CN109653682B - 钻径可调的钻头及挖孔机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钻径可调的钻头及挖孔机，用于解决现有技术中钻径不可调的问题。一种钻径可调的钻头，包括：至少两瓣活动刀架，各个所述活动刀架环绕设置且内外侧均形成一个下小上大的锥形结构，所述活动刀架的外壁和下端端面上均设有若干刀头；刀柄，所述刀柄侧下端设有和所述活动刀架数量对应的缺口，所述刀柄转动安装在所述缺口处；调径组件，所述调径组件轴向穿过所述刀柄的中心孔，所述调径组件下端通过连接杆和各个所述活动刀架连接，所述调径组件用于驱动各个所述连接杆上下运动；胀芯，所述胀芯的为下小上大的锥台结构，所述胀芯上端和所述调径组件固定，所述胀芯外壁和所述活动刀架的内壁接触配合；刀芯，所述刀芯和所述胀芯固定连接。

Description

钻径可调的钻头及挖孔机

技术领域

本发明涉及建筑设备领域，特别是涉及一种钻径可调的钻头及挖孔机。

背景技术

人工挖桩也称“人工孔桩”，指的是房建、桥梁等工程在基础施工中，因成桩的需要，用人力方式按设计开挖出桩基在地面以下需要浇筑钢筋混泥土的空间位置的过程。人工挖桩适合于直径在1m以上的桩基。直径在1m以下的桩宜采用钻桩或者冲桩。

(一)、定点放线

根据设计图纸，定出孔桩的中心点及用石灰圈出孔桩开挖线(含护壁)

(二)、成孔

1、沿开挖线，使用锄头、圆锹、洛阳铲、液压劈裂机、风镐等工具垂直向下开挖；

2、遇到有坚石即使是用液压劈裂机效率也比较低时，就要采取爆破方法炸碎岩石；

3、孔桩内除渣：一人在孔桩上面负责操作卷扬机机架提升料桶，一人在孔桩内部进行开挖。在上面的人操作时务必小心操作，不得使料桶碰到护壁，也不得让自己脚下带动任何大小石子调入孔桩内，以确保井下作业人员的安全。井下除渣的人也注意，绝对不能将料桶装得太满，以致在料桶提升过程中因摇晃而掉下石头砸到自己。

4、一般开挖到1米的深度，就要浇筑护壁；如果是流沙等地质，则每0.5米就进行一次护壁浇筑。

(三)、护壁施工

①采钢筋混凝土护壁

②为便于井内组织排水，在透水层区段的护壁预留泄水孔(孔径与水管外径相同，以利于接管引水)，并在浇灌混凝土前予以堵塞。

③在松散的土层，可用具有足够刚度的钢筒护壁代替钢筋混凝土护壁，且因随挖随沉。

(四)、钢筋笼的制作及安装

(五)、桩身混凝土的浇灌

采用人工挖桩工序复杂效率低，且操作人员的危险性较大。

即使是在小孔径即1m以下的孔径的情况下，现在的钻头的直径均为固定结构，钻头的成本高，适应性差。

同时现有的钻头在钻完后，容易在底部留下渣土，影响后面的打桩质量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钻径可调的钻头及挖孔机，用于解决现有技术中钻径不可调的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钻径可调的钻头，包括：

至少两瓣活动刀架，各个所述活动刀架环绕设置且内外侧均形成一个下小上大的锥形结构，所述活动刀架的外壁和下端端面上均设有若干刀头；

刀柄，所述刀柄侧下端设有和所述活动刀架数量对应的缺口，所述刀柄转动安装在所述缺口处；

调径组件，所述调径组件轴向穿过所述刀柄的中心孔，所述调径组件下端通过连接杆和各个所述活动刀架连接，所述连接杆的两端均为铰接端，且所述连接杆位于所述刀柄的下方，所述调径组件用于驱动各个所述连接杆上下运动；所述调径组件包括中心轴和连接座，所述中心轴轴向贯穿所述刀柄，所述中心轴下端和所述连接座转动配合，且所述中心轴和所述连接座在竖直方向上相对固定，所述连接座侧面设有若干槽口，所述连接杆转动连接在所述槽口内；

胀芯，所述胀芯的为下小上大的锥台结构，所述胀芯上端和所述调径组件固定，所述胀芯外壁和所述活动刀架的内壁接触配合；

刀芯，所述刀芯上端和所述胀芯固定连接，所述刀芯用于填充各个所述活动刀架下端围成的内圆，且所述刀芯在转动时能够覆盖整个所述活动刀架下端围成的内圆。

可选的，所述刀芯为半锥体。

可选的，所述刀芯外壁和所述下端面上设若干所述刀头。

可选的，所述胀芯上端通过立柱和所述调径组件固定连接。

可选的，还包括中心管，所述中心管轴向贯穿所述刀柄、调径组件和胀芯，且所述刀柄、调径组件和所述胀芯绕所述中心管转动。

一种挖孔机，包括：

钻头，

还包括刀柄驱动机构，所述刀柄驱动机构用于驱动所述刀柄转动，

调径驱动机构，所述调径驱动机构安装在所述刀柄上，所述调径驱动机构用于驱动所述调径组件上下运动；

支臂组件，所述支臂组件包括伸缩臂和竖直支臂，所述刀柄转动安装在所述竖直支臂的下端，且所述刀柄和所述竖直支臂在竖直方向上的位移相对固定；

运动平台，所述伸缩臂一端转动连接在所述运动平台上，所述伸缩臂和所述运动平台的夹角通过第一液压缸调节，所述伸缩臂另一端和所述竖直支臂上端转动连接，所述伸缩臂和所述竖直支臂的夹角通过第二液压缸调节。

可选的，所述运动平台上设有转盘，所述伸缩臂和所述第一液压缸均安装在所述转盘上。

可选的，所述刀柄驱动机构包括第一电机、第一驱动齿轮和第一输出齿轮，所述第一电机驱动所述第一驱动齿轮转动，所述第一驱动齿轮和所述第一输出齿轮啮合，所述第一输出齿轮固套在所述刀柄上，所述第一电机安装在所述竖直支臂上；

所述调径驱动机构包括第二电机、第二驱动齿轮和第二输出齿轮，所述第二电机驱动所述第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮和所述第二输出齿轮啮合；

所述调径组件包括中心轴和连接座，所述中心轴轴向贯穿所述刀柄，所述中心轴下端和所述连接座转动配合，且所述中心轴和所述连接座在竖直方向上相对固定，所述连接座侧面设有若干槽口，所述连接杆转动连接在所述槽口内；

所述中心轴和所述刀柄通过螺纹配合；

所述第二驱动齿轮固套在所述中心轴上，所述第二电机固定在所述刀柄上。

如上所述，本发明的钻径可调的钻头及挖孔机，至少具有以下有益效果：

能调径，在一定范围内实现不同孔径的钻孔；

能将空地的渣石抓出，在打桩时，不易对桩造成损坏；

且结构可靠，在实现调径的功能的同时，钻头内部还有胀芯，使得钻头可以承受较大的由外而内的压力；

通过刀芯的设置，使得在调节为不同的直径使用时，钻头的端面均能够有效的实现全面覆盖，从而保证打孔的效果。

附图说明

图1显示为本发明的钻径可调的钻头的示意图。

图2显示为本发明的芯刀的示意图。

图3显示为本发明的挖孔机的示意图。

元件标号说明

1 活动刀架

11 刀头

2 刀柄

21 缺口

3 调径组件

12 连接杆

4 胀芯

5 刀芯

31 中心轴

32 连接座

321 槽口

41 立柱

311 中心管

6 刀柄驱动机构

7 调径驱动机构

8 支臂组件

81 伸缩臂

82 竖直支臂

9 运动平台

91 第一液压缸

811 第二液压缸

92 转盘

61 第一电机

62 第一驱动齿轮

63 第一输出齿轮

71 第二电机

72 第二驱动齿轮

73 第二输出齿轮

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

本实施例中，请参阅图1和图2，本发明提供一种钻径可调的钻头，包括：

至少两瓣活动刀架1，各个所述活动刀架1环绕设置且内外侧均形成一个下小上大的锥形结构，所述活动刀架1的外壁和下端端面上均设有若干刀头11；具体可选的，刀头11可以为金刚石结构。

刀柄2，所述刀柄2侧下端设有和所述活动刀架1数量对应的缺口21，所述刀柄2转动安装在所述缺口21处；

调径组件3，所述调径组件3轴向穿过所述刀柄2的中心孔，所述调径组件3下端通过连接杆12和各个所述活动刀架1连接，所述连接杆12的两端均为铰接端，且所述连接杆12位于所述刀柄2的下方，所述调径组件3用于驱动各个所述连接杆12上下运动；

胀芯4，所述胀芯4的为下小上大的锥台结构，所述胀芯4上端和所述调径组件3固定，所述胀芯4外壁和所述活动刀架1的内壁接触配合；

刀芯5，所述刀芯5上端和所述胀芯4固定连接，所述刀芯5用于填充各个所述活动刀架1下端围成的内圆，且所述刀芯5在转动时能够覆盖整个所述活动刀架1下端围成的内圆。

在使用时，刀柄2被驱动旋转，刀架跟着同步旋转，刀架上的对泥土和砂石形成破碎作用，由于为锥形结构，且钻孔效果更好，在需要调径时，调径组件3驱动连接杆12上下运动，连接杆12拉动刀架收缩或者扩张，从而实现刀架上端外侧围成的最大直径的变换，实现调径，由于有胀芯4的存在，使得刀架内侧有实体结构支撑，其抗压能力更好，可靠性更高；设置刀芯5的目的在于，由于刀架内侧为围成中空的结构，在转动时，刀芯5也同步转动，在刀芯5转动时能够覆盖整个刀架下端围成的内圆，使得在钻孔时，刀芯5能有效的将刀架内侧的土层给破碎掉，实现更好的钻孔效果。在图中为最小直径状态，连接杆之间形成一个下宽上窄的结构，在整个调节过程中，连接杆下端之间的距离逐渐变大，将活动刀架下端往外侧撑开，当连接杆平行于水平面时，其达到最大调节直径位置。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述刀芯5为半锥体。在活动刀架下端内侧，有一半的空间是中空的，在刀芯5桩孔底部时，可以通过调整活动刀架，使得活动刀架内侧可以对桩孔内的底土或者碎石进行抓取，然后退出桩孔，在打桩时，有效避免了应力集中而导致的桩损坏。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述刀芯5外壁和所述下端面上设若干所述刀头11。增加刀芯5的破土效果。

本实施例中，请参阅图1和图2所述调径组件3包括中心轴31和连接座32，所述中心轴31轴向贯穿所述刀柄2，所述中心轴31下端和所述连接座32通过轴承转动配合，且所述中心轴31和所述连接座32在竖直方向上相对固定，所述连接座32侧面设有若干槽口321，所述连接杆12转动连接在所述槽口321内。

此种调径组件3的方案，在调节时，驱动中心轴31在竖直方向上运动，中心轴31驱动连接座32上下运动，从而实现各个连接杆12的相互聚拢和散开，从而实现刀架的转动，实现变径。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述中心轴31和所述刀柄2通过螺纹配合。使得可以通过电机驱动中心轴31转动，且通过螺纹配合，使得中心轴31能够实现自锁，在钻孔过程中，不需要另外新增外力去保持中心轴31处于某个位置。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述胀芯4上端通过立柱41和所述调径组件3固定连接。

有效避免了连接杆12和胀芯4上端的干涉。

本实施例中，请参阅图1和图2，还包括中心管311，所述中心管311轴向贯穿所述刀柄2、调径组件3和胀芯4，且所述刀柄2、调径组件3和所述胀芯4绕所述中心管311转动。

中心管311可以作为水流通道，在钻孔的同时对对土层进行软化，同时对钻头起到冷却的效果，中心管311的上端可以图示中的横向上贯穿竖直支臂实现和外部水箱的连通。在孔内形成泥浆时，可以通过中心管311排出，也可以采用另外的管道进行抽排，抽走的泥浆加入护壁的材料配方，然后再回灌到孔内，然后再抽走，实现护壁工艺。

本实施例中，请参阅图1至图3，一种挖孔机，包括：

钻头，

还包括刀柄驱动机构6，所述刀柄驱动机构6用于驱动所述刀柄2转动，

调径驱动机构7，所述调径驱动机构7安装在所述刀柄2上，所述调径驱动机构7用于驱动所述调径组件3上下运动；

支臂组件8，所述支臂组件8包括伸缩臂81和竖直支臂82，所述刀柄2转动安装在所述竖直支臂82的下端，且所述刀柄2和所述竖直支臂82在竖直方向上的位移相对固定；

运动平台9，所述伸缩臂81一端转动连接在所述运动平台9上，所述伸缩臂81和所述运动平台9的夹角通过第一液压缸91调节，所述伸缩臂81另一端和所述竖直支臂82上端转动连接，所述伸缩臂81和所述竖直支臂82的夹角通过第二液压缸811调节。

伸缩臂81和竖直支臂82配合，保持钻头处于竖直状态，通过第一液压缸91和第二液压缸811的配合，实现主动调节，以及在需要运输时，将支臂组件8和钻头收回到运动平台9的范围内，方便运输。在转动的同时，通过该控制支臂组件8，使得钻头向下运动，实现钻深孔，运动平台9的设置，使得整个挖孔机方便移动，运动平台9可以是履带式运输装置、轮式运输装置等。

本实施例中，请参阅图1至图3，所述运动平台9上设有转盘92，所述伸缩臂81和所述第一液压缸91均安装在所述转盘92上。使得本挖孔机能够在360度方向上选择，调节更加方便，适应性更强。转盘通过轴承安装在运动平台9上，然后通过电机和齿轮传动机构进行驱动。

本实施例中，请参阅图1至图3，所述刀柄驱动机构6包括第一电机61、第一驱动齿轮62和第一输出齿轮63，所述第一电机61驱动所述第一驱动齿轮62转动，所述第一驱动齿轮62和所述第一输出齿轮63啮合，所述第一输出齿轮63固套在所述刀柄2上，所述第一电机61安装在所述竖直支臂82上；

所述调径驱动机构7包括第二电机71、第二驱动齿轮72和第二输出齿轮73，所述第二电机驱动所述第二驱动齿轮72，所述第二驱动齿轮72和所述第二输出齿轮73啮合；

所述调径组件3包括中心轴31和连接座32，所述中心轴31轴向贯穿所述刀柄2，所述中心轴31下端和所述连接座32转动配合，且所述中心轴31和所述连接座32在竖直方向上相对固定，所述连接座32侧面设有若干槽口321，所述连接杆12转动连接在所述槽口321内；

所述中心轴31和所述刀柄2通过螺纹配合；

所述第二驱动齿轮72固套在所述中心轴31上，所述第二电机71固定在所述刀柄2上。

第一电机61带动第一驱动齿轮62转动，第一驱动齿轮62驱动第一输出齿轮63转动，第一输出齿轮63带动刀柄2转动，从而实现钻头的自转，由于第二电机71安装在刀柄2上，使得调径驱动机构7也随着刀柄2转动，在需要调径时，第二电机71带动第二驱动齿轮72转动，第二驱动齿轮72驱动第二输出齿轮73转动，第二输出齿轮73带动中心轴31转动，中心轴31由于和刀柄2通过螺纹配合，使得中心轴31由转动运动转化为竖直运动，中心驱动连接杆12的散开和聚拢，以及胀芯4和刀芯的上下运动，从而实现调径。

综上所述，本发明能调径，在一定范围内实现不同孔径的钻孔；能将空地的渣石抓出，在打桩时，不易对桩造成损坏；且结构可靠，在实现调径的功能的同时，钻头内部还有胀芯4，使得钻头可以承受较大的由外而内的压力；通过刀芯5的设置，使得在调节为不同的直径使用时，钻头的端面均能够有效的实现全面覆盖，从而保证打孔的效果。同时钻头设置为多瓣的形式，对钻头进行清洁时，可以用高压水枪进行清洁，且钻头的内部也能够进行有效清洁，保证钻孔效果，保证调径效果。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种钻径可调的钻头，其特征在于，包括：

至少两瓣活动刀架，各个所述活动刀架环绕设置且内外侧均形成一个下小上大的锥形结构，所述活动刀架的外壁和下端端面上均设有若干刀头；

刀柄，所述刀柄侧下端设有和所述活动刀架数量对应的缺口，所述刀柄转动安装在所述缺口处；

调径组件，所述调径组件轴向穿过所述刀柄的中心孔，所述调径组件下端通过连接杆和各个所述活动刀架连接，所述连接杆的两端均为铰接端，且所述连接杆位于所述刀柄的下方，所述调径组件用于驱动各个所述连接杆上下运动；所述调径组件包括中心轴和连接座，所述中心轴轴向贯穿所述刀柄，所述中心轴下端和所述连接座转动配合，且所述中心轴和所述连接座在竖直方向上相对固定，所述连接座侧面设有若干槽口，所述连接杆转动连接在所述槽口内；

胀芯，所述胀芯为下小上大的锥台结构，所述胀芯上端和所述调径组件固定，所述胀芯外壁和所述活动刀架的内壁接触配合；

刀芯，所述刀芯上端和所述胀芯固定连接，所述刀芯用于填充各个所述活动刀架下端围成的内圆，且所述刀芯在转动时能够覆盖整个所述活动刀架下端围成的内圆。

2.根据权利要求1所述的钻径可调的钻头，其特征在于：所述刀芯为半锥体。

3.根据权利要求2所述的钻径可调的钻头，其特征在于：所述刀芯外壁和所述下端面上设若干所述刀头。

4.根据权利要求1所述的钻径可调的钻头，其特征在于：所述胀芯上端通过立柱和所述调径组件固定连接。

5.根据权利要求1所述的钻径可调的钻头，其特征在于：还包括中心管，所述中心管轴向贯穿所述刀柄、调径组件和胀芯，且所述刀柄、调径组件和所述胀芯绕所述中心管转动。

6.一种挖孔机，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一所述的钻头，

还包括刀柄驱动机构，所述刀柄驱动机构用于驱动所述刀柄转动，

调径驱动机构，所述调径驱动机构安装在所述刀柄上，所述调径驱动机构用于驱动所述调径组件上下运动；

支臂组件，所述支臂组件包括伸缩臂和竖直支臂，所述刀柄转动安装在所述竖直支臂的下端，且所述刀柄和所述竖直支臂在竖直方向上的位移相对固定；

运动平台，所述伸缩臂一端转动连接在所述运动平台上，所述伸缩臂和所述运动平台的夹角通过第一液压缸调节，所述伸缩臂另一端和所述竖直支臂上端转动连接，所述伸缩臂和所述竖直支臂的夹角通过第二液压缸调节。

7.根据权利要求6所述的挖孔机，其特征在于：所述运动平台上设有转盘，所述伸缩臂和所述第一液压缸均安装在所述转盘上。

8.根据权利要求6所述的挖孔机，其特征在于：所述刀柄驱动机构包括第一电机、第一驱动齿轮和第一输出齿轮，所述第一电机驱动所述第一驱动齿轮转动，所述第一驱动齿轮和所述第一输出齿轮啮合，所述第一输出齿轮固套在所述刀柄上，所述第一电机安装在所述竖直支臂上；

所述调径驱动机构包括第二电机、第二驱动齿轮和第二输出齿轮，所述第二电机驱动所述第二驱动齿轮，所述第二驱动齿轮和所述第二输出齿轮啮合；

所述中心轴和所述刀柄通过螺纹配合；

所述第二驱动齿轮固套在所述中心轴上，所述第二电机固定在所述刀柄上。

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