CN112049574A - 一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头 - Google Patents
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Abstract
一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，可以随旋挖钻机钻杆下放到孔底，在旋挖钻机钻杆下压力控制下，逐步张开门式扩径片，伴随旋挖钻机钻杆的顺时针旋转，推动门式扩径片逐层切削孔壁泥土，最大至原直径2倍，并形成类锥状的孔底形态。切削过程完成后，通过门式扩径片的合拢将切削的泥土完全收集到筒体内，在门式扩径片完全闭合后，筒体即完全封闭，可将切削的泥土全部带出桩孔。
Description
技术领域
本发明涉及旋挖钻头技术领域，具体为一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头。
背景技术
在钢筋混凝土灌注桩施工中，钢筋混凝土扩底灌注桩不论从抗压及抗拔等各个方面，都有无可比拟的技术优势。钢筋混凝土扩底灌注桩施工难在成孔，即难在孔底扩径环节，采用人工方式挖掘孔底扩径，或临时采用简单的工具孔底扩径，已经不能满足施工质量和安全的要求。目前，在孔深较深或孔底位于地下水位以下的施工环境下，还没有一种可靠的孔底扩径工艺。虽有各种机械孔底扩径技术，但大部分技术都存在孔底扩径后遗留的渣土无法清理的弊端。孔底扩径后遗留的渣土，特别是孔底位于地下水位以下的扩底成孔后孔底遗留的泥土与水搅和，形成大量孔底沉渣，势必与后序浇筑的混凝土混合夹杂，降低桩端混凝土质量，成为桩基施工的质量隐患。
发明内容
一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，主要包括：筒体，主动力杆，次动力杆，门式扩径片，以下对一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头简称为该孔底扩径钻头。
所述筒体，为上下底封闭的筒状结构，侧壁对称布置有两个门式扩径片；上底与主动力杆嵌套连接，下底通过固定杆与主动力杆嵌套连接，与主动力杆及旋挖钻机钻杆保持同步旋转。
主所述主动力杆，管状结构，为该钻头与旋挖钻机钻杆连接的唯一构件，主动力杆传递旋挖钻机钻杆扭矩，使该钻头与挖钻机钻杆同步旋转；同时,主动力杆传递旋挖钻机钻杆向下方向的压力和向上方向的拉力，使次动力杆旋转。
所述次动力杆，管状结构，管内壁有四道螺旋槽，使用轴承固定于筒体上下底之间中央位置，次动力杆通过其内侧的斜槽槽与主动力杆底端的四个限位卡块嵌套在一起，在主动力杆下压行程时，次动力杆可以顺时针旋转，带动门式扩径片向外张开；在动力杆上拉行程时，次动力杆可以逆时针旋转，带动门式扩径片向内合拢。
所述门式扩径片，下沿弧长为1/4下底圆周，向上方逐步收窄至门柱，张开可以切削孔壁，闭合后可以使筒体封闭，门式扩径片上的扇形齿盘与次动力杆的齿轮啮合，围绕门柱开合。
配套旋挖钻机，本孔底扩径钻头可以随旋挖钻机钻杆下放到孔底，在旋挖钻机钻杆下压力控制下，逐步张开门式扩径片，伴随旋挖钻机钻杆的顺时针旋转，本孔底扩径钻头会同步旋转，推动门式扩径片逐层切削孔壁泥土，最大至原直径2倍，形成类锥状的孔底形态。切削过程完成后，本孔底扩径钻头通过门式扩径片的合拢将切削的泥土完全收集到筒体内，在门式扩径片完全闭合后，筒体即完全封闭，可将切削的泥土全部带出桩孔。
下面将就该孔底扩径钻头各部分的相互联动做详细说明：旋挖钻机换装该孔底扩径钻头至孔底，当该孔底扩径钻头触底后，旋挖钻机下压力由钻杆传递至钻头主动力杆，主动力杆带压下行，使嵌套于主动力杆之外的次动力杆顺时针旋转，次动力杆上的齿轮带动扇形齿盘转动，使门式扩径片围绕门柱旋转张开。
同时，旋挖钻机钻杆可同步顺时针旋转，与旋挖钻机钻杆相连的主动力杆亦同时顺时针旋转，主动力杆既与筒体上底嵌套连接，又与下底的固定杆嵌套连接，次时，筒体亦与旋挖钻机钻杆同步顺时针旋转，旋转张开的门式扩径片开始切削孔底侧壁泥土。
旋挖钻机钻杆保持合适下压力的同时持续顺时针方向旋转钻杆，会使该孔底扩径钻头以合适的速度旋转的同时，两个门式扩径片逐步张大，逐层切削孔壁泥土。
一般的，该孔底扩径钻头门式扩径片的齿刃一次切削孔壁泥土的厚度既与旋挖钻机钻杆施与的下压力有关，又和孔底侧壁泥土性状有关。
当主动力杆体从初始位置下行到全部行程的2/3时，该孔底扩径钻头门式扩径片的张开弧度约为600，此时切削的泥土刚好可以被筒体装下。
此时旋挖钻机钻杆停止下压，改为较小的向上的拉力。旋挖钻机拉力由钻杆传递至该孔底扩径钻头主动力杆，主动力杆开始上行，使嵌套于主动力杆外侧的次动力杆逆时针旋转，次动力杆上旋转的齿轮带动扩径片上的扇形齿盘，使门式扩径片围绕门柱旋转并逐渐合拢；同时，旋挖钻机钻杆保持合适上拉力的同时持续旋转钻杆，会使两个门式扩径片逐步合拢的同时亦同步顺时针旋转，可使切削下来的泥土的收集更干净和高效。
主动力杆开始上行至初始位置时，门式扩径片将会完全合拢，一般的，旋挖钻机钻杆将该孔底扩径钻头向上提升至做业场地。在地面上，旋挖钻机钻杆保持合适下压力的同时持续正反交替快速旋转钻杆，因为没有周围孔壁对该孔底扩径钻头门式扩径片的约束，该孔底扩径钻头两个门式扩径片会彻底张开，正反交替快速旋转会使该孔底扩径钻头筒体内的泥土被甩出。
第二次下放该孔底扩径钻头，触底后，旋挖钻机下压力由钻杆传递至该孔底扩径钻头主动力杆，主动力杆带压下行，使嵌套于主动力杆之外的次动力杆顺时针旋转，次动力杆上的齿轮带动扇形齿盘转动，使扩径片围绕门柱旋转张开。同时，旋挖钻机钻杆可同步顺时针旋转，与旋挖钻机钻杆相连的主动力杆亦同时顺时针旋转，主动力杆既与筒体上底嵌套连接，又与下底的固定杆嵌套连接，次时，筒体亦与旋挖钻机钻杆同步顺时针旋转，旋转张开的门式扩径片开始切削孔底侧壁泥土。旋挖钻机钻杆保持合适下压力的同时持续旋转钻杆，会使该孔底扩径钻头以合适的速度旋转的同时，两个门式扩径片逐步张大，会逐层切削孔壁泥土。当主动力杆体从初始位置下行到底部时，该孔底扩径钻头扩径片的扇形齿盘会转完所有行程，此时切削出的类锥形孔底直径刚好为原孔直径的2倍。以直径600mm孔底扩径钻头为例，其完成孔底扩径后，孔底类锥体的锥底为直径1200mm圆形，类锥体高度为1000mm，类锥体上平面为原孔600直径圆形。该形状不仅具有良好的力学结构，能较好防范成孔过程中上方孔壁的塌落。
该孔底扩径钻头，只使用旋挖钻机钻杆旋转的扭矩和上下方向的压力与拉力，转化为该孔底扩径钻头门式扩径片的张合与旋转，既扩大了孔底的直径，又极为高效的将切削下来的泥土收集到筒体内，达到了扩底与清理一次完成。
附图说明
图1是本发明一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头结构示意图；
图2是主动力杆、稳定杆与上下底结构示意图；
图3是门式扩径片结构示意图；
图4是主动力杆与次动力杆剖面图；
图5是传动结构俯视图；
图中：
1、筒体 2、主动力杆 3、上底 4、门式扩径片 5、固定杆 6、 限位卡块 7、下底
8、门柱 9、扇形齿盘 10、肋板 11、次动力杆 12、斜槽 13、齿轮 14、轴承
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1所示，主动力杆2可在筒体1内上下活动，但主动力杆2的转动与筒体1始终同步。两个门式扩径片4由门柱8嵌套于筒体1上底3与下底7之间，当该门式扩径片4闭合时，构成筒体侧壁的一部分，便于从孔径中通过，闭合后的缝隙也利于收集的泥土与水分离。
如图2所示，固定杆 5下端与下底7为一体结构，其作用一为传递主动力杆2转动的扭矩，作用二为对上下运动的主动力杆2起导向作用。
如图3所示，门柱 8，扇形齿盘9，肋板10为一体结构，共同组成门式扩径片4。其门柱8嵌套于筒体1上底3与下之间，次动力杆11转动时，齿轮13带动扇形齿盘9以门柱 8为圆心旋转，当次动力杆11顺时针转动时，齿轮13亦顺时针旋转带动扇形齿盘9以门柱 8为圆心旋转，将门式扩径片4推出张开；当次动力杆11逆时针转动时，齿轮13亦逆时针旋转带动扇形齿盘9以门柱 8为圆心旋转，将门式扩径片4拉回合拢；旋挖钻机钻杆持续上提时，当主动力杆2上升至 限位卡块6位置时，主动力杆2会被上底3卡住不再向上，门式扩径片4会紧紧闭合，并随该孔底扩径钻头上升至地面。
如图4所示，轴承14将次动力杆11 与筒体1的上底3及下底7连接为一体，使之可以在筒体1内转动，斜槽12的作用在于将下压力分解为扭矩，使固定在次动力杆11上的齿轮13旋转。
如图5所示，为该孔底扩径钻头传动结构闭合状态与张开完全状态的俯视图，嵌套的主动力杆2，次动力杆11，齿轮13以及扇形齿盘9紧密衔接的动力传递结构。门式扩径片4切削孔壁泥土的力量主要来源于旋挖钻机钻杆的扭矩和向下方向的压力，一次切削孔壁泥土的进尺取决于旋挖钻机钻杆的向下方向的压力大小。
以上所述，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。
Claims (5)
1.一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，包括筒体（1），主动力杆（2），次动力杆（11），门式扩径片（4）。
2.根据权利要求1所述的一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，其特征在于：所述筒体（1），为上下底封闭的圆筒状结构，侧壁对称布置有两个门式扩径片（4）；上底(7)与主动力杆（2）嵌套连接，下底(7)通过固定杆(5)与主动力杆（2）嵌套连接，与主动力杆（2）及旋挖钻机钻杆保持同步旋转。
3.根据权利要求1所述的一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，其特征在于：所述主动力杆（2），管状结构，为该钻头与旋挖钻机钻杆连接的唯一构件，主动力杆（2）传递旋挖钻机钻杆扭矩，使该钻头与挖钻机钻杆同步旋转；同时,主动力杆（2）传递旋挖钻机钻杆向下方向的压力和向上方向的拉力，使次动力杆（11）旋转。
4.根据权利要求1所述的一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，其特征在于：所述次动力杆（11），管状结构，管内壁有四道斜槽（12），使用轴承（14）固定于筒体（1）上下底之间中央位置，次动力杆（11）通过其内侧的斜槽（12）与主动力杆（2）底端的四个限位卡块（6）嵌套在一起，在主动力杆（2）下压行程时，次动力杆（11）可以顺时针旋转，带动门式扩径片（4）向外张开；在动力杆（2）上拉行程时，次动力杆（11）可以逆时针旋转，带动门式扩径片（4）向内合拢。
5.根据权利要求1所述的一种可配套旋挖钻机使用的孔底扩径钻头，其特征在于：所述门式扩径片（4），张开可以切削孔壁，闭合后可以使筒体（1）封闭，门式扩径片（4）上的扇形齿盘（9）与次动力杆（11）上的齿轮（13）啮合，围绕门柱（8）开合。
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