专利名称：扩孔器的制作方法
技术领域：
本发明属于钻探机械设计制造领域，尤其属于一种具有伸缩功能的扩孔器。
背景技术：
在建筑、桥梁及其它工程施工中常常涉及加强锚固稳定性的问题，由于高层建筑、 高速公路、高速铁路、高架桥的发展，对地基的承载能力要求也越来越高。目前大量采用的摩擦桩包括灌注桩、拉锚桩、柱等，桩体与地基的摩擦力决定桩体的承载能力。为解决这一问题，目前施工中已发展了不等径灌注桩、拉锚桩、柱方法，即在灌注桩、拉锚桩、柱深埋地基中采用变径孔，利用变径孔与地基更大的摩擦力增强锚固稳定性。山区公路、铁路和水电站建设造成人工不稳定边坡，为了运营期间安全必须对不稳定的边坡进行加固处理，通常都设计成预应力锚索和锚拉抗滑桩结构。随着城市化进程加快，城市地铁建设尤其是地铁车站建设一般都采用掘开式施工，地铁车站、高层建筑和多层地下车库的基坑都较深，通常采用锚拉桩支护。在这些处理方式中锚索(杆)受力尤为关键，锚索锚固段扩孔对锚索承载力提高较大。扩孔后可扩大粘接材料与孔壁的接触面积， 若孔深不变，扩孔后可大大提高锚固力，即保持锚固力不变可减少钻孔深度。目前各种地基灌注桩孔、拉锚桩孔通常采用钻探成孔方法，在基孔上采用分段扩孔实现变径。分段扩孔由扩孔器完成实现，现有扩孔器种类较多，多采用扩孔切削刀可伸缩结构，伸缩功能通过拉杆实现。ZL200910209002. 0公开了一种通过程序控制拉杆实现扩孔切削刀(刮泥刀)伸缩的装置，其结构复杂，控制系统要求高。在现有钻孔设备中，为了将切削下的钻屑清除，钻孔设备常常采用压缩空气将钻屑吹出，钻孔设备自身配置有压缩空气输送系统，将压缩空气作为扩孔切削刀伸缩的驱动力目前还没有相关技术公开。
发明内容本发明根据现有技术的不足公开了一种扩孔器。本发明要解决的问题是提供一种利用压缩空气作为驱动力驱动扩孔切刀伸缩的扩孔器，本发明还解决了扩孔切刀在扩孔工作时与坚硬岩壁直接碰撞可能造成的切刀损坏，本发明还解决了自孔底向孔外及由小到大逐渐扩孔的技术问题。本发明通过以下技术方案实现扩孔器，包括切刀和扩孔器本体，其中所述扩孔器本体包括一气缸驱动装置；所述切刀可伸缩，其一端与扩孔器本体铰接，另一端与气缸驱动装置的活塞连杆铰接。进一步所述气缸驱动装置由扩孔器本体构成气缸腔，还有在气缸腔内以压缩气体为动力移动的活塞，活塞顺序连接活塞杆、支座和支杆驱动切刀伸缩。进一步所述活塞杆表面有一段沿活塞杆轴向布置防止活塞杆转动的条齿，条齿与扩孔器本体内壁的齿槽轴向滑动配合。更进一步所述扩孔器本体外壁相对两侧有平面形成的排渣通道。所述切刀有两组，分别设置在本体外壁与排渣通道平面垂直的相对另两侧。所述切刀一端铰接在本体外壁的凹槽内。所述本体外壁的凹槽内有贯通外壁连通气缸的排土孔。所述扩孔器本体分别有贯通扩孔器本体壁的进气通道和排气通道。钻杆接口的主进气孔与设在扩孔器本体上一端的气缸进气通道相通；进气通道另一端在扩孔器本体内壁远离钻杆接头一侧，靠近切刀完全收缩时活塞的止点位置之下；排气通道一端在扩孔器本体内壁靠近切刀完全张开时的活塞止点之下，排气通道另一端在扩孔器本体排渣平面下面的圆锥斜面上。所述切刀外边缘有齿，外边缘一端齿倾斜布置，切刀与气缸驱动装置的活塞连杆支座铰接的支杆铰接在齿倾斜面内侧。扩孔器本体通过过渡接头与钻杆连接。本发明工作时与潜孔钻机配套使用，以压缩空气作为活塞上移和排渣的动力，电动机带动钻杆旋转切削，当扩孔器插入孔底时，在钻杆推力和活塞前面压缩空气的作用下， 活塞向钻杆方向移动，切刀在活塞杆和连杆驱动下逐渐向外扩张，切下的渣屑经排土槽排到孔外，当活塞移到位时，切刀张开达极限，在气压作用下活塞停留在最高位，气压一般大于170kg即可。钻机向出口方向逐渐抽拉钻杆，扩孔随之继续进行，直至达到设计要求。扩孔完后，继续向孔内供气，压气通过小排气孔将扩孔器切刀凹槽内的土吹净，然后停止供气，钻机回拉钻杆，切刀在原孔壁的限制下回到原位，整体扩孔器随钻杆收回。在扩孔过程中，如遇坚硬岩壁，由于气缸内空气的可压缩性，切刀可受挤压适当回缩，避免了拉杆控制的钢性碰撞，保护了切刀。本发明有益性本发明采用目前贯用的排渣压缩空气作为切刀伸缩的驱动力，在潜孔钻机的配合下实现了扩孔施工作业；扩孔器本体是支撑各构件的主体，内空的结构作为气缸腔，外壁布置的排渣槽，切刀铰接凹槽，半贯通扩孔器主体壁的进气通道和排气通道实现了扩孔器结构的紧凑、集约，加工配件少；沿活塞杆轴向布置防止活塞杆转动的条齿与扩孔器本体内壁的齿槽轴向滑动配合结构无需增加控制配件实现了整体扩孔器轴向稳定； 切刀外边缘一端齿倾斜布置增大了切刀的切屑接触面，提高了切屑能力；切刀与气缸驱动装置的活塞连杆铰接在齿倾斜面内侧使切刀伸缩没有运动死点，伸缩方便灵活；本发明采用压缩空气作为切刀伸缩和切削驱动力，在遇坚硬岩壁时，由于气缸内空气的可压缩性，切刀可受挤压适当回缩，避免了拉杆控制的钢性碰撞，有效保护切刀。
图1是本发明扩孔器整体结构及部分剖视结构示意图；图2是图IAA面截面结构示意图；图3是图IBB面截面结构示意图；图4是图ICC面截面结构示意图；图5是本发明钻杆过渡接头截面结构示意图；图6是本发明扩孔器本体结构及部分剖视结构示意图；图7是本发明切刀侧面结构示意图；图8是本发明端密封圈平面结构示意图；[0028]图9是本发明支座侧面结构示意图；图10是本发明支座平面结构示意图；图11是本发明活塞杆形状结构示意图。 图中，1是过渡接头连接口，2是扩孔器本体，2a是扩孔器本体气缸腔，2b是扩孔器本体内壁齿槽，2c是扩孔器本体与切刀铰接孔，2d是扩孔器本体切刀安装凹槽，3是切刀， 3a是切刀切屑齿，北是切刀与扩孔器本体铰接孔，3c是切刀与支杆铰接孔，3d是切刀端面倾斜布置的齿，4是支杆，5是支座，5a是支座与活塞杆连接孔，5b是支座与支杆铰接孔，6是活塞端密封压圈，6a是扩孔器本体上与端密封压圈的螺栓连接孔，6b是端密封压圈上与扩孔器本体的螺栓连接孔，7是气缸密封圈，8是进气通道，9是排气通道，9a是排渣排气通道出气口，10是切刀铰接凹槽排渣排气孔，11是活塞，12是配气室，14是气缸盖，15是活塞杆， 15a是轴向布置条齿，16是排渣平面。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
和附图对本发明进一步说明，具体实施方式
和附图是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。结合图1至图11，图1是扩孔器整体结构示意图，图中上半部分为剖视图，下半部分为扩孔器外部结构示意图，如图所示，扩孔器包括切刀3和扩孔器本体2，扩孔器本体2包括一气缸驱动装置；切刀3 —端与扩孔器本体2铰接，另一端与支杆的一端铰接，支杆与另一端气缸驱动装置的支座铰接。扩孔器在工作时与潜孔钻机配套使用，扩孔器可以通过过渡接头连接口 1与过渡接头连接，过渡接头再与钻杆连接，也可设计钻杆直接与扩孔器连接。本发明扩孔器适应于通过压缩气体排渣的潜孔钻机设备，气缸驱动装置是利用钻孔压缩气体推动切刀3伸缩， 所述切刀3伸缩是指切刀3以其一端与扩孔器本体2铰接轴为支撑张开或收缩的过程。如上所述，气缸驱动装置是利用钻孔压缩气体推动切刀3伸缩实现扩孔的驱动装置，通常的气缸也能实现驱动，本发明的气缸驱动装置由扩孔器本体2构成气缸腔加，还有在气缸腔加内以压缩气体为动力移动的活塞11，活塞11顺序连接活塞杆15、支座5和支杆4驱动切刀3伸缩。工作时，扩孔器在收缩状态下(不进气)插入孔底，在钻杆推力和活塞11后面压缩空气的作用下，活塞11向钻杆方向移动，切刀3在活塞杆15、支座5和支杆4驱动下逐渐向外扩张，切下的钻屑经排土平面(槽)16排到孔外，当活塞11移到位时，切刀3张开达极限，在气压作用下活塞11停留在最高位，保持切刀3在最高位，气压一般大于170kg即可。 本扩孔器此时可随钻机向出口方向逐渐抽拉钻杆，扩孔随之继续进行，扩孔器可扩展出最大孔径及设计要求长度的扩孔段。结合图1、图3、图4、图6和图11，图1是扩孔器整体结构示意图，图3是图IBB面截面结构示意图，图3表示了条齿15a与扩孔器本体2内壁的齿槽2b配合截面部分的结构，图4是图ICC面截面结构示意图，图4表示了没有条齿15a的活塞杆15与扩孔器本体 2内壁的齿槽2b配合截面部分的结构，如图所示，为了使气缸驱动装置活塞11及活塞杆15稳定可靠，不发生扭动影响切刀3的切屑功能，本发明活塞杆15表面有一段沿活塞杆15轴向布置防止活塞杆15转动的条齿15a，条齿15a与扩孔器本体2内壁的齿槽2b轴向滑动配合。在扩孔器本体2后端内壁设置一段齿槽2b，齿槽2b结构与条齿1 结构匹配即可，齿槽2b长度大于条齿1 长度以使条齿1 可在其中沿轴向滑动。安装时，首先将活塞杆15的条齿1 沿齿槽2b放置，放置前安装好密封环7，在活塞杆15 —端固定活塞11，然后将气缸盖板14旋入气缸端部固定；在活塞杆15另一端通过螺栓拧固端密封压圈6 ；再依次连接支座5和支杆4，再用螺栓连接支杆4切刀3和扩孔器本体2即可。如图2所示，本发明扩孔器本体2外壁相对两侧有平面16形成的排土通道。排土通道由扩孔器本体2外圆柱体铣、铯切屑形成的两个平面后构成，扩孔器切屑下的钻屑滞留于排土槽中在压缩空气的作用下吹出槽外。结合图1、图2和图6，如图所示，切刀3有两组，分别设置在本体2外壁与平面16 形成的排土槽垂直的相对另两侧。也即排土槽的两平面16和两组切刀3分别设置在扩孔器本体2外壁四周。为了使切刀3在旋转切屑时更稳定牢固，扩孔器本体2外壁设置相对的两个凹槽 2d，切刀3 —端铰接在本体2外壁的凹槽2d内。在回抽扩孔器时切刀3可伸缩收缩回凹槽 2d内。结合图1和图6，本体2外壁的凹槽2d内有贯通外壁连通气缸的孔10，孔10外端位于凹槽2d底部，另一端与气缸腔加连通，气缸内的压缩空气可吹扫凹槽2d内的钻屑使切刀3更容易折收回位。结合图1、图2和图6，所述扩孔器本体2有半贯通扩孔器本体2壁的进气通道8 和排气通道9。工作时压缩空气由潜孔钻机上的操作台控制，当扩孔器通过连接钻杆送到孔底时，打开进气阀，压缩空气由钻杆的中孔将压缩空气送到气缸盖顶部的配气室，然后压缩空气由扩孔器上的四个进气孔8将压缩空气送到扩孔器本体的气缸腔内，压缩空气和钻杆的推力使活塞逐渐上移，当活塞移动到止点，废气从扩孔器本体气缸壁上的四个排气孔9 和2个刀槽排渣孔10，将废气排到孔外9a，且将切屑下来的钻屑通过扩孔器本体两侧的排渣平面(槽)排到孔外。结合图1和图7，如图所示，切刀3正面是一有齿3a和3d的条状结构，条状结构纵截面是矩形，矩形有齿一边呈弧形，切刀3有与扩孔器本体2铰接的孔北和与支杆4铰接的孔3c，外边缘一端齿3d倾斜布置，倾斜布置齿3d增大了切刀的切屑接触面，提高了切屑能力，切刀3与气缸驱动装置的活塞连杆(含支杆和支座)铰接于齿3d倾斜面内侧，即与支杆4铰接的孔3c于齿3d倾斜面内侧，切刀3与气缸驱动装置的活塞连杆铰接在齿3d倾斜面内侧使切刀伸缩没有运动死点，伸缩方便灵活，为了使切刀3伸缩没有运动死点，两侧切刀3与扩孔器本体2铰接位之间的距离要大于支座5与两侧支杆4铰接位的距离，这样当切刀3收缩回位后，支杆4与切刀3不在一条直线上，再次启动没有运动死点。结合图1、图5和图6，本发明扩孔器工作时与潜孔钻机配套使用，以压缩空气作为排渣土的动力，电动机带动钻杆旋转切屑，扩孔器本体2通过过渡接头连接口 1与过渡接头连接，过渡接头再与钻杆连接，扩孔器本体2与过渡接头1均有压缩空气通道。工作时，压缩空气由潜孔钻机上的操作台控制，当扩孔器通过连接钻杆送到孔底时，打开进气阀，压缩空气由钻杆的中孔将压缩空气送到气缸盖顶部的配气室12，然后压缩空气由扩孔器本体2壁上的4个进气孔8将压缩空气送到扩孔器本体2的气缸腔加内，压缩空气和钻杆的推力使活塞11逐渐上移，当活塞11移动到止点，废气从扩孔器本体2气缸上的4个排气孔9和2个凹槽排渣孔10分别将废气排到孔9a和凹槽外，且将切削下来的渣通过扩孔器本体2排渣平面16形成的排渣通道排出钻孔外。
权利要求1.扩孔器，包括切刀( 和扩孔器本体O)，其特征是所述扩孔器本体( 包括一气缸驱动装置；所述切刀C3)可张缩，一端与扩孔器本体( 铰接，另一端与气缸驱动装置的连杆铰接。
2.根据权利要求1所述的扩孔器，其特征是所述气缸驱动装置由扩孔器本体(2)构成气缸腔(加)，还有在气缸腔Oa)内以压缩气体为动力移动的活塞(11)，活塞(11)顺序连接活塞杆(15)、底座( 和支杆(4)驱动切刀( 张缩。
3.根据权利要求2所述的扩孔器，其特征是所述活塞杆(1 表面有一段沿活塞杆 (15)轴向布置防止活塞杆(1 转动的条齿(1 )，条齿(15a)与扩孔器本体O)内壁的齿槽Ob)轴向滑动配合。
4.根据权利要求1至3任一项所述的扩孔器，其特征是所述扩孔器本体( 外壁相对两侧有平面(16)形成的排碴通道。
5.根据权利要求4所述的扩孔器，其特征是所述切刀( 有两组，分别设置在本体 (2)外壁与平面(16)垂直的相对另两侧。
6.根据权利要求1至3任一项所述的扩孔器，其特征是所述切刀C3)—端铰接在本体(2)外壁的凹槽(2d)内。
7.根据权利要求6所述的扩孔器，其特征是所述本体( 外壁的凹槽Od)内有贯通外壁连通气缸的孔(10)。
8.根据权利要求1至3任一项所述的扩孔器，其特征是所述扩孔器本体( 分别有贯通扩孔器本体( 壁的进气通道(8)和排气通道(9)。
9.根据权利要求1至3任一项所述的扩孔器，其特征是所述切刀( 外边缘有齿 (3a)，外边缘一端齿(3d)倾斜布置，切刀( 与支杆(4)铰接于齿(3d)倾斜面内侧。
10.根据权利要求1至3任一项所述的扩孔器，其特征是扩孔器本体( 通过过渡接头(1)连接口与钻杆过渡接头连接，钻杆过渡接头再与钻杆连接。
专利摘要本实用新型公开了一种扩孔器，包括切刀和扩孔器本体，扩孔器本体包括一气缸驱动装置；切刀可伸缩，其一端与扩孔器本体铰接，另一端与气缸驱动装置的活塞连杆铰接；气缸驱动装置由扩孔器本体构成气缸腔，还有在气缸腔内以压缩气体为动力移动的活塞，活塞顺序连接活塞杆、底座和支杆驱动切刀伸缩；活塞杆表面有一段沿活塞杆轴向布置防止活塞杆转动的条齿，条齿与扩孔器本体内壁的齿槽轴向滑动配合。本实用新型采用压缩空气作为切刀伸缩动力，扩孔器本体是支撑各构件紧凑、集约，加工配件少；沿活塞杆轴向布置的条齿实现了整体扩孔器轴向稳定；切刀伸缩没有运动死点，伸缩方便灵活；采用压缩空气作为切刀伸缩驱动力，避免拉杆控制的钢性碰撞，保护切刀。
文档编号E21B10/32GK202209146SQ20112024211
公开日2012年5月2日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者孙文, 岳大昌 申请人:成都四海岩土工程有限公司