)，其余各层的减速齿轮副包括一个主动轮和一个被动轮，两个最底层被动轮(26)的轴下端上分别安装有一个异型轮(1)，在与两个异型轮(1)位置对应的钻头体(2)上分别形成有贯通的水平长槽(27)，使两个最底层被动轮(26)转动过程中两个异型轮(1)能通过水平长槽(27)旋出/旋进钻头体(2)。

2.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，所述多层多级减速齿轮副为3层3级。

3.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，所述两个异型轮(1)安装在底层隔板(11)上，在底层隔板(11)上设置有控制异型轮(1)转动位置的限位开关(13)。

4.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，所述异型轮(1)为镰刀形、纺锤形或长柱圆头形。

5.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，所述异型轮(1)旋出尺寸是钻头体(2)直径的1.1-2倍。

6.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，在所述钻头体(2)内安装有检测成孔质量的检测仪器。

7.根据权利要求1所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，还包括设置在动力传动机构钻杆上的存线架(16)和送电接头(18)，送电接头(18)设置在上部两节钻杆之间，包括与上下两节钻杆固连的内筒(31)，沿着轴向固定在内筒(31)外侧一周的“]”形绝缘材质的动支架(35)，在内筒(31)外壁、位于动支架(35)的上部和下部分别设置有环形支架(32)，两个环形支架(32)的外沿与轴承(36)的内圈固连，轴承(36)的外圈连接有一圆筒状的静支架(39)，在动支架(35)与静支架(39)之间形成环形的空腔，在动支架(35)上沿着轴向设置有一排竖直方向的贯通孔，导电螺栓(42)穿过贯通孔，在下部的环形支架(32)上设置有通孔，用于给电机(6)供电的动电缆(48)穿过，动电缆(48)连接在导电螺栓(42)上，在动支架(35)的外壁沿着圆周设置有多个导电圆环(45)，每个导电圆环(45)分别与一个导电螺栓(42)接触，在静支架(39)上与导电圆环(45)对应的位置分别设置与供电电缆(40)连接的贯通的电缆线插孔，插孔中安装有与导电圆环(45)接触的碳刷(41)，碳刷(41)被弹簧(43)始终压在导电圆环(45)的圆环表面上，所述存线架(16)套固在送电接头(18)下方的某节钻杆上。

8.根据权利要求7所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，在上面的环形支架(32)的顶部和下面的环形支架(32)的底部分别设置有上端盖(34)和下端盖(47)，上端盖(34)和下端盖(47)固定在静支架(39)上。

9.根据权利要求1-6任一项所述的旋压挤扩钻头组件，其特征在于，所述减速齿轮副采用直齿轮机构或锥齿轮机构。

10.一种带有权利要求1-8任一项所述的旋压挤扩钻头组件的桩机。