一种升降式钻孔系统的制作方法

本发明涉及一种公路工程用钻孔设备，更具体的说，涉及一种升降式钻孔系统。

背景技术：

在公路工程中，在某些时候，遇到非岩石层的乡村土路修筑，其修筑时会在其泥土工程路面上经压实后的土层结构中钻取若干填充孔，该填充孔主要是由同心设置的一个圆环状的腔体和位于腔体圆心处的一个盲孔组成，朝这个环形腔体和盲孔内注入混凝土或者是二者分别灌入碎石和混凝土后，能提升毛坯路面的强度。目前对于这种填充孔主要是先用一个钻筒钻进预定深度，再用一个钻杆从环形腔的中心处钻进预定深度，其操作较为麻烦，二者的同心度不一致，或者批量钻取后所有填充孔的同心度波动大，在不同的同心度误差和深度差下也难以统一实现对混凝土的强度调配，对施工产生了较大的不利影响。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种升降式钻孔系统，解决了现有技术中填充孔加工困难而繁琐，以及其环形腔和盲孔同心度、深度难控制而导致的尺寸一致性差的问题，更适用于稍硬的构筑物钻进。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种升降式钻孔系统，包括机架、导向杆、驱动钻进部件、钻筒；

机架，其包括圆板状的支承台、若干个支撑脚以及一个喇叭状结构的排屑罩，所述支撑脚用于立在地面上且在竖直方向的压力下能伸缩运动，支撑脚均固接于其上方的所述支承台上，所有支撑脚以支承台的中心为圆心呈圆形阵列以将支承台悬空支撑于地面上方；所述排屑罩同轴地安装在支承台正下方，排屑罩大端口朝上且大端口朝外侧翻卷的卷边部被所述支撑脚贯穿并与支撑脚在贯穿处滑动配合；

导向杆，以支承台的圆心为中心环设有一圈，导向杆底端固接于支撑脚上，顶端穿过所述驱动钻进部件以使得驱动钻进部件能以导向杆为导向而上下滑动；

驱动钻进部件，其由上至下依次包括电机、压板、驱动筒，电机安装于固定在压板上表面的防护罩内，该防护罩顶部敞开而侧部延伸有一段排渣管道，该排渣管道伸出所述防护罩；所述电机与防护罩内壁固接，电机其中一侧固接有竖直设置的齿条，该齿条与安装于防护罩内的主动齿轮啮合；所述驱动筒由上至下包括同轴相连的传动筒和伸缩筒，传动筒上端固接于压板下表面，传动筒外壁上沿其轴向加工有螺旋状的凸棱，伸缩筒包括同轴设置的承插筒和滑插筒，滑插筒从承插筒自由端的端面插入到承插筒内且竖直滑动配合，承插筒筒壁内供滑插筒插入的环形插腔的底部固接有承压弹簧的一端，所述承压弹簧的另一端与滑插筒插入承插筒的一端相连且在承压弹簧连接作用下始终不彻底滑出所述环形插腔；所述电机的主轴向下以动密封的配合形式穿过罩在所述压板上的除尘罩后与钻杆固接，所述钻杆能转动地穿过压板后同轴设置在所述传动筒内；

钻筒，其外壁的上部具有一块朝径向延伸出去的环形的凸缘板，其外壁的下部沿轴向嵌有螺旋状的切削刃，钻筒的内孔孔壁上开设有与所述凸棱配合的螺旋沟槽，凸棱在插入到螺旋沟槽内时，传动筒竖直上下移动令所述钻筒正反转；

所述导杆滑动配合地贯穿所述压板以令所述驱动钻进部件能以导向杆为导向而上下滑动；所述支承台同轴地套在所述凸缘板和切削刃之间的钻筒缩小呈颈部的一段上，且所述凸缘板和支承台之间同轴地设有多圈滚珠，以使得钻筒能在支承台上自由转动；

所述钻筒同轴地伸入到所述排屑罩之内，以使得钻筒工作时的钻屑能顺着排屑罩朝外逐步排出；钻筒在非工作状态下直立时其底端面不得高于所述支撑脚的底端面，所述压板在额定压力下，支撑脚的弹力以及承压弹簧的弹力之差须令支撑脚不可压缩时所述钻杆依旧具有朝下钻进的钻进量。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明主要通过具有弹性力的支撑脚以及传动筒和钻筒间的螺旋配合来实现整个钻孔系统稳定安装后的双钻孔动作，钻筒一边旋转一边下移以钻取一个圆环状的环形腔，同时钻杆下钻到预定的一个盲孔深度，并在伸缩筒作用下实现拢烟积尘来集中排出，多个动作同时通过压板的驱动来联动执行，结构巧妙、紧凑，螺旋配合的驱动对于一般硬度的工程路面内部结构而言完全足够，相比于额外采用电机等驱动而言，体积小巧，适合工人手持或者两人配合使用，易于制造和维护，稳定可靠地保证了钻取的环形腔和盲孔的同心度，对于二者深度的控制也较为理想，较好地实现了一次钻进就满足环形腔和盲孔成型，并保持二者同心度以及深度的一致性，即便是中途施工中出现了同心度和高度差的问题，但是由于是同一个钻孔系统施工，就算有误差，其总体施工尺寸误差也是一致的，可以方便施工员通过调节混凝土强度等措施来统一解决，高效而可靠。此外，本钻孔系统可以通过主动齿轮这一个动力输入来实现所有执行部件的动作，对于传动链而言，减少了输入端的控制，可以实现一个开关的总控设计。

当然，本发明还可以运用于其它需要钻取环形腔和盲孔的这类填充孔的施工，并不仅仅局限于本发明所记载的公路工程路面的施工。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例的结构示意图；

图2为伸缩筒的局部放大图；

图3为钻杆钻进时本钻孔系统的一种局部结构示意图。

图4为钻杆与除尘罩之间的安装结构的剖视图。

其中，压板1、导向杆2、除尘罩3、电机4、钻杆5、传动筒6、凸缘板7、支撑台8、切削刃9、支撑脚10、排屑罩11、钻筒12、伸缩筒13、滑插筒1301、承插筒1302、承压弹簧1303、滚珠14、滑动柱15、重型弹簧16、座管17、淬硬钢球18、防护罩19、齿条20、主动齿轮21、传感器22。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

作为本发明其中一种具体实施例，本实施例公布了一种升降式钻孔系统，参阅图1，主要包括机架、导向杆2、驱动钻进部件、钻筒12。机架，其包括圆板状的支承台、若干个支撑脚10以及一个喇叭状结构的排屑罩11，所述支撑脚10可做成l型，倒置而立，用于立在地面上且在竖直方向的压力下能伸缩运动，支撑脚10的底端优选为螺钉状结构，以便很好地插入地面以安置支撑脚10，支撑脚10顶端均固接于其上方的前述支承台上，所有支撑脚10以支承台的中心为圆心呈圆形阵列以将支承台悬空支撑于地面上方，支撑脚10和支承台形成本机架的主体结构。本实施例的排屑罩11同轴地安装在支承台正下方，排屑罩11大端口朝上且大端口朝外侧翻卷的卷边部被所述支撑脚10贯穿并与支撑脚10在贯穿处滑动配合，以便将排屑罩11套在支撑脚10上后，因为滑动配合而使得排屑罩11自动地安装于所有支撑脚10围成的圆心区域的中央位置，即位于支承台中央的正下方。上述导向杆2以支承台的圆心为中心环设有一圈，导向杆2底端固接于支撑脚10上，顶端穿过所述驱动钻进部件以使得驱动钻进部件能以导向杆2为导向而上下滑动。

本实施例的驱动钻进部件，能直上直下地运动，其由上至下依次包括电机4、压板1、驱动筒，该电机4安装于固定在压板1上表面的防护罩19内，该防护罩19顶部敞开而侧部延伸有一段排渣管道，该排渣管道伸出所述防护罩19，以用于排渣、排土屑，具体制作时可与泵吸设备连接，泵吸设备与排渣管道的出口连接，以将钻杆5产生的尘土吸出。本电机4与防护罩19内壁固接，电机4其中一侧固接有竖直设置的齿条20，该齿条20与安装于防护罩19内的主动齿轮21啮合，主动齿轮21与外部的驱动设备传动连接，当然该驱动设备可以是另一个电动机等元件，以驱动本电机4和防护罩19均朝下移动，一个输入多个执行元件同时得到输出，执行效率较高，总控设计较为简约，可操作性强。所述驱动筒由上至下包括同轴相连的传动筒6和伸缩筒13，传动筒6上端固接于压板1下表面以便与其同步运动，特别地，在传动筒6外壁上沿其轴向加工有螺旋状的凸棱，如图2所示，伸缩筒13包括同轴设置的承插筒1302和滑插筒1301，滑插筒1301从承插筒1302自由端的端面插入到承插筒1302内且竖直滑动配合，承插筒1302筒壁内供滑插筒1301插入的环形插腔的底部固接有承压弹簧1303的一端，所述承压弹簧1303的另一端与滑插筒1301插入承插筒1302的一端相连且在承压弹簧1303连接作用下始终不彻底滑出所述环形插腔。如图4，本电机4的主轴向下以动密封的配合形式穿过罩在所述压板1上的除尘罩3后与钻杆5固接，具体地可在主轴和除尘罩3之间设置密封圈或者直接在主轴上安装石墨轴承。上述钻杆5能转动地穿过压板1后同轴设置在所述传动筒6内，以便在传动筒6内能自由转动以向下钻进。

钻筒12，其外壁的上部具有一块朝径向延伸出的环形的凸缘板7，其外壁的下部沿轴向嵌有螺旋状的切削刃9，钻筒12的内孔孔壁上开设有与所述凸棱配合的螺旋沟槽，凸棱在插入到螺旋沟槽内时，传动筒6竖直上下移动令所述钻筒12正反转，其结构类似丝杆机构但其结构强度更高，传递的力矩更大，即类似螺杆的传动筒6轴向移动，与之相配合的类似螺母的钻筒12自转。凸棱和螺旋沟槽可制成相匹配的横截面为等腰梯形的结构，其设置的螺旋状路径的螺旋角根据驱动的转速需求适应性选取即可。

本实施例的导杆滑动配合地贯穿所述压板1以令所述驱动钻进部件能以导向杆2为导向而上下滑动；所述支承台同轴地套在所述凸缘板7和切削刃9之间的钻筒12缩小呈颈部的一段上，且所述凸缘板7和支承台之间同轴地设有多圈滚珠14，以使得钻筒12能在支承台上更顺畅地自由转动。为了方便排出钻筒12钻出的土壤等的碎屑，钻筒12同轴地伸入到所述排屑罩11之内，以使得钻筒12工作时的钻屑能顺着排屑罩11朝外逐步排出。需要说明的是，钻筒12在非工作状态下直立时其底端面不得高于所述支撑脚10的底端面，即安装好本钻孔系统后，钻筒12底端不得与待钻的地面接触，而须呈一定的悬空状态，否则会影响本钻孔系统的正常安装的稳定性。同时，在对压板1额定压力下，支撑脚10的弹力以及承压弹簧1303的弹力之差须令支撑脚10不可压缩时所述钻杆5依旧具有朝下钻进的钻进量，亦即：在对压板1施加额定压力下压时，最终支撑脚10已经不能再被压缩，但是此刻的伸缩筒13仍然具有能被进一步压缩的压缩量，即承压弹簧1303未在上述额定压力下达到压缩的极限，随后继续施加上述额定压力时，伸缩筒13就会进一步下移收缩，而导致其内部的钻杆5进一步下钻到预定深度。另一方面，在上述除尘罩3外表面设有传感器22，用于检测电机4与除尘罩3之间的竖直距离，以便设定当电机4下移多少时钻杆5开始钻进或者停止钻进。

本发明在使用时，先通过支撑脚10将整个钻孔系统安装在待钻孔的地面上，然后通过相应的驱动设备带动主动齿轮21，具体传动本领域技术人员可以适应性设计，本实施例不做具体举例。主动齿轮21带动电机4和防护罩19及其相连的压板1均朝下移动，下移过程中支撑脚10开始被压缩而缩短，同时，钻筒12也进行自转并逐步下移，继而对地面进行攻钻，同时，钻杆5也向下直线移动。在钻筒12向下移动、钻进过程中，钻屑经切削刃9朝上排出后又经排屑罩11顺接、转出，因为排屑罩11呈特殊的喇叭状，因此，可以将不断堆积的钻屑逐步顺着喇叭状的弧形面朝外侧推出，达到及时排出钻屑，防止堵塞的问题。压板1进一步下压，支撑脚10被压缩至极限而不可压缩，而钻筒12底端的伸缩筒13与地面接触并被压缩，且同时钻杆5开始钻进或者如图3所示已经进行了一段钻进，此时由于伸缩筒13的适应性伸缩，使得钻杆5的钻屑烟尘始终位于传动筒6之内而不会飘散到其它部件中，实现拢烟集尘的作用，钻杆5最终钻至预定深度，然后卸除额定压力，在支撑脚10和承压弹簧1303的弹性回复力作用下，钻筒12以及钻杆5向上回退、复位，钻孔完毕。由此可见，本实施例中的钻孔装置，结构简单紧凑，各个部件动作衔接紧密，能迅速而稳定地对孔进行钻取，由于有主动齿轮21的啮合带动，电机4下钻时的钻进力较大，钻进效率高，硬度稍硬的土层也可以钻进。

特别地，作为具体实施细节，本实施例的导向杆2包括一个呈“l”型的l部，l部的竖直段与所述压板1为贯穿式的滑动配合，即直接作为导向部；在其水平段上固接有一个开口朝上的座管17，座管17内竖直安装有重型弹簧16，重型弹簧16顶部的自由端连接有滑动安装在座管17内的滑动柱15，滑动柱15顶部伸出座管17而连接所述压板1。主动齿轮21压板1下移时，一方面，该重型弹簧16因挤压而对压板1具有一定的顶推作用，可以实现对支撑脚10的辅助弹性施压，减少额定压力施加瞬间的冲击，保证支撑脚10在地面安装稳定性，同时辅助增强支撑脚10的弹性。此外，压力一方面直接通过上述传动筒6与钻筒12间的螺旋传动配合施加给钻筒12，一方面通过上述重型弹簧16经导杆传递到支撑脚10上，由支撑脚10的下移带动与之相连的钻筒12的下移，因此，支承台和钻筒12的上述颈部之间的接触端面摩擦会减小一部分，因此，在支承台与所述钻筒12缩小呈颈部的一段的端面之间同轴地设有多圈淬硬钢球18，以实现滚动摩擦。有鉴于此，上述结构的另一个特别重要的效果：因为重型弹簧16的设置，改变了对钻筒12轴向的朝下的推动力的传递方式，即改变了仅仅依靠前述传递筒和钻筒12间螺旋配合时既要传递扭矩又要传递轴向压力的传力方式，使得此时的螺旋配合只是承担一部分的下移推动力的传递，一定程度地提升了对钻筒12旋转的带动力和螺旋配合的使用寿命，令对钻筒12朝下移动的轴向推力改为两个路径来传递实现，起到了保护螺旋传动配合的一些作用，能够提升该核心传动部件的寿命，钻进对象硬度可进一步提高。

上述实施例中，所述支撑脚10贯穿于所述排屑罩11朝外侧下降的坡面处，以尽量减少支撑脚10对钻屑的阻挡作用，排屑更通畅。同时，承插筒1302的内孔为大端朝下的圆锥孔，圆锥孔的小端口与所述传动筒6的内孔同轴相接，以便高效地拢烟、集尘。

此外，本实施例还包括泵吸设备，所述泵吸设备与所述排渣管出口连接，以将钻杆5产生的尘土吸出，更自动地排出钻屑。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。