CN106437527A - 扩孔钻头及具有该扩孔钻头的钻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扩孔钻头及具有该扩孔钻头的钻机。其中，该扩孔钻头包括：用于与钻机相连接的承载体、以及切割体和滑块；其中，所述切割体的第一端与所述承载体转动连接，所述切割体的第二端为自由端；所述承载体设置有滑轨，所述滑块可滑动地连接于所述滑轨，所述滑块还设置有用于与驱动机构相连接的连接部；所述滑块与所述切割体的第一端相连接，用于带动所述切割体相对所述承载转动以使所述切割体伸出和收回所述承载体。本发明中仅通过滑块来带动切割体转动，便可以实现对钻孔的底部的扩孔，该结构较为简单，易于安装和拆卸，维护成本低。另外，本发明中滑块驱动的结构较为简单，使扩孔钻头的尺寸容易小型化，能够实现对小孔径钻孔的扩底。

Description

扩孔钻头及具有该扩孔钻头的钻机

技术领域

本发明涉及基础工程模型试验技术领域，具体而言，涉及一种扩孔钻头及具有该扩孔钻头的钻机。

背景技术

在基础工程领域，模型试验和真型试验是研究基础承载特性(如上拔力等)的两种主要方法。其中，模型试验主要在实验室中进行，过程是：先预制一基础，然后在基础的四周回填重塑土或人工配制的地质力学材料，以模拟地基实际使用环境中的原状土，然后对基础进行上拔力等试验，测试基础的承载特性。该种试验方式因可实现对地基基础参数的人为控制，且可重复性好，因此在基础工程研究领域被大量采用。但由于通过重塑土或人工配制的地质力学材料来模拟原状土，并不能真实反映原状土地基土的结构性和胶结特征，因此现有模型试验无法真实模拟真型试验中基础-地基土的界面特征。

真型试验是在现场进行试验，具有与工程实际应用完全相同的地基参数、基础参数、地基-基础界面参数等边界条件，所以与模型试验相比，真型试验是研究基础承载性状最直接、最有说服力的方法。目前，真型试验的过程一般为：在现场的原状土上进行钻孔，然后在钻孔内制作基础，之后对基础进行上拔力等承载试验。由于真型试验中基础四周为未被扰动的原状土，所以试验结果更可信。在试验过程中，一般还会对钻孔的底部进行扩孔，以提高基础的承载特性。由于是进行试验，所以钻孔的尺寸比实际工程应用钻孔尺寸大大地减小，相应地，小型的扩孔设备便能满足钻孔的要求。而目前，真型试验中采用的小型扩孔设备一般通过液压等驱动方式进行驱动，结构也较为复杂，安装和拆卸较繁琐，给真型试验带来诸多不便。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种扩孔钻头，旨在解决现有模型试验中的扩孔钻头结构复杂的问题。本发明还提出了一种具有该扩孔钻头的钻机。

一个方面，本发明提出了一种扩孔钻头，该扩孔钻头包括：用于与钻机相连接的承载体、以及切割体和滑块；其中，所述切割体的第一端与所述承载体转动连接，所述切割体的第二端为自由端；所述承载体设置有滑轨，所述滑块可滑动地连接于所述滑轨，所述滑块还设置有用于与驱动机构相连接的连接部；所述滑块与所述切割体的第一端相连接，用于带动所述切割体相对所述承载体转动以使所述切割体伸出和收回所述承载体。

进一步地，上述扩孔钻头中，所述切割体的第一端设置有弧形连接部，所述弧形连接部的侧面设置有第一啮合齿，所述滑块的侧面设置有第二啮合齿，所述第一啮合齿与所述第二啮合齿相啮合连接。

进一步地，上述扩孔钻头中还包括：限位结构；其中，所述限位机构连接于所述承载体且置于所述滑轨的端部，用于防止所述滑块滑脱所述滑轨。

进一步地，上述扩孔钻头中，所述承载体为空心的壳体；所述滑块和所述滑轨均置于所述壳体内，并且，所述滑轨与所述壳体的内壁相连接；所述壳体还开设有用于所述驱动机构穿过的穿设孔；所述壳体对应于所述切割体开设有贯穿所述壳体侧壁的通道，所述通道用于所述切割体伸出和收回所述壳体。

进一步地，上述扩孔钻头中，所述滑块为多面柱状体，并且，所述多面柱状体的各侧面均设置有第二啮合齿；所述切割体为多个，并且，各所述切割体与所述多面柱状体的各侧面的第二啮合齿一一对应的啮合连接。

进一步地，上述扩孔钻头中，所述滑块为四面柱状体，并且，所述四面柱状体的各侧面均设置有第二啮合齿；所述切割体为两个，并且，两个所述切割体与所述四面柱状体的相对的两个侧面的第二啮合齿啮合连接。

进一步地，上述扩孔钻头中，所述承载体的第一端设置有连接部，所述连接部用于与所述钻机的钻杆相连接。

可以看出，本发明中仅通过滑块来带动切割体转动，便可以实现对旋孔的底部的扩孔，该结构较为简单，易于安装和拆卸，维护成本低。另外，本发明中滑块驱动的结构较为简单，使扩孔钻头的尺寸容易小型化，能够实现对小孔径旋孔的扩底。

另一方面，本发明还提出了一种钻机，包括钻杆和上述任一种扩孔钻头，所述扩孔钻头与所述钻杆相连接。

进一步地，上述钻机还包括：传动杆；其中，所述钻杆沿轴向开设有贯穿所述钻杆的腔体，所述传动杆穿设于所述腔体，并且，所述传动杆的第一端与所述滑块相连接，所述传动杆的第二端置于所述腔体外。

由于钻机具有上述效果，所以具有该钻机的扩孔钻头也具有相应的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的扩孔钻头的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的扩孔钻头的俯视图；

图3为本发明实施例提供的钻机的工作状态图；

图4为本发明实施例提供的钻机的又一工作状态图；

图5为本发明实施例提供的钻机的又一工作状态图；

图6为本发明实施例提供的钻机的又一工作状态图；

图7为本发明实施例提供的钻机的又一工作状态图；

图8为扩底后的钻孔剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

扩孔钻头实施例：

参见图1和图2，图中示出了本发明实施例提供的扩孔钻头的优选结构，该扩孔钻头可以安装在钻机的钻杆4上，在真型试验中对钻孔的底部进行扩孔。如图所示，该扩孔钻头包括：承载体1、切割体2和滑块3。

其中，切割体2和滑块3均安装在承载体1上，承载体1用于与钻机的钻杆4相连接。具体实施时，承载体1可以设置有第一连接部，第一连接部与钻杆4螺纹连接。

切割体2用于对原状土进行切割，切割体2可以为长条形结构，切割体2的第一端(图1所示的上端)与承载体1转动连接，切割体2的第二端(图1所示的下端)为自由端。具体实施时，切割体2的第一端与承载体1之间的转动连接可以为销轴连接，当然，也可以为本领域技术所熟知的其他转动连接，例如螺栓连接等，本实施例对该转动连接的具体形式不做任何限定。

需要说明的是，具体实施时，切割体的具体数量可以根据实际需要来确定，本实施例对其不做任何限定。

承载体1设置有滑轨(图中未示出)，滑块3可滑动地连接于滑轨，滑块3还设置有用于与驱动机构5相连接的第二连接部。滑块3与切割体2的第一端相连接，用于带动切割体2相对承载体1转动以使切割体2伸出承载体1预设长度和收回至承载体1。具体地，滑块31与滑轨之间可以通过燕尾槽相连接，驱动机构5可以为传动杆，传动杆的第一端(图1所示的下端)与滑块3相连接，传动杆的第二端为自由端，旋拧传动杆，传动杆向下运动，进而带动滑块3沿着滑轨向下滑动，滑块3上的第二连接部可以为螺纹连接孔，滑块3与传动杆螺纹连接。

具体实施时，承载体1可以为板状结构，切割体2和驱动装置可以安装在该板状结构的侧面上，承载体1还可以为空心的壳体结构，滑块和滑轨可以设置在该壳体内，本实施例对承载体的具体结果不做任何限定。

钻孔时，先将钻机移动到指定位置，调试钻机，确定打孔位置；然后用普通的直孔钻头旋钻直孔，打孔深度需要超出设计深度一定距离，超出设计深度的部分用于存储扩孔时的土方，所以超出设计深度的部分可以根据扩孔直径产生废弃的土方来确定。钻孔达到预期位置后将钻机的螺旋旋钻杆提出，拆卸下直孔钻头，并将本实施例中的扩孔钻头安装在螺旋钻杆上，此时，切割体2收回至承载体1，然后将本实施例中的扩孔钻头下放到设计扩底的位置，并通过驱动机构5带动滑块向下运动，使切割体2旋出承载体1外一定长度，再次启动螺旋钻杆旋转，螺旋钻杆带动承载体1转动，进而带动切割体2转动，对直孔底部的原状土进行切割扩孔。

可以看出，本实施例中的扩孔钻头仅通过滑块3来带动切割体2转动，进而调节伸出承载体1外的长度，即可实现对钻孔的底部进行扩孔，该扩孔钻头结构较为简单，易于安装和拆卸，维护成本低。另外，与现有技术中的液压驱动方式相比，本实施例中滑块驱动的结构较为简单，使扩孔钻头的尺寸容易小型化，在真型试验中便于操作，并能够实现对小孔径钻孔的扩底。

再继续参见图1，切割体2的第一端设置有弧形连接部21，该弧形连接部21优选为圆弧体，弧形体的侧面设置有第一啮合齿(图中未示出)，滑块3的侧面设置有第二啮合齿(图中未示出)，第一啮合齿与第二啮合齿啮合连接。当驱动机构5驱动滑块3沿着滑轨向下运动时，由于滑块3与切割体2的第一端的弧形连接部啮合连接，所以滑块3会带动切割体2旋出承载体1一定长度。当驱动机构驱动滑块3沿着滑轨向上运动时，滑块3会带动切割体2收回至承载体1。本实施例中，滑块3与弧形连接部21采用齿轮啮合的连接方式，结构较为简单，易于实现。

为了对滑块3进行限位，上述实施例中还可以增设限位结构(图中未示出)。其中，该限位机构连接于承载体1且置于滑轨的下端，以防止滑块3滑至最下方时脱离滑轨。

上述各实施例中，承载体1优选为空心壳体结构，滑块3和滑轨均置于该空心壳体内，并且，滑轨与壳体的内壁相连接，壳体还开设有用于与滑块3相连接的驱动机构5穿过的穿设孔。壳体对应于切割体2开设有贯穿壳体侧壁的通道，通道用于切割体2伸出和收回至壳体。具体实施时，壳体上可以设置有连接耳，切割体2的弧形连接部与该连接耳转动连接，该连接耳可以连接于壳体的外壁，也可以连接于壳体的内壁，具体设置方式可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。

本实施例中可以将滑块3和滑轨置于壳体内，可以减少滑块3和滑轨与原状土之间的接触，减少了对滑块3和滑轨的磨损。

上述各实施例中，滑块3可以为多面柱状体，并且，多面柱状体的各侧面均设置有第二啮合齿；切割体2的数量可以与多面柱状体的面数相同，并且，各切割体2与多面柱状体的各侧面的第二啮合齿一一对应的啮合连接。相应地，壳体上对应于每个切割体2均开设有用于该切割体旋入和旋出的通道。本实施例中，设置有多个切割体2，大大地提高了的切割效率。

上述各实施例中，滑块31也可以为四面柱状体，并且，四面柱状体相对的两个侧面均设置有第二啮合齿；相应地，切割体2为两个，并且，两个切割体2与四面柱状体的相对的两个侧面的第二啮合齿啮合连接。

需要说明的是，本实施例中的上下均相对于图1所示的扩孔钻头的工作状态而言。

综上，本实施例中仅通过滑块来带动切割体转动，便可以实现对旋孔的底部的扩孔，该结构较为简单，易于安装和拆卸，维护成本低。另外，本实施例中滑块驱动的结构较为简单，使扩孔钻头的尺寸容易小型化，能够实现对小孔径旋孔的扩底。

钻机实施例：

参见图3，本发明实施例还提出了一种钻机，该钻机包括钻杆4和上述任一种扩孔钻头，扩孔钻头与钻杆4相连接。在靠近钻杆4上端的位置，在钻机的主体8上设置有一承载平台6，电机7置于该承载平台6上。电机7与钻杆4相连接，用于驱动钻杆4旋转。其中，扩孔钻头的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

参见图3，上述实施例中的钻机还可以包括：用于驱动滑块上下运动的传动杆9。其中，钻杆沿轴向开设有贯穿钻杆的腔体，该传动杆9穿设于该腔体，该腔体的内径大于传动杆9的外径，以使传动杆9可以在该腔体内上下自由运动。传动杆9的第一端与滑块相连接，传动杆9的第二端为自由端，工作人员通过旋拧传动杆9的第二端控制传动杆9转动，进而带动滑块滑动。

下面结合图4至图8，对钻孔过程进行详细说明。钻孔时，先将钻机移动到指定位置，调试钻机，确定打孔位置；然后用普通的直孔钻头10旋钻直孔，打孔深度需要超出设计深度A一定距离，超出设计深度A的部分用于存储扩孔时的土方，所以超出设计深度的部分可以根据扩孔直径产生废弃的土方来确定，如图4所示。钻孔达到预期位置后将螺旋钻杆提出，拆卸下直孔钻头10，并将本发明实施例中提供的扩孔钻头11安装在螺旋钻杆4上，如图5所示。然后再将本实施例提供的扩孔钻头11下放到设计扩底的位置，工作人员向下旋转传动杆9，扩孔钻头11中的滑块随之向下移动，带动切割体进行转动，切割体展开，然后通过电机7控制螺旋钻杆4旋转，切割体对周围土体切削扩孔，如图6所示。将切割体2展开状态继续向下钻进一定距离，形成完整扩底，如图7所示。工作人员旋拧传动杆9向上运动，使切割体2旋回至承载体1，并控制螺旋钻杆4向上运动，并观测超出设计深度部分的钻孔是否已经填满，如果没有填满用钻孔的弃土填满，夯实，完成扩孔，如图8所示。

由于扩孔钻头具有上述效果，所以具有该扩孔钻头的钻机也具有相应的技术效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种扩孔钻头，其特征在于，包括：用于与钻机相连接的承载体(1)、以及切割体(2)和滑块(3)；其中，

所述切割体(2)的第一端与所述承载体(1)转动连接，所述切割体(2)的第二端为自由端；

所述承载体(1)设置有滑轨，所述滑块(3)可滑动地连接于所述滑轨，所述滑块(3)还设置有用于与驱动机构相连接的第一连接部；

所述滑块(3)与所述切割体(2)的第一端相连接，用于带动所述切割体(2)相对所述承载体(1)转动以使所述切割体(2)伸出和收回至所述承载体(1)。

2.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于，所述切割体(2)的第一端设置有弧形连接部，所述弧形连接部的侧面设置有第一啮合齿，所述滑块(3)的侧面设置有第二啮合齿，所述第一啮合齿与所述第二啮合齿相啮合连接。

3.根据权利要求2所述的扩孔钻头，其特征在于，还包括：限位结构；其中，所述限位机构连接于所述承载体(1)且置于所述滑轨的端部，用于防止所述滑块(3)滑脱所述滑轨。

4.根据权利要求2所述的扩孔钻头，其特征在于，

所述承载体(1)为空心的壳体；所述滑块(3)和所述滑轨均置于所述壳体内，并且，所述滑轨与所述壳体的内壁相连接；所述壳体还开设有用于所述驱动机构穿过的穿设孔；

所述壳体对应于所述切割体(2)开设有贯穿所述壳体侧壁的通道，所述通道用于所述切割体(2)伸出和收回至所述壳体。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的扩孔钻头，其特征在于，

所述滑块(3)为多面柱状体，并且，所述多面柱状体的各侧面均设置有第二啮合齿；

所述切割体(2)为多个，并且，各所述切割体(2)与所述多面柱状体的各侧面的第二啮合齿一一对应的啮合连接。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的扩孔钻头，其特征在于，

所述滑块(3)为四面柱状体，并且，所述四面柱状体相对的两个侧面均设置有第二啮合齿；

所述切割体(2)为两个，并且，两个所述切割体(2)与所述四面柱状体的相对的两个侧面的第二啮合齿啮合连接。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的扩孔钻头，其特征在于，所述承载体(1)的第一端设置有第二连接部，所述第二连接部用于与所述钻机的钻杆相连接。

8.一种钻机，包括钻杆，其特征在于，还包括如权利要求1至7中任一项所述的扩孔钻头，所述扩孔钻头与所述钻杆相连接。

9.根据权利要求8所述的钻机，其特征在于，还包括：传动杆(9)；其中，

所述钻杆(4)沿轴向开设有贯穿所述钻杆(4)的腔体，所述传动杆(9)穿设于所述腔体，并且，所述传动杆(9)的第一端与所述滑块(3)相连接，所述传动杆(9)的第二端置于所述腔体外。