CN105822234A - 用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑技术领域，涉及一种用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件。包括一个带有主钻头的主钻杆及至少一个带有副钻头的副钻杆，所述的主钻杆和副钻杆平行设置，且主钻杆和副钻杆连接动力驱动机构，所述的主钻头上设有一个变径臂机构，该变径臂机构能向靠拢或远离主钻杆的轴心线方向运动从而改变变径臂机构的转动范围，当变径臂机构转动时，变径臂机构的转动半径由靠近主钻头的一端向远离主钻头的另一端逐渐变大。本发明结构简单可靠，钻孔过程中可随时调节孔径，从而达到变径的效果且受力均匀。

Description

用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及一种用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，适用于对地面进行钻孔从而制作地下混凝土结构。
背景技术
在建筑领域，制作水泥土搅拌桩或钻孔桩时，都需要先在地面以下打出一个钻孔，钻孔的大小与钻杆组件的大小直接相关，钻杆组件的尺寸越大，得到的钻孔也越大。这就使人们在制作不同孔径的钻孔时需要更换不同的钻杆组件，工作效率严重降低。
人们经过不断探索，提出了各种各样的解决方案，中国专利文献公开了一种扩孔钻头[申请号：201410042392.8]，，包括钻杆、多个刀体、扩孔翼、下叶片、扩展油缸、上叶片、浆管和液压油管总成；刀体固定在叶片上；下叶片有以水平状放射形均布地固定在钻杆下部的外周面；扩孔翼位于下叶片的上方，沿钻杆径向对称布置，摆杆用销轴枢轴安装于位于钻杆外周面的销座上，并借助其端部置于缸筒的凹槽内；浆管置于扩展油缸的活塞及活塞杆的孔中；上述扩孔钻头采用组合式钻掘结构，除满足一般同截面桩的钻掘功能外，当需要进行扩底或扩孔作业时，通过操作扩展油缸使扩孔翼打开，增加承载桩的桩端及桩身的断面面积，该钻头用来构筑各种扩底桩和葫芦桩，具有单桩承载力高、桩径尺寸保证、施工方便、工作稳定可靠性和使用寿命长等特点。
但上述方案结构复杂，且扩孔翼的扩展方向右下往上逐渐变小，使扩孔翼初始受力较大，扩孔翼受力不均匀。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种结构简单，使用方便的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，包括一个带有主钻头的主钻杆及至少一个带有副钻头的副钻杆，所述的主钻杆和副钻杆平行设置，且主钻杆和副钻杆连接动力驱动机构，其特征在于，所述的主钻头上设有一个变径臂机构，该变径臂机构能向靠拢或远离主钻杆的轴心线方向运动从而改变变径臂机构的转动范围，当变径臂机构转动时，变径臂机构的转动半径由靠近主钻头的一端向远离主钻头的另一端逐渐变大。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的变径臂机构包括至少一根变径臂，该变径臂一端与主钻头的上表面铰接，另一端铰接变径臂驱动机构，所述的变径臂驱动机构一端与主钻杆固定连接，另一端能沿着主钻杆的轴向往复移动且在移动的过程中能拉动或推动变径臂靠近或远离主钻杆的轴心线从而改变变径臂远离主钻头一端的转动范围。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的变径臂驱动机构包括分别呈中空结构且套设在主钻杆上的驱动器输出轴和驱动器主体，其中，驱动器输出轴的端部与主钻杆固定连接，驱动器主体与驱动器输出轴活动连接并能沿着驱动器输出轴轴向移动，驱动器主体还与变径臂铰接。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的变径臂驱动机构靠近变径臂的一端连接有一个能与变径臂驱动机构同步移动的拉杆组件，该拉杆组件远离变径臂驱动机构的一端与变径臂铰接，所述的动力驱动机构包括分别与主钻杆和副钻杆驱动连接的主钻杆驱动器和副钻杆驱动器，其中，主钻杆驱动器设在主钻杆上，副钻杆驱动器与主钻杆驱动器固定连接或与主钻杆固定连接。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的拉杆组件包括套设在主钻杆上并呈筒状的拉杆套，所述的拉杆套一端与变径臂驱动机构固定连接，另一端铰接有至少一根滑动臂，滑动臂与变径臂铰接。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的拉杆组件还包括上固定盘和下固定盘，所述的上固定盘与拉杆套固定连接，所述的下固定盘与主钻杆固定连接，下固定盘位于主钻头上方且紧贴主钻头。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的变径臂有若干个且沿下固定盘的周向均匀设置，所述的滑动臂有若干个且沿上固定盘的周向均匀设置，变径臂与滑动臂一一对应。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的动力驱动机构顶部连接有加长杆，所述的加长杆和主钻杆呈中空结构，在主钻杆和加长杆内插设有能输送浆料的灌浆管，主钻杆上设有至少一个出浆孔，从灌浆管内的浆料能从出浆孔中流出。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的出浆孔位于上固定盘和下固定盘之间，所述的主钻杆、副钻杆、主钻头和副钻头的表面具有凹凸齿，在主钻杆和副钻杆上还分别设有向主钻杆和副钻杆内部凹进或突出的搅拌机构，所述的副钻杆上也设有出浆孔。
在上述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件中，所述的主钻杆呈中空结构，在主钻杆上设有一个连通主钻杆内部中空结构的出浆孔，该出浆孔位于变径臂机构的内侧，当浆液流入到主钻杆内并从出浆孔中流出时，浆液位于主钻杆和变径臂机构之间。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：结构简单可靠，钻孔过程中可随时调节孔径，从而达到变径的效果且受力均匀；变径臂之间的距离缩短，当泥土被钻头钻松时，变径臂可迅速将泥土搅拌，进一步提高了工作效率；本发明还可以实现边钻孔边喷浆的操作，且通过搅拌机构能达到匀浆效果，尤其适用用于制作水泥土搅拌桩或变径水泥土搅拌桩。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的另一个方向的结构示意图；
图3是本发明的工作状态图。
图中：主钻头1、主钻杆2、副钻头3、副钻杆4、动力驱动机构5、变径臂机构6、变径臂7、变径臂驱动机构8、驱动器输出轴9、驱动器主体10、拉杆组件11、主钻杆驱动器12、副钻杆驱动器13、拉杆套14、滑动臂15、上固定盘16、下固定盘17、加长杆18、灌浆管19、出浆孔20、搅拌机构21、轴承座100、搅拌条101、台阶部102。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，包括一个带有主钻头1的主钻杆2及至少一个带有副钻头3的副钻杆4，所述的主钻杆2和副钻杆4平行设置，但主钻头1和副钻头3可以在同一平面上，也可以不在同一平面上，当副钻头3有多个时，多个副钻头3可以在同一平面上，也可以不在同一平面上，主钻杆2和副钻杆4连接动力驱动机构5，本领域技术人员应当理解，动力驱动机构5能驱动主钻杆2和副钻杆4周向转动，可以是电机、液压马达、气动马达等，所述的各动力驱动机构可以不设在同一水平面上，所述的主钻头1上设有一个变径臂机构6，该变径臂机构6能向靠拢或远离主钻杆2的轴心线方向运动从而改变变径臂机构6的转动范围，当变径臂机构6转动时，变径臂机构6的转动半径由靠近主钻头1的一端向远离主钻头1的另一端逐渐变大。
本领域技术人员应当理解，变径臂机构6可以与主钻杆2同步转动，也可以通过齿轮箱结构等减速器与主钻杆2非同步转动，也就是说，变径臂机构6可以通过变速器与主钻杆2连接。在本实施例中，如图1所示，当变径臂机构6向主钻杆2靠拢时，转动范围变小，钻出的孔径自然变小，如图3所示，当变径臂机构6向远离主钻杆2方向扩张时，转动范围变大，钻出的孔径自然变大，从而实现变径钻孔的目的。
本领域技术人员还应当理解，当泥土未被完全搅松时，变径臂机构6受到的阻力较大，而变径臂机构6的搅拌范围越大，受到的阻力也越大，变径臂机构6的转动半径由靠近主钻头1的一端向远离主钻头1的另一端逐渐变大这个结构使泥土逐渐被搅松，在逐渐搅松的过程中变径臂机构6受到的阻力逐渐变小，恰好抵消变径臂机构6上的不同部位由于转动范围变大而受到的阻力变大的影响，使整个变径臂机构6受力均匀，搅拌也更均匀。
如图1所示，动力驱动机构5可以是同时驱动主钻杆2和副钻杆4，比如用电机带动齿轮结构实现一带多的驱动方式，也可以是分别对主钻杆2和副钻杆4进行驱动，单独控制。在本实施例中，动力驱动机构5包括分别与主钻杆2和副钻杆4驱动连接的主钻杆驱动器12和副钻杆驱动器13，其中，主钻杆驱动器12设在主钻杆2上，副钻杆驱动器13与主钻杆驱动器12固定连接或与主钻杆2固定连接。显然，副钻杆驱动器13与副钻杆4是一一对应的，可以单独控制启停。
如图1所示，变径臂机构6包括至少一根变径臂7，该变径臂7一端与主钻头1的上表面铰接，另一端铰接变径臂驱动机构8，所述的变径臂驱动机构8一端与主钻杆2固定连接，另一端能沿着主钻杆2的轴向往复移动且在移动的过程中能拉动或推动变径臂7靠近或远离主钻杆2的轴心线从而改变变径臂7远离主钻头1一端的转动范围。
变径臂驱动机构8包括分别呈中空结构且套设在主钻杆2上的驱动器输出轴9和驱动器主体10，本领域技术人员应当理解，驱动器输出轴9或驱动器主体10其中一个必然要与钻杆组件1固定连接，在本实施例中，作为一种优选的方案，驱动器输出轴9的端部与主钻杆2固定连接，驱动器主体10与驱动器输出轴9活动连接并能沿着驱动器输出轴9轴向移动，驱动器主体10还与变径臂7铰接。如上所述，变径臂驱动机构8可以是气缸或油缸，驱动器主体10可以是气缸主体或油缸主体，驱动器输出轴9则为动力输出轴，在本实施例中，驱动器输出轴9位置固定，由驱动器主体10带动变径臂7动作。
变径臂驱动机构8靠近变径臂7的一端连接有一个能与变径臂驱动机构8同步移动的拉杆组件11，该拉杆组件11远离变径臂驱动机构8的一端与变径臂7铰接。
具体的说，拉杆组件11包括套设在主钻杆2上并呈筒状的拉杆套14，所述的拉杆套14一端与变径臂驱动机构8固定连接，另一端铰接有至少一根滑动臂15，滑动臂15与变径臂7铰接。优选方案，拉杆组件11还包括上固定盘16和下固定盘17，所述的上固定盘16与拉杆套14固定连接，所述的下固定盘17与主钻杆2固定连接，下固定盘17位于主钻头1上方且紧贴主钻头1。
本发明的工作原理是：当人们在钻孔作业时，需要得到孔径较小的钻孔时，驱动器主体10工作，沿驱动器输出轴9上升，拉动滑动臂15上升，滑动臂15拉动变径臂7靠近主钻杆2，变径臂7的转动范围变小，得到小孔径钻孔；当需要得到孔径较大的钻孔时，如图3所示，驱动器主体10工作，沿驱动器输出轴9下降，推动滑动臂15下降，滑动臂15推动变径臂7远离主钻杆2，变径臂7的转动范围变大，得到大孔径钻孔。本领域技术人员还应当理解，在钻孔过程中还可以随时调节钻孔的孔径，也即通过驱动器主体10在钻孔过程中的上升和下降得到孔径大小不同的变径钻孔。
副钻杆4在主钻杆2作业时，也可以同时转动，副钻杆的作用是将主钻杆周围的土层搅松，以便更好的混合，副钻杆4的数量可根据具体作业要求来定制，如两根、三根、四根等等，间距均匀设置为优选方案，当然，副钻杆也可以不动。
实施例2
本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，主钻杆2呈中空结构，在主钻杆2上设有一个连通主钻杆2内部中空结构的出浆孔20，该出浆孔20位于变径臂机构6的内侧，当浆液流入到主钻杆2内并从出浆孔20中流出时，浆液位于主钻杆2和变径臂机构6之间，当变径臂机构6转动时，能直接把浆液与泥土进行混合搅拌，也即变径臂机构6不但起到变径扩孔的作用，还起到直接搅拌浆液从而使浆液与泥土混合均匀的作用，在制作水泥土搅拌桩时，这种结构能使成型的水泥土搅拌桩内的浆液分布均匀，从而提高水泥土搅拌桩的结构强度。根据需要可在至少一根副钻杆中也加上出浆孔，使副钻杆也能喷出浆液，这样钻出的水泥土搅拌桩就更加均匀。本领域技术人员应当理解，浆液可以是水泥浆、水泥灰、细砂、建筑垃圾、化学固化剂等建筑用物料。
实施例3
本实施例与实施例2的结构和工作原理基本相同，不同之处在于，变径臂7有若干个且沿下固定盘17的周向均匀设置，所述的滑动臂15有若干个且沿上固定盘16的周向均匀设置，变径臂7与滑动臂15一一对应。
动力驱动机构5顶部连接有加长杆18，所述的加长杆18和主钻杆2呈中空结构，在主钻杆2和加长杆18内插设有能输送浆料的灌浆管19，灌浆管19可以是与主钻杆2间隙配合或通过密封圈、密封条进行密封配合，主钻杆2上设有至少一个出浆孔20，从灌浆管19内的浆料能从出浆孔20中流出。副钻杆4也可以设置灌浆管19，副钻杆4上的灌浆管19可以单独与输送浆液的机构连接，也可以是与主钻杆2中的灌浆管19连接。
出浆孔20位于上固定盘16和下固定盘17之间，所述的主钻杆2、副钻杆4、主钻头1和副钻头3的表面具有凹凸齿，主钻杆2、副钻杆4上的凹凸齿用于提高搅拌力，主钻头1和副钻头3用于击破岩石，在击破的时候提高钻孔力和摩擦力，在主钻杆2和副钻杆4上还分别设有向主钻杆2和副钻杆4内部凹进或突出的搅拌机构21，搅拌机构21的形状、尺寸不做限定，可以是条状、柱状或孔状等等，优选方案，该搅拌机构21是突出与主钻杆2和/或副钻杆4表面的搅拌条101，可以通过焊接的方式与主钻杆2和/或副钻杆4固定连接，也可以是通过螺栓、螺钉、卡块等进行可拆卸连接。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，如图3所示，拉杆套14内设有与驱动器输出轴9相配适的台阶部102，如图1所示，当驱动器主体10拉动拉杆套14上升时，能够使台阶部102与驱动器输出轴9形成抵靠，从而起到止挡作用。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了主钻头1、主钻杆2、副钻头3、副钻杆4、动力驱动机构5、变径臂机构6、变径臂7、变径臂驱动机构8、驱动器输出轴9、驱动器主体10、拉杆组件11、主钻杆驱动器12、副钻杆驱动器13、拉杆套14、滑动臂15、上固定盘16、下固定盘17、加长杆18、灌浆管19、出浆孔20、搅拌机构21、轴承座100、搅拌条101、台阶部102等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，包括一个带有主钻头(1)的主钻杆(2)及至少一个带有副钻头(3)的副钻杆(4)，所述的主钻杆(2)和副钻杆(4)平行设置，且主钻杆(2)和副钻杆(4)连接动力驱动机构(5)，其特征在于，所述的主钻头(1)上设有一个变径臂机构(6)，该变径臂机构(6)能向靠拢或远离主钻杆(2)的轴心线方向运动从而改变变径臂机构(6)的转动范围，当变径臂机构(6)转动时，变径臂机构(6)的转动半径由靠近主钻头(1)的一端向远离主钻头(1)的另一端逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的变径臂机构(6)包括至少一根变径臂(7)，该变径臂(7)一端与主钻头(1)的上表面铰接，另一端铰接变径臂驱动机构(8)，所述的变径臂驱动机构(8)一端与主钻杆(2)固定连接，另一端能沿着主钻杆(2)的轴向往复移动且在移动的过程中能拉动或推动变径臂(7)靠近或远离主钻杆(2)的轴心线从而改变变径臂(7)远离主钻头(1)一端的转动范围。
3.根据权利要求2所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的变径臂驱动机构(8)包括分别呈中空结构且套设在主钻杆(2)上的驱动器输出轴(9)和驱动器主体(10)，其中，驱动器输出轴(9)的端部与主钻杆(2)固定连接，驱动器主体(10)与驱动器输出轴(9)活动连接并能沿着驱动器输出轴(9)轴向移动，驱动器主体(10)还与变径臂(7)铰接。
4.根据权利要求2所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的变径臂驱动机构(8)靠近变径臂(7)的一端连接有一个能与变径臂驱动机构(8)同步移动的拉杆组件(11)，该拉杆组件(11)远离变径臂驱动机构(8)的一端与变径臂(7)铰接，所述的动力驱动机构(5)包括分别与主钻杆(2)和副钻杆(4)驱动连接的主钻杆驱动器(12)和副钻杆驱动器(13)，其中，主钻杆驱动器(12)设在主钻杆(2)上，副钻杆驱动器(13)与主钻杆驱动器(12)固定连接或与主钻杆(2)固定连接。
5.根据权利要求4所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的拉杆组件(11)包括套设在主钻杆(2)上并呈筒状的拉杆套(14)，所述的拉杆套(14)一端与变径臂驱动机构(8)固定连接，另一端铰接有至少一根滑动臂(15)，滑动臂(15)与变径臂(7)铰接。
6.根据权利要求5所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的拉杆组件(11)还包括上固定盘(16)和下固定盘(17)，所述的上固定盘(16)与拉杆套(14)固定连接，所述的下固定盘(17)与主钻杆(2)固定连接，下固定盘(17)位于主钻头(1)上方且紧贴主钻头(1)。
7.根据权利要求6所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的变径臂(7)有若干个且沿下固定盘(17)的周向均匀设置，所述的滑动臂(15)有若干个且沿上固定盘(16)的周向均匀设置，变径臂(7)与滑动臂(15)一一对应。
8.根据权利要求6所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的动力驱动机构(5)顶部连接有加长杆(18)，所述的加长杆(18)和主钻杆(2)呈中空结构，在主钻杆(2)和加长杆(18)内插设有能输送浆料的灌浆管(19)，主钻杆(2)上设有至少一个出浆孔(20)，从灌浆管(19)内的浆料能从出浆孔(20)中流出。
9.根据权利要求8所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的出浆孔(20)位于上固定盘(16)和下固定盘(17)之间，所述的主钻杆(2)、副钻杆(4)、主钻头(1)和副钻头(3)的表面具有凹凸齿，在主钻杆(2)和副钻杆(4)上还分别设有向主钻杆(2)和副钻杆(4)内部凹进或突出的搅拌机构(21)，所述的副钻杆(4)上也设有出浆孔(20)。
10.根据权利要求1所述的用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件，其特征在于，所述的主钻杆(2)呈中空结构，在主钻杆(2)上设有一个连通主钻杆(2)内部中空结构的出浆孔(20)，该出浆孔(20)位于变径臂机构(6)的内侧，当浆液流入到主钻杆(2)内并从出浆孔(20)中流出时，浆液位于主钻杆(2)和变径臂机构(6)之间。
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