CN105952380B - 一种模扩孔设备及其扩孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模扩孔设备及其扩孔方法，滑套管中安装有套管，套管一端伸出滑套管后设置在滑套管外部，套管中安装有偏心斜块，滑套管中设置有顶杆，顶杆穿过滑套管后设置在套管中，套管中设置有扩孔器，扩孔器和顶杆之间设置有弹性机构，弹性机构同时与扩孔器和顶杆连接，顶杆远离弹性机构的一端设置有传动柄，该端头插入到传动柄中，顶杆的外壁套合有复位机构，复位机构设置在滑套管中，套管上开设有扩孔滑槽，滑套管上安装有扭矩传动以及直线保持机构，扭矩传动以及直线保持机构同时与滑套管和传动柄连接。本方案结构简单，能够对孔底实现扩孔，便于扩孔型锚栓植入后展开实现固定，保证了锚栓安全后不会产生位移，提高了工程项目的安全性。

Description

一种模扩孔设备及其扩孔方法

技术领域

本发明涉及一种建筑工具，具体涉及一种模扩孔设备及其扩孔方法。

背景技术

后锚固，即通过相关技术手段在既有混凝土结构上的锚固，是相对于浇筑混凝土时预先埋设的先锚固（预埋）而命名的，具有施工简便、使用灵活等优点。随着产品种类的丰富、费用的降低，施工技术的普及，混凝土后锚固技术由初期仅限于改造、结构加固项目逐步在新建工程中被广泛采用。

锚栓是一切后锚固组件的总称，是将被连接件锚固到混凝土等基层材料上的锚固组件。锚栓按其工作原理及构造的不同，锚固性能及适用范围存在较大差异。

扩孔型锚栓是通过钻孔底部混凝土的扩孔，利用扩孔后形成的混凝土斜面与锚栓膨胀锥之间的机械互锁，实现对结构固定件的锚固。扩孔型锚栓在锚栓中属于可靠性高；安全性高的高性能锚栓。

钻孔底部混凝土的扩孔，在实际施工中，由于没有可靠实用的扩孔工具，导致了扩孔型锚栓的高性能无法体现。使得扩孔型锚栓在工程使用中转变成了摩擦型机械锚栓，给工程项目带来了极大的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是由于没有可靠实用的扩孔工具，导致了扩孔型锚栓的高性能无法体现，使得扩孔型锚栓在工程使用中转变成了摩擦型机械锚栓，给工程项目带来了极大的安全隐患，因此提供一种模扩孔设备及其扩孔方法，该设备及方法能够在成型孔中实现对孔底位置进行扩大孔尺寸，这样在锚栓插入后能够实现咬合固定，保证了工程项目的安全。

本发明通过下述技术方案实现：

一种模扩孔设备，包括滑套管，所述滑套管中安装有套管，套管一端伸出滑套管后设置在滑套管外部，在套管中安装有偏心斜块，滑套管中设置有顶杆，顶杆穿过滑套管后设置在套管中，套管中设置有扩孔器，扩孔器和顶杆之间设置有弹性机构，弹性机构同时与扩孔器和顶杆连接，在扩孔器沿着偏心斜块的斜面滑动时弹性机构能够进行相应方向的弯曲，顶杆远离弹性机构的一端设置有传动柄，且该端头插入到传动柄中，顶杆的外壁套合有复位机构，复位机构设置在滑套管中，并且复位机构设置在套管和传动柄之间，套管远离滑套管的一端的外壁上开设有扩孔滑槽，扩孔器在工作时能够沿着偏心斜块的斜面和扩孔滑槽从套管中滑出，滑套管上安装有扭矩传动以及直线保持机构，且扭矩传动以及直线保持机构同时与滑套管和传动柄连接。物体需要锚固时，先在待锚固位置进行钻圆柱型孔，然后植入扩孔型锚栓，通过将扩孔型锚栓底部展开呈喇叭状结构，形成机械锁键，来达到预埋性能的安全效果，但是由于没有对应的钻孔工具，造成了圆柱型孔底部和开口相同，扩孔型锚栓植入后其底部展开时并没有相应的孔底空间，从而扩孔型锚栓与孔壁无法咬合固定，使得扩孔型锚栓在工程使用中转变成了摩擦型机械锚栓，给工程项目带来了极大的安全隐患，而本技术方案则是通过设计专门的扩孔设备，作为安装扩孔型锚栓的必备工具，在扩孔器、偏心斜块和弹性机构的配合作用下，对圆柱型孔底部壁面进行扩展，形成底部为圆锥体的孔，这样植入扩孔型锚栓后，通过将扩孔型锚栓底部展开呈喇叭状结构与圆锥体相互配合，形成机械锁键，达到预埋性能的安全效果，锚栓被牢牢固定在孔中，保证了工程项目的安全。

进一步地，扭矩传动以及直线保持机构包括端盖、定位块和滑键，传动柄的外壁设置有滑键槽，定位块固定在滑键槽中，传动柄朝向扩孔器的端头插入到滑套管中，随着传动柄在滑套管中移动时定位块与滑套管中的定位台阶接触或远离来对传动柄直线运动的往返行程进行控制，利用复位弹簧制成的复位机构推动传动柄快速复位，并且复位弹簧也能够吸收扩孔时的振动。

端盖旋合在滑套管远离套管的一端的外壁上传动柄穿过端盖且能够在端盖中移动，滑键同时卡入到滑键槽和滑套管中的端面键槽中，且滑键能够在滑键槽中移动，传动柄通过滑键将扭矩传递给滑套管，传动柄在滑键的定位下作直线滑动，以推动刀柄在作直线运动和偏心运动。

进一步地，弹性机构包括弹性件槽一、弹性件槽二和弹性件，弹性件槽一与扩孔器固定为整体结构，弹性件槽二与顶杆固定为整体结构，且弹性件同时套在弹性件槽一的外壁和弹性件槽二的外壁上，将套管的外壁与滑套管的内壁连接形成整体结构；顶杆远离弹性件槽二的一端插入到传动柄中并与传动柄固定形成整体结构，滑套管的中心线、套管的中心线和传动柄的中心线重合。弹性机构是用于对刀柄沿着偏心斜块的斜面运动时进行形变的机构，同时由于弹簧制成的弹性件套在弹性件槽一和弹性件槽二上，弹性件槽一和弹性件槽二之间没有直接连接，其能够实现形变，并且对刀柄扩孔时产生的振动进行吸收，扩孔时更加稳定，工人手持时更加安全。

进一步地，扩孔器包括刀柄和刀头，刀头安装在刀柄远离顶杆的一端，弹性件槽一与刀柄远离刀头的一端固定为整体结构。刀柄和刀头本身为现有结构，刀头和刀柄采用焊接的方式固定在一起，在扩孔时不会脱落。

将偏心斜块贴合在套管远离滑套管的一端的内壁上，且偏心斜块的端头与套管远离滑套管的一端平齐，这样在扩孔时刀头伸出斜面后即对孔进行扩展，偏心斜块和扩孔器滑槽分别设置在套管中心线的两侧，这样便于刀柄从扩孔器滑槽中伸出，通过在偏心斜块上设置有通孔，套管上设置有贯穿孔，且贯穿孔的中心线和套管的中心线垂直相交，贯穿孔中设置有销钉，且销钉同时穿过通孔和贯穿孔来实现偏心斜块与套管内壁的固定，偏心斜块的斜面与套管的中心线呈0°至60°的夹角，这样在扩孔时随着顶杆的移动，能够将刀柄沿着斜面逐渐伸出到套管外部，在扩孔时形成的斜面能够承受锚栓拉紧时的压力，超过60°时，将造成锚栓底部无法展开，无法进行固定，偏心斜块的斜面与套管的中心线最佳夹角为30°。销钉的设置，能够根据不同的扩孔角度快速更换偏心斜块，从而更加提高更换效率。

一种模扩孔设备的扩孔方法，包括扩孔和回退步骤，其中扩孔过程为：将传动柄与电机的转轴连接，打开开关，将套管插入圆柱型孔中，在电机作用下推动传动柄朝着套管方向水平移动并且沿着自身轴线旋转，传动柄通过滑键传递扭矩给滑套管，带动滑套管也同步转动，随着传动柄朝着套管方向水平移动过程中复位机构被压缩，顶杆在套管中移动过程中，刀柄逐渐移动到与偏心斜块的斜面底部接触时，随着顶杆继续移动，弹性机构沿着斜面产生弯曲，从而刀柄沿着偏心斜块的斜面逐渐从扩孔滑槽中滑出套管，随着离心力作用，刀头就对孔底部接触进行扩孔，当复位机构被压缩后直到定位块与定位台阶接触时传动柄被挡住无法移动，为刀柄最大伸出距离，即刀头扩孔到最大尺寸。

回退过程为：扩孔完成后，关闭开关，没有电机对传动柄的推动，传动柄停止转动，在复位机构的弹力作用下，传动柄只能沿着其轴线进行水平移动，推动传动柄逐渐向着与套管相反方向移动，刀柄也沿着偏心斜块的斜面逐渐从扩出的孔中退出，由于套管壁面的限制，利用弹性机构的弹性，将刀柄逐渐导入到套管中，最终将套管从圆柱型孔中取出。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）本发明结构简单，能够对孔底实现尺寸扩大，便于扩孔型锚栓植入后展开实现固定，保证了锚栓安全后不会产生位移，提高了工程项目的安全性；

（2）本发明在扩孔时实现直线运动和旋转运动，刀柄在偏心斜块的作用下在圆柱孔底部扩展出圆锥孔，锚栓植入后顶开的锚底与圆锥孔壁面紧密贴合实现固定，从而保证了使用的安全性；

（3）本发明通过设计弹性机构来实现偏心运动时顶杆和刀柄之间的角度变化，使得扩孔过程流畅，并且弹性机构的减振使得扩孔过程更加平稳，扩出的孔更加圆滑，锚栓植入后贴合更加紧密。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明未扩孔时的状态示意图；

图3为本发明正在扩孔时的状态示意图；

图4为套管的结构示意图；

图5为滑套管的结构示意图；

图6为顶杆与弹性件槽二的结构示意图；

图7为传动柄的结构示意图；

图8为端盖的结构示意图；

图9为刀柄与弹性件槽一的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-传动柄，1-1-滑键槽，1-2-安装孔，1-3-连接槽，2-端盖，2-1-端盖孔，2-2-螺纹，3-滑键，4-定位块，5-复位弹簧，6-滑套管，6-1-端面键槽，6-2-锁紧螺纹，6-3-定位台阶，7-顶杆，8-套管，8-1-贯穿孔，9-弹性件槽二，10-弹性件，11-弹性件槽一，12-刀柄，12-1-刀头安装槽，13-刀头，14-偏心斜块，15-扩孔滑槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图9所示，一种模扩孔设备，包括滑套管6，所述滑套管6中安装有套管8，套管8一端伸出滑套管6后设置在滑套管6外部，在套管8中安装有偏心斜块14，滑套管6中设置有顶杆7，顶杆7穿过滑套管6后设置在套管8中，套管8中设置有扩孔器，扩孔器包括刀柄12和刀头13，刀柄12和顶杆7之间设置有弹性机构，弹性机构包括弹性件槽一11、弹性件槽二9和弹性件10，弹性件槽一11与刀柄12固定为整体结构，弹性件槽二9与顶杆7固定为整体结构，由于顶杆7和刀柄12没有直接连接，其呈分段结构，而通过弹簧制成的弹性件10同时套在弹性件槽一11的外壁和弹性件槽二9的外壁上，弹性件槽表面设置有与弹性件10配合的凹槽，这样弹性件10卡入后在工作时不会脱落，保证了工作的持续性和安全性。在刀柄12远离顶杆7的一端内凹形成刀头安装槽12-1，刀头13焊接在刀头安装槽12-1中，这样在进行扩孔时更加稳固。

在刀柄12沿着偏心斜块14的斜面滑动时弹性件槽一11、弹性件槽二9和弹性件10组成的弹性机构能够进行相应方向的弯曲，套管8的外壁与滑套管6的内壁连接形成整体结构；顶杆7插入到传动柄1的安装孔1-2中并与传动柄1固定形成整体结构，滑套管6的中心线、套管8的中心线和传动柄1的中心线重合，保证了扩孔时孔的形状规则，顶杆7的外壁套合有复位弹簧5，复位弹簧5设置在滑套管6中，并且复位弹簧5设置在套管8和传动柄1之间，复位弹簧5为传动柄1的返行提供推力，在滑套管6中设置有定位台阶6-3，复位弹簧5设置在定位台阶6-3和传动柄1之间，传动柄1直线运动的往返行程由定位台阶6-3和定位块4控制。

套管8远离滑套管6的一端的外壁上开设有扩孔滑槽15，刀柄12和刀头13在工作时能够沿着偏心斜块14的斜面和扩孔滑槽15从套管8中滑出，滑套管6上安装有扭矩传动以及直线保持机构，扭矩传动以及直线保持机构包括端盖2、定位块4和滑键3，在传动柄1上开设有连接槽1-3用于传动柄1与电机转轴连接，传动柄1的外壁设置有滑键槽1-1，定位块4固定在滑键槽1-1中，传动柄1朝向刀柄12的端头插入到滑套管6中，随着传动柄1在滑套管6中移动时定位块4与滑套管6中的定位台阶6-3接触或远离，端盖2旋合在滑套管6远离套管8的一端的外壁上，端盖2中设置有端盖孔2-1，传动柄1穿过端盖孔2-1且能够在端盖孔2-1中移动，同时在端盖内壁上设置有螺纹2-2，滑套管6远离刀柄12的端头外壁设置有锁紧螺纹6-2，端盖中的螺纹2-2与滑套管6上的锁紧螺纹6-2旋合，滑键3同时卡入到滑键槽1-1和滑套管6的端面键槽6-1中，且滑键3能够在滑键槽1-1中移动，滑键3由端面键槽6-1和端盖2定位，传动柄1通过滑键3将扭矩传递给滑套管6，实现传动柄1和滑套管6的同步转动。

为了使得偏心斜块14能够固定在套管8上，在偏心斜块14上设置了通孔，套管8上也设置有贯穿孔8-1，且贯穿孔8-1的中心线和套管8的中心线垂直相交，使得偏心斜块14的高度大于套管8的半径，这样刀柄沿着偏心斜块14的斜面移动时能够整体伸出到套管8外部，实现大范围扩孔，而且为了在扩孔时能够将刀柄伸出时更加便利顺畅，偏心斜块14的端头最好与套管8远离滑套管6的一端平齐，偏心斜块14和扩孔器滑槽15最好分别设置在套管8中心线的两侧，贯穿孔8-1中设置有销钉，销钉要同时穿过通孔和贯穿孔8-1，是作为将偏心斜块14固定在套管8中，工作时保持稳固，更换也很方便。

偏心斜块14的斜面与套管8的中心线的角度根据型号进行选择，但是最好在0°至60°内，超过这个设定范围后，就将造成扩出的孔高度不足，锚栓植入后底部不能完全展开，或者锚栓底部无法与孔底大范围接触，造成锚栓受力小，容易从孔中脱落，经过多次现场实验测定，偏心斜块14的斜面与套管8的中心线的角度在0°至60°内时则能够有效避免上述问题，锚栓的受力能够完全满足设计要求，而当在偏心斜块14的斜面与套管8的中心线呈30°夹角时，此时实现了锚栓展开的底部与扩出的孔底面完全接触，其受力最大，保证了悬挂物品时的安全性。

本技术方案成熟可靠，所用材料属于常规材料，所采用加工工艺属于通用加工工艺，便于制造，降低了成本，工作时套管8、滑套管6和顶杆7均进行同步旋转运动，同时顶杆7也沿着其轴线在套管8和滑套管6中水平移动，并且通过复位弹簧5实现返程，能够完全满足工程项目的需求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模扩孔设备，其特征在于，包括滑套管（6），所述滑套管（6）中安装有套管（8），套管（8）一端伸出滑套管（6）后设置在滑套管（6）外部，在套管（8）中安装有偏心斜块（14），滑套管（6）中设置有顶杆（7），顶杆（7）穿过滑套管（6）后设置在套管（8）中，套管（8）中设置有扩孔器，扩孔器和顶杆（7）之间设置有弹性机构，弹性机构同时与扩孔器和顶杆（7）连接，在扩孔器沿着偏心斜块（14）的斜面滑动时弹性机构能够进行相应方向的弯曲，顶杆（7）远离弹性机构的一端设置有传动柄（1），且该端的端头插入到传动柄（1）中，顶杆（7）的外壁套合有复位机构，复位机构设置在滑套管（6）中，并且复位机构设置在套管（8）和传动柄（1）之间，套管（8）远离滑套管（6）的一端的外壁上开设有扩孔滑槽（15），扩孔器在工作时能够沿着偏心斜块（14）的斜面和扩孔滑槽（15）从套管（8）中滑出，滑套管（6）上安装有扭矩传动以及直线保持机构，且扭矩传动以及直线保持机构同时与滑套管（6）和传动柄（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述扭矩传动以及直线保持机构包括端盖（2）、定位块（4）和滑键（3），传动柄（1）的外壁设置有滑键槽（1-1），定位块（4）固定在滑键槽（1-1）中，传动柄（1）朝向扩孔器的端头插入到滑套管（6）中，随着传动柄（1）在滑套管（6）中移动时定位块（4）与滑套管（6）中的定位台阶接触或远离，端盖（2）旋合在滑套管（6）远离套管（8）的一端的外壁上，传动柄（1）穿过端盖（2）且能够在端盖（2）中移动，滑键（3）同时卡入到滑键槽（1-1）和滑套管（6）中的端面键槽（6-1）中，且滑键（3）能够在滑键槽（1-1）中移动。

3.根据权利要求2所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述弹性机构包括弹性件槽一（11）、弹性件槽二（9）和弹性件（10），弹性件槽一（11）与扩孔器固定为整体结构，弹性件槽二（9）与顶杆（7）固定为整体结构，且弹性件（10）同时套在弹性件槽一（11）的外壁和弹性件槽二（9）的外壁上。

4.根据权利要求3所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述扩孔器包括刀柄（12）和刀头（13），刀头（13）安装在刀柄（12）远离顶杆（7）的一端，弹性件槽一（11）与刀柄（12）远离刀头（13）的一端固定为整体结构。

5.根据权利要求3所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述套管（8）的外壁与滑套管（6）的内壁连接形成整体结构；顶杆（7）远离弹性件槽二（9）的一端插入到传动柄（1）中并与传动柄（1）固定形成整体结构，滑套管（6）的中心线、套管（8）的中心线和传动柄（1）的中心线重合。

6.根据权利要求1所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述偏心斜块（14）的斜面与套管（8）的中心线呈0°至60°的夹角。

7.根据权利要求6所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述偏心斜块（14）的斜面与套管（8）的中心线呈30°的夹角。

8.根据权利要求1所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述偏心斜块（14）固定在套管（8）远离滑套管（6）的一端的内壁上，且偏心斜块（14）的端头与套管（8）远离滑套管（6）的一端平齐，偏心斜块（14）和扩孔滑槽（15）分别设置在套管（8）中心线的两侧；所述复位机构为复位弹簧（5）。

9.根据权利要求1所述的一种模扩孔设备，其特征在于，所述偏心斜块（14）上设置有通孔，套管（8）上设置有贯穿孔（8-1），且贯穿孔（8-1）的中心线和套管（8）的中心线垂直相交，贯穿孔（8-1）中设置有销钉，且销钉同时穿过通孔和贯穿孔（8-1）。

10.根据权利要求4所述的一种模扩孔设备的扩孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）扩孔过程：将传动柄（1）与电机的转轴连接，打开开关，将套管（8）插入圆柱型孔中，推动传动柄（1）朝着套管（8）方向水平移动并且沿着自身轴线旋转，通过滑键（3）传递扭矩，带动滑套管（6）也同步转动，随着传动柄（1）朝着套管（8）方向水平移动过程中复位机构被压缩，顶杆（7）在套管（8）中移动过程中，刀柄（12）逐渐移动到与偏心斜块（14）的斜面底部接触时，随着顶杆（7）继续移动，弹性机构沿着斜面产生弯曲，刀柄（12）沿着偏心斜块（14）的斜面逐渐从扩孔滑槽（15）中滑出套管（8），随着离心力作用，刀头（13）对孔底部接触进行扩孔，当复位机构被压缩后直到定位块（4）与定位台阶接触时，刀头扩孔到最大尺寸；

（2）回退过程：扩孔完成后，关闭开关，在复位机构的弹力作用下，推动传动柄（1）逐渐向着与套管（8）相反方向移动，刀柄（12）也沿着偏心斜块（14）的斜面逐渐从扩出的孔中退出，利用弹性机构的弹性，将刀柄（12）逐渐导入到套管（8）中，最终将套管（8）从圆柱型孔中取出。