專利名稱：擴孔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆探機械設(shè)計制造領(lǐng)域，尤其屬于一種具有伸縮功能的擴孔器。
背景技術(shù)：
在建筑、橋梁及其它工程施工中常常涉及加強錨固穩(wěn)定性的問題，由于高層建筑、 高速公路、高速鐵路、高架橋的發(fā)展，對地基的承載能力要求也越來越高。目前大量采用的摩擦樁包括灌注樁、拉錨樁、柱等，樁體與地基的摩擦力決定樁體的承載能力。為解決這一問題，目前施工中已發(fā)展了不等徑灌注樁、拉錨樁、柱方法，即在灌注樁、拉錨樁、柱深埋地基中采用變徑孔，利用變徑孔與地基更大的摩擦力增強錨固穩(wěn)定性。山區(qū)公路、鐵路和水電站建設(shè)造成人工不穩(wěn)定邊坡，為了運營期間安全必須對不穩(wěn)定的邊坡進行加固處理，通常都設(shè)計成預(yù)應(yīng)力錨索和錨拉抗滑樁結(jié)構(gòu)。隨著城市化進程加快，城市地鐵建設(shè)尤其是地鐵車站建設(shè)一般都采用掘開式施工，地鐵車站、高層建筑和多層地下車庫的基坑都較深，通常采用錨拉樁支護。在這些處理方式中錨索(桿)受力尤為關(guān)鍵，錨索錨固段擴孔對錨索承載力提高較大。擴孔后可擴大粘接材料與孔壁的接觸面積， 若孔深不變，擴孔后可大大提高錨固力，即保持錨固力不變可減少鉆孔深度。目前各種地基灌注樁孔、拉錨樁孔通常采用鉆探成孔方法，在基孔上采用分段擴孔實現(xiàn)變徑。分段擴孔由擴孔器完成實現(xiàn)，現(xiàn)有擴孔器種類較多，多采用擴孔切削刀可伸縮結(jié)構(gòu)，伸縮功能通過拉桿實現(xiàn)。ZL200910209002. 0公開了一種通過程序控制拉桿實現(xiàn)擴孔切削刀(刮泥刀)伸縮的裝置，其結(jié)構(gòu)復雜，控制系統(tǒng)要求高。在現(xiàn)有鉆孔設(shè)備中，為了將切削下的鉆屑清除，鉆孔設(shè)備常常采用壓縮空氣將鉆屑吹出，鉆孔設(shè)備自身配置有壓縮空氣輸送系統(tǒng)，將壓縮空氣作為擴孔切削刀伸縮的驅(qū)動力目前還沒有相關(guān)技術(shù)公開。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種擴孔器。本發(fā)明要解決的問題是提供一種利用壓縮空氣作為驅(qū)動力驅(qū)動擴孔切刀伸縮的擴孔器，本發(fā)明還解決了擴孔切刀在擴孔工作時與堅硬巖壁直接碰撞可能造成的切刀損壞，本發(fā)明還解決了自孔底向孔外及由小到大逐漸擴孔的技術(shù)問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)擴孔器，包括切刀和擴孔器本體，其中所述擴孔器本體包括一氣缸驅(qū)動裝置；所述切刀可伸縮，其一端與擴孔器本體鉸接，另一端與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿鉸接。進一步所述氣缸驅(qū)動裝置由擴孔器本體構(gòu)成氣缸腔，還有在氣缸腔內(nèi)以壓縮氣體為動力移動的活塞，活塞順序連接活塞桿、支座和支桿驅(qū)動切刀伸縮。進一步所述活塞桿表面有一段沿活塞桿軸向布置防止活塞桿轉(zhuǎn)動的條齒，條齒與擴孔器本體內(nèi)壁的齒槽軸向滑動配合。更進一步所述擴孔器本體外壁相對兩側(cè)有平面形成的排渣通道。所述切刀有兩組，分別設(shè)置在本體外壁與排渣通道平面垂直的相對另兩側(cè)。所述切刀一端鉸接在本體外壁的凹槽內(nèi)。所述本體外壁的凹槽內(nèi)有貫通外壁連通氣缸的排土孔。所述擴孔器本體分別有貫通擴孔器本體壁的進氣通道和排氣通道。鉆桿接口的主進氣孔與設(shè)在擴孔器本體上一端的氣缸進氣通道相通；進氣通道另一端在擴孔器本體內(nèi)壁遠離鉆桿接頭一側(cè)，靠近切刀完全收縮時活塞的止點位置之下；排氣通道一端在擴孔器本體內(nèi)壁靠近切刀完全張開時的活塞止點之下，排氣通道另一端在擴孔器本體排渣平面下面的圓錐斜面上。所述切刀外邊緣有齒，外邊緣一端齒傾斜布置，切刀與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿支座鉸接的支桿鉸接在齒傾斜面內(nèi)側(cè)。擴孔器本體通過過渡接頭與鉆桿連接。本發(fā)明工作時與潛孔鉆機配套使用，以壓縮空氣作為活塞上移和排渣的動力，電動機帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)切削，當擴孔器插入孔底時，在鉆桿推力和活塞前面壓縮空氣的作用下， 活塞向鉆桿方向移動，切刀在活塞桿和連桿驅(qū)動下逐漸向外擴張，切下的渣屑經(jīng)排土槽排到孔外，當活塞移到位時，切刀張開達極限，在氣壓作用下活塞停留在最高位，氣壓一般大于170kg即可。鉆機向出口方向逐漸抽拉鉆桿，擴孔隨之繼續(xù)進行，直至達到設(shè)計要求。擴孔完后，繼續(xù)向孔內(nèi)供氣，壓氣通過小排氣孔將擴孔器切刀凹槽內(nèi)的土吹凈，然后停止供氣，鉆機回拉鉆桿，切刀在原孔壁的限制下回到原位，整體擴孔器隨鉆桿收回。在擴孔過程中，如遇堅硬巖壁，由于氣缸內(nèi)空氣的可壓縮性，切刀可受擠壓適當回縮，避免了拉桿控制的鋼性碰撞，保護了切刀。本發(fā)明有益性本發(fā)明采用目前貫用的排渣壓縮空氣作為切刀伸縮的驅(qū)動力，在潛孔鉆機的配合下實現(xiàn)了擴孔施工作業(yè)；擴孔器本體是支撐各構(gòu)件的主體，內(nèi)空的結(jié)構(gòu)作為氣缸腔，外壁布置的排渣槽，切刀鉸接凹槽，半貫通擴孔器主體壁的進氣通道和排氣通道實現(xiàn)了擴孔器結(jié)構(gòu)的緊湊、集約，加工配件少；沿活塞桿軸向布置防止活塞桿轉(zhuǎn)動的條齒與擴孔器本體內(nèi)壁的齒槽軸向滑動配合結(jié)構(gòu)無需增加控制配件實現(xiàn)了整體擴孔器軸向穩(wěn)定； 切刀外邊緣一端齒傾斜布置增大了切刀的切屑接觸面，提高了切屑能力；切刀與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿鉸接在齒傾斜面內(nèi)側(cè)使切刀伸縮沒有運動死點，伸縮方便靈活；本發(fā)明采用壓縮空氣作為切刀伸縮和切削驅(qū)動力，在遇堅硬巖壁時，由于氣缸內(nèi)空氣的可壓縮性，切刀可受擠壓適當回縮，避免了拉桿控制的鋼性碰撞，有效保護切刀。

圖1是本發(fā)明擴孔器整體結(jié)構(gòu)及部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖IAA面截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖IBB面截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖ICC面截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明鉆桿過渡接頭截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明擴孔器本體結(jié)構(gòu)及部分剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明切刀側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明端密封圈平面結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖9是本發(fā)明支座側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明支座平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明活塞桿形狀結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1是過渡接頭連接口，2是擴孔器本體，2a是擴孔器本體氣缸腔，2b是擴孔器本體內(nèi)壁齒槽，2c是擴孔器本體與切刀鉸接孔，2d是擴孔器本體切刀安裝凹槽，3是切刀， 3a是切刀切屑齒，北是切刀與擴孔器本體鉸接孔，3c是切刀與支桿鉸接孔，3d是切刀端面傾斜布置的齒，4是支桿，5是支座，5a是支座與活塞桿連接孔，5b是支座與支桿鉸接孔，6是活塞端密封壓圈，6a是擴孔器本體上與端密封壓圈的螺栓連接孔，6b是端密封壓圈上與擴孔器本體的螺栓連接孔，7是氣缸密封圈，8是進氣通道，9是排氣通道，9a是排渣排氣通道出氣口，10是切刀鉸接凹槽排渣排氣孔，11是活塞，12是配氣室，14是氣缸蓋，15是活塞桿， 15a是軸向布置條齒，16是排渣平面。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式
和附圖對本發(fā)明進一步說明，具體實施方式
和附圖是對本發(fā)明原理的進一步說明，不以任何方式限制本發(fā)明，與本發(fā)明相同或類似技術(shù)均沒有超出本發(fā)明保護的范圍。結(jié)合圖1至圖11，圖1是擴孔器整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖中上半部分為剖視圖，下半部分為擴孔器外部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，擴孔器包括切刀3和擴孔器本體2，擴孔器本體2包括一氣缸驅(qū)動裝置；切刀3 —端與擴孔器本體2鉸接，另一端與支桿的一端鉸接，支桿與另一端氣缸驅(qū)動裝置的支座鉸接。擴孔器在工作時與潛孔鉆機配套使用，擴孔器可以通過過渡接頭連接口 1與過渡接頭連接，過渡接頭再與鉆桿連接，也可設(shè)計鉆桿直接與擴孔器連接。本發(fā)明擴孔器適應(yīng)于通過壓縮氣體排渣的潛孔鉆機設(shè)備，氣缸驅(qū)動裝置是利用鉆孔壓縮氣體推動切刀3伸縮， 所述切刀3伸縮是指切刀3以其一端與擴孔器本體2鉸接軸為支撐張開或收縮的過程。如上所述，氣缸驅(qū)動裝置是利用鉆孔壓縮氣體推動切刀3伸縮實現(xiàn)擴孔的驅(qū)動裝置，通常的氣缸也能實現(xiàn)驅(qū)動，本發(fā)明的氣缸驅(qū)動裝置由擴孔器本體2構(gòu)成氣缸腔加，還有在氣缸腔加內(nèi)以壓縮氣體為動力移動的活塞11，活塞11順序連接活塞桿15、支座5和支桿4驅(qū)動切刀3伸縮。工作時，擴孔器在收縮狀態(tài)下(不進氣)插入孔底，在鉆桿推力和活塞11后面壓縮空氣的作用下，活塞11向鉆桿方向移動，切刀3在活塞桿15、支座5和支桿4驅(qū)動下逐漸向外擴張，切下的鉆屑經(jīng)排土平面(槽)16排到孔外，當活塞11移到位時，切刀3張開達極限，在氣壓作用下活塞11停留在最高位，保持切刀3在最高位，氣壓一般大于170kg即可。 本擴孔器此時可隨鉆機向出口方向逐漸抽拉鉆桿，擴孔隨之繼續(xù)進行，擴孔器可擴展出最大孔徑及設(shè)計要求長度的擴孔段。結(jié)合圖1、圖3、圖4、圖6和圖11，圖1是擴孔器整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖IBB面截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3表示了條齒15a與擴孔器本體2內(nèi)壁的齒槽2b配合截面部分的結(jié)構(gòu)，圖4是圖ICC面截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4表示了沒有條齒15a的活塞桿15與擴孔器本體 2內(nèi)壁的齒槽2b配合截面部分的結(jié)構(gòu)，如圖所示，為了使氣缸驅(qū)動裝置活塞11及活塞桿15穩(wěn)定可靠，不發(fā)生扭動影響切刀3的切屑功能，本發(fā)明活塞桿15表面有一段沿活塞桿15軸向布置防止活塞桿15轉(zhuǎn)動的條齒15a，條齒15a與擴孔器本體2內(nèi)壁的齒槽2b軸向滑動配合。在擴孔器本體2后端內(nèi)壁設(shè)置一段齒槽2b，齒槽2b結(jié)構(gòu)與條齒1 結(jié)構(gòu)匹配即可，齒槽2b長度大于條齒1 長度以使條齒1 可在其中沿軸向滑動。安裝時，首先將活塞桿15的條齒1 沿齒槽2b放置，放置前安裝好密封環(huán)7，在活塞桿15 —端固定活塞11，然后將氣缸蓋板14旋入氣缸端部固定；在活塞桿15另一端通過螺栓擰固端密封壓圈6 ；再依次連接支座5和支桿4，再用螺栓連接支桿4切刀3和擴孔器本體2即可。如圖2所示，本發(fā)明擴孔器本體2外壁相對兩側(cè)有平面16形成的排土通道。排土通道由擴孔器本體2外圓柱體銑、銫切屑形成的兩個平面后構(gòu)成，擴孔器切屑下的鉆屑滯留于排土槽中在壓縮空氣的作用下吹出槽外。結(jié)合圖1、圖2和圖6，如圖所示，切刀3有兩組，分別設(shè)置在本體2外壁與平面16 形成的排土槽垂直的相對另兩側(cè)。也即排土槽的兩平面16和兩組切刀3分別設(shè)置在擴孔器本體2外壁四周。為了使切刀3在旋轉(zhuǎn)切屑時更穩(wěn)定牢固，擴孔器本體2外壁設(shè)置相對的兩個凹槽 2d，切刀3 —端鉸接在本體2外壁的凹槽2d內(nèi)。在回抽擴孔器時切刀3可伸縮收縮回凹槽 2d內(nèi)。結(jié)合圖1和圖6，本體2外壁的凹槽2d內(nèi)有貫通外壁連通氣缸的孔10，孔10外端位于凹槽2d底部，另一端與氣缸腔加連通，氣缸內(nèi)的壓縮空氣可吹掃凹槽2d內(nèi)的鉆屑使切刀3更容易折收回位。結(jié)合圖1、圖2和圖6，所述擴孔器本體2有半貫通擴孔器本體2壁的進氣通道8 和排氣通道9。工作時壓縮空氣由潛孔鉆機上的操作臺控制，當擴孔器通過連接鉆桿送到孔底時，打開進氣閥，壓縮空氣由鉆桿的中孔將壓縮空氣送到氣缸蓋頂部的配氣室，然后壓縮空氣由擴孔器上的四個進氣孔8將壓縮空氣送到擴孔器本體的氣缸腔內(nèi)，壓縮空氣和鉆桿的推力使活塞逐漸上移，當活塞移動到止點，廢氣從擴孔器本體氣缸壁上的四個排氣孔9 和2個刀槽排渣孔10，將廢氣排到孔外9a，且將切屑下來的鉆屑通過擴孔器本體兩側(cè)的排渣平面(槽)排到孔外。結(jié)合圖1和圖7，如圖所示，切刀3正面是一有齒3a和3d的條狀結(jié)構(gòu)，條狀結(jié)構(gòu)縱截面是矩形，矩形有齒一邊呈弧形，切刀3有與擴孔器本體2鉸接的孔北和與支桿4鉸接的孔3c，外邊緣一端齒3d傾斜布置，傾斜布置齒3d增大了切刀的切屑接觸面，提高了切屑能力，切刀3與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿(含支桿和支座)鉸接于齒3d傾斜面內(nèi)側(cè)，即與支桿4鉸接的孔3c于齒3d傾斜面內(nèi)側(cè)，切刀3與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿鉸接在齒3d傾斜面內(nèi)側(cè)使切刀伸縮沒有運動死點，伸縮方便靈活，為了使切刀3伸縮沒有運動死點，兩側(cè)切刀3與擴孔器本體2鉸接位之間的距離要大于支座5與兩側(cè)支桿4鉸接位的距離，這樣當切刀3收縮回位后，支桿4與切刀3不在一條直線上，再次啟動沒有運動死點。結(jié)合圖1、圖5和圖6，本發(fā)明擴孔器工作時與潛孔鉆機配套使用，以壓縮空氣作為排渣土的動力，電動機帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)切屑，擴孔器本體2通過過渡接頭連接口 1與過渡接頭連接，過渡接頭再與鉆桿連接，擴孔器本體2與過渡接頭1均有壓縮空氣通道。工作時，壓縮空氣由潛孔鉆機上的操作臺控制，當擴孔器通過連接鉆桿送到孔底時，打開進氣閥，壓縮空氣由鉆桿的中孔將壓縮空氣送到氣缸蓋頂部的配氣室12，然后壓縮空氣由擴孔器本體2壁上的4個進氣孔8將壓縮空氣送到擴孔器本體2的氣缸腔加內(nèi)，壓縮空氣和鉆桿的推力使活塞11逐漸上移，當活塞11移動到止點，廢氣從擴孔器本體2氣缸上的4個排氣孔9和2個凹槽排渣孔10分別將廢氣排到孔9a和凹槽外，且將切削下來的渣通過擴孔器本體2排渣平面16形成的排渣通道排出鉆孔外。
權(quán)利要求1.擴孔器，包括切刀( 和擴孔器本體O)，其特征是所述擴孔器本體( 包括一氣缸驅(qū)動裝置；所述切刀C3)可張縮，一端與擴孔器本體( 鉸接，另一端與氣缸驅(qū)動裝置的連桿鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴孔器，其特征是所述氣缸驅(qū)動裝置由擴孔器本體(2)構(gòu)成氣缸腔(加)，還有在氣缸腔Oa)內(nèi)以壓縮氣體為動力移動的活塞(11)，活塞(11)順序連接活塞桿(15)、底座( 和支桿(4)驅(qū)動切刀( 張縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擴孔器，其特征是所述活塞桿(1 表面有一段沿活塞桿 (15)軸向布置防止活塞桿(1 轉(zhuǎn)動的條齒(1 )，條齒(15a)與擴孔器本體O)內(nèi)壁的齒槽Ob)軸向滑動配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的擴孔器，其特征是所述擴孔器本體( 外壁相對兩側(cè)有平面(16)形成的排碴通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的擴孔器，其特征是所述切刀( 有兩組，分別設(shè)置在本體 (2)外壁與平面(16)垂直的相對另兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的擴孔器，其特征是所述切刀C3)—端鉸接在本體(2)外壁的凹槽(2d)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擴孔器，其特征是所述本體( 外壁的凹槽Od)內(nèi)有貫通外壁連通氣缸的孔(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的擴孔器，其特征是所述擴孔器本體( 分別有貫通擴孔器本體( 壁的進氣通道(8)和排氣通道(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的擴孔器，其特征是所述切刀( 外邊緣有齒 (3a)，外邊緣一端齒(3d)傾斜布置，切刀( 與支桿(4)鉸接于齒(3d)傾斜面內(nèi)側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的擴孔器，其特征是擴孔器本體( 通過過渡接頭(1)連接口與鉆桿過渡接頭連接，鉆桿過渡接頭再與鉆桿連接。
專利摘要本實用新型公開了一種擴孔器，包括切刀和擴孔器本體，擴孔器本體包括一氣缸驅(qū)動裝置；切刀可伸縮，其一端與擴孔器本體鉸接，另一端與氣缸驅(qū)動裝置的活塞連桿鉸接；氣缸驅(qū)動裝置由擴孔器本體構(gòu)成氣缸腔，還有在氣缸腔內(nèi)以壓縮氣體為動力移動的活塞，活塞順序連接活塞桿、底座和支桿驅(qū)動切刀伸縮；活塞桿表面有一段沿活塞桿軸向布置防止活塞桿轉(zhuǎn)動的條齒，條齒與擴孔器本體內(nèi)壁的齒槽軸向滑動配合。本實用新型采用壓縮空氣作為切刀伸縮動力，擴孔器本體是支撐各構(gòu)件緊湊、集約，加工配件少；沿活塞桿軸向布置的條齒實現(xiàn)了整體擴孔器軸向穩(wěn)定；切刀伸縮沒有運動死點，伸縮方便靈活；采用壓縮空氣作為切刀伸縮驅(qū)動力，避免拉桿控制的鋼性碰撞，保護切刀。
文檔編號E21B10/32GK202209146SQ20112024211
公開日2012年5月2日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者孫文, 岳大昌 申請人:成都四海巖土工程有限公司