CN115023523A - 打桩机模块、自适应打桩机系统及相应方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在工地打入桩的自适应打桩机系统。该系统包括打桩机，该打桩机包括马达、电力单元、具有第一端和第二端的钻杆。该系统进一步包括振动模块、锤击模块、钻凿模块以及凿岩模块。通过将打桩机模块中的一个或多个连接到钻杆，打桩机可适应要打入桩的工地。

Description

打桩机模块、自适应打桩机系统及相应方法

技术领域

本披露内容涉及打桩机模块和用于在工地打入桩的自适应打桩机系统，其中，打桩机系统可以通过打桩机模块而适于不同的情况。

背景技术

打桩用于多种应用，比如为大小不同的建筑物的地基打桩或为较小项目打桩、比如将栅栏柱打入地下。这些不同应用对所使用的打桩机提出了不同的要求。此外，要打桩的土壤也会产生不同的要求，例如，如果要将桩打入沙中，则可以优选通过振动打桩，或者如果要将桩打入粘土中，则可以优选锤击或钻凿该桩。

当前的打桩机通常被配置为通过振动、锤击或钻凿来打桩。打桩机连接到液压系统，该液压系统传送打桩所需的力。当前的打桩机的缺点是它们可能非常笨重，使其难以进入某些工地。此外，某些工地的地形不允许使用大型机械，因为它们有翻倒或卡住的风险。即使可以让打桩机进入，也存在打桩机不适合工地上的土壤的风险，因为打桩机可能例如只能钻凿，而在那里更适合锤击或振动。

DE 202015006358 U1披露了一种具有可更换的工具元件的手持式气动打桩机。然而，所披露的手持式气动打桩机依赖于外部源来传送空气压力。此外，其中披露的手持式气动打桩机只可以通过锤击来打桩。

因此，提供一种简单的、易于操作且易于调适的打桩系统仍然是难题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的打桩机系统，该打桩机系统使用简单、易于操作并且易于适应工地。

在本发明的第一方面，通过一种用于沿着第一轴线打入桩的钻凿模块来实现上述和其他目的，其中，该钻凿模块可连接到钻杆并且包括：

钻头，该钻头被配置为沿着该第一轴线打入该桩，其中，该钻头被配置为在该钻凿模块连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，其中，该钻头包括第一切削器，该第一切削器被配置为沿着该第一轴线钻凿，其中，该第一切削器能在钻凿位置与收拢位置之间旋转，其中，在该钻凿位置，该钻头在垂直于该第一轴线的平面内的宽度对应于或超过该桩在垂直于该第一轴线的平面内的宽度，并且其中，在该收拢位置，该钻头在垂直于该第一轴线的平面内的宽度小于该桩在垂直于该第一轴线的平面内的宽度。

因此，通过能够将钻头的宽度减小到小于桩的宽度，允许钻凿模块在打桩完成时回缩穿过桩，由此钻凿模块可以重新用于其他桩。

钻凿模块可以经由螺纹连接、卡口连接、公母连接或这些连接的组合而连接到钻杆。

在本发明的背景下，切削器应被理解为适合于钻透土壤的任何工具。

第一切削器可以经由枢转连接而连接到钻凿模块的基座部，以允许第一切削器旋转。优选地，钻凿模块设置有用于限定第一切削器旋转到收拢位置、钻凿位置和它们之间的位置的装置，例如，钻凿模块可以设置有止动板，第一切削器在收拢位置和钻凿位置抵靠于该止动板。

钻头可以进一步包括第二切削器、第三切削器和/或第四切削器，它们都可在钻凿位置与收拢位置之间运动。优选地，如果钻头包括多于一个切削器，则切削器可以围绕第一轴线中心对称。

钻头可以包括一个或多个静止切削器，即在钻头上固定在适当位置的切削器。

钻凿位置是第一切削器被配置为钻透土壤的位置。收拢位置是允许钻头回缩/运动穿过桩的位置。

在实施例中，该第一切削器能围绕平行于该第一轴线的轴线旋转。

在实施例中，通过使该钻头在第一方向上围绕该第一轴线旋转，该第一切削器能从该收拢位置旋转到该钻凿位置，并且其中，通过使该钻头在第二方向上围绕该第一轴线反向旋转，该第一切削器能从该钻凿位置旋转到该收拢位置。

因此，实现了改变第一切削器的位置的方便且容易的方式，这可以是在已经通过钻凿模块将桩打下之后执行的。

在实施例中，该第一切削器能围绕与该第一轴线垂直的轴线旋转。

在实施例中，通过使该钻头朝向正由该钻头打入的桩运动，该第一切削器能从该钻凿位置旋转到该收拢位置。

因此，实现了改变第一切削器的位置的方便且容易的方式，这可以是在已经通过钻凿模块将桩打下之后执行的。

钻头朝向桩的运动可以通过多种方式实现。在通过钻凿模块打入较小的桩的实施例中，钻头杆可以简单地与钻杆一起被拉起，这可以经由使用者拉起钻杆来实现，替代性地，钻杆可以由千斤顶、起重机或其他外部装置拉起。在一些实施例中，可以通过钻头反向旋转、即钻头在相对于将桩打下时的相反方向上旋转，将钻头朝向桩拉动。

在实施例中，该钻凿模块包括导向钻，该导向钻被配置为引导该桩沿着该第一轴线打入，其中，该导向钻沿着该第一轴线纵向延伸。

因此，有助于在直线方向上打桩，这可以进一步提高这种桩的结构能力。

当将桩打下时，导向钻优选地延伸超过第一切削器以在第一切削器之前与地面接合。导向钻可以设置有导向切削器，以使导向钻能够钻透地面。

在实施例中，该钻凿模块包括定心设备，该定心设备被配置为至少部分地插入正由该钻凿模块打入的桩中，以使该钻头相对于该桩居中。

因此，可以确保沿着第一轴线在直线方向上打桩。此外，可以确保作用在钻头上的作用力均匀分布。

定心设备可以具有与在垂直于第一轴线的平面内打入的桩相似的截面，优选地，定心设备的相似截面通过相对于桩的截面的缩小而均匀地缩放。

在实施例中，该钻头能以可释放连接的方式连接到该钻杆。

钻杆与钻头之间具有可释放的连接允许容易更换钻头。此外，可释放的连接可以提供将钻头用作牺牲钻头的可能性。

在实施例中，钻头形成有轨道，该轨道被配置为有助于将土壤从桩的底部移走。

在钻头中具有轨道为将土壤从桩的底部带走提供了路径。此外，轨道可以有助于从桩的底部离开的土壤向上运动。土壤向上运动是合乎需要的，因为向上运动的土壤可以向下压在钻头、桩和/或钻杆上，从而辅助打桩。所设置的轨道可以是螺旋路径，从而在钻头旋转时有助于土壤移到轨道中。在一些实施例中，轨道可以与钻凿岩石中的轨道配合，例如，如果钻杆是螺旋钻，则钻头中的轨道可以将土壤引导到螺旋钻的螺旋叶片。

在实施例中，该钻头形成有突起，该突起被配置为扰动和松动该钻头下方的土壤。

当钻凿时，可能发生以下情形：钻头不能抓住要运动的土壤，这在岩石土壤中尤其普遍，在这些情况下，扰动/松动土壤可以帮助钻头抓住要运动的土壤。

可以优选地在第一切削器上形成一个或多个突起。在钻凿模块包括导向钻的实施例中，既而可以在导向钻上形成一个或多个突起。

在打桩机模块的实施例中，该钻头包括一个或多个翼部，该一个或多个翼部被配置为延伸超过该桩，该一个或多个翼部被配置为有助于土壤离开该桩的底部。

具有翼部可以有助于从桩的底部离开的土壤向上运动。该一个或多个翼部可以形成为叶片，这些叶片被配置为从该桩辐射开，以某间距设定而形成螺旋的至少一部分。钻头可以包括一个、两个、三个、四个或更多个翼部。在一些实施例中，位于钻凿位置的第一切削器可以充当有助于土壤从桩的底部离开的翼部。

在本发明的第二方面，通过一种用于沿着第一轴线打入桩的凿岩模块来实现上述和其他目的，其中，该凿岩模块包括：

外凿岩钻头，该外凿岩钻头被配置为在垂直于该第一轴线的平面内钻出直径对应于或超过该桩的穿透岩石的环形外孔，其中，该外凿岩钻头能连接到钻杆，其中，该外凿岩钻头被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

内凿岩钻头，该内凿岩钻头被配置为钻出穿透该环形外孔内的岩石的圆柱形内孔，其中，该内凿岩钻头能连接到钻杆，其中，该内凿岩钻头被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

破岩楔，该破岩楔被配置为插入该圆柱形内孔中以使该圆柱形内孔与该环形外孔之间的岩石破碎。

在本发明的第三方面，通过一种用于在工地打入桩的自适应打桩机系统来实现上述和其他目的，该自适应打桩机系统包括：

打桩机，该打桩机包括：

用于提供旋转力的马达，

电力单元，该电力单元为所述马达提供电力，

钻杆，该钻杆具有第一端和第二端，该钻杆适于在该桩内平行于该桩延伸，其中，该马达被配置为使该钻杆旋转，

该系统进一步包括：

振动模块，该振动模块被配置为通过振动该桩来打入该桩，所述振动模块可连接到该钻杆，其中，所述振动模块在被安装时可通过该钻杆的旋转来驱动，

锤击模块，该锤击模块被配置为通过锤击该桩来打入该桩，所述锤击模块可连接到该钻杆，其中，所述锤击模块在被安装时可通过该钻杆的旋转来驱动，以及

钻凿模块，该钻凿模块被配置为通过钻凿来打入该桩，所述钻凿模块可连接到该钻杆，其中，所述钻凿模块在被安装时可通过该钻杆的旋转来驱动，

其中，通过将打桩机模块中的一个或多个连接到该钻杆，该打桩机可适应要打入该桩的工地。

因此，提供了一种用于在工地打入桩的改进的打桩机系统。不同的模块允许打桩机适应不同工地的条件。此外，因为每个模块连接到钻杆并通过钻杆的旋转而被驱动，所以不需要为打桩机增加附加液压装置或布线就能通过钻凿、锤击或振动来打桩。如果在到达工地之前已经执行了土壤测试，则自适应打桩机的使用者也可以选择仅将相关模块从系统带到工地，从而减少打桩机的运输。

自适应打桩机系统可以包括模块的任何组合，即振动模块、锤击模块、钻凿模块以及凿岩模块。自适应打桩机系统可以包括三个不同模块，例如锤击模块、钻凿模块以及凿岩模块。在一些实施例中，自适应打桩机系统包括所有四个模块，即振动模块、锤击模块、钻凿模块以及凿岩模块。

工地是指打桩机要执行工作的地方，工地可以通过工地所在的地形和/或土壤类型来定义。

能够使用钻凿模块来调适打桩机系统为打桩机系统提供了很大程度的灵活性。此外，因为钻凿模块通过钻杆的旋转而被驱动，所以不需要与钻头一起设置外部/附加动力装置。此外，钻凿广泛用于不同的土壤类型，从而使得打桩机可以在各种土壤类型中工作。

能够使用凿岩模块来调适打桩机系统允许打桩机将桩打透岩石、混凝土、巨石和/或石块。

在打桩机系统的实施例中，该打桩机包括搁脚板，从而允许该自适应打桩机系统的使用者传送用于打入该桩的压力。

为打桩机提供搁脚板增加了额外的打桩方式。替代性地或另外，打桩机可以设置有使用者可以压下的把手。

在打桩机系统的实施例中，该打桩机是手持式和/或手动式打桩机。

对于较小的桩来说，不需要较大的机械，因为每件事都可以由一个人处置。在这些情况下，有利的是具有手持式打桩机以避免庞大、笨重且昂贵的机械。这种手持式打桩机可以设置有把手。这些把手可以进一步设置有用于启动和关闭电动马达的致动器。

在打桩机系统的实施例中，该打桩机的马达被配置为提供用于打入该桩的振动力和/或锤击力。

通过具有提供振动力和/或锤击力的马达，马达可以既而在打桩时辅助或完全替代打桩机模块中的一些模块，这是因为有时增加打桩机模块以实现振动力和/或锤击力可能是过度的。

在打桩机系统的实施例中，该马达是电动马达。

通过具有电动马达，实现了易于处置的打桩机。电动马达确保发电机或液压装置的布线或软管被废用或至少保持在最低限度。这消除了暴露在外的布线和软管出现故障的风险，这些故障在一些情况下可能会造成严重的安全风险。此外，电动马达为打桩机增加了额外的机动性和自由度，因为打桩机不受软管或电线的限制，而是可以到处自由运动。

在本发明的第三方面，通过一种用于沿着第一轴线打入桩的振动模块来实现上述和其他目的，其中该振动模块包括：

振动设备，该振动设备包括：

钻杆部，该钻杆部能连接到钻杆，该钻杆部被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

偏心块，该偏心块连接到该钻杆部，

传递构件，该传递构件连接到该钻杆部，

其中当该钻杆部连接到该钻杆时，该偏心块位于该钻杆与该桩之间，其中，该偏心块被配置为在该钻杆旋转时产生振动，其中，该传递构件被配置为将这些所产生的振动传递到该桩。

因此，提供了一种能够通过振动来打桩的简单的打桩模块。通过具有可连接到钻杆的打桩模块，可以轻松添加和移除打桩机模块。具有易于添加和移除的打桩机模块允许在工地现场调适打桩机。

此外，打桩机模块可以安装在钻杆上的所需位置，因而允许振动模块传送沿孔向下的振动。具有由于钻杆产生的旋转而产生的振动也消除了对附加液压装置或布线的需要。

在本发明的第四方面，通过一种用于沿着第一轴线打入桩的锤击模块来实现上述和其他目的，其中，该锤击模块包括：

钻杆部，该钻杆部能连接到钻杆，该钻杆部被配置为与该钻杆一起旋转，

锤元件，该锤元件包括顶面和底面，其中，该底面形成一个或多个底棱，

力设备，该力设备连接到该锤元件的顶面，所述力设备被配置为储存和释放机械能，

具有顶面的静止元件，该顶面包括与该锤元件的底棱互补的一个或多个顶棱，并且其中，该静止元件的顶面与该锤元件的底面接合，并且

其中，该锤元件被配置为相对于该静止元件旋转，其中，该锤元件相对于该静止元件的旋转使该锤元件沿着该底棱运动，其中，该锤元件沿着该底棱的运动将机械能储存在该力设备中，其中，当该锤元件旋转经过该底棱时，释放该储存的机械能，其中，该释放的机械能，其中，该释放的机械能被配置为被传送以打入该桩。

在本发明的第五方面，通过一种用于在工地调适打桩机的方法来实现上述和其他目的，该方法包括以下步骤：

评估该工地；

提供如上所述的打桩机系统；

根据对该工地的评估，通过将振动模块、锤击模块、钻凿模块、凿岩模块或这些模块的组合连接到该打桩机来调适该打桩机。

可以通过工地的先期土壤取样来执行对工地的评估。替代性地，可以利用打桩机的使用者的知识来执行对工地的评估。根据对工地的评估，通过将一个或多个打桩机模块连接到钻杆来执行打桩机的调适。

附图说明

将通过以下参考附图对本发明的实施例进行的说明性且非限制性的详细说明来进一步阐述本发明的上述和/或附加的目的、特征和优点，在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的用于在工地打桩的打桩机的示意性截面图。

图2示出了设置在桩的顶部上的锤击模块的示意性截面图。

图3示出了根据本发明的与钻杆连接的钻凿模块的实施例的示意性截面图。

图4a示出了根据本发明的钻凿模块5的实施例的示意性俯视立体图。

图4b示出了根据本发明的钻凿模块的示意性仰视立体图。

图4c示出了根据本发明的钻凿模块的实施例的示意性仰视图。

图4d示出了根据本发明的钻凿模块的实施例的示意性俯视图。

图5示出了根据本发明的钻凿模块的实施例。

图6a和图6b示出了根据本发明的凿岩模块的实施例的立体示意图。

图7示出了根据本发明的锤击模块的实施例的立体示意图。

图8示出了根据本发明的振动模块的实施例的立体示意图

具体实施方式

在以下描述中参考了附图，这些附图通过图示的方式示出了可以如何实施本发明。

参考图1，示出了根据本发明的实施例的用于在工地打入桩3的打桩机1的示意性截面图。打桩机1包括用于提供旋转力的马达，该马达未被示出。马达可以是能够将电能转换成机械能的任何种类的电动马达。电动马达可以是AC马达或DC马达。替代性地，马达可以是液压马达或内燃机。马达可以另外提供振动力和/或锤击力，这可以辅助打入桩3。这可以例如通过如已经从锤钻已知的冲击机构来实现。所述马达连接到电力单元，电力单元未被示出。

电力单元可以是电池或能够向马达传送能量的任何其他单元。优选地，电力单元是可充电电池。

电动马达被配置为使钻杆2旋转。钻杆2可以是用于在土壤中钻凿的任何标准钻杆。钻杆2可以具有比如2cm或3cm等较小的直径，或者比如14cm或15cm等较大的直径。钻杆2在第一端与第二端之间纵向延伸。钻杆2被配置为围绕纵向旋转轴线R1旋转。钻杆2可以围绕纵向旋转轴线R1顺时针或逆时针旋转。钻杆2可以是模块化的，并且包括连接在一起的多个钻杆部21。在一些情况下，一个钻杆部21的长度可以足以形成完整的钻杆2。钻杆部21可以通过螺纹连接、卡口连接、公母连接器或者它们的组合而相互连接。形成钻杆2的钻杆部21也可以具有不同的长度，使得钻杆2的长度容易调适。钻杆2可以是光滑的钻杆2，替代性地，可以将钻杆2设置为螺旋钻。螺旋钻2可以有助于通过桩3输送土壤。

打桩机1被配置为打入桩3。在所示实施例中，桩3是管桩3，但是本发明不仅限于管桩，还可以用于板桩、螺旋桩、咬合桩等。桩3的选择可以取决于桩3的所需功能、工地的条件以及如何将其打入土壤中，例如，是否是通过振动、钻凿、锤击或这些方式的组合来打桩的。

打桩机1进一步包括搁脚板4。搁脚板4允许打桩机1的使用者将压力施加到桩3上。在所示实施例中，搁脚板4形成为板，这允许使用者踩在板上以将压力传送到桩3。替代性地或另外，可以经由设置在打桩机1上的扶手而将压力传送到桩3。

打桩机1可以是手持式打桩机和/或手动式打桩机。为了有助于作为手持式打桩机，打桩机1可以设置有用于在打桩机1的操作期间握住打桩机1的把手。为了有助于作为手动式打桩机，把手可以设置有用于启动和停止打桩机1的电动马达的致动器，例如按钮或操纵杆。替代性地，打桩机1可以由远程控制单元控制。此外，打桩机1可以被配置为安装在例如挖掘机或钻机等较大的机械上。

打桩机1可以适应不同的例如土壤类型等工地条件。通过将不同打桩机模块的组合连接到打桩机系统1的钻杆2来实现打桩机1的调适。打桩机模块可以彼此独立地连接到打桩机1，所以打桩机模块不会相互施加限制。下文将对打桩机系统的不同模块进行更深入的解释。

钻凿模块

在图1所示的实施例中，钻凿模块5已连接到打桩机1。钻凿模块5被配置为通过钻凿打入桩3。钻凿模块5是打桩机1的打桩机模块的示例。钻凿模块5包括钻头51。钻头51可以由钢或碳化物制成；它也可以是具有碳化钨尖端的钢钻头。钻头51可以形成有轨道，以有助于土壤移向桩3的侧面。轨道可以形成在钻头51的外部表面上。轨道可以是通过铣削钻头51的外部表面而形成的。钻头51可以形成有一个或多个突起，以使桩下方的土壤扰动和松动，从而有助于土壤的运动。该一个或多个突起从钻头的外部表面延伸。

钻头51连接到钻杆2的钻杆部21。钻头51与钻杆部21之间的连接可以通过螺纹连接、卡口连接、或公母连接器或任何其他合适的连接来实现。替代性地，钻头51可以设置为钻杆部21的整体部分，其中，钻杆部21可以通过螺纹连接、卡口连接、或公母连接器或任何其他合适的连接而连接到钻杆2的其他钻杆部21。当钻头51连接到钻杆部21时，它能够与钻杆2一起旋转，从而有助于用钻头51钻凿。此外，在钻头51与钻杆部21之间具有螺纹连接或公母连接允许将钻头51与钻杆部21断开连接，而不需要触及钻头51。如果钻头51是将与桩一起留在土壤中的牺牲钻头51，则这种情况是尤其有利的。当存在螺纹连接时，钻头51与钻杆2之间的断开连接可以通过使钻杆2逆时针旋转来实现，例如，如果钻头51与钻杆2之间的螺纹连接是通过右旋螺纹实现的，则钻杆2可以逆时针旋转以使钻头51断开连接。在钻头51与钻杆2之间的公母连接的情况下，例如，如果钻头51设置有母连接器并且钻杆设置有公连接器或反之亦然，则可以通过简单地拉起钻杆2而发生断开连接。

在图1所示的使用管桩3的实施例中，钻头51充当桩3的底部的屏障，从而确保当桩3被打入土壤中时，土壤不会从桩3的底部进入桩3。在一些实施例中，钻头51可以是伸缩式钻头，从而允许钻头51在桩3被打入土壤中之后回缩。钻头51也可以包括延伸超过桩3的翼部。这些翼部有助于土壤从桩3的底部离开。此外，随着土壤被推离桩3的底部，已运动的土壤将开始向下推动翼部，从而在向下的方向上压迫桩3。

如果打桩机1没有设置钻凿模块5，则桩3可以在底部封闭，以确保土壤不会进入桩3。桩3可以在桩3的底部由平板封闭。替代性地，桩3可以在底部用锥形板封闭，以有助于将桩3压迫、振动或锤击到土壤中。

现在参考图3，示出了根据本发明的连接到钻杆2的钻凿模块5的实施例的示意性截面图。钻凿模块5被配置为沿着第一轴线打入桩3。在所示实施例中，第一轴线与钻杆2被配置为绕其旋转的纵向旋转轴线R1重合。在下文关于图3的描述中，术语″第一轴线″和″纵向旋转轴线R1″可以彼此互换。

钻凿模块包括钻头51。钻头51被配置为在钻凿模块5连接到钻杆2时与钻杆2一起旋转。钻头51包括第一切削器511，该第一切削器被配置为沿着纵向旋转轴线R1钻凿。钻头51进一步包括第二切削器512，该第二切削器被配置为沿着纵向旋转轴线R1钻凿。第一切削器511和第二切削器512可在钻凿位置与收拢位置之间旋转。当第一切削器511和第二切削器512位于钻凿位置时，钻头51在垂直于纵向旋转轴线R1的平面内的宽度对应于或超过桩3在垂直于纵向旋转轴线R1的平面内的宽度。当第一切削器511和第二切削器512位于收拢位置时，钻头51在垂直于纵向旋转轴线R1的平面内的宽度小于桩3在垂直于纵向旋转轴线R1的平面内的宽度。

在所示实施例中，钻凿模块5进一步包括导向钻52。导向钻52被配置为引导桩3沿着纵向旋转轴线R1打入。导向钻52沿着纵向旋转轴线R1纵向延伸。导向钻52延伸超过第一切削器511和第二切削器512。导向钻52被配置为在钻凿模块5连接到钻杆时与钻杆2一起旋转。导向钻52在导向钻52的纵向端部包括导向切削器521。导向切削器521允许导向钻52钻透土壤。

在所示实施例中，钻凿模块5包括定心设备53。定心设备53插入桩3中。定心设备使钻凿模块5相对于桩3居中。定心设备53被设置为沿着桩3的内圆周延伸的环。定心设备53限制钻凿模块5在垂直于纵向旋转轴线R1的平面内运动。定心环53还保持钻杆2相对于桩3居中。

在所示实施例中，钻杆2被设置为螺旋钻2。螺旋钻2包括沿着纵向旋转轴线R1纵向延伸的螺旋叶片21。螺旋钻2在桩3内延伸。在所示实施例中，螺旋叶片21朝向桩的内圆周延伸。在所示实施例中，螺旋叶片21停止在距桩3的内圆周一定距离处。在其他实施例中，螺旋叶片21延伸，使得螺旋叶片21与桩的内圆周之间没有或只有很小的距离。在桩3的内圆周与螺旋叶片21之间没有距离或具有不允许土壤通过的小距离对于通过螺旋钻2向上提升土壤可能是有用的。

现在参考图4a至图4d，示出了根据本发明的钻凿模块5的实施例的示意性俯视立体图、示意性仰视立体图、示意性仰视图和示意性俯视图。

钻凿模块5包括第一切削器511和第二切削器512。第一切削器511和第二切削器512各自包括多个突起5111、5121。该多个突起可以通过使第一切削器511和第二切削器512下方的土壤扰动和松动来有助于第一切削器511和第二切削器512进行钻凿。第一切削器511和第二切削器512枢转连接到钻凿模块5的基座58。基座58与第一切削器511和第二切削器512之间的枢转连接件571、572允许第一切削器511和第二切削器512围绕平行于第一轴线A1的轴线旋转。其中钻凿模块5被配置为沿着第一轴线A1打入桩3。

在所示实施例中，第一切削器511和第二切削器512旋转到钻凿位置。在钻凿位置，第一切削器和第二切削器与止动板56邻接。此外，第一切削器511和第二切削器512在钻凿位置延伸超过定心设备53的外圆周。止动板56防止第一切削器511和第二切削器512在第一方向上进一步旋转。通过使第一切削器511和第二切削器512在与第一方向相反的第二方向上旋转，第一切削器511和第二切削器512从钻凿位置运动到收拢位置。在收拢位置，第一切削器511和第二切削器512没有延伸超过定心设备53的外圆周。

定心设备53被设置为环。定心设备53被配置为至少部分地插入桩3中。从定心设备53的内圆周延伸的是两个脊531。在一些实施例中，定心设备53包括一个脊、三个脊或四个脊。脊531与钻凿模块5的基座58中的相对应的凹槽581接合。凹槽581与脊531之间的接合防止定心设备53相对于钻凿模块5的基座58旋转。此外，定心设备53的底面搁置在形成于基座58中的搁架582上。优选地，基座58形成有多个搁架582，定心设备53的底面可以搁置在这些搁架上。搁架582防止定心设备53相对于基座58沿着第一轴线A1在一个方向上运动。

钻凿模块5的基座58设置有用于接纳钻杆2的中心孔55。当钻杆2已被接纳在中心孔55中时，它例如通过合适的连接、例如通过将螺栓或夹子插入穿过基座58和钻杆2而相对于钻凿模块可旋转地锁定。

钻凿模块进一步包括导向钻52。导向钻52被配置为引导打入桩3。导向钻52延伸超过第一切削器511和第二切削器512。导向钻52被配置为在钻凿模块5连接到钻杆时与钻杆2一起旋转。导向钻52在导向钻52的纵向端部包括导向切削器521。导向切削器521允许导向钻52钻透土壤。

简要参考图5，示出了根据本发明的钻凿模块5的不同实施例。在所示实施例中，第一切削器511和第二切削器枢转连接到钻凿模块5的基座58。枢转连接件571允许第一切削器和第二切削器围绕与第一轴线A1垂直的轴线旋转。

凿岩模块

现在参考图6a和图6b，示出了根据本发明的实施例的凿岩模块8的立体示意性剖视图。凿岩模块8用于沿着第一轴线A1打桩。凿岩模块8包括外凿岩钻头81。在所示实施例中，外凿岩钻头81被配置为钻出穿透岩石84的环形外孔841。在垂直于第一轴线A1的平面内，环形孔841的外径对应于或超过桩3。外凿岩钻头81可连接到钻杆2。外凿岩钻头81被配置为在连接到钻杆2时与钻杆2一起旋转。在所示实施例中，外凿岩钻头81包括四个外部切岩器811，这些外部切岩器被配置为钻透岩石84、混凝土、石块和/或巨石。四个外部切岩器811围绕第一轴线A1中心对称地布置。在其他实施例中，外凿岩钻头81包括一个切岩器、两个切岩器、三个切岩器或更多。切岩器811可以是具有轨道或倾斜度的施力器，被配置为在切岩器上产生力，从而迫使它们在垂直于第一轴线A1的平面内远离第一轴线A1。

凿岩模块8进一步包括内凿岩钻头82，该内凿岩钻头被配置为钻出穿透环形外孔841内的岩石84的圆柱形内孔842。内凿岩钻头82可连接到钻杆2，并且内凿岩钻头82被配置为在连接到钻杆2时与钻杆2一起旋转。在所示实施例中，内凿岩钻头82包括一个内部切岩器821，该内部切岩器被配置为钻透岩石84、混凝土、石块和/或巨石。内部切岩器821被配置为钻出圆柱形内孔842，其中圆柱形内孔842的中心纵向轴线与第一轴线A1重合。在其他实施例中，内凿岩钻头82包括两个切岩器、三个切岩器、四个切岩器或更多。此外，在所示实施例中，内凿岩钻头82沿着第一轴线A1延伸超过外凿岩钻头81，因此允许内凿岩钻头82充当外凿岩钻头81的导向器。在实施例中，内凿岩钻头82被配置为引导桩3沿着第一轴线A1打入。

凿岩模块8进一步包括破岩楔83。破岩楔83被配置为插入圆柱形内孔842中以使圆柱形内孔842与环形外孔841之间的岩石84破碎。在所示实施例中，破岩楔83连接到内凿岩钻头82，并且被配置为跟随沿着内凿岩钻头82的第一轴线A1的运动而轴向运动。破岩楔83包括外楔831。外楔831由两个楔部8311形成。在所示实施例中，两个楔部8311彼此相对。两个相对的楔部8311可在垂直于第一轴线A1的平面内相对于彼此运动。外楔831活动连接到内凿岩钻头82，以允许相对于内凿岩钻头82沿着第一轴线A1轴向运动。外楔831形成有中空锥形结构，在锥形结构的顶部具有圆形顶部开口，并且在锥形结构的底部具有圆形底部开口。优选地，内凿岩钻头821被配置为钻出直径超过圆形顶部开口的直径且小于圆形底部开口的直径的圆柱形内孔842。内楔832至少部分地布置在外楔831内。内楔832固定连接到内凿岩钻头82，即内楔832被连接以防止内楔832与内凿岩钻头82之间相对运动。内楔832形成为锥形结构，其中，内楔832的锥形结构的基底的直径超过外楔831的圆形顶部开口的直径。因此，防止外楔831滑动经过内楔832。在所示实施例中，锥形的形状用于实现这种效果，然而，内楔和外楔831、832可以采用防止外楔831滑动经过内楔832的任何形状。

在凿岩模块8的操作期间，外凿岩钻头81在岩石84中形成环形孔841，并且内凿岩钻头82形成圆柱形内孔842。随着凿岩模块8进一步钻入岩石84中，外楔831到达并部分地插入圆柱形内孔842中。进一步地，凿岩模块8的钻凿导致外楔831相对于内凿岩钻头82沿着第一轴线A1轴向运动，直到其与内楔832邻接。进一步地，凿岩模块8的钻凿导致外楔831的两个楔部8311通过内楔远离彼此运动，从而导致水平力被传送到岩石84，因此使圆柱形内孔842与环形外孔841之间的岩石84破碎。

在其他实施例中，外楔831可以由弹性材料的一部分形成，从而允许外楔831被内楔832扩张，以便将力传送到圆柱形内孔842与环形外孔841之间的材料。在其他实施例中，外楔831在外楔831的锥形结构的内侧形成有外突起。内楔832则可以在内楔832的锥形结构的外侧形成有内突起。在操作期间，当内楔832相对于外楔831旋转时，内突起也相对于外突起旋转。随着外楔831朝向内楔832运动，内突起和外突起也是如此。在某个点，外突起和内突起将相互碰撞。内突起与外突起之间的碰撞使外楔831变形，并导致力被传送到圆柱形内孔842与环形外孔841之间的材料。

振动模块

在图1所示的实施例中，振动模块6已连接到打桩机1。振动模块6被配置为通过振动打入桩3。振动模块6是打桩机1的打桩机模块的示例。振动模块6包括振动设备。振动设备包括钻杆部21。振动设备的钻杆部21可连接到钻杆2的钻杆部21。振动设备的钻杆部21可以与钻杆2的其他钻杆部21相同。当振动设备的钻杆部21连接到钻杆的其他钻杆部21时，振动设备的钻杆部21被配置为与钻杆2一起旋转。

偏心块61与振动设备的钻杆部21直接或间接连接。偏心块61相对于其所连接的钻杆部21是偏心的。偏心块61以与振动设备的钻杆部21一起旋转的方式连接。偏心块61放置在钻杆2与桩3之间。偏心块61围绕钻杆2的旋转产生振动。由偏心块61产生的振动经由传递构件62传递到桩3。传递构件62被配置为与桩3接触并将由偏心块61产生的振动传递到桩3。替代性地，偏心块61可以与桩3直接接触，从而也充当传递构件62。传递构件62可以形成有从钻杆2延伸到桩3的臂621。传递构件62还可以包括用于与桩3接触的接触元件622。接触元件622可以形成为环形元件，其中环形元件的外径等于桩3的内径，从而确保与桩3均匀接触。如果传递构件62形成有从钻杆2延伸到桩3的臂621，则臂621可以是可弯曲的，以允许臂响应于桩3的表面的改变而变形，例如，在桩3上存在螺纹、弯曲或凸起的情况下。在图1所示的实施例中，只有一个振动模块6连接到打桩机1，但是也可以将多个振动模块6、例如两个、三个或更多个振动模块连接到打桩机1。特别是在需要将若干钻凿部21连接在一起的情况下，可能有利的是将一个以上振动模块6连接到打桩机1，以实现桩3的均匀的沿孔向下的振动。

参考图8，示出了根据本发明的实施例的振动模块6的立体示意图。振动模块6用于沿着第一轴线A1打入桩3。振动模块6被配置为通过振动向下打桩而沿着第一轴线A1打入桩3。在所示实施例中，振动模块6可经由振动模块的钻杆部21中的中心通孔而连接到钻杆2。该中心通孔被配置为接纳钻杆2。当钻杆2被接纳在中心通孔中时，钻杆部21被配置为与钻杆2一起旋转。偏心块61布置在振动模块的第一纵向端部。偏心块61被设置为从钻杆部21垂直于第一轴线A1延伸的螺栓61。当钻杆部21开始旋转时，螺栓61也围绕第一轴线A1旋转，由此产生偏心力。螺栓61被配置为位于钻杆2与桩3之间。振动模块进一步包括传递构件62。在所示实施例中，传递构件62被设置为从钻杆部21延伸的三个臂62。三个臂62被配置为将由螺栓61产生的偏心力传递到桩3。三个臂62可以枢转连接到钻杆部21，以允许臂62在拉起振动模块6时折叠。当拉起振动模块6时，臂62的折叠可以帮助避免臂62陷入桩中。

布置在振动模块6的第二纵向端部处的是另一偏心块63。另一偏心块63被布置成从另一钻杆部211突起。当另一钻杆部211开始旋转时，另一偏心块63也围绕第一轴线A1旋转，由此产生偏心力。另一偏心块63被配置为位于钻杆2与桩3之间。在所示实施例中，另一偏心块63与桩3直接接触并将偏心力传递到该桩。

锤击模块

在图1所示的实施例中，锤击模块7已连接到打桩机1。锤击模块7被配置为通过锤击打入桩3。锤击模块7是打桩机1的打桩机模块的示例。

图2示出了锤击模块7的实施例的更详细的视图。锤击模块7包括钻杆部21。锤击模块7的钻杆部21可连接到钻杆2的钻杆部21。锤击模块7的钻杆部21可以与钻杆2的其他钻杆部21相同。当锤击模块7的钻杆部21连接到钻杆的其他钻杆部21时，锤击模块7的钻杆部21被配置为与钻杆2一起旋转。锤击模块7进一步包括锤板71、力设备72、静止元件73以及可旋转元件74。在图2所示的实施例中，锤击模块7进一步包括顶板75。锤板71可以是钢板。锤板71被配置为向打桩机1或桩3施加锤击力。在所示实施例中，锤板71直接放置在桩3上。替代性地，锤板可以放置在锤垫的顶部上。锤板71连接到力设备72。力设备72可以是能够储存和释放机械能的弹簧或弹性材料。静止元件73也连接到锤板71。静止元件73可以焊接在锤板71上。静止元件73可以由钢或其他高耐久性金属制成。静止元件73包括静止倾斜部731。可旋转元件74连接到钻杆部21。可旋转元件74可以焊接在钻杆部21上。可旋转元件74可以由钢或其他高耐久性金属制成。可旋转元件74包括可旋转倾斜部741。可旋转元件74被配置为与钻杆部21一起旋转。在旋转期间，可旋转元件74被配置为滑动到静止元件73上并经过该静止元件。当可旋转倾斜部741滑动到静止倾斜部731上时，它导致锤板71上升。锤板71的上升将机械能储存在力设备72中，例如通过弹簧的压缩。当可旋转元件74滑动经过静止元件73时，它导致锤板71落下。锤板71的落下从力设备72释放所储存的能量。在图2所示的实施例中，当锤板71到达桩3时，锤板的落下停止，并且因而所释放的能量作为锤击力传递到桩3。锤击模块7可以设置有顶板75。顶板75连接到钻杆部21和力设备72。顶板72提供了力设备72可以压靠在其上的表面。

参考图7，示出了根据本发明的锤击模块7的实施例。该锤击模块用于沿着第一轴线A1打桩。锤击模块7包括可连接到钻杆2的钻杆部21。钻杆部21被配置为与钻杆2一起旋转。在所示实施例中，钻杆部被设置为夹具21。夹具21允许将锤击模块7夹在钻杆2上。力设备72连接到钻杆部21。力设备72被设置为弹簧72，该弹簧被配置为储存和释放机械能。弹簧72的一个纵向端部与钻杆部21邻接，并且另一个纵向端部与锤元件71邻接。

锤元件71包括与弹簧72连接的顶面711。此外，锤突起712从顶面711延伸。锤突起712从表面711延伸到弹簧72中，由此限制弹簧72相对于锤元件71在垂直于第一轴线A1的平面内运动。锤元件71进一步包括未示出的底面。底面形成一个或多个底棱713。

锤击模块7进一步包括具有未示出的顶面的静止元件73，该顶面形成与锤元件71的底棱713互补的一个或多个顶棱731。静止元件73的顶面与锤元件71的底面接合。在一些实施例中，桩3的底部封闭，并且静止元件73被布置成搁置在桩3的底部上。

锤元件71被配置为相对于静止元件73旋转。锤元件71相对于静止元件73的旋转使锤元件71沿着一个或多个顶棱731运动。锤元件71沿着底棱731的运动将机械能储存在力设备72中。在所示实施例中，锤元件71朝向钻杆部21运动，因此导致弹簧72的压缩。当锤元件71旋转经过该一个或多个顶棱731时，释放所储存的机械能。所释放的机械能被配置为被传送以打入桩3。

现在已经描述了本发明的具体实施例。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，若干替代方案是可能的。例如，桩3不需要是管桩3，例如，如果只有锤击模块7连接到打桩机1，则桩3不需要是中空的。

此外，虽然图中未示出，但是本文所述的模块的任何组合都可以用于调适根据本发明的打桩机。

这种和其他明显的修改必须被认为是在如所附权利要求限定的本发明的范围内。

具体而言，应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以利用其他实施例并且可以做出结构和功能改变。

应强调的是，当在本说明书中使用时，术语″包括/包含″是用于指明所陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、部件或其群组。

Claims (19)

1.一种用于沿着第一轴线打入桩的钻凿模块，其中，该钻凿模块能连接到钻杆并且包括：

钻头，该钻头被配置为沿着该第一轴线打入该桩，其中，该钻头被配置为在该钻凿模块连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，其中，该钻头包括第一切削器，该第一切削器被配置为沿着该第一轴线钻凿，其中，该第一切削器能在钻凿位置与收拢位置之间旋转，其中，在该钻凿位置，该钻头在垂直于该第一轴线的平面内的宽度对应于或超过该桩在垂直于该第一轴线的平面内的宽度，并且其中，在该收拢位置，该钻头在垂直于该第一轴线的平面内的宽度小于该桩在垂直于该第一轴线的平面内的宽度。

2.根据权利要求1所述的钻凿模块，其中，该第一切削器能围绕平行于该第一轴线的轴线旋转。

3.根据权利要求2所述的钻凿模块，其中，通过使该钻头在第一方向上围绕该第一轴线旋转，该第一切削器能从该收拢位置旋转到该钻凿位置，并且其中，通过使该钻头在第二方向上围绕该第一轴线反向旋转，该第一切削器能从该钻凿位置旋转到该收拢位置。

4.根据权利要求1所述的钻凿模块，其中，该第一切削器能围绕与该第一轴线垂直的轴线旋转。

5.根据权利要求4所述的钻凿模块，其中，通过使该钻头朝向正由该钻头打入的桩运动，该第一切削器能从该钻凿位置旋转到该收拢位置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的钻凿模块，其中，该钻凿模块包括导向钻，该导向钻被配置为引导该桩沿着该第一轴线打入，其中，该导向钻沿着该第一轴线纵向延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的钻凿模块，其中，该钻凿模块包括定心设备，该定心设备被配置为至少部分地插入正由该钻凿模块打入的桩中，以使该钻头相对于该桩居中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的钻凿模块，其中，该钻头能以可释放连接的方式连接到该钻杆。

9.根据前述权利要求中任一项所述的钻凿模块，其中，该钻头形成有一个或多个突起，该一个或多个突起被配置为扰动和松动该钻头下方的土壤。

10.一种用于沿着第一轴线打入桩的凿岩模块，其中，该凿岩模块包括：

外凿岩钻头，该外凿岩钻头被配置为在垂直于该第一轴线的平面内钻出直径对应于或超过该桩的穿透岩石的环形外孔，其中，该外凿岩钻头能连接到钻杆，其中，该外凿岩钻头被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

内凿岩钻头，该内凿岩钻头被配置为钻出穿透该环形外孔内的岩石的圆柱形内孔，其中，该内凿岩钻头能连接到钻杆，其中，该内凿岩钻头被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

破岩楔，该破岩楔被配置为插入该圆柱形内孔中以使该圆柱形内孔与该环形外孔之间的岩石破碎。

11.一种用于在工地沿着第一轴线打入桩的自适应打桩机系统，该自适应打桩机系统包括：

打桩机，该打桩机包括：

用于提供旋转力的马达，

电力单元，该电力单元为所述马达提供电力，

钻杆，该钻杆沿着该第一轴线纵向延伸，具有第一端和第二端，该钻杆适于在该桩内平行于该桩延伸，其中，该马达被配置为使该钻杆围绕该第一轴线旋转，

该系统包括以下模块中的至少两个或更多个：振动模块、锤击模块、钻凿模块以及凿岩模块，

其中，该振动模块被配置为通过振动该桩来打入该桩，所述振动模块能连接到该钻杆，其中，所述振动模块在连接到该钻杆时能通过该钻杆的旋转来驱动，

其中，该锤击模块被配置为通过锤击该桩来打入该桩，所述锤击模块能连接到该钻杆，其中，所述锤击模块在连接到该钻杆时能通过该钻杆的旋转来驱动，并且

其中，该钻凿模块被配置为通过钻凿来打入该桩，所述钻凿模块能连接到该钻杆，其中，所述钻凿模块在连接到该钻杆时能通过该钻杆的旋转来驱动，

其中，该凿岩模块被配置为通过钻凿来打入该桩，所述凿岩模块能连接到该钻杆，其中，所述凿岩模块在连接到该钻杆时能通过该钻杆的旋转来驱动，

其中，通过将这些模块中的一个或多个连接到该钻杆，该打桩机能适应要打入该桩的工地。

12.根据权利要求11所述的自适应打桩机系统，其中，该打桩机包括搁脚板，从而允许该自适应打桩机系统的使用者传送用于打入该桩的压力。

13.根据权利要求11或12所述的自适应打桩机系统，其中，该打桩机是手持式和/或手动式打桩机。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的自适应打桩机系统，

其中，该打桩机的马达被配置为提供用于打入该桩的振动力和/或锤击力。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的自适应打桩机系统，其中，该马达是电动马达。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的自适应打桩机系统，其中，该钻杆是螺旋钻。

17.一种用于沿着第一轴线打入桩的振动模块，其中，该振动模块包括：

振动设备，该振动设备包括：

钻杆部，该钻杆部能连接到钻杆，该钻杆部被配置为在连接到该钻杆时与该钻杆一起旋转，

偏心块，该偏心块连接到该钻杆部，

传递构件，该传递构件连接到该钻杆部，

其中，该偏心块被配置为位于该钻杆与该桩之间，其中，该偏心块被配置为在该钻杆旋转时产生振动，其中，该传递构件被配置为将这些产生的振动传递到该桩。

18.一种用于沿着第一轴线打入桩的锤击模块，其中，该锤击模块包括：

钻杆部，该钻杆部能连接到钻杆，该钻杆部被配置为与该钻杆一起旋转，

锤元件，该锤元件包括顶面和底面，其中，该底面形成一个或多个底棱，

力设备，该力设备连接到该锤元件的顶面，所述力设备被配置为储存和释放机械能，

具有顶面的静止元件，该顶面形成与该锤元件的底棱互补的一个或多个顶棱，并且其中，该静止元件的顶面与该锤元件的底面接合，并且

其中，该锤元件被配置为相对于该静止元件旋转，其中，该锤元件相对于该静止元件的旋转使该锤元件沿着该一个或多个顶棱运动，其中，该锤元件沿着该一个或多个顶棱的运动将机械能储存在该力设备中，其中，当该锤元件旋转经过该一个或多个顶棱时，释放该储存的机械能，其中，该释放的机械能，其中，该释放的机械能被配置为被传送以打入该桩。

19.一种用于在工地调适打桩机的方法，该方法包括以下步骤：

评估该工地；

提供根据权利要求11-16中任一项所述的打桩机系统；以及

根据对该工地的评估，通过将振动模块、锤击模块、钻凿模块、凿岩模块或这些模块的组合连接到该打桩机来调适该打桩机。

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