CN106812470B - 一种扩孔钻具 - Google Patents

Abstract

一种扩孔钻具，包括中空管体、扩大切削翼、第一切削翼、第二切削翼、多组搅拌叶片以及耐磨板；多组搅拌叶片在中空管体的外壁上下间隔设置，并且相对两组在径向方向形成90°夹角；所述第一切削翼和第二切削翼均为双头形式，以放射状围绕中空管体的方式布置在其外壁上，并在其径向方向形成一定角度的夹角；耐磨板分别固装于搅拌叶片、扩大切削翼、第一切削翼和第二切削翼与中空管体同轴心的自由端圆弧面；第一翼片和第二翼片在钻具管体的径向方向形成一定角度的夹角；扩大刀体、第一刀体和第二切削刀体采用硬质合金块制成。本发明具有扩孔简便、切削刀体强度高、螺旋片耐磨性高、钻掘能力大和搅拌充分等特点，有效提高钻掘效率和施工质量。

Description

一种扩孔钻具

技术领域

本发明涉及一种钻具，特别涉及一种用于地基施工的扩孔钻具。

背景技术

随着高层建筑、大型桥梁和城市地铁基础建设工程发展需要，由于搅拌桩施工具有设备简单、无振动、无噪音、对周围土体无侧向挤压、施工周期短和工程造价低廉等优点，使长螺旋等径桩钻机得到比较广泛的运用，而等径桩因承载能力差受到限制外，基础工程施工中还大量采用各种扩底桩和葫芦桩等新型承载桩。目前扩孔钻的扩孔方式一般有机械扩孔和液压扩孔两种，机械式扩孔钻工作是扩孔翼随钻杆下钻时借助自重力打开，而在提升时借助杠杆原理自行收拢，该种扩孔钻存在扩孔尺寸无法保证的问题；而液压扩孔钻利用液压扩展油缸进行扩孔和收拢，其采用的扩展油缸一般布置于钻杆外壁或者钻杆内腔，在扩孔过程中扩展油缸时处于压缩空气、泥浆等物质的侵蚀之中，对扩展油缸的加工精度和密封性要求很高，而且制造和装配难度大，使用过程中因密封件失效容易造成液压系统故障，在钻具下钻过程中需要及时打开扩展臂进行扩孔作业的关键时候往往不能按要求操作。

在高层建筑、大型桥梁和城市地铁基础建设工程施工中经常遇到地层软硬不均匀、砂土和砂砾石夹杂等情况，当使用扩孔钻机钻进掘削、上下提升和反复搅拌过程中，最下端的扩孔钻具承受了更大的钻掘和搅拌阻力，造成钻具切削刀头刃口磨损严重、叶片磨损严重和搅拌不均匀等质量问题，大大降低作业效率，严重影响改良加固体的整体强度。因此，需要一种与之工法相适应的钻孔、扩孔的扩孔钻机使用的扩孔钻具，这种扩孔钻具不仅可以完成桩端及桩身断面的扩大作业，而且具有扩孔简便、切削刀体强度高、螺旋片耐磨性高和钻掘能力大的特点，有效减少叶片和刀头磨损情况，大大延长设备的使用寿命，提高施工效率和大幅度降低使用和维护成本。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术中存在的不足，提供一种扩孔简便、切削刀体强度高、螺旋片耐磨性高、钻掘能力大、搅拌充分，确保提高施工效率和大幅度降低使用和维护成本的扩孔钻具。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种扩孔钻具，包括：

中空管体，包括设置于中空管体内腔的注浆管、位于中空管体下端的注浆阀和外接头，中空管体外壁具有支承槽；

扩大切削翼，包括扩大臂、安装在扩大臂上的多个扩孔刀体、焊接于中空管体外壁的架座、销轴和缓冲挡块，这些部件被定义为扩大切削翼的一组；

第一切削翼，包括第一切削刀体和第一翼片；

第二切削翼，包括第二切削刀体和第二翼片；

多组搅拌叶片以及耐磨板；

其特征在于：

所述多组搅拌叶片上下间隔设置在位于扩大切削翼上方的中空管体的外壁上，并且相对两组搅拌叶片在中空管体的径向方向十字交叉形成90°夹角；

所述扩大切削翼为二组，位于多组搅拌叶片的下方，并沿中空管体径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；每组扩大切削翼的每个扩大臂均通过销轴枢轴安装于每个架座的销座上，所述每个扩大臂的下边上各安装多个扩孔刀体，除每个扩大臂自由端上的扩孔刀体以外，一个扩大臂的下边上的扩孔刀体的位置与另一个扩大臂的下边上的扩孔刀体的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；所述缓冲挡块固装于中空管体的外壁，并确保每个扩大臂的的扩孔刀体在中空管体正向旋转的同时绕销轴转动而缩回进每个架座内时其外端正好到达缓冲挡块的内侧；

所述第一切削翼和第二切削翼均为双头形式，以前后不同间距位于扩大翼下方的中空管体上，它们的第一翼片和第二翼片分别以放射状围绕中空管体的方式布置在其外周面上，它们在中空管体的径向方向分别形成的夹角γ=85～95°；此外，所述第一切削翼的双头中每一头第一翼片的第一下边上各安装一排第一 切削刀体，除每一头第一翼片在第一下边自由端上的第一 切削刀体等距离布置外，在其它位置上，一头第一翼片的第一下边上的第一切削刀体的位置与另一头第一翼片的第一下边上的第一切削刀体的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；

所述第二切削翼的双头中每一头第二翼片的第二下边上各安装一排第二切削刀体，除每一头第二翼片在第二下边自由端上的第二 切削刀体以外，一头第二翼片的第二下边上的第二切削刀体的位置与另一头第二翼片的第二下边上的第二切削刀体的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；

所述耐磨板分别固装于搅拌叶片、扩大切削翼、第一切削翼和第二切削翼与中空管体同轴心的自由端圆弧面；

所述中空管体正向旋转时扩大切削翼的每个扩大臂缩回到每个架座的空隙内，此时，扩大臂和架座最外端回转直径应小于或等于搅拌叶片的自由端回转直径；

所述多组搅拌叶片的叶面朝同一方向倾斜的，与中空管的轴向中心线之间的夹角α=8～38°；

所述第一切削翼的每一头第一翼片的第一翼面均为和第二切削翼的每一头第二翼片的第二翼面各自朝同一方向倾斜的，其中第一翼面与中空管体的轴向中心线之间的夹角β1=45～85°，第二翼面与中空管体的轴向中心线之间的夹角β2=25～55°。

本发明可以是，所述扩大切削翼上的扩孔刀体、第一切削翼的第一切削刀体和第二切削翼的第二切削刀体均采用硬质合金块制成。

附图说明

图1是本发明扩孔钻具的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图2的仰视图；

图4是图1中A部放大图；

图5是本发明扩孔钻具中扩大切削翼缩回进架座时的结构示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，一种扩孔钻具，包括：中空管体1，包括设置于中空管体内腔的注浆管11、位于中空管体下端的注浆阀13和外接头14，其中，中空管体外壁上设置有支承槽12；扩大切削翼3，包括扩大臂31、安装在扩大臂上的多个扩孔刀体32、焊接于中空管体1外壁的架座33、销轴34和缓冲挡块35，这些部件被定义为扩大切削翼的一组；第一切削翼4，包括第一切削刀体41和第一翼片；第二切削翼5，包括第二切削刀体51和第二翼片；多组搅拌叶片2以及耐磨板6；其中，所述多组搅拌叶片2上下间隔地设置在位于扩大切削翼3的上方的中空管体1的外壁上，并且相对两组搅拌叶片在中空管体1的径向方向十字交叉形成90°夹角；所述多组搅拌叶片2的叶面21朝同一方向倾斜的，与中空管体1的轴向中心线之间的夹角α=8～38°；

所述扩大切削翼3为二组，位于多组搅拌叶片2的下方，并沿中空管体1径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；所述扩大切削翼3二组中的每一组的扩大臂31，31’均通过销轴34枢轴安装于每个架座33，33’的销座上，每个架座33，33’所述每个扩大臂31，31’的下边311、311’上各安装多个扩孔刀体32，除每个扩大臂31，31’自由端上的扩孔刀体32以外，一个扩大臂31的下边311上的扩孔刀体32的位置与另一个扩大臂31’的下边311’上的扩孔刀体32的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；所述缓冲挡块35固装于中空管体1的外壁，并确保每个扩大臂31，31’的扩孔刀体32在中空管体1正向旋转的同时绕销轴34转动而缩回进每个架座33，33’内时其最外端正好到达缓冲挡块35的内侧；所述中空管体1正向旋转时扩大切削翼3的每个扩大臂31，31’缩回到每个架座33，33’的空隙内，此时，扩大臂和架座的最外端回转直径应小于或等于搅拌叶片2的自由端回转直径；所述第一切削翼4和第二切削翼5均为双头形式，以前后不同间距位于扩大切削翼（3）下方的中空管体上，它们的第一翼片和第二翼片分别以放射状围绕中空管体1的方式布置在其外周面上，它们在中空管体1的径向方向分别形成的夹角γ=85～95°；此外，所述第一切削翼4的双头中的第一翼片之每一头第一翼片42、42’的第一下边421、421’上各安装一排第一 切削刀体41，除每一头第一翼片42、42’在第一下边自由端上的第一 切削刀体41等距离布置以外，在其它位置上，一头第一翼片42的第一下边421上的第一切削刀体41的位置与另一头第一翼片42’的第一下边421’上的第一切削刀体41的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；所述第二切削翼5的双头第二翼片之每一头第二翼片52、52’的第二下边521、521’上各安装一排第二切削刀体51，除每一头第二翼片52、52’第二下边自由端上的第二 切削刀体51等距离布置以外，在其它位置上，一头第二翼片52的第二下边521上的第二切削刀体51的位置与另一头第二翼片52’的第二下边521’上的第二切削刀体51的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；所述第一切削翼4的每一头第一翼片42、42’的第一翼面422和第二切削翼5的每一头第二翼片52、52’的第二翼面522各自朝同一方向倾斜的，其中第一翼面322与中空管体1的轴向中心线之间的夹角β1=45～85°，第二翼面522与中空管体1的轴向中心线之间的夹角β2=25～55°；所述扩大切削翼3上的扩孔刀体32、第一切削翼4的第一切削刀体41和第二切削翼5的第二切削刀体51均采用硬质合金块制成；所述耐磨板6分别固装于搅拌叶片2、扩大切削翼3、第一切削翼4和第二切削翼5与中空管体1同轴心的自由端圆弧面上。

本发明扩孔钻具使用时，将扩孔钻机的钻杆连接完成，最后连接扩孔钻具，将扩孔钻具上端的外接头套装入钻杆的内接头，用销轴予以锁定。启动搅拌钻机使钻杆旋转，扩孔钻具随钻杆正向旋转（扩大臂31，31’缩回和处在每个架座33,33’的空隙内）并向下钻掘、搅拌，到达要求的钻孔深度时，切断钻机的电源停止钻掘，然后切换钻杆旋转方向至反向旋转，这时，扩孔钻具的扩大切削翼的每个扩大臂分别打开扩大，即扩大臂31，31’从每个架座33,33’的空隙内伸出架座外，每个扩大臂下边的扩孔刀体进行扩孔钻掘，达到设计要求的扩孔直径后，切换钻杆至正 向旋转，扩大切削翼的每个扩大臂分别收缩回到架座的空隙之中，提起钻杆从而完成扩孔作业。

本发明扩孔钻具除满足扩孔需要以外，因还在中空管体1外壁上设置了径向方向十字交叉成90°夹角、上下间隔的多组搅拌叶片，有效提高了钻具的搅拌均匀性；又通过在中空管体下部设置二层互成一定角度的第一切削翼和第二切削翼，具有切削刀体强度高、螺旋片耐磨性高、扩孔简便、钻掘能力大和搅拌充分等特点，有效提高钻掘效率和施工质量。

在不偏离本发明总体构思的情况下，还可以对本发明的保护内容做各种变化和变换，但是只要与本发明构成相同或等同的话，同样属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种扩孔钻具，包括：

中空管体（1），包括设置于中空管体内腔的注浆管（11）、位于中空管体下端的注浆阀（13）和外接头（14），中空管体外壁具有支承槽（12）；

扩大切削翼（3），包括扩大臂（31）、安装在扩大臂上的多个扩孔刀体（32）、焊接于中空管体（1）外壁的架座（33）、销轴（34）和缓冲挡块（35），这些部件被定义为扩大切削翼的一组；

第一切削翼（4），包括第一切削刀体（41）和第一翼片；

第二切削翼（5），包括第二切削刀体（51）和第二翼片；

多组搅拌叶片（2）以及耐磨板（6）；

其特征在于：

所述多组搅拌叶片（2）上下间隔设置在位于扩大切削翼（3）的上方的中空管体（1）外壁上，并且相对两组搅拌叶片在中空管体（1）的径向方向十字交叉形成90°夹角；

所述扩大切削翼（3）为二组，位于多组搅拌叶片（2）的下方，并沿中空管体（1）径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；每组扩大切削翼（3）的每个扩大臂（31，31’）均通过销轴（34）枢轴安装于每个架座（33，33’）的销座上，所述每个扩大臂（31，31’）的下边（311、311’）上各安装多个扩孔刀体（32），除每个扩大臂（31，31’）自由端上的扩孔刀体（32）以外，一个扩大臂（31）的下边（311）上的扩孔刀体（32）的位置与另一个扩大臂（31’）的下边（311’）上的扩孔刀体（32）的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；所述缓冲挡块（35）固装于中空管体（1）的外壁，并确保每个扩大臂（31，31’）的扩孔刀体（32）在中空管体（1）正向旋转的同时绕销轴（34）转动而缩回进每个架座（33，33’）内时其外端正好到达缓冲挡块（35）的内侧；

所述第一切削翼（4）和第二切削翼（5）均为双头形式，以前后不同间距位于扩大切削翼（3）下方的中空管体（1）上，它们的第一翼片和第二翼片分别以放射状围绕中空管体（1）的方式布置在其外周面上，它们在中空管体（1）的径向方向分别形成的夹角γ=85～95°；此外，所述第一切削翼（4）的双头中，每一头第一翼片（42、42’）的第一下边（421、421’）上各安装一排第一 切削刀体（41），除每一头第一翼片（42、42’）在第一下边自由端上的第一 切削刀体（41）等距离布置外，在其它位置上，一头第一翼片（42）的第一下边（421）上的第一切削刀体（41）的位置与另一头第一翼片（42’）的第一下边（421’）上的第一切削刀体（41）的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；

所述第二切削翼（5）的双头中，每一头第二翼片（52、52’）的第二下边（521、521’）上各安装一排第二切削刀体（51），除每一头第二翼片（52、52’）在第二下边自由端上的第二 切削刀体（51）等距离布置外，在其它位置上，一头第二翼片（52）的第二下边（521）上的第二切削刀体（51）的位置与另一头第二翼片（52’）的第二下边（521’）上的第二切削刀体（51）的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的；

所述耐磨板（6）分别固装于搅拌叶片（2）、扩大切削翼（3）、第一切削翼（4）和第二切削翼（5）与中空管体（1）同轴心的自由端圆弧面；

所述中空管体（1）正向旋转时扩大切削翼（3）的每个扩大臂（31，31’）缩回到每个架座（33，33’）的空隙内，此时，扩大臂和架座最外端回转直径应小于或等于搅拌叶片（2）的自由端回转直径；

所述多组搅拌叶片（2）的叶面（21）朝同一方向倾斜的，与中空管体（1）的轴向中心线之间的夹角α=8～38°；

所述第一切削翼（4）的每一头第一翼片（42、42’）的第一翼面（422）和第二切削翼（5）的每一头第二翼片（52、52’）的第二翼面（522）各自朝同一方向倾斜的，其中第一翼面（422）与中空管体（1）的轴向中心线之间的夹角β1=45～85°，第二翼面（522）与中空管体（1）的轴向中心线之间的夹角β2=25～55°。

2.根据权利要求1所述的扩孔钻具，其特征在于所述扩大切削翼（3）上的扩孔刀体（32）、第一切削翼（4）的第一切削刀体（41）和第二切削翼（5）的第二切削刀体（51）均采用硬质合金块制成。