在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭的製作方法

2023-05-09 18:05:16

專利名稱：在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭的製作方法
技術領域：
在鑽孔粧的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭技術領域[0001]本實用新型涉及一種在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭。
背景技術：
[0002]在山區修建公路橋梁，多在巖石中開挖鑽孔樁的井筒。在井筒中，利用旋轉開挖鑽 分層分塊切削巖石，每切下一塊巖石都及時將其吊出井口，最終形成整個井筒。旋轉開挖鑽 的體積小，重量輕，便於在井筒中升降及安裝。這是一種小型機具，它開挖井筒的速度快，耗 費的能量低，所形成的井筒形狀規則，且能使井筒側壁的巖體保持原狀。[0003]在巖石開挖部位，空心旋轉鑽頭自上而下進行切削。在巖石中形成一個圓環狀的 切口，該切口的直徑為160-200mm，寬度為6_9mm，深度為800-1200mm。取一個鋼扁鏟，將其 鏟韌插入切口中，撬動該鋼扁鏟將巖心的根部撅斷。取一個鋼夾，將它的兩個前爪伸入切口 中，將巖心夾出。[0004]按照上述的思路，空心旋轉鑽頭的主體為一根無縫鋼管，其長度為850_1250mm，直 徑為160-200mm，壁厚為3-4mm。在鋼管的頂面，焊接一圈臺塊。在鋼管的頂端，焊接一個承 託。在承託頂面的正中部位，固定一個傳動杆。傳動杆與主機相連，且拆卸方便。臺塊是切 削巖石構件，它易磨損，需要不斷更換，且更換方法簡單。[0005]本實用新型就是針對上述的這一思路，由本發明人精心研製的一種空心旋轉鑽 頭，將該鑽頭安裝在旋轉開挖鑽上，就能在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石。實用新型內容[0006]本實用新型所要解決的問題就是提供一種便於拆卸安裝，易於更換臺塊，重量輕， 體積小的空心旋轉鑽頭，以在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石，並最終形成巖石井筒。[0007]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的[0008]—種在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭,其特徵在於它包括一個 鋼筒、一組臺塊、一個承託、一道環形焊口、一個螺母和一個傳動杆；所述的鋼筒是一節低碳 鋼的無縫鋼管，其長度為850-1250mm，直徑為160-200mm，壁厚為3_4mm ;沿所述的鋼筒其圓 環形的底面，以相等的環向間距焊接著一組臺塊；所述的承託嵌入鋼筒之內，在其側面與鋼 筒的內側面之間，是一道所述的環形焊口 ；在這塊承託平面的正中部位，設有一個螺母；所 述的傳動杆其底端擰入該螺母中；在巖石井筒中，旋轉開挖鑽的基座固定於其開挖平面的 正中部位，其變速主軸的底端向下擰入所述的傳動杆頂端；在所述的鋼筒的底端，所有臺塊 的曲形底面皆與巖石井筒的開挖平面相接觸，而最外側臺塊的外曲面則與巖石井筒的開挖 側壁相接觸；在所述的傳動杆的內側，自上而下依次為一個內圓周斜面、一個內螺紋部位、 一個空腔和一個射水通道；在該傳動杆的外側，大部分為主體側面，在其頂部設有一個扳 手卡口，在其底部自上而下依次為一個外圓周斜面和一個外螺紋部位。[0009]所述的臺塊用硬質合金製作，其形狀為一個扇形柱體；臺塊的曲形底面與曲形頂 面是形狀相同的兩個扇形平面，並都呈水平狀態，二者沿豎向相距8-12mm;臺塊的外曲面和內曲面是兩個同豎向中軸線的圓弧曲面，並都與水平面相垂直，二者沿徑向相距5-7_， 二者的平均弧長為23-25mm ;在外曲面和內曲面的兩端，各設一個尾端面，這兩個尾端面都 與水平面相垂直，它們經擴展後的交線即為外曲面和內曲面的共同豎向中軸線。[0010]在所述的鋼筒的底面，以相等的環向間距焊接一組臺塊，其相鄰兩個臺塊沿鋼筒 的環向間距為38-42mm ;整個一組臺塊其外曲面和內曲面的輪廓面各為一個圓柱體的側 面，這兩個圓柱體的豎向中軸線都與鋼筒的豎向中軸線相重合；臺塊曲形頂面的中間部位 與鋼筒的底面相焊接，其外曲面與內曲面之距大於鋼筒的壁厚2-3mm，其外曲面與鋼筒的外 側面之距等於其內曲面與鋼筒的內側面之距。[0011]所述的承託用一個圓臺形的低碳鋼板製作，其底面直徑等於所述的鋼筒的內徑， 頂面直徑小於底面直徑IOmm,厚度為5_ ;在承託平面的圓心處，設有一個直徑為7_的透 水孔；所述的承託嵌入鋼筒之內，其頂面與鋼筒的頂面取齊；在該承託的側面與鋼筒的內 側面之間，是一道環形焊口 ；所述的螺母固定於承託頂面的正中部位，其高度為30mm ;該螺 母的圓孔與承託的透水孔上下相貫通。[0012]所述的螺母其高度為30mm，其橫截面正六邊形的邊長為46mm，其中間的圓孔分為 上下兩部分；在它的上部分，圓孔的側壁呈一個圓臺體的側面，該圓臺體側面高12mm,其頂 邊直徑為28mm，其底邊直徑為21mm ;它的下部分高18mm，在孔壁上車制著內螺紋；所述的傳 動杆其外螺紋部位與該螺母的內螺紋相吻合，其外圓周斜面與該螺母圓臺體側面形狀的孔 壁相吻合。[0013]所述的傳動杆為一根低碳鋼的管狀構件，它是用一根長230mm,直徑為28mm的圓 柱鋼加工而成；在傳動杆的內側，所述的內圓周斜面呈一個圓臺體的側面，該圓臺體側面 高12mm，其頂邊直徑為26mm，其底邊直徑為21mm ;所述的內螺紋部位高18mm，其口徑亦為 18mm ;所述的空腔其口徑為18mm ;所述的射水通道高IOmm, 口徑為7mm ;所述的扳手卡口距 傳動杆的頂端22mm,其沿傳動杆的豎向寬16mm,沿傳動杆的橫向厚25_ ;所述的外圓周斜 面呈一個圓臺體的側面,該圓臺體側面高12mm，其頂邊直徑為28mm，其底邊直徑為21mm ;所 述的外螺紋部位高18mm，其直徑為21mm ;所述的主體側面仍保持著原材料的外形。[0014]本實用新型的優點是結構簡單，切削巖石的速度快，所耗費的電能少，工程造價 低，其傳動杆的頂端便於與旋轉開挖鑽相固定，其臺塊易於更換，
[0015]圖[0016]圖[0017]圖[0018]圖[0019]圖[0020]圖[0021]圖[0022]圖[0023]圖[0024]圖1是本實用新型的底面圖。2是本實用新型鋼筒部位的水平斷面圖。3是本實用新型鋼筒頂面處的水平斷面圖。4是本實用新型螺母頂面處的水平斷面圖。5是本實用新型的傳動杆沿豎向中軸線且與扳手卡口平面相垂直的剖面圖。 6是本實用新型的傳動杆沿豎向中軸線且與扳手卡口平面相平行的剖面圖。 7是本實用新型的傳動杆與扳手卡口平面相垂直方向的側面圖。8是本實用新型的傳動杆與扳手卡口平面相平行方向的側面圖。9是本實用新型在安裝傳動杆之前的側面圖。10是本實用新型在安裝傳動杆之前沿豎向中軸線的剖面圖。[0025]圖11是本實用新型的側面圖。[0026]圖12是本實用新型沿豎向中軸線的剖面圖。[0027]圖13是安裝本實用新型的旋轉開挖鑽的正面圖。[0028]附圖標記[0029]I鋼筒，2臺塊，3承託，4環形焊口，5螺母，6傳動杆，7旋轉開挖鑽，1-1底面，1-2 頂面，1-3橫斷面，1-4外側面，1-5內側面，2-1曲形底面，2-2曲形頂面，2-3外曲面，2-4內 曲面，6-1主體側面，6-2射水通道，6-3外螺紋部位，6-4外圓周斜面，6_5扳手卡口，6_6內 螺紋部位，6-7內圓周斜面，6-8空腔。
具體實施方式
[0030]參見附圖1-13所示本實用新型由一個鋼筒1、一組臺塊2、一個承託3、一道環形 焊口 4、一個螺母5和一個傳動杆6組成。[0031]鋼筒I是一節低碳鋼的無縫鋼管，它的長度為850-1250mm，直徑為160-200mm，壁 厚為3_4mm。[0032]臺塊2用硬質合金製作，其形狀為一個扇形柱體。臺塊2的曲形底面2-1與曲形頂 面2-2是形狀相同的兩個扇形平面，並都呈水平狀態，二者沿豎向相距8-12mm。臺塊2的外 曲面2-3和內曲面2-4是兩個同豎向中軸線的圓弧曲面，並都與水平面相垂直，二者沿徑向 相距5-7mm，二者的平均弧長為23_25mm。在外曲面2_3和內曲面2_4的兩端，各設一個尾 端面，這兩個尾端面都與水平面相垂直，它們經擴展後的交線即為外曲面2-3和內曲面2-4 的共同豎向中軸線。[0033]在鋼筒I的底面，以相等的環向間距焊接一圈臺塊2，其相鄰兩個臺塊2沿鋼筒I 的環向間距為38-42mm。整個一圈臺塊2其外曲面2_3和內曲面2_4的輪廓面各為一個圓 柱體的側面，這兩個圓柱體的豎向中軸線都與鋼筒I的豎向中軸線相重合。臺塊2的曲形 頂面2-2的中間部位與鋼筒I的底面1-1相焊接，其外曲面2-3與內曲面2-4之距大於鋼 筒I的壁厚2-3mm，其外曲面2_3與鋼筒I的外側面1_4之距等於其內曲面2_4與鋼筒I的 內側面1-5之距。在巖石井筒中，每開挖一層巖石，都要更換一次臺塊。臺塊的造價低且易 更換，從而能大幅度降低整個開挖巖石井筒的造價。[0034]承託3用一個圓臺形的低碳鋼板製作，其底面直徑等於鋼筒I的內徑，頂面直徑小 於底面直徑IOmm,厚度為5_。在承託3平面的圓心處,設有一個直徑為7_的透水孔。承 託3嵌入鋼筒I之內，其頂面與鋼筒I的頂面1-2取齊。在該承託3的側面與鋼筒I的內 側面1-5之間，是一道環形焊口 4。螺母5固定於承託3頂面的正中部位，其高度為30mm。 該螺母5的圓孔與承託3的透水孔上下相貫通。[0035]螺母5其高度為30mm,其橫截面正六邊形的邊長為46mm,其中間的圓孔分為上下 兩部分。在它的上部分，圓孔的側壁呈一個圓臺體的側面，該圓臺體側面高12mm,其頂邊直 徑為28mm，其底邊直徑為21mm。它的下部分高18mm，在孔壁上車制著內螺紋。傳動杆6的 底端擰入螺母5中，其外螺紋部位6-3與該螺母5的內螺紋相吻合，其外圓周斜面6-4與該 螺母5圓臺體側面形狀的孔壁相吻合。[0036]傳動杆6為一根低碳鋼的管狀構件,它是用一根長230mm,直徑為28mm的圓柱鋼加 工而成。在傳動杆6的內側，內圓周斜面6-7呈一個圓臺體的側面,該圓臺體側面高12mm,其頂邊直徑為26mm，其底邊直徑為21mm。內螺紋部位6-6高18mm，其口徑亦為18mm。空腔 6-8的口徑為18mm。射水通道6-2高10mm，其口徑為7mm。扳手卡口 6-5距傳動杆6的頂端22mm,其沿傳動杆6的豎向寬16mm,沿傳動杆6的橫向厚25mm。外圓周斜面6-4呈一個圓臺體的側面，該圓臺體側面高12mm，其頂邊直徑為28mm，其底邊直徑為21mm。外螺紋部位 6-3高18mm，其直徑為21mm。主體側面6-1仍保持著原材料的外形。
權利要求1.一種在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於它包括一個鋼筒〔I〕、一組臺塊〔2〕、一個承託〔3〕、一道環形焊口〔4〕、一個螺母〔5〕和一個傳動杆〔6〕；所述的鋼筒〔I〕是一節低碳鋼的無縫鋼管，其長度為850-1250mm，直徑為160-200mm，壁厚為3-4_ ;沿所述的鋼筒〔I〕其圓環形的底面，以相等的環向間距焊接著一組臺塊〔2〕;所述的承託〔3〕嵌入鋼筒〔I〕之內，在其側面與鋼筒〔I〕的內側面〔1-5〕之間，是一道所述的環形焊口〔4〕；在這塊承託〔3〕平面的正中部位，設有一個螺母〔3-2〕；所述的傳動杆〔6〕其底端擰入該螺母〔3-2〕中；在巖石井筒中，旋轉開挖鑽〔7〕的基座固定於其開挖平面的正中部位，其變速主軸的底端向下擰入所述的傳動杆〔6〕頂端；在所述的鋼筒〔I〕的底端，所有臺塊〔2〕的曲形底面〔2-1〕皆與巖石井筒的開挖平面相接觸，而最外側臺塊〔2〕的外曲面〔2-3〕則與巖石井筒的開挖側壁相接觸；在所述的傳動杆〔6〕的內側，自上而下依次為一個內圓周斜面〔6-7〕、一個內螺紋部位〔6-6〕、一個空腔〔6-8〕和一個射水通道〔6-2〕；在該傳動杆〔6〕的外側，大部分為主體側面〔6-1〕，在其頂部設有一個扳手卡口〔6-5〕，在其底部自上而下依次為一個外圓周斜面〔6-4〕和一個外螺紋部位〔6-3〕。
2.根據權利要求1所述的在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於所述的臺塊〔2〕用硬質合金製作，其形狀為一個扇形柱體；臺塊〔2〕的曲形底面〔2-1〕與曲形頂面〔2-2〕是形狀相同的兩個扇形平面，並都呈水平狀態，二者沿豎向相距8-12mm;臺塊〔2〕的外曲面〔2-3〕和內曲面〔2-4〕是兩個同豎向中軸線的圓弧曲面，並都與水平面相垂直，二者沿徑向相距5-7mm，二者的平均弧長為23-25mm;在外曲面〔2_3〕和內曲面〔2_4〕的兩端，各設一個尾端面，這兩個尾端面都與水平面相垂直，它們經擴展後的交線即為外曲面〔2-3〕和內曲面〔2-4〕的共同豎向中軸線。
3.根據權利要求1所述的在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於在所述的鋼筒〔I〕的底面，以相等的環向間距焊接一組臺塊〔2〕，其相鄰兩個臺塊〔2〕沿鋼筒I的環向間距為38-42mm ;整個一組臺塊〔2〕其外曲面〔2_3〕和內曲面〔2_4〕的輪廓面各為一個圓柱體的側面，這兩個圓柱體的豎向中軸線都與鋼筒〔I〕的豎向中軸線相重合；臺塊〔2〕曲形頂面〔2-2〕的中間部位與鋼筒〔I〕的底面〔1-1〕相焊接，其外曲面〔2-3〕與內曲面〔2-4〕之距大於鋼筒〔I〕的壁厚2-3mm，其外曲面〔2_3〕與鋼筒〔I〕的外側面〔1_4〕之距等於其內曲面〔2-4〕與鋼筒〔I〕的內側面〔1-5〕之距。
4.根據權利要求1所述的在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於所述的承託〔3〕用一個圓臺形的低碳鋼板製作，其底面直徑等於所述的鋼筒〔I〕的內徑,頂面直徑小於底面直徑10mm，厚度為5mm ;在承託〔3〕平面的圓心處，設有一個直徑為7mm的透水孔；所述的承託〔3〕嵌入鋼筒〔I〕之內，其頂面與鋼筒〔I〕的頂面〔1_2〕取齊；在該承託〔3〕的側面與鋼筒〔I〕的內側面〔1-5〕之間，是一道環形焊口〔4〕；所述的螺母〔5〕固定於承託〔3〕頂面的正中部位，其高度為30mm;該螺母〔5〕的圓孔與承託〔3〕的透水孔上下相貫通。
5.根據權利要求1所述的在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於所述的螺母〔5〕其高度為30mm，其橫截面正六邊形的邊長為46mm，其中間的圓孔分為上下兩部分；在它的上部分，圓孔的側壁呈一個圓臺體的側面，該圓臺體側面高12mm,其頂邊直徑為28mm，其底邊直徑為21mm ;它的下部分高18mm，在孔壁上車制著內螺紋；所述的傳動杆〔6〕其外螺紋部位〔6-3〕與該螺母〔5〕的內螺紋相吻合，其外圓周斜面〔6-4〕與該螺母〔5〕圓臺體側面形狀的孔壁相吻合。
6.根據權利要求1所述的在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭，其特徵在於所述的傳動杆〔6〕為一根低碳鋼的管狀構件,它是用一根長230mm,直徑為28mm的圓柱鋼加工而成；在傳動杆〔6〕的內側,所述的內圓周斜面〔6-7〕呈一個圓臺體的側面,該圓臺體側面高12mm，其頂邊直徑為26mm，其底邊直徑為21mm ;所述的內螺紋部位〔6-6〕高18mm，其口徑亦為18mm ;所述的空腔〔6-8〕其口徑為18mm ;所述的射水通道〔6-2〕高10mm，口徑為7mm ;所述的扳手卡口〔6-5〕距傳動杆〔6〕的頂端22mm,其沿傳動杆〔6〕的豎向寬16mm,沿傳動杆〔6〕的橫向厚25mm ;所述的外圓周斜面〔6_4〕呈一個圓臺體的側面,該圓臺體側面高12mm，其頂邊直徑為28mm，其底邊直徑為21mm ;所述的外螺紋部位〔6-3〕高18mm，其直徑為21mm ;所述的主體側面〔6-1〕仍保持著原材料的外形。
專利摘要本實用新型涉及一種在鑽孔樁的井筒中分塊切削巖石的空心旋轉鑽頭。該鑽頭包括一個鋼筒、一組臺塊、一個承託、一道環形焊口、一個螺母和一個傳動杆。在巖石井筒開挖平面的正中部位，固定著旋轉開挖鑽的底盤。該鑽頭的傳動杆與旋轉開挖鑽的變速主軸通過簡單的方法即可連接，它貼著井筒側壁隨著旋轉開挖鑽轉動，順次切削巖石，將靠近井筒側壁的巖石分塊切下，每次所切削的巖塊均可及時吊出井口。構成該鑽頭的都是小鋼構件，並能長期反覆使用，只有臺塊因切削巖石而成為易損構件。每開挖一層巖石，都要將整個鑽頭拆下，在該鑽頭的根部拆除舊臺塊，焊接新臺塊。臺塊的造價低且易更換，從而能大幅度降低整個開挖巖石井筒的造價。
文檔編號E21B10/42GK202832219SQ20122035555
公開日2013年3月27日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者楊宏量, 薛玉彪 申請人:北京市公路橋梁建設集團有限公司