TWM540885U - 利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器 - Google Patents

Description

利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器

本創作係一種利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器，尤指在一主桿體內鄰近中央水道之二相對位置分別設置一衝擊水道，該等衝擊水道能在主桿體之中段部外緣形成衝擊出水口，且該等衝擊出水口之位置係對應於主桿體上樞接之葉片，令業者能在衝擊水道中灌注水流，透過水流之衝擊力使該等葉片朝外展開。

按，台灣地質環境複雜，加上地狹人稠，土地開發密度極高，致使各項工程建設在施工上普遍需面對地層問題的挑戰，因此，「地層改良」即為施工上之一必要程序，藉由改善基礎土壤或岩石之工程性質，使其符合工程設計之需求。地層改良的工法繁多，在台灣常見的工法包括：淺層拌合工法、深層攪拌工法、灌漿工法、排水預壓工法、震動擠壓工法、冰凍工法…等。在進行地層改良時，除了根據建築物之結構、地層條件、改良範圍、工期及周圍環境之限制，選擇適當的工法外，實施工法的器具，亦會對地層改良的施工效率與成效有極大影響。

請參閱第1A~1C圖所示，茲以深層攪拌工法為例，說明地層固化的大致流程：首先，業者先以一鑽孔機之鑽桿A1，在地層中鑽取一預定深度之施工槽A2，再將鑽桿A1抽出，將一擴孔攪拌器1伸入至該施工 槽A2之最底端，在伸入過程中，該擴孔攪拌器1上之攪拌葉片12係收納於一主桿體11的兩側，俟該擴孔攪拌器1定位至該施工槽A2之最底端後，始展開該等攪拌葉片12並驅動該擴孔攪拌器1旋轉，使該等攪拌葉片12能對該施工槽A2周遭一定範圍的土壤進行擴孔與攪拌作業。同時，業者尚能由該擴孔攪拌器1內之一中空通道(圖中未示)，注入水流，以軟化土壤，使地層內的土壤能在被攪拌的過程中混合均勻；而在攪拌完成後，業者能對地層土壤注入水泥與改良劑，完成對地層的加固。

然而，前述擴孔攪拌器1之結構並不完善，仍有許多可改良之處，如第1C圖所示，該擴孔攪拌器1的結構主要包括一主桿體11及複數片攪拌葉片12(又稱攪拌翼)，該等攪拌葉片12係樞接於該主桿體11上鄰近底端的部位，在鑽入施工槽A2的過程中，如第1A~1C圖所示，該等攪拌葉片12係收納固定在該主桿體11之兩側，直到伸入至該引導槽之底部後，才會利用旋轉時的離心力，使該等攪拌葉片12朝外展開。意即，旋轉時的離心力必須大於該等攪拌葉片12與該主桿體11間的樞接或卡合力道，始能確保該等攪拌葉片12能順利展開，然而，由於在該擴孔攪拌器1鑽入施工槽A2的過程中，擴孔攪拌器1會因為與地層土壤接觸、摩擦，而產生劇烈地震動或顛簸，因此，若該等攪拌葉片12與該主桿體11間的樞接或卡合力道過小，則該等攪拌葉片12很容易在尚未伸入至該施工槽A2底端時，先行鬆脫張開，而容易磨損或斷折；反之，若樞接或卡合力道過大，則該等攪拌葉片12很可能無法隨著離心力而順利展開。

對此，創作人乃思及，是否能設計出一種新的展開機制，即便將攪拌葉片12穩固地固定在主桿體11兩側，仍能在該擴孔攪拌器1伸入至 地層深處後，順暢且精準地將攪拌葉片12展開，以進行擴孔、攪拌作業？因此，如何針對習知擴孔攪拌器1之結構進行改良，以設計出一種作動性更佳的攪拌葉片12展開機制，即成為本創作在此亟欲解決的重要問題。

有鑑於習知擴孔攪拌器因為容易受到震盪、顛簸及與地層摩擦等影響，致使攪拌葉片的展開機構不易設計的問題，創作人憑藉著多年來的實務經驗，經過多次的研究、測試與改良後，終於設計出本創作之一種利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器，期能有效解決習知技術的缺憾。

本創作之一目的，係提供一種利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器，包括一主桿體及至少二葉片，該主桿體之中心軸貫穿設有一中央水道，該中央水道之底端形成有一中央出水口，該中央出水口係由該主桿體之底端露出，該主桿體之中段部內鄰近該中央水道的至少二相對位置分別設有一衝擊水道，各該衝擊水道之底端形成有一衝擊出水口，該衝擊出水口係由該主桿體之中段部外緣露出；該主桿體鄰近底端之二相對應部位分別設有一樞接槽；各該葉片之一端係透過一樞軸，樞接於該樞接槽中，其另一端則能定位至鄰近該主桿體上對應於該衝擊出水口之位置，令該葉片之另一端能因該衝擊出水口之水流衝擊力，而朝該主桿體之底端方向轉動，使該等葉片朝外展開。如此，由於業者能對該衝擊水道灌注水流，以水流的衝擊力展開該等葉片，故，即便在該擴孔攪拌器鑽入地層的過程中，因震盪、顛簸導致結構有些許失效(如：樞軸因震盪而卡住)，該等葉片仍能透過該衝擊出水口所輸出的水流衝擊力，而正常被展開，進而順利 地進行擴孔與攪拌作業。

為便 貴審查委員能對本創作之結構特徵、作動方式及技術訴求有進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

A1‧‧‧鑽桿

A2‧‧‧施工槽

1‧‧‧擴孔攪拌器

11‧‧‧主桿體

12‧‧‧攪拌葉片

〔本創作〕

2‧‧‧擴孔攪拌器

20‧‧‧二重管

21‧‧‧主桿體

210‧‧‧中央水道

2101‧‧‧中央出水口

211‧‧‧衝擊水道

2111‧‧‧噴嘴

212‧‧‧樞接槽

213‧‧‧第一輸送水道

214‧‧‧第二輸送水道

22‧‧‧葉片

220‧‧‧導引水道

23‧‧‧止水鋼珠

24‧‧‧樞接座

240‧‧‧主軸開關

241‧‧‧弧形開口

242‧‧‧連通孔

25‧‧‧隱蓋

第1A圖係習知之擴孔工法之一示意圖；第1B圖係習知之擴孔工法之另一示意圖；第1C圖係習知之擴孔攪拌器之示意圖；第2圖係本創作之擴孔攪拌器之縱向剖面示意圖；第3圖係本創作之擴孔攪拌器之橫向剖面示意圖；及第4圖係本創作之擴孔攪拌器之主軸開關之局部示意圖。

創作人在研究過程中，發現在地層固化的工法中，對土壤灌注水流是必備的步驟之一，故，創作人乃思及，若對灌注水流的機構進行調整，則應能借用水流的衝擊力，來作為展開葉片的輔助動力，因此，創作人乃以此技術概念，設計出本創作之嶄新結構。

本創作係一種利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器，請參閱第2圖所示，係本創作之第一較佳實施例，該擴孔攪拌器2包括一主桿體21及至少二葉片22，該主桿體21之中心軸貫穿設有一中央水道210，該中央水道210之底端形成有一中央出水口2101，該中央出水口2101係由該主桿體21之底端露出，該主桿體21之中段部內鄰近該中央水道210的至少二相對位置分別設有一衝擊水道211，各該衝擊水道211之底端形成有一衝擊出水 口，該衝擊出水口係由該主桿體21之中段部外緣露出。

請參閱第2~3圖所示，該主桿體21鄰近底端之二相對應部位分別設有一樞接槽212，在本實施例中，該主桿體21鄰近底端之部位係固設(如：螺合)有一樞接座24，該等樞接槽212係形成於該樞接座24上之二相對位置。各該葉片22之一端係樞接於該樞接槽212中，其另一端則能定位至鄰近該主桿體21上對應於該衝擊出水口之位置，以在水流由該衝擊出水口衝出時，該葉片22之另一端能因該衝擊出水口之水流衝擊力，而朝該主桿體21之底端方向轉動，使該等葉片22朝外展開(即，與該主桿體21呈一展開角度，如60~90度)。

如此，在施工時，業者能先將該擴孔攪拌器2鑽入地層中，並對該中央水道210灌注一第一水流，以令該第一水流能經由該中央出水口2101，注入地層底部，以軟化地層底部及其周遭之土質，同時，對各該衝擊水道211灌注一第二水流，以令該第二水流能經由該衝擊出水口，對該葉片22之葉面施加一水流衝擊力，進而使各該葉片22受到第二水流之衝擊而朝外展開；嗣，在該等葉片22完全展開後，該擴孔攪拌器2將能被一驅動裝置帶動，以順時針之方向旋轉，以充分攪拌地層內之土壤，並在完成攪拌後，能以逆時針方向轉動，令該等葉片22能朝下收攏至該擴孔攪拌器2下方。相較於習知技術，本創作係利用水流衝擊使該等葉片22轉動，故，即便該擴孔攪拌器2在深入地層的過程中，會產生極大的震動與顛簸，亦不至於破壞該等葉片22的展開機制。

本創作之技術核心，即係利用第二水流產生的衝擊力，帶動該等葉片22朝外展開，惟，為提昇地層改良之成效，在本創作中，尚具有 諸多細部特徵，茲逐一說明如後：在本實施例中，該主桿體21之上段部係鎖固有一二重管20，且各該衝擊出水口上分別裝設有一噴嘴2111，該噴嘴2111之噴射角度係略朝下，以能透過噴灑該第二水流，將該等葉片22朝外推展。

請參閱第2~3圖所示，在本實施例中，該中央水道210內鄰近底端的口徑係朝內漸縮，以與該中央出水口2101相連通，使其內能供定位一止水鋼珠23，該止水鋼珠23之直徑係略小於該中央水道210之口徑，但大於該中央出水口2101之口徑，以在業者灌注第一水流一段時間後，業者能將該止水鋼珠23放入該中央水道210中，使其嵌入至該中央水道210之底端，封閉住該中央出水口2101。

該止水鋼珠23之作用，係能搭配該主桿體21及樞接座內設置之複數個「輸送水道213、214」、樞接座24上之二主軸開關240及該等葉片22內設置的「導引水道220」，將該第一水流牽引至其他方向進行噴灑：請參閱第2~3圖所示，該主桿體21鄰近底端之內部設有二第一輸送水道213(如第3圖所示，係沿圖式之縱向設置)，該等第一輸送水道213之一端係連通至該中央水道210；該樞接座24內則設有二第二輸送水道214(如第3圖所示，係沿圖式之橫向設置)，該等第二輸送水道214之中段部係與該第一輸送水道213之另一端相連通。

承上，請參閱第2~4圖所示，各該主軸開關240係樞設於該樞接座24內，其鄰近兩端之部位能分別對應至該等第二輸送水道214，其中段部則定位於該樞接槽212中，使該等葉片22能分別透過該主軸開關240，樞接至該樞接座24上。該主軸開關240之構形係呈中空狀管體，其鄰近兩端 之部位分別開設有一弧形開口241，其中段部則開設有一連通孔242，該等弧形開口241及連通孔242係連通至該主軸開關240內，且該等弧形開口241之位置係分別對應於該等第二輸送水道214之兩端，該主軸開關240會隨著該葉片22的轉動，一併於相對於該樞接槽212旋轉，如此，只有當該葉片22被第二水流衝擊，展開超過一預定角度(如：葉片22朝下轉動超過30度)後，該等弧形開口241始會對準並連通至該第二輸送水道214。

該導引水道220係設於該等葉片22內，其一端係與該連通孔242相連通，其另一端則由該葉片22之末端露出，以在該第一水流被止水鋼珠23阻擋，而改由流向該第一輸送水道213、第二輸送水道214、主軸開關240，流入該導引水道220後，能朝著該等葉片22的展開方向朝外噴灑。另，復請參閱第2圖所示，在本實施例中，各該衝擊水道211鄰近底端之部位係朝該主桿體21之徑向延伸，以露出至該主桿體21之中段部外，形成該衝擊出水口。此外，該衝擊水道211之中段部係與該中央水道210保持一預定斜度，業者可任意調整該預定斜度之角度，以改變該第二水流的衝擊強度，舉例而言，若該衝擊水道211為垂直的L形，則第二水流在流經L形轉折時，其由上而下的衝擊力將會產生極大的反作用力，反倒抵銷水流衝擊力，故，當衝擊水道211具有預定斜度時，能減少第二水流在該衝擊水道211中遭遇的縱向反作用力影響，以調整衝擊效果，在本實施例中，該預定斜度係以45~75度之間為佳。

在此要特別一提者，在前述實施例中，該樞接槽212及第二輸送水道214皆設於該樞接座24上，惟，在本創作之其他較佳實施例中，該主桿體21上亦可不固設該樞接座24，即，該樞接槽212及該等輸送水道213、 214可直接設於該主桿體21中。此外，在本實施例中，為便於開設該等第二輸送水道214及裝設該主軸開關240，該樞接座24上尚設有複數個隱蓋25，以密封住該主軸開關240之兩端。

以上所述，僅為本創作之若干較佳實施例，惟，本創作之技術特徵並不侷限於此，凡相關技術領域之人士，在參閱本創作之技術內容後，可輕易思及之變化，均應不脫離本創作之保護範疇。

2‧‧‧擴孔攪拌器

20‧‧‧二重管

21‧‧‧主桿體

210‧‧‧中央水道

2101‧‧‧中央出水口

211‧‧‧衝擊水道

2111‧‧‧噴嘴

212‧‧‧樞接座

213‧‧‧第一輸送水道

22‧‧‧葉片

220‧‧‧導引水道

23‧‧‧止水鋼珠

24‧‧‧樞接座

240‧‧‧主軸開關

242‧‧‧連通孔

Claims (6)

1. 一種利用水流衝擊力來展開葉片之擴孔攪拌器，包括：一主桿體，該主桿體之中心軸貫穿設有一中央水道，該中央水道之底端形成有一中央出水口，該中央出水口係由該主桿體之底端露出，該主桿體之中段部內鄰近該中央水道的至少二相對位置分別設有一衝擊水道，各該衝擊水道之底端形成有一衝擊出水口，該衝擊出水口係由該主桿體之中段部外緣露出；該主桿體鄰近底端之二相對應部位分別設有一樞接槽；及至少二葉片，各該葉片之一端係透過一樞軸，樞接於該樞接槽中，其另一端則能定位至鄰近該主桿體上對應於該衝擊出水口之位置，令該葉片之另一端能因該衝擊出水口之水流衝擊力，而朝該主桿體之底端方向轉動，使該等葉片朝外展開。
2. 如請求項1所述之擴孔攪拌器，其中，各該衝擊水道鄰近底端之部位係朝該主桿體之徑向延伸，以露出至該主桿體之中段部外，形成該衝擊出水口。
3. 如請求項2所述之擴孔攪拌器，其中，該中央水道內鄰近底端的口徑係朝內漸縮，以與該中央出水口相連通，且能供定位一止水鋼珠，該止水鋼珠之直徑係小於該中央水道之口徑，但大於該中央出水口之口徑。
4. 如請求項3所述之擴孔攪拌器，其中，該主桿體鄰近底端之部位係固設有一樞接座，且該等樞接槽係形成於該樞接座上之二相對位置，該擴孔攪拌器尚包括：二第一輸送水道，係設於該主桿體鄰近底端之內部，其一端係連通至該中央水道；二第二輸送水道，係設於該該樞接座內，其中段部係與該第一輸送水道 之另一端相連通；二主軸開關，係樞設於該樞接座內，該主軸開關之構形呈中空狀管體，其鄰近兩端之部位能分別連通至該等第二輸送水道，其中段部則定位於該樞接槽中，且開設有一連通孔，使該等葉片能分別透過該主軸開關，樞接至該樞接座上；及二導引水道，係分別設於各該葉片內，其一端係與該連通孔相連通，其另一端則由該葉片之末端露出。
5. 如請求項4所述之擴孔攪拌器，其中，該主軸開關鄰近兩端之部位分別開設有一弧形開口，該等弧形開口係連通至該主軸開關內，且該等弧形開口之位置分別對應於該等第二輸送水道之兩端，該主軸開關會隨著該葉片的轉動，一併於相對於該樞接槽旋轉，以在該葉片被該衝擊出水口之水流衝擊力衝擊，展開超過一預定角度後，該等弧形開口始會對準並連通至該第二輸送水道。
6. 如請求項1、2、3、4或5所述之擴孔攪拌器，其中，該衝擊水道之中段部係與該中央水道保持一預定斜度。