自鑽式錨的製作方法

2023-12-10 03:24:06 1

專利名稱：自鑽式錨的製作方法
自鑽式描
背景技術：
在鑽孔、採礦、打通隧道以及其他各種操作中通常需要錨定所使用的設備，以使該 設備在被操作時不移動。同樣地，通常需要支撐或加固巖石和土壤防止在挖掘期間坍塌、突 然落下或滑動。未被充分錨定的挖掘設備以及未被充分支撐的巖石可能導致低效率以及危害。傳統地，通過首先對期望放置錨或螺栓的介質鑽孔來安裝錨定和支撐系統。隨後，在移除鑽杆之後，將錨或螺栓固定在孔中。錨的當前設計存在多個缺點。當前的錨相當復 雜並且包括製造成本高且使用困難的專用零件。當前的錨還需要水泥漿、環氧樹脂或某種 其他黏合劑以將錨固定在適當的位置上。最後，當前的錨未被設計成可在不再需要錨之後 從安裝錨的介質中將錨移除，導致重大浪費和安全危害。

發明內容
本發明內容用於以簡化形式介紹構思的選擇，其在下文的具體實施方式
中被進一 步描述。本發明內容並非旨在確定所要求保護的主題的關鍵特徵或本質特徵，也並非旨在 用於幫助確定所要求保護的主題的範圍。本發明的一個實施例包括一種自鑽式錨。該自鑽式錨包括具有第一端和第二端的 鑽杆以及附連到該鑽杆的第一端上的鑽頭。該自鑽式錨還包括擴展殼體和杆套管，該擴展 殼體被套在所述鑽杆上、接近所述第一端並鄰近所述鑽頭，該杆套管被套在所述鑽杆上並 鄰近所述擴展殼體。本發明的另一個實施例包括一種用於組裝自鑽式錨的方法。該方法包括提供具有 第一端和第二端的鑽杆以及將鑽頭附連到該鑽杆的第一端上。該方法還包括將擴展殼體 套在所述鑽杆上接近所述第一端並鄰近所述鑽頭，以及將杆套管套在所述鑽杆上並鄰近該 擴展殼體。本發明的另一個實施例包括一種用於安裝自鑽式錨的方法。該方法包括組裝自 鑽式錨；將該自鑽式錨推進介質中到所期望的深度；以及將該自鑽式錨固定在該所期望的深度。本發明的這些以及其他目的和特徵將通過以下描述和所附的權利要求變得更充 分清晰，或者如下文中陳述的那樣通過實踐本發明可以獲悉本發明的這些以及其他目的和 特徵。


為進一步闡明本發明的上述和其他優點以及特徵，將參照在附圖中示出的特定實 施例提供對本發明的更詳細的描述。應意識到這些附圖僅示出了本發明的說明性實施例， 因此不能看作限制其範圍。通過使用附圖，用附加特徵和細節描述並解釋本發明，附圖中圖1示出了能夠用於形成自鑽式錨的一些部件；圖2示出了能夠用於與自鑽式錨結合的一些輔助部件；
圖3為示出一種用於組裝自鑽式錨的方法的流程圖；圖4示出正被組裝的自鑽式錨；圖5為示出一種用於安裝自鑽式錨的方法的流程圖；圖6示出正被推進介質中的自鑽式錨；圖7示出正被固定在介質中的自鑽式錨；圖8為示出一種用於保持自鑽式錨的方法的流程圖；圖9示出了已被保持的自鑽式錨；圖10為示出一種用於移除自鑽式錨的一些部件的方法的流程圖；以及圖11示出了保持機構、鑽杆和杆套管已被移除的自鑽式錨。
具體實施例方式根據在此公開的實施例，描述了一種自鑽式錨，該自鑽式錨易於使用並且比傳統錨更節約成本。該自鑽式錨可在不使用水泥漿、環氧樹脂或某種其他黏合劑的情況下被固 定，以將該自鑽式錨固定在適當的位置上。此外，該自鑽式錨可被安裝在介質中，該介質既 可以是鬆散的材料(例如鬆散的巖石或沙礫)、實心材料(例如堅實的巖石或混凝土)，又 可以是在堅實部分的頂部上方具有鬆散覆蓋層的堅實介質。此外，該自鑽式錨的一些部件 能夠在不再需要它們之後從安裝該自鑽式錨的介質中移除，導致減少浪費並提高安全性。圖1示出了能夠用於形成自鑽式錨的一些部件的示例。所示出的一個部件為鑽頭 105，其具有刀頭105A以及柄105B。在一些實施例中，柄105B可以包含內螺紋或可以是快 速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許連接到提供轉矩、 推力或這兩者的部件或裝置的機構。此外，可以選擇柄105B的類型，以允許鑽頭105如在 下文中描述的那樣與自鑽式錨的其他部件斷開。在一些實施例中，柄105B可以是錐形的。 錐度相對於鑽頭105的軸可以在約5度至約25度的範圍內，或可以是任何其他允許正確安 裝如下所述自鑽式錨的其他部件的值。在一些實施例中，鑽頭105的刀頭105A可以具有比 其他部件更大的直徑，以確保如下所述能夠在合適的時間將其他部件插入到所鑽的孔中。鑽頭105的刀頭105A可以由任何用於適當地刺入自鑽式錨將安裝到的介質的材 料製成，所述材料包括低碳鋼、高碳鋼、高速鋼、鈷鋼、碳化鎢、多晶金剛石、或任何其他合適 的材料。此外，鑽頭105可被塗覆有黑色氧化物、一氮化鈦(TiN)、氮化鈦鋁(TiAN)、氮化鈦 碳(TiCN)、金剛石粉末、氮化鋯、或任何其他能夠提供所需要的特徵的材料。此外，鑽頭105 的形狀和尺寸可以是任何適於產生所期望的形狀和直徑的孔的形狀或尺寸。圖1中還示出了鑽杆110。如圖1所示，鑽杆110具有大體上均勻的螺紋，所述螺 紋被沿著鑽杆110的部分長度以及其第一端IlOA布置，或者沿著可以與鑽頭105連接的端 布置。在其他實施例中，鑽杆110可以在其整個長度上或未在其長度上具有螺紋。所述螺 紋可以是右旋的或左旋的，並且可以具有用以連接到鑽頭105或將被連接到鑽杆110的第 一端IlOA或第二端IlOB的任何其他部件所需的任何間距。例如，螺紋尺寸可以是R25或 任何其他尺寸。此外，鑽杆110的第一端IlOA可以被配置成與快速接頭、支架柄、直柄、六 角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許連接到諸如鑽頭105的部件的、並且允許 傳遞轉矩、推力或這兩者的機構配合。如圖1所示，在鑽杆110的第二端IlOB上是用於將鑽杆110連接到鑽孔機或其他用於提供轉矩、推力或這兩者的裝置的六角傳動部。在其他實施例中，鑽杆110的第二端IlOB可以是帶有螺紋的，或者可以具有支架柄、直柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄或任何其他 允許將鑽杆110連接到鑽孔機或其他用於提供轉矩、推力或這兩者的機械裝置的機構。例如，在一個實施例中，鑽杆110的第二端IlOB是帶有螺紋的。鑽杆Iio可由包括鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、MONEL 、鋁、塑料在內的 任何材料製成，或由任何其他適當堅硬以將轉矩、推力或這兩者傳遞到鑽頭105並確保該 鑽杆能夠承受使用自鑽式錨時的縱向應力的材料製成。此外，鑽杆110可以塗覆有黃銅、 鋅、鉻、或任何其他將為鑽杆110提供額外強度或提供其他所期望的特徵的材料。在一些實 施例中，鑽杆110的部分可以塗覆有環氧樹脂或任何其他不會妨礙螺紋或其他特徵的功能 的抗腐蝕塗層。圖1中示出的另一個部件為擴展殼體115。所示的擴展殼體115大體上是中空的，使其套在鑽杆110的外徑上。在一些實施例中，如在下文中描述的那樣，擴展殼體115可以 在其全部或部分長度上裂開，以使得在被楔入到鑽頭105與自鑽式錨所安裝到的介質之間 時擴展殼體115能夠在徑向上擴展。在其他實施例中，擴展殼體115可以具有預加工的斷 裂點、可以製成為兩半、由延展性材料製成或可以以任何其他允許徑向擴展的方式成型。此 夕卜，擴展殼體115可以在一端是喇叭形的，以允許擴展殼體115更易於被楔入到鑽頭105與 自鑽式錨所安裝到的介質之間。擴展殼體115可以由任何具有足夠可延展性以允許擴展殼體115擴展、但足夠堅硬以防止擴展殼體115在被施加力時在超限使用的情況下被損壞或彎曲的材料製成。在一 些實施例中，這樣的材料可以包括鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、MONEL 、鋁、塑料 或任何其他具有所期望的特徵的材料。擴展殼體115的長度取決於該錨被固定到的介質、該錨需要對抗的力、以及其他因素。在一些實施例中，自鑽式錨為了防止錨被拉離其固定位置而必須對抗的力越大，則擴 展殼體115可以越長。增加的長度可以提供更大量的摩擦，以對抗自鑽式錨的脫離。在其 他實施例中，若介質是鬆散的，例如鬆散的巖石或沙礫，則擴展殼體115可以比介質是堅實 材料(例如堅實的巖石或混凝土)時更長。增加的長度將提供更大的表面積，進而將提供 更大量的摩擦，以對抗自鑽式錨的脫離。儘管所示出的擴展殼體115具有大體上光滑的表面，但是擴展殼體115的內表面、外表面或這兩個表面可以是質地粗糙的，以增加表面上的摩擦。該質地可以包括脊狀突起、 結節、稜、點、脊、齒、輪圈、褶皺、隆起、凸起或任何其他設計用於提供所期望的量的摩擦的 質地特徵。此外，可以對內表面、外表面、或這兩個表面施加塗層，例如噴塗金屬，以增加擴 展殼體115的表面上的摩擦。圖1中還示出了杆套管120。所示的杆套管120是中空的並且具有足夠大的內徑，以允許杆套管120被安裝在鑽杆110的外徑上。杆套管120被配置成不但保持被鑽出的孔 開口而且將力傳遞給擴展殼體115。該力的傳遞將擴展殼體115楔入到鑽頭105與自鑽式 錨被安裝到的介質之間。杆套管120可以具有任何允許其執行該功能的構造，包括圖1中 示出的構造。在一些實施例中，杆套管120可以是單個部件或者可以是共同執行該等效功 能的多個部件。杆套管120可以足夠長，以覆蓋整個鑽杆110或僅覆蓋其一部分。杆套管120可以由鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、MONEL 、鋁、塑料或任何其他足夠剛硬的材料製成，以允許杆套管120將力傳遞到擴展殼體115上並迫使擴展殼體 115進入到鑽頭105與自鑽式錨被安裝到的介質之間。此外，杆套管120可以被黃銅、鋅、 鉻、或任何其他為杆套管120提供額外強度或提供其他所期望的特徵的材料塗覆。杆套管 120可以被環氧樹脂或任何其他抗腐蝕材料塗覆，以防止杆套管120在保持在孔中時被腐 蝕或以其他形式惡化。在一些實施例中，杆套管120可以在自鑽式錨被用於使設備固定或 由於任何其他原因而被留在孔中時保持在該孔中。在其他實施例中，杆套管120可以在自 鑽式錨被使用時被移除。 圖2示出了可以用於與自鑽式錨結合的一些示例性輔助部件。這些輔助部件中的 一個為傳動套管125。傳動套管125可以用於將力傳遞到杆套管120，杆套管120隨後將力 傳遞到擴展殼體115，將擴展殼體115楔入鑽頭105與自鑽式錨所固定到的介質之間。在一 些實施例中，傳動套管125可以是中空的並且具有足夠的長度，以覆蓋鑽杆110的未被杆套 管120或擴展殼體115覆蓋的部分。在其他實施例中，傳動套管125可以具有足夠的長度， 以在鄰接杆套管120時延伸超出鑽杆110的端部。在另一些實施例中，傳動套管125可以 是中空的，具有一個封閉端125A，並且用於安裝在杆套管120的端部上。傳動套管125可以 具有一個封閉端125A，使得力可以被施加到傳動套管125的封閉端125A上，並且被傳遞至 杆套管120。封閉端125A能夠在施加力時防止傳動套管125的彎曲或變形。傳動套管125可以由鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、MONEL 、鋁、塑料或任 何其他足夠剛硬的材料製成，以允許傳動套管125將力傳遞到杆套管120，杆套管120隨後 將該力傳遞到擴展殼體115並將擴展殼體115楔入鑽頭105與自鑽式錨所安裝到的介質之 間。此外，傳動套管125可以用黃銅、鋅、鉻、或任何其他為傳動套管125提供額外強度或提 供其他所期望的特徵的材料塗覆。此外，傳動套管125的形狀可以被配置成使得力向杆套 管120的傳遞最大化。圖2中示出的另一個輔助部件為轉換器127。轉換器127可以將一種類型的傳動部 變成另一種類型。例如，所示的轉換器127在其第一端127A具有螺紋，而在其第二端127B 具有六角傳動部。該螺紋允許轉換器127被連接到鑽杆110的第二端127B，用於將轉矩、推 力或這兩者傳遞至鑽杆110。在一些實施例中，若鑽杆110是具有螺紋的，則轉換器127可 以在與鑽杆110連接的端部上具有內螺紋，使得轉換器127可以被擰到鑽杆110上。可替 選地，第一端127A可以被配置成與快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐 柄、或任何其他允許連接到鑽杆110的傳動部或任何其他部件並允許傳遞轉矩、推力或這 兩者的機構配合。在一些實施例中，轉換器127的第二端127B可以用於被插入或以其他方式被附 連到鑽孔機、或其他用於產生所需要的轉矩、推力或這兩者的裝置上，用於將自鑽式錨推進 至所期望的深度。在一些實施例中，傳動部可以是快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、 三角柄、莫氏錐柄、孔眼、鉤、平臺或任何其他允許連接到鑽孔機或其他用於產生轉矩、推力 或這兩者的裝置上的機構。此外，轉換器127可以由鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、 MONEL 、鋁、塑料或任何其他足夠剛硬的材料製成，以允許將轉矩、推力或這兩者從鑽孔 機傳遞至鑽杆110。另外，轉換器127可以被黃銅、鋅、鉻、或任何其他為轉換器127提供額 外強度或提供其他所期望的特徵的材料塗覆。 圖2中還示出了連接器128。連接器128可以用於將轉換器127連接或耦合至鑽杆110。連接器128可以由鋼、不鏽鋼、鈦、黃銅、青銅、矽青銅、MONEL 、鋁、塑料或任何 其他合適的材料製成。另外，連接器128可被黃銅、鋅、鉻、或任何其他為連接器128提供額 外強度或提供其他所期望的特徵的材料塗覆。連接器128可以包含內螺紋，使得連接器128 可以被擰到或連接到鑽杆110的第二端IlOB上，或可以為任何其他允許連接到鑽杆110的 第二端IlOB的形狀或構造。連接器128的另一端可以同樣是帶有螺紋的，或具有任何其他 用於連接到轉換器127或任何其他所期望的部件的形狀或構造。圖3示出了用於組裝自鑽式錨的方法300的示例。方法300可以用於組裝圖1所示的自鑽式錨；因此，將結合圖1所示的自鑽式錨說明方法300。然而，應注意，圖1所示的 自鑽式錨僅是可實現方法300的多個自鑽式錨中的一個。方法300包括提供(305)鑽杆，例如提供鑽杆110。鑽杆110可以在其包括第一 端IlOA和第二端IlOB的整個長度或部分長度上具有螺紋。所述螺紋可以是右旋的或左旋 的，並且可以具有用以連接到鑽頭105或任何要被連接到鑽杆110的第一端IlOA的其他部 件所需的任何間距。例如，螺紋尺寸可以是R25或任何其他尺寸。此外，鑽杆110的第一端 IlOA可以被構造成與快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其 他允許連接到諸如鑽頭105的部件的並且允許傳遞轉矩、推力或這兩者的機構配合。在一些實施例中，鑽杆110可在其第二端IlOB上具有用於將鑽杆110連接到鑽 孔機或其他用於提供轉矩、推力或這兩者的裝置的六角傳動部。在其他實施例中，鑽杆110 的第二端IlOB可以是帶有螺紋的或可以具有支架柄、直柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任 何其他允許將鑽杆110連接到鑽孔機或其他用於提供轉矩、推力或這兩者的機械裝置的機 構。方法300還包括將鑽頭(例如鑽頭105)附連(310)到鑽杆110上。鑽頭105具 有刀頭105A和柄105B。在一些實施例中，柄105B可以包含內螺紋或可以是快速接頭、支架 柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許用於連接到鑽杆110或其他用 於提供轉矩、推力或這兩者的裝置的機構。此外，可以選擇柄105B的類型，以允許鑽頭105 如在下文中描述的那樣與鑽杆110或其他裝置斷開。在一些實施例中，柄105B可以是錐形 的。錐度可以相對於鑽頭105的軸在約5度至約25度的範圍內，或可以是任何其他允許適 當安裝將在下文中描述的自鑽式錨的其他部件的值。在一些實施例中，鑽頭105的頭105A 可以具有比其他部件更大的直徑，以確保如在下文中描述的那樣能夠在需要時將所述其他 部件插入到所鑽的孔中。方法300還包括將擴展殼體(例如擴展殼體115)套在鑽杆110上(315)。擴展殼 體115可以被定位為鄰近鑽頭105。「鄰近」被限定為位置接近或相鄰。因此，擴展殼體115 可以接近但不一定接觸鑽頭105，或者擴展殼體115可以鄰接鑽頭105。擴展殼體115大體 上是中空的，使得其套在鑽杆110的外徑上。在一些實施例中，如在下文中描述的那樣，擴 展殼體115可以在其全部或部分長度上裂開，以使得在被楔入到鑽頭105與自鑽式錨所安 裝到的介質之間時擴展殼體115能夠在徑向上擴展。在其他實施例中，擴展殼體115可以 具有預加工的斷裂點、可以製成為兩半、由延展性材料製成或可以以任何其他允許徑向擴 展的方式成型。此外，擴展殼體115可以在一端是喇叭形的，以允許擴展殼體115更容易被 楔入鑽頭105與自鑽式錨所安裝到的介質之間。在一些實施例中，擴展殼體115具有大體上光滑的表面。在其他實施例中，擴展殼體115的內表面、外表面或這兩個表面可以是質地粗糙的，以增加沿著表面的摩擦。該質地 可以包括脊狀突起、結節、稜、點、脊、齒、輪圈、褶皺、隆起、凸起或任何其他設計用於提供所 期望的量的摩擦的質地特徵。此外，塗層(諸如噴塗金屬)可以被施加到內表面上、外表面 上、或兩個表面上，以增加沿著擴展殼體115的表面的摩擦。方法300還包括將杆套管120套在鑽杆110上(320)。杆套管120可以被定位為 鄰近擴展殼體115。因此，杆套管120可以接近但不一定接觸擴展殼體115，或者杆套管120 可以鄰接擴展殼體115。杆套管120可以是中空的並且具有足夠大的內徑，以允許杆套管120被套在鑽杆110的外徑上。杆套管120被構造成既保持被鑽出的孔開口，若需要，又將力傳遞給擴展殼 體115。該力的傳遞將擴展殼體115楔入到鑽頭105與自鑽式錨所安裝到的介質之間。杆 套管120可以具有任何允許其執行該功能的構造。在一些實施例中，杆套管120可以是單 個部件或可以是共同執行該等效功能的多個部件。杆套管120可以足夠長，以覆蓋整個鑽 杆110或僅覆蓋其一部分。圖4示出了組裝自鑽式錨的示例。鑽頭105被擰到或以其他方式被附連到鑽杆 110上。若鑽孔時鑽頭105的旋轉是順時針的，則鑽杆110的螺紋可以是右旋的，以使得鑽 頭105在用於產生鑽孔的鑽孔操作期間緊固在鑽杆110上。若鑽孔時鑽頭105的旋轉是逆 時針的，則鑽杆110的螺紋可以是左旋的，以使鑽頭105在用於產生鑽孔的鑽孔操作期間緊 固在鑽杆110上。擴展殼體115被套在鑽杆110上。擴展殼體115被滑至鄰近鑽頭105的 位置。杆套管120被套在鑽杆110上並被滑至鄰近擴展殼體115的位置。圖5示出了用於安裝自鑽式錨的方法500的示例。方法500可用於安裝圖1和圖 4所示的自鑽式錨；因此，將結合圖1和圖4所示的自鑽式錨說明方法500。然而，應注意， 圖1和圖4所示的自鑽式錨僅是可實現方法500的多個自鑽式錨中的一個。方法500包括組裝(505)自鑽式錨。鑽頭105被擰到或以其他方式被附連到鑽 杆110上。若鑽孔時鑽頭105的旋轉是順時針的，則鑽杆110的螺紋可以是右旋的，以使鑽 頭105在用於產生鑽孔的鑽孔操作期間緊固在鑽杆110上。若鑽孔時鑽頭105的旋轉是逆 時針的，則鑽杆110的螺紋可以是左旋的，以使鑽頭105在用於產生鑽孔的鑽孔操作期間緊 固在鑽杆110上。擴展殼體115被套在鑽杆110上。擴展殼體115被滑至鄰近鑽頭105的 位置。杆套管120被套在鑽杆110上並被滑至鄰近擴展殼體115的位置。方法500還包括將自鑽式錨推送(510)至自鑽式錨所安裝到的介質中所期望的深 度。推送(510)自鑽式錨可通過使用鑽機或其他通過鑽杆110向鑽頭105提供轉矩、推力 或這兩者的合適的裝置來完成，從而將鑽頭105推送到介質中。所期望的深度取決於自鑽 式錨被推送到的材料、鑽杆110的長度、需要該錨抵抗的力、以及其他因素。此外，可以控制 鑽杆110的暴露的長度，以使最終安裝之後暴露的自鑽式錨的量最小。這樣的最小化能夠 提高安全性並且使得對設備或在自鑽式錨被安裝在路基上時對諸如輪胎的其他材料的損 壞最小化。圖6示出了被推進介質中的自鑽式錨的示例。通過鑽孔機或其他合適的裝置向鑽 杆Iio的傳動部提供轉矩、推力或這兩者。通過鑽杆110與鑽頭105之間的連接將轉矩、推 力或這兩者傳遞至鑽頭105。鑽頭105刺穿介質132的表面130並產生鑽孔135。此外，鑽 頭105的槽或螺旋可以進一步將鑽頭105拉入到介質132中，這可以將轉矩轉化成推力。拖拉鑽頭105造成自鑽式錨的剩餘部分被拉入鑽孔135中。這允許自鑽式錨被推進至合適的深度。在一些實施例中，擴展殼體115和杆套管120具有比鑽頭105的刀頭的直徑小的外徑。這允許擴展殼體115和杆套管120容易滑入孔135中。當擴展殼體115和杆套管120 跟隨鑽頭105進入孔135時，若介質132由諸如鬆散的巖石或沙礫的鬆散材料構成，則擴 展殼體115和杆套管120還可以用於保持孔135開口。在可替選實施例中，擴展殼體115、 杆套管120或這兩者可以在鑽杆110和鑽頭105被推進至合適的深度之後被套在鑽杆110 上。例如，若介質132由堅實的材料構成，並且在鑽孔期間孔135阻塞的危險性很小或沒有 這樣的危險，則可在鑽孔之後將擴展殼體115、杆套管120或這兩者套在鑽杆110上，以使鑽 孔操作期間所使用的部件最少化。在其他實施例中，可以在鑽孔之後將擴展殼體115、杆套 管120或這兩者套在鑽杆110上，以使得對擴展殼體115和杆套管120的損壞最小化並將 其保留用於固定操作。返回圖5，方法500還包括固定(515)所述自鑽式錨。在一些實施例中，可以通過 將擴展殼體115楔入到鑽頭105與自鑽式錨被固定到的介質之間來固定自鑽式錨。可以通 過向擴展殼體115施加力來將擴展殼體115楔入鑽頭105與介質之間。力可通過杆套管 120施加，杆套管120能夠頂著擴展套管推送。在一些實施例中，可以將力直接施加在杆套 管120上。在其他實施例中，傳動套管125可以被套在鑽杆110的暴露的一端上，並且可以 將力施加在傳動套管125上。在另一些實施例中，若杆套管120延伸超出鑽杆110的端部， 則傳動套管125可以被直接套在杆套管120上。該力可以通過用諸如大錘等工具的體力勞 動來施加，或通過用於手動施加力的其他工具來施加。可替選地，可以使用任何已知的諸如 液壓缸等動力設備施加該力。當期望施加已知的力時，可以使用動力設備。圖7示出了將自鑽式錨固定在介質132中的示例。力被施加到傳動套管125上。 該力被傳遞至杆套管120並且隨後被傳遞至擴展殼體115。該力將擴展殼體115楔入到鑽 頭105與固定自鑽式錨的介質132之間。介質132、擴展殼體115以及鑽頭105之間的摩擦 力防止自鑽式錨脫離。圖8示出了用於保持自鑽式錨的方法800的示例。方法800可用於保持圖1和圖 7所示的自鑽式錨；因此，將結合圖1和圖7所示的自鑽式錨說明方法800。然而，應注意， 圖1和圖7所示的自鑽式錨僅是可實現方法800的多個自鑽式錨中的一個。方法800包括將板定位(805)在鑽杆上，例如定位在鑽杆110上。該板可以是分立 部件，或者可以是另一設備的一部分。該板將與介質132的表面130平齊或幾乎平齊。該 板可以為其他固定元件提供平坦的表面。該板還可以防止鑽杆110移動。在鑽孔135中， 若存在杆套管120，則可以防止橫向移動。然而，杆套管120不延伸至表面。在一些實施例 中，孔135在該板中的直徑幾乎與鑽杆110的外徑相同，從而防止鑽杆110相對於該板移 動。在其他實施例中，該板可包含與鑽杆110的形狀互補的孔135，從而允許該板被牢固地 安裝在鑽杆110的周圍。例如，該板可以具有允許將該板擰到鑽杆110上的螺紋。一旦該 板被固定，該板與介質132的表面130之間的摩擦會防止該板移動，這又防止鑽杆110橫向 移動。方法800還包括將螺母擰(810)到鑽杆110上以及緊固(815)該螺母，直至該螺 母與該板平齊或幾乎平齊，並且該板與介質132的表面130平齊或幾乎平齊。緊固(815)所述螺母能夠防止自鑽式錨的橫向移動。該板與介質132的表面130之間的摩擦力以及該 螺母與該板之間的摩擦力能夠防止鑽杆110移動。此外，緊固(815)所述螺母能夠使得錨 更加牢固。當螺母被緊靠該板緊固時，若錨未被很好地固定，則涉及的力會將鑽杆110拉出 孔135。而這會更牢固地將鑽頭105拉入擴展殼體115中。若擴展殼體115與鑽頭105 — 起滑動，則擴展殼體115可最終拉入杆套管120中，進而會拉入該板中，從而防止進一步滑 動。結果將是擴展殼體115被更穩定地楔入鑽頭105與介質132之間，使得自鑽式錨更牢 固。在一些實施例中，第二螺母可被擰到鑽杆110上並被緊靠第一螺母緊固，作為鎖 緊螺母。可替選地，諸如鉤、孔眼、或任何其他附件的其他附件可以被擰到或以其他方式附 連到鑽杆110的突起端上，以作為諸如鎖緊螺母的鎖定機構，或者為自鑽式錨提供附連方
法。圖9示出了被固定的自鑽式錨的示例。板140被定位在鑽杆110上。板140可以 是分立部件或可以是另一設備的一部分。板140將與介質132的表面130平齊或幾乎平 齊。板140可以為其他固定元件提供平坦的表面。板140還可以保持鑽杆110不移動。在 鑽孔135中，杆套管120可防止橫向移動。然而，杆套管120不延伸至表面。在一些實施例 中，孔135在板140中的直徑幾乎與鑽杆110的外徑相同，從而防止鑽杆110相對於板140 移動。在其他實施例中，板140可以包含與鑽杆110的形狀互補的孔135，從而允許板140 被牢固地安裝在鑽杆110的周圍。例如，板140可以具有允許將板140擰到鑽杆110上的 螺紋。一旦板140被固定，板140與介質132的表面130之間的摩擦會防止板140移動，而 這會防止鑽杆110的橫向移動。螺母145被擰到鑽杆110上，並且緊固螺母145，直至螺母145與板140平齊或幾 乎平齊，並且板140與介質132的表面130平齊或幾乎平齊。緊固螺母145能夠防止自鑽 式錨的橫向移動。板140與介質132的表面130之間的摩擦力以及螺母145與板140之間 的摩擦力能夠防止鑽杆110的移動。此外，緊固螺母145能夠使得錨更加牢固。當螺母145 被緊靠板140緊固時，若錨未被很好地固定，則涉及的力會將鑽杆110拉出孔135。而這會 更牢固地將鑽頭105拉入擴展殼體115中。若擴展殼體115與鑽頭105 —起滑動，則擴展 殼體115可最終拉入杆套管120，隨後會拉入板140中，從而防止進一步的滑動。結果將是 擴展殼體115被更穩定地楔入鑽頭105與介質132之間，使得自鑽式錨更牢固。在一些實施例中，第二螺母(未示出)可以被擰到鑽杆110上並被緊靠第一螺母 145緊固，作為鎖緊螺母。可替選地，諸如鉤、孔眼、或任何其他附件等其他附件可以被擰到 或以其他方式附連到鑽杆110的突出端上，以作為諸如鎖緊螺母的鎖定機構，或者為自鑽 式錨提供附連方法。圖10示出了用於移除自鑽式錨的部件的方法1000。部件的移除消除了浪費，因 為被移除的部件可以被再次用於其他自鑽式錨或其他應用中。部件的移除還降低成本，因 為一些或所有部件可以用於其他安裝。部件的移除還能夠最小化留在介質132中的剩餘材 料。在一些實施例中，例如採礦作業，使剩餘材料最小化能夠降低掘到錨的可能性。若剩餘 材料未被最小化，掘到錨會產生安全危險。在其他實施例中，例如在自鑽式錨被安裝在路基 中的實施例中，使剩餘材料的量最小化能夠保護汽車輪胎和其他設備。則方法1000包括移除(1005)保持機構(如果有保持機構的話)。若存在，則可通過移除第二螺母或其他附件來移除保持機構。可通過從鑽杆Iio上擰下螺母145來移除第一螺母145。若適用的話，隨後可從鑽杆110上移除或擰下板140。方法1000還包括從鑽頭105上旋開(1010)鑽杆110並移除鑽杆110。在一些實 施例中，鑽孔機或其他裝置可被附連至鑽杆110的第二端IlOB上的傳動部，並且反向工作。 因為擴展殼體115被楔入鑽頭105與介質132之間，因此可防止鑽頭105旋轉以及退出孔 135。因此，由鑽孔機、或其他裝置提供的轉矩會用於將鑽杆110從鑽頭105上旋開。鑽杆 110隨後被拉出孔135，以在另一應用中被再次使用。在其他實施例中，可在單一步驟中執行移除(1005)保持機構以及從鑽頭105上旋 開(1010)鑽杆110並移除鑽杆110的步驟。使用斯蒂爾森扳手、管扳手、或任何其他可用 於鬆開螺母145的扳手或工具來鬆開第一螺母145。如果存在防松螺母，則防松螺母結合第 一螺母145並且將所施加的移動傳遞至鑽杆110。這從鑽頭105鬆開並最終移除鑽杆110， 鑽頭105仍然固定在介質132中。保持機構和鑽杆110可隨後被拉出孔135，以在另一應用 中被再次使用。若存在杆套管120，則方法1000還包括移除(1015)杆套管120。在一些實施例中， 該套管可被簡單地從孔135中拉出。在其他實施例中，可能需要提供用於抓緊杆套管120 的機構的工具，諸如針頭鉗，以方便杆套管120的移除。在另一些實施例中，鑽杆110可具 有用於將杆套管120與鑽杆110 —起移除的一些機構，諸如卡箍或其他機構。在其他實施 例中，杆套管120可不被移除，而是被留在孔135中。圖11示出了自鑽式錨，其中保持機構、鑽杆110以及杆套管120已被移除。鑽頭 105和擴展套管保持在介質132中。在一些實施例中，它們可隨後被用在自鑽式錨中，例如 在保持機構或鑽杆110已損壞並且要替換它們的情況下那樣。在其他實施例中，它們可被 無限期地留在介質132中而不再使用。可在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下以其他特定形式實施本發明。從任 何方面看都認為所描述的實施例僅是說明性的而非限制性的。因此，本發明的範圍通過所 附權利要求表明，而不是通過前面的描述表明。所有在權利要求的等同內容的含義和範圍 內的變化都被包含在權利要求的範圍內。
權利要求
一種自鑽式錨，包括鑽杆，其中，該鑽杆具有第一端和第二端；鑽頭，其中，該鑽頭附連到所述鑽杆的第一端；擴展殼體，其中，該擴展殼體被套在所述鑽杆上，接近所述第一端並鄰近所述鑽頭；以及杆套管，其中，該杆套管被套在所述鑽杆上並鄰近所述擴展殼體。
2.根據權利要求1所述的自鑽式錨，其中，所述鑽杆具有被布置在其整個或部分長度 上的螺紋。
3.根據權利要求2所述的自鑽式錨，其中，所述鑽杆上的螺紋尺寸為R25。
4.根據權利要求2所述的自鑽式錨，其中，所述螺紋包括左旋螺紋。
5.根據權利要求1所述的自鑽式錨，其中，所述鑽杆包括所述第二端上的傳動部。
6.根據權利要求5所述的自鑽式錨，其中，所述傳動部為六角形狀。
7.根據權利要求5所述的自鑽式錨，其中，所述傳動部通過連接器被附連。
8.根據權利要求1所述的自鑽式錨，其中，所述鑽頭包括具有整體錐形的柄。
9.根據權利要求8所述的自鑽式錨，其中，所述擴展殼體的內徑超過所述鑽頭的柄的 最小外徑。
10.根據權利要求1所述的自鑽式錨，其中，所述擴展殼體在其長度的至少一部分上包括裂縫。
11.根據權利要求1所述的自鑽式錨，其中，所述擴展殼體包括足夠剛硬的材料，以利 用通過所述套管傳送的力被推進到所述鑽頭與介質之間。
12.根據權利要求1所述的自鑽式錨，還包括傳動套管，該傳動套管被套在所述鑽杆的第二端上並鄰近所述杆套管。
13.根據權利要求8所述的自鑽式錨，其中，所述傳動套管包括封閉端。
14.一種用於組裝自鑽式錨的方法，包括 提供具有第一端和第二端的鑽杆；將鑽頭附連到所述鑽杆的第一端；將擴展殼體套在所述鑽杆上、接近所述第一端並鄰近所述鑽頭；以及 將杆套管套在所述鑽杆上並鄰近所述擴展殼體。
15.根據權利要求14所述的用於組裝自鑽式錨的方法，還包括 將傳動套管套在所述鑽杆的第二端上並鄰近所述杆套管。
16.根據權利要求14所述的用於組裝自鑽式錨的方法，其中，所述鑽杆包括所述第二 端上的傳動部。
17.根據權利要求16所述的用於組裝自鑽式錨的方法，其中，所述傳動部通過連接器 被附連。
18.一種用於安裝自鑽式錨的方法，包括 組裝根據權利要求14所述的自鑽式錨；將該自鑽式錨推進到介質中到達所期望的深度；以及 將該自鑽式錨固定在該所期望的深度。
19.根據權利要求18所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，在將所述自鑽式錨推進至所期望的深度之後，所述擴展殼體被套在所述鑽杆上。
20.根據權利要求19所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，在將所述自鑽式錨推進 至所期望的深度之後，所述杆管套被套在所述鑽杆上。
21.根據權利要求18所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，推送所述自鑽式錨包括 將鑽孔機附連到所述鑽杆的第二端。
22.根據權利要求18所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，固定所述錨包括向所述 杆套管施力，直至所述擴展殼體被楔入所述鑽頭與所述介質之間。
23.根據權利要求22所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，向所述杆套管施力包括 將傳動套管套在所述鑽杆的第二端上並鄰近所述杆套管；以及向所述傳動套管施力。
24.根據權利要求18所述的用於安裝自鑽式錨的方法，還包括 保持所述自鑽式錨。
25.根據權利要求24所述的用於安裝自鑽式錨的方法，其中，保持所述自鑽式錨包括 將板放置在所述鑽杆上方並緊靠所述介質的表面；將螺母擰到所述鑽杆上；以及 相對於所述板緊固所述螺母。
26.根據權利要求25所述的用於安裝自鑽式錨的方法，還包括 將附件擰到所述鑽杆上。
27.根據權利要求26所述的用於安裝自鑽式錨的方法，還包括 將第二螺母擰到所述鑽杆上；以及相對於所述第一螺母緊固所述第二螺母。
28.根據權利要求18所述的用於安裝自鑽式錨的方法，還包括 移除所述鑽杆。
29.根據權利要求28所述的用於安裝自鑽式錨的方法，還包括 移除所述杆套管。
全文摘要
本發明的一個實施例包括自鑽式錨。該自鑽式錨包括具有第一端和第二端的鑽杆、以及附連到該鑽杆的第一端的鑽頭。該自鑽式錨還包括擴展殼體和杆套管，該擴展殼體被套在所述鑽杆上接近所述第一端並鄰近所述鑽頭，該杆套管被套在所述鑽杆上並鄰近所述擴展殼體。
文檔編號E04B1/48GK101802420SQ200880106954
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月15日 優先權日2007年9月14日
發明者喬弗利·約翰·馬羅尼, 肖恩·菲茨傑拉德 申請人:長年Tm公司