(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203701981 U(45)授权公告日 2014.07.09
(21)申请号 201420055935.5(22)申请日 2014.01.29
(73)专利权人上海工程机械厂有限公司
地址200072 上海市闸北区汶水路400号(72)发明人张国柱 朱亚萍 段国平(74)专利代理机构上海天协和诚知识产权代理
事务所 31216
代理人张恒康(51)Int.Cl.
E21B 10/32(2006.01)E21B 10/44(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书2页 说明书5页 附图5页权利要求书2页 说明书5页 附图5页
(54)实用新型名称
一种扩孔钻头(57)摘要
一种扩孔钻头，包括钻杆、多个刀体、扩孔翼、下叶片、扩展油缸、上叶片、浆管和液压油管总成；刀体固定在叶片上；下叶片有以水平状放射形均布地固定在钻杆下部的外周面；扩孔翼位于下叶片的上方，沿钻杆径向对称布置，摆杆用销轴枢轴安装于位于钻杆外周面的销座上，并借助其端部置于缸筒的凹槽内；浆管置于扩展油缸的活塞及活塞杆的孔中；本实用新型扩孔钻头采用组合式钻掘结构，除满足一般同截面桩的钻掘功能外，当需要进行扩底或扩孔作业时，通过操作扩展油缸使扩孔翼打开，增加承载桩的桩端及桩身的断面面积，该钻头用来构筑各种扩底桩和葫芦桩，具有单桩承载力高、桩径尺寸保证、施工方便、工作稳定可靠性和使用寿命长等特点。CN 203701981 UCN 203701981 U
权 利 要 求 书
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1.一种扩孔钻头，包括：钻杆（1），包括中空杆体（11），其设有由两个第一环槽（14）和一位于两个第一环槽中间的第二环槽（15）组成的环槽组、销座（12）、直槽（13）、下端盖（16）和接头（17）；
多个刀体（2），每一个刀体（2）包括一刀头（21）和一刀把（22）；扩孔翼（4），包括摆杆（43）和安装在摆杆（43）上的多个扩孔刀体（42），每一个扩孔刀体（42）包括一扩孔刀头（421）和一扩孔刀把（422），摆杆（43）包括长臂杆（431）、短臂杆（432）和销孔（433）；
固装于钻杆（1）内腔的扩展油缸（5），包括缸筒（51）、活塞（52）、活塞杆（53）、导向套（54）和油管座（55）；
内刀体（9），包括内刀头（91）、内刀把（92）；下叶片（3）；上叶片（6）、浆管（7）和液压油管总成（8）；其特征在于：所述钻杆（1）的直槽（13）沿中空杆体（11）的轴向对称设置在其外壁；所述销座（12）位于直槽（13）上部的中空杆体（11）的外壁上；所述环槽组有两组，分别设置在位于直槽（13）上方和下方的中空杆体（11）的内壁上，其第一环槽（14）和第二环槽（15）内分别安装密封圈（141）和注入润滑脂（151）；所述下端盖（16）周缘具有若干台阶孔（161），通过螺钉固装于钻杆（1）的下端面；
所述下叶片（3）有2-4个，以水平状放射形均布地固定在钻杆（1）的外壁下部；所述刀体（2）固定在下叶片（3）上；
所述扩展油缸（5）的缸筒（51）中分别设有与活塞（52）和活塞杆（53）之间交接的大油腔（58）和小油腔（59），它们通过缸筒（51）的外周面置于中空杆体（11）的内孔；所述缸筒（51）的外周面上还设有凹槽（511），以使缸筒51可在中空杆体（11）的孔内上下滑动；所述活塞（52）为具有较长导向外圆的管状体，其下部外圆（521）置于缸筒（51）下侧的下端孔（512），其上部外圆（522）的端面固装活塞杆（53）；所述导向套（54）套装固定于活塞杆（53）的下端外圆（531）后拧装于缸筒（51）的上端面（513）；所述活塞杆（53）内部设有沿其轴向方向延伸径向对称的大油腔油道（533）和小油腔油道（534），小油腔油道（534）与扩展油缸（5）的小油腔（59）相通；所述活塞（52）的上部外圆（522）设有与大油腔油道（533）相通的大油腔油路（523），该大油腔油路（523）与扩展油缸（5）的大油腔（58）相通；所述活塞杆（53）的上端外圆（532）的端部固装置油管座（55），该油管座（55）置于钻杆（1）的中空钻杆（11）内腔的台阶内，在其端部设有用以传输水泥浆液的通孔（551），在其边缘轴向方向设有对称布置且与大油腔油道（533）和小油腔油道（534）连通的第一油道（553）和第二油道（554）；所述液压油管总成（8）具有沿其轴向方向对称布置的第一油管（83）和第二油管（84），它们的下端分别固装于油管座（55）的第一油道座（5531）和第二油道座（5541）上，它们的上端通过固定座（82）固装于钻杆（1）的接头（17）内孔中，该固定座（82）设有用以传输水泥浆液的直孔（821）；
所述扩孔翼（4）有2-4个，位于下叶片（3）的上方，并沿钻杆（1）径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；所述摆杆（43）通过其拐角处的销孔（433）并用销轴枢轴安装于位于钻杆（1）外周面的销座（12）上，它的短臂杆（432）穿过钻杆（1）壁上的直槽（13）并借助其端部置于缸筒（51）的凹槽（511）内；
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权 利 要 求 书
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所述上叶片（6）有2-8个，以水平状放射形均布地固定在钻杆（1）外壁上并位于下叶片（3）的上方；
所述浆管（7）的一端固装于钻杆（1）的下端盖（16）的台阶孔（161）内，它的另一端穿过活塞（52）和活塞杆（53）的内孔后置于油管座（55）的内孔中；
所述内刀体（9）有2-4个，它们通过内刀把（92）焊接固定在下端盖（16）的下表面处。2.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述刀体（2）通过刀把（22）焊接固定在下叶片（3）的下边（31）上，刀体（2）在每一下叶片（3）上安装2-4个，除了每一下叶片（3）的自由端上的刀体（2）以外，一个下叶片（3）上的刀体（2）的位置与另一个下叶片（3）上的刀体（2）的位置在旋转方向上是错位布置排列的。
3.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述扩孔刀体（42）通过扩孔刀把（422）固定在摆杆（43）的长臂杆（431）的上端面和下端面，除了长臂杆（431）自由端上的扩孔刀体（42）以外，每一长臂杆（431）上的扩孔刀体（42）的位置与相邻的一个长臂杆（431）上的扩孔刀体（42）的位置在旋转方向上是错位布置排列的。
4.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述扩孔翼（4）在自由状态时位于上叶片（6）之间的间隙内，其最外端回转直径小于或等于上叶片（6）及下叶片（3）的自由端回转直径。
5.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述下叶片（3）和上叶片（6）的自由端均为与钻杆（1）同轴心的圆弧面，该圆弧面上均设有网状耐磨层（101）。
6.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述摆杆（43）相对中空杆体（11）的中心轴线的角尺形角度为≥90°。
7.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述扩展油缸（5）的活塞杆（53）上设有溢流阀（57），它通过活塞杆（53）杆体上设置的溢流阀管路（571）与第一油道（553）和第二油道（554）连通。
8.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于：所述扩展油缸（5）的缸筒（51）与中空杆体（11）之间的配合间隙为0.2-0.3mm。
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说 明 书一种扩孔钻头
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技术领域
[0001]
本实用新型属于建筑行业施工的一种钻头，具体涉及一种扩孔钻头。
背景技术
随着高层建筑、大型桥梁和城市地铁基础建设工程发展需要，使长螺旋等径桩钻
机得到比较广泛的运用，由于等径桩承载能力差。因此，为提高桩的承载力，在基础工程施工中大量采用各种扩底桩和葫芦桩等新型承载桩，而建造这些承载桩将采用预制桩结合钻扩孔注浆成桩的施工工艺，即利用钻孔和扩孔功能的一体化钻具进行钻孔，根据设计要求对直孔按照一定距离扩孔，钻掘完成后利用螺旋钻杆排出土壤，然后放入预制桩后注入混凝土，待混凝土充分凝固后与预制桩结合成扩底桩和葫芦桩，该承载桩的承载力一般比预制直桩和搅拌混凝土桩提高50%以上。目前扩孔钻一般有机械扩孔式和液压扩孔式两种，机械式扩孔钻工作是扩孔翼随钻杆下钻时借助自重力打开，而在提升时借助杠杆原理自行收拢，该种扩孔钻存在扩孔尺寸无法保证的问题；而液压扩孔钻利用液压扩展油缸进行扩孔和收拢，目前扩展油缸一般布置于钻杆外壁或者钻杆内腔，在扩孔过程中扩展油缸时处于压缩空气、泥浆等物质的侵蚀之中，对扩展油缸的加工精度和密封性要求很高。因此，需要一种与之工法相适应的钻孔、扩孔的扩孔钻头，这种扩孔钻头可以将桩端及桩身断面扩大，从而大大提高桩的承载力。同时满足能灌注桩的充气注浆需要，保证扩展油缸的工作可靠性，延长使用寿命。
[0002]
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于根据建筑行业施工的需要，提出一种能扩大桩端及桩身断面的扩孔钻头，具有单桩承载力高、桩径尺寸保证、工作稳定可靠性和使用寿命长等特点。[0004] 为达到以上目的、本实用新型所采用的解决方案是：[0005] 一种扩孔钻头，包括：[0006] 钻杆，包括中空杆体，其设有由两个第一环槽和一位于两个第一环槽中间的第二环槽组成的环槽组、销座、直槽、下端盖和接头；[0007] 多个刀体，每一个刀体包括一刀头和一刀把；[0008] 扩孔翼，包括摆杆和安装在摆杆上的多个扩孔刀体，每一个扩孔刀体包括一扩孔刀头和一扩孔刀把，摆杆包括长臂杆、短臂杆和销孔；[0009] 固装于钻杆内腔的扩展油缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、导向套和油管座；[0010] 内刀体，包括内刀头、内刀把；[0011] 下叶片；上叶片、浆管和液压油管总成；[0012] 其特征在于：
[0013] 所述钻杆的直槽沿中空杆体的轴向对称设置在其外壁；所述销座位于直槽上方的中空杆体的外壁上；所述环槽组有两组，分别设置在位于直槽上方和下方的中空杆体的内壁上，其内分别安装密封圈和注入润滑脂；所述下端盖具有台阶孔，通过螺钉固装于钻杆的
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说 明 书
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下端面；
[0014] 所述下叶片有2-4个，以水平状放射形均布地固定在钻杆的外壁下部；所述刀体固定在下叶片上；
[0015] 所述扩展油缸的缸筒中分别设有与活塞和活塞杆之间交接的大油腔和小油腔，它们通过缸筒的外周面置于中空杆体的内孔；所述缸筒的外周面上设有凹槽，可在中空杆体的孔内上下滑动；所述活塞为具有较长导向外圆的管状体，其下部外圆置于缸筒的下端孔，其上部外圆的端面固装活塞杆；所述导向套套装固于活塞杆的下端外圆后拧装于缸筒的上端面；所述活塞杆内部设有沿其轴向方向对称的大油腔油道和小油腔油道，小油腔油道与扩展油缸的小油腔相通；所述活塞的上部外圆设有与大油腔油道相通的大油腔油路，该大油腔油路与扩展油缸的大油腔相通；所述活塞杆的上端外圆的端部固装置油管座，该油管座置于钻杆的中空钻杆内腔的台阶内，其端部设有用以传输水泥浆液的通孔，在其轴向方向设有对称布置且与大油腔油道和小油腔油道连通的第一油道和第二油道；所述液压油管总成具有沿其轴向方向对称布置的第一油管和第二油管，它们的下端分别固装于油管座的第一油道座和第二油道座上，它们的上端通过固定座固装于钻杆的接头内孔中，该固定座设有用以传输水泥浆液的直孔；[0016] 所述扩孔翼有2-4个，位于下叶片的上方，并沿钻杆径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；所述摆杆通过其拐角处的销孔并用销轴枢轴安装于位于钻杆外周面的销座上，它的短臂杆穿过钻杆壁上的直槽并借助其端部置于缸筒的凹槽内；[0017] 所述上叶片有2-8个，以水平状放射形均布地固定在钻杆外壁上并位于下叶片的上方；
[0018] 所述浆管的一端固装于钻杆的下端盖的台阶孔内，它的另一端穿过活塞和活塞杆的内孔后置于油管座的内孔中；[0019] 所述内刀体有2-4个，它们通过内刀把焊接固定在下端盖的下表面处；[0020] 本实用新型可以是，所述刀体通过刀把焊接固定在下叶片的下边上，刀体在每一下叶片上安装2-4个，除了每一下叶片的自由端上的刀体以外，一个下叶片上的刀体的位置与另一个下叶片上的刀体的位置在旋转方向上是错位布置排列的。[0021] 本实用新型还可以是，所述扩孔刀体通过扩孔刀把固定在摆杆的长臂杆的上端面和下端面，除了长臂杆自由端上的扩孔刀体以外，每一长臂杆上的扩孔刀体的位置与相邻的一个长臂杆上的扩孔刀体的位置在旋转方向上是错位布置排列的。[0022] 本实用新型还可以是，所述扩孔翼在自由状态时位于上叶片之间的间隙内，其最外端回转直径小于或等于上叶片及下叶片的自由端回转直径。[0023] 本实用新型还可以是，所述下叶片和上叶片的自由端均为与钻杆同轴心的圆弧面，该圆弧面上均设有网状耐磨层。[0024] 本实用新型还可以是，所述摆杆相对中空杆体（11）的中心轴线的角尺形角度为≥90°。
[0025] 本实用新型还可以是，所述扩展油缸的活塞杆杆体上设有溢流阀，它通过活塞杆体内的设置的溢流阀管路与第一油道和第二油道连通。[0026] 本实用新型还可以是，所述扩展油缸的缸筒与中空杆体之间的配合间隙为0.2-0.3mm。
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本实用新型扩孔钻头的技术效果在于，由于采用钻掘与扩孔的组合结构，前端为
螺旋钻头，可满足一般圆柱形孔型桩的钻掘功能；当需要进行扩底或扩孔作业时，通过操作扩展油缸，使大油腔进油后缸筒向下运动而推动扩孔翼的短臂杆，打开扩孔翼的长臂杆，进行扩孔作业，以达到增加承载桩的桩端及桩身的断面面积，有效提高单桩的承载力。同时，本实用新型在完成扩孔作业后需要灌注水泥浆时，由于水泥浆是从位于缸筒的活塞和活塞杆内部的浆管直接灌入的，与扩展油缸处于完全隔离状态，有效保证扩展油缸的密封性能，充分保证其工作稳定性，延长使用寿命。附图说明
[0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036]
图1是本实用新型扩孔钻头的结构示意图；
图2是图1的主视图；图3是图1中A向视图；图4是图1中B向视图；
图5是本实用新型扩孔钻头中扩展油缸结构图；图6是图5中C-C向剖视图；图7是图5中E向视图；图8是图5中F向视图；图9是图5中D-D向剖视图。
具体实施方式
[0037] 以下结合附图所述实施例对本实用新型作进一步的说明。[0038] 如图1-9所示，一种扩孔钻头，包括：钻杆1，包括中空杆体11，，其设有由两个第一环槽14和一位于两个第一环槽中间的第二环槽15组成的环槽组、销座12、直槽13、下端盖16和接头17；多个刀体2，每一个刀体2包括一刀头21和一刀把22；扩孔翼4，包括摆杆43和安装在摆杆43上的多个扩孔刀体42，每一个扩孔刀体42包括一扩孔刀头421和一扩孔刀把422，摆杆43包括长臂杆431、短臂杆432和销孔433；固装于钻杆的中空杆体11内腔中的扩展油缸5，它包括缸筒51、活塞52、活塞杆53、导向套54和油管座55；内刀体9，包括内刀头91、内刀把92；下叶片3；上叶片6、浆管7和液压油管总成8；其特征在于：所述钻杆1的直槽13沿中空杆体11的轴向对称设置在其外壁；所述销座12位于直槽13上方的中空杆体11的外壁上；所述第一环槽14和第二环槽15分别设置在位于直槽13上方和下方的中空杆体11的内壁上，其内分别安装密封圈141和注入润滑脂151；所述下端盖16具有台阶孔161，通过螺钉固装于钻杆1的下端面；所述下叶片3有2-4个，以水平状放射形均布地固定在钻杆1的外壁下部；所述刀体2固定在下叶片3上；所述刀体2通过刀把22焊接固定在下叶片3的下边31上，刀体2在每一下叶片3上安装2-4个，除了每一下叶片3的自由端上的刀体2以外，一个下叶片3上的刀体2的位置与另一个下叶片3上的刀体2的位置在旋转方向上是错位布置排列的；所述扩展油缸5的缸筒（51）中分别设有与活塞（52）和活塞杆（53）之间交接的大油腔58和小油腔59，它们通过缸筒51的外周面置于中空杆体11的内孔；所述缸筒51的外周面上还设有凹槽511，以使缸筒51可在中空杆体11的孔内上下滑动；所述活塞52为具有较长导向外圆的管状体，其下部外圆521置于缸筒5下
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侧的下端孔512，其上部外圆522的端面固装活塞杆53；所述导向套54套装固定于活塞杆53的下端外圆531后拧装于缸筒51的上端面513；所述活塞杆53内部设有沿其轴向方向延伸径向对称的大油腔油道533和小油腔油道534，小油腔油道534与扩展油缸5的小油腔59相通；所述活塞52的上部外圆522设有与大油腔油道533相通的大油腔油路523，该大油腔油路523与扩展油缸5的大油腔58相通；所述活塞杆53的上端外圆532的端部固装置油管座55，该油管座55置于钻杆1的中空钻杆11内腔的台阶内，其端部设有用以传输水泥浆液的通孔551，在其轴向方向设有对称布置且与大油腔油道533和小油腔油道534连通的第一油道553和第二油道554；所述扩展油缸5的活塞杆53上设有溢流阀57，它通过活塞杆53杆体上设置的溢流阀管路571与第一油道553和第二油道554连通；所述液压油管总成8具有沿其轴向方向对称布置的第一油管83和第二油管84，它们的下端分别固装于油管座55的第一油道座5531和第二油道座5541上，它们的上端通过固定座82固装于钻杆1的接头17内孔中，该固定座82设有用以传输水泥浆液的直孔821；所述扩孔翼4有2-4个，位于下叶片3的上方，并沿钻杆1径向方向呈几何对称或等角度间隔形式布置；所述摆杆43通过其拐角处的销孔433并用销轴枢轴安装于位于钻杆1外周面的销座12上，它的短臂杆432穿过钻杆1壁上的直槽13并借助其端部置于缸筒51的凹槽511内；所述扩孔刀体42通过扩孔刀把422固定在摆杆43的长臂杆431的上端面和下端面，除了长臂杆431自由端上的扩孔刀体42以外，每一长臂杆431上的扩孔刀体42的位置与相邻的一个长臂杆431上的扩孔刀体42的位置在旋转方向上是错位布置排列的；所述扩孔翼4在自由状态时位于上叶片6之间的间隙内，其最外端回转直径小于或等于上叶片6及下叶片3的自由端回转直径；所述摆杆43相对中空杆体11的中心轴线的角尺形角度为≥90°；所述上叶片6有2-8个，以水平状放射形均布地固定在钻杆1外壁上并位于下叶片3的上方；所述下叶片3和上叶片6的自由端均为与钻杆1同轴心的圆弧面，该圆弧面上均设有网状耐磨层101；所述浆管7的一端固装于钻杆1的下端盖16的台阶孔161内，它的另一端外圆穿过活塞52和活塞杆53的内孔后置于油管座55的内孔中；所述扩展油缸5的缸筒51与中空杆体11之间的配合间隙为0.2-0.3mm；所述内刀体9有2-4个，它们通过内刀把92焊接固定在下端盖16的下表面处。本实用新型扩孔钻头使用时，首先与钻孔机的钻杆联接，同时钻杆内油管与扩展油缸进出油管连接；启动钻孔机使钻杆旋转，下叶片下边的刀体向下钻掘，达到设计要求的钻孔深度。当需要对钻孔进行扩孔时，通过操作钻孔机的液压系统，使扩展油缸的大油腔进油，其缸筒在钻杆内腔向下扩升并通过其上的凹槽顶推扩孔翼摆杆的短臂杆，使摆杆向外张开，位于摆杆的长臂杆的上、下端面的扩孔刀体切削土层，在靠近成桩孔底部扩孔而形成一个桩径扩大的孔体，从而完成扩底承载桩的施工作业；此外，根据设计需要，可沿桩孔长度方向一定间隔的距离进行扩孔而形成若干扩大孔体，完成葫芦承载桩的施工作业；当钻孔机扩孔完成后，操作扩展油缸使其小油缸进油，缸筒在钻杆内腔向上扩升并顶推扩孔翼摆杆的短臂杆，使扩孔翼向内收缩，该扩孔钻头就随钻杆提出成孔外。在扩孔过程中，可以借助于位于扩展油缸的活塞和活塞杆内部的注浆管向成孔内灌注水泥浆的，由于水泥浆灌注过程中完全与扩展油缸隔开的，对扩展不会形成泥浆的污染，因而能有效保障油缸的密封性能，使油缸工作稳定可靠，有效延长使用寿命。在扩孔钻掘过程中，如果遇到岩土等硬质地层造成扩孔翼堵死在成孔内时，借助安装于缸筒活塞杆上的溢流阀将扩展油缸中大油腔的液压油进行卸荷，使扩展翼收回，从而能顺利将扩孔钻头提出成孔之外，
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使扩展油缸能得到安全保证，进一步确保扩展油缸的使用寿命。
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