专利名称：在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头的制作方法
技术领域：
在钻孔粧的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头技术领域[0001]本实用新型涉及一种在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头。
背景技术：
[0002]在山区修建公路桥梁，多在岩石中开挖钻孔桩的井筒。在井筒中，利用旋转开挖钻 分层分块切削岩石，每切下一块岩石都及时将其吊出井口，最终形成整个井筒。旋转开挖钻 的体积小，重量轻，便于在井筒中升降及安装。这是一种小型机具，它开挖井筒的速度快，耗 费的能量低，所形成的井筒形状规则，且能使井筒侧壁的岩体保持原状。[0003]在岩石开挖部位，空心旋转钻头自上而下进行切削。在岩石中形成一个圆环状的 切口，该切口的直径为160-200mm，宽度为6_9mm，深度为800-1200mm。取一个钢扁铲，将其 铲韧插入切口中，撬动该钢扁铲将岩心的根部撅断。取一个钢夹，将它的两个前爪伸入切口 中，将岩心夹出。[0004]按照上述的思路，空心旋转钻头的主体为一根无缝钢管，其长度为850_1250mm，直 径为160-200mm，壁厚为3-4mm。在钢管的顶面，焊接一圈台块。在钢管的顶端，焊接一个承 托。在承托顶面的正中部位，固定一个传动杆。传动杆与主机相连，且拆卸方便。台块是切 削岩石构件，它易磨损，需要不断更换，且更换方法简单。[0005]本实用新型就是针对上述的这一思路，由本发明人精心研制的一种空心旋转钻 头，将该钻头安装在旋转开挖钻上，就能在钻孔桩的井筒中分块切削岩石。实用新型内容[0006]本实用新型所要解决的问题就是提供一种便于拆卸安装，易于更换台块，重量轻， 体积小的空心旋转钻头，以在钻孔桩的井筒中分块切削岩石，并最终形成岩石井筒。[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的[0008]—种在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头,其特征在于它包括一个 钢筒、一组台块、一个承托、一道环形焊口、一个螺母和一个传动杆；所述的钢筒是一节低碳 钢的无缝钢管，其长度为850-1250mm，直径为160-200mm，壁厚为3_4mm ;沿所述的钢筒其圆 环形的底面，以相等的环向间距焊接着一组台块；所述的承托嵌入钢筒之内，在其侧面与钢 筒的内侧面之间，是一道所述的环形焊口 ；在这块承托平面的正中部位，设有一个螺母；所 述的传动杆其底端拧入该螺母中；在岩石井筒中，旋转开挖钻的基座固定于其开挖平面的 正中部位，其变速主轴的底端向下拧入所述的传动杆顶端；在所述的钢筒的底端，所有台块 的曲形底面皆与岩石井筒的开挖平面相接触，而最外侧台块的外曲面则与岩石井筒的开挖 侧壁相接触；在所述的传动杆的内侧，自上而下依次为一个内圆周斜面、一个内螺纹部位、 一个空腔和一个射水通道；在该传动杆的外侧，大部分为主体侧面，在其顶部设有一个扳 手卡口，在其底部自上而下依次为一个外圆周斜面和一个外螺纹部位。[0009]所述的台块用硬质合金制作，其形状为一个扇形柱体；台块的曲形底面与曲形顶 面是形状相同的两个扇形平面，并都呈水平状态，二者沿竖向相距8-12mm;台块的外曲面和内曲面是两个同竖向中轴线的圆弧曲面，并都与水平面相垂直，二者沿径向相距5-7_， 二者的平均弧长为23-25mm ;在外曲面和内曲面的两端，各设一个尾端面，这两个尾端面都 与水平面相垂直，它们经扩展后的交线即为外曲面和内曲面的共同竖向中轴线。[0010]在所述的钢筒的底面，以相等的环向间距焊接一组台块，其相邻两个台块沿钢筒 的环向间距为38-42mm ;整个一组台块其外曲面和内曲面的轮廓面各为一个圆柱体的侧 面，这两个圆柱体的竖向中轴线都与钢筒的竖向中轴线相重合；台块曲形顶面的中间部位 与钢筒的底面相焊接，其外曲面与内曲面之距大于钢筒的壁厚2-3mm，其外曲面与钢筒的外 侧面之距等于其内曲面与钢筒的内侧面之距。[0011]所述的承托用一个圆台形的低碳钢板制作，其底面直径等于所述的钢筒的内径， 顶面直径小于底面直径IOmm,厚度为5_ ;在承托平面的圆心处，设有一个直径为7_的透 水孔；所述的承托嵌入钢筒之内，其顶面与钢筒的顶面取齐；在该承托的侧面与钢筒的内 侧面之间，是一道环形焊口 ；所述的螺母固定于承托顶面的正中部位，其高度为30mm ;该螺 母的圆孔与承托的透水孔上下相贯通。[0012]所述的螺母其高度为30mm，其横截面正六边形的边长为46mm，其中间的圆孔分为 上下两部分；在它的上部分，圆孔的侧壁呈一个圆台体的侧面，该圆台体侧面高12mm,其顶 边直径为28mm，其底边直径为21mm ;它的下部分高18mm，在孔壁上车制着内螺纹；所述的传 动杆其外螺纹部位与该螺母的内螺纹相吻合，其外圆周斜面与该螺母圆台体侧面形状的孔 壁相吻合。[0013]所述的传动杆为一根低碳钢的管状构件，它是用一根长230mm,直径为28mm的圆 柱钢加工而成；在传动杆的内侧，所述的内圆周斜面呈一个圆台体的侧面，该圆台体侧面 高12mm，其顶边直径为26mm，其底边直径为21mm ;所述的内螺纹部位高18mm，其口径亦为 18mm ;所述的空腔其口径为18mm ;所述的射水通道高IOmm, 口径为7mm ;所述的扳手卡口距 传动杆的顶端22mm,其沿传动杆的竖向宽16mm,沿传动杆的横向厚25_ ;所述的外圆周斜 面呈一个圆台体的侧面,该圆台体侧面高12mm，其顶边直径为28mm，其底边直径为21mm ;所 述的外螺纹部位高18mm，其直径为21mm ;所述的主体侧面仍保持着原材料的外形。[0014]本实用新型的优点是结构简单，切削岩石的速度快，所耗费的电能少，工程造价 低，其传动杆的顶端便于与旋转开挖钻相固定，其台块易于更换，
[0015]图[0016]图[0017]图[0018]图[0019]图[0020]图[0021]图[0022]图[0023]图[0024]图1是本实用新型的底面图。2是本实用新型钢筒部位的水平断面图。3是本实用新型钢筒顶面处的水平断面图。4是本实用新型螺母顶面处的水平断面图。5是本实用新型的传动杆沿竖向中轴线且与扳手卡口平面相垂直的剖面图。 6是本实用新型的传动杆沿竖向中轴线且与扳手卡口平面相平行的剖面图。 7是本实用新型的传动杆与扳手卡口平面相垂直方向的侧面图。8是本实用新型的传动杆与扳手卡口平面相平行方向的侧面图。9是本实用新型在安装传动杆之前的侧面图。10是本实用新型在安装传动杆之前沿竖向中轴线的剖面图。[0025]图11是本实用新型的侧面图。[0026]图12是本实用新型沿竖向中轴线的剖面图。[0027]图13是安装本实用新型的旋转开挖钻的正面图。[0028]附图标记[0029]I钢筒，2台块，3承托，4环形焊口，5螺母，6传动杆，7旋转开挖钻，1-1底面，1-2 顶面，1-3横断面，1-4外侧面，1-5内侧面，2-1曲形底面，2-2曲形顶面，2-3外曲面，2-4内 曲面，6-1主体侧面，6-2射水通道，6-3外螺纹部位，6-4外圆周斜面，6_5扳手卡口，6_6内 螺纹部位，6-7内圆周斜面，6-8空腔。
具体实施方式
[0030]参见附图1-13所示本实用新型由一个钢筒1、一组台块2、一个承托3、一道环形 焊口 4、一个螺母5和一个传动杆6组成。[0031]钢筒I是一节低碳钢的无缝钢管，它的长度为850-1250mm，直径为160-200mm，壁 厚为3_4mm。[0032]台块2用硬质合金制作，其形状为一个扇形柱体。台块2的曲形底面2-1与曲形顶 面2-2是形状相同的两个扇形平面，并都呈水平状态，二者沿竖向相距8-12mm。台块2的外 曲面2-3和内曲面2-4是两个同竖向中轴线的圆弧曲面，并都与水平面相垂直，二者沿径向 相距5-7mm，二者的平均弧长为23_25mm。在外曲面2_3和内曲面2_4的两端，各设一个尾 端面，这两个尾端面都与水平面相垂直，它们经扩展后的交线即为外曲面2-3和内曲面2-4 的共同竖向中轴线。[0033]在钢筒I的底面，以相等的环向间距焊接一圈台块2，其相邻两个台块2沿钢筒I 的环向间距为38-42mm。整个一圈台块2其外曲面2_3和内曲面2_4的轮廓面各为一个圆 柱体的侧面，这两个圆柱体的竖向中轴线都与钢筒I的竖向中轴线相重合。台块2的曲形 顶面2-2的中间部位与钢筒I的底面1-1相焊接，其外曲面2-3与内曲面2-4之距大于钢 筒I的壁厚2-3mm，其外曲面2_3与钢筒I的外侧面1_4之距等于其内曲面2_4与钢筒I的 内侧面1-5之距。在岩石井筒中，每开挖一层岩石，都要更换一次台块。台块的造价低且易 更换，从而能大幅度降低整个开挖岩石井筒的造价。[0034]承托3用一个圆台形的低碳钢板制作，其底面直径等于钢筒I的内径，顶面直径小 于底面直径IOmm,厚度为5_。在承托3平面的圆心处,设有一个直径为7_的透水孔。承 托3嵌入钢筒I之内，其顶面与钢筒I的顶面1-2取齐。在该承托3的侧面与钢筒I的内 侧面1-5之间，是一道环形焊口 4。螺母5固定于承托3顶面的正中部位，其高度为30mm。 该螺母5的圆孔与承托3的透水孔上下相贯通。[0035]螺母5其高度为30mm,其横截面正六边形的边长为46mm,其中间的圆孔分为上下 两部分。在它的上部分，圆孔的侧壁呈一个圆台体的侧面，该圆台体侧面高12mm,其顶边直 径为28mm，其底边直径为21mm。它的下部分高18mm，在孔壁上车制着内螺纹。传动杆6的 底端拧入螺母5中，其外螺纹部位6-3与该螺母5的内螺纹相吻合，其外圆周斜面6-4与该 螺母5圆台体侧面形状的孔壁相吻合。[0036]传动杆6为一根低碳钢的管状构件,它是用一根长230mm,直径为28mm的圆柱钢加 工而成。在传动杆6的内侧，内圆周斜面6-7呈一个圆台体的侧面,该圆台体侧面高12mm,其顶边直径为26mm，其底边直径为21mm。内螺纹部位6-6高18mm，其口径亦为18mm。空腔 6-8的口径为18mm。射水通道6-2高10mm，其口径为7mm。扳手卡口 6-5距传动杆6的顶端22mm,其沿传动杆6的竖向宽16mm,沿传动杆6的横向厚25mm。外圆周斜面6-4呈一个圆台体的侧面，该圆台体侧面高12mm，其顶边直径为28mm，其底边直径为21mm。外螺纹部位 6-3高18mm，其直径为21mm。主体侧面6-1仍保持着原材料的外形。
权利要求1.一种在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于它包括一个钢筒〔I〕、一组台块〔2〕、一个承托〔3〕、一道环形焊口〔4〕、一个螺母〔5〕和一个传动杆〔6〕；所述的钢筒〔I〕是一节低碳钢的无缝钢管，其长度为850-1250mm，直径为160-200mm，壁厚为3-4_ ;沿所述的钢筒〔I〕其圆环形的底面，以相等的环向间距焊接着一组台块〔2〕;所述的承托〔3〕嵌入钢筒〔I〕之内，在其侧面与钢筒〔I〕的内侧面〔1-5〕之间，是一道所述的环形焊口〔4〕；在这块承托〔3〕平面的正中部位，设有一个螺母〔3-2〕；所述的传动杆〔6〕其底端拧入该螺母〔3-2〕中；在岩石井筒中，旋转开挖钻〔7〕的基座固定于其开挖平面的正中部位，其变速主轴的底端向下拧入所述的传动杆〔6〕顶端；在所述的钢筒〔I〕的底端，所有台块〔2〕的曲形底面〔2-1〕皆与岩石井筒的开挖平面相接触，而最外侧台块〔2〕的外曲面〔2-3〕则与岩石井筒的开挖侧壁相接触；在所述的传动杆〔6〕的内侧，自上而下依次为一个内圆周斜面〔6-7〕、一个内螺纹部位〔6-6〕、一个空腔〔6-8〕和一个射水通道〔6-2〕；在该传动杆〔6〕的外侧，大部分为主体侧面〔6-1〕，在其顶部设有一个扳手卡口〔6-5〕，在其底部自上而下依次为一个外圆周斜面〔6-4〕和一个外螺纹部位〔6-3〕。
2.根据权利要求1所述的在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于所述的台块〔2〕用硬质合金制作，其形状为一个扇形柱体；台块〔2〕的曲形底面〔2-1〕与曲形顶面〔2-2〕是形状相同的两个扇形平面，并都呈水平状态，二者沿竖向相距8-12mm;台块〔2〕的外曲面〔2-3〕和内曲面〔2-4〕是两个同竖向中轴线的圆弧曲面，并都与水平面相垂直，二者沿径向相距5-7mm，二者的平均弧长为23-25mm;在外曲面〔2_3〕和内曲面〔2_4〕的两端，各设一个尾端面，这两个尾端面都与水平面相垂直，它们经扩展后的交线即为外曲面〔2-3〕和内曲面〔2-4〕的共同竖向中轴线。
3.根据权利要求1所述的在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于在所述的钢筒〔I〕的底面，以相等的环向间距焊接一组台块〔2〕，其相邻两个台块〔2〕沿钢筒I的环向间距为38-42mm ;整个一组台块〔2〕其外曲面〔2_3〕和内曲面〔2_4〕的轮廓面各为一个圆柱体的侧面，这两个圆柱体的竖向中轴线都与钢筒〔I〕的竖向中轴线相重合；台块〔2〕曲形顶面〔2-2〕的中间部位与钢筒〔I〕的底面〔1-1〕相焊接，其外曲面〔2-3〕与内曲面〔2-4〕之距大于钢筒〔I〕的壁厚2-3mm，其外曲面〔2_3〕与钢筒〔I〕的外侧面〔1_4〕之距等于其内曲面〔2-4〕与钢筒〔I〕的内侧面〔1-5〕之距。
4.根据权利要求1所述的在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于所述的承托〔3〕用一个圆台形的低碳钢板制作，其底面直径等于所述的钢筒〔I〕的内径,顶面直径小于底面直径10mm，厚度为5mm ;在承托〔3〕平面的圆心处，设有一个直径为7mm的透水孔；所述的承托〔3〕嵌入钢筒〔I〕之内，其顶面与钢筒〔I〕的顶面〔1_2〕取齐；在该承托〔3〕的侧面与钢筒〔I〕的内侧面〔1-5〕之间，是一道环形焊口〔4〕；所述的螺母〔5〕固定于承托〔3〕顶面的正中部位，其高度为30mm;该螺母〔5〕的圆孔与承托〔3〕的透水孔上下相贯通。
5.根据权利要求1所述的在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于所述的螺母〔5〕其高度为30mm，其横截面正六边形的边长为46mm，其中间的圆孔分为上下两部分；在它的上部分，圆孔的侧壁呈一个圆台体的侧面，该圆台体侧面高12mm,其顶边直径为28mm，其底边直径为21mm ;它的下部分高18mm，在孔壁上车制着内螺纹；所述的传动杆〔6〕其外螺纹部位〔6-3〕与该螺母〔5〕的内螺纹相吻合，其外圆周斜面〔6-4〕与该螺母〔5〕圆台体侧面形状的孔壁相吻合。
6.根据权利要求1所述的在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头，其特征在于所述的传动杆〔6〕为一根低碳钢的管状构件,它是用一根长230mm,直径为28mm的圆柱钢加工而成；在传动杆〔6〕的内侧,所述的内圆周斜面〔6-7〕呈一个圆台体的侧面,该圆台体侧面高12mm，其顶边直径为26mm，其底边直径为21mm ;所述的内螺纹部位〔6-6〕高18mm，其口径亦为18mm ;所述的空腔〔6-8〕其口径为18mm ;所述的射水通道〔6-2〕高10mm，口径为7mm ;所述的扳手卡口〔6-5〕距传动杆〔6〕的顶端22mm,其沿传动杆〔6〕的竖向宽16mm,沿传动杆〔6〕的横向厚25mm ;所述的外圆周斜面〔6_4〕呈一个圆台体的侧面,该圆台体侧面高12mm，其顶边直径为28mm，其底边直径为21mm ;所述的外螺纹部位〔6-3〕高18mm，其直径为21mm ;所述的主体侧面〔6-1〕仍保持着原材料的外形。
专利摘要本实用新型涉及一种在钻孔桩的井筒中分块切削岩石的空心旋转钻头。该钻头包括一个钢筒、一组台块、一个承托、一道环形焊口、一个螺母和一个传动杆。在岩石井筒开挖平面的正中部位，固定着旋转开挖钻的底盘。该钻头的传动杆与旋转开挖钻的变速主轴通过简单的方法即可连接，它贴着井筒侧壁随着旋转开挖钻转动，顺次切削岩石，将靠近井筒侧壁的岩石分块切下，每次所切削的岩块均可及时吊出井口。构成该钻头的都是小钢构件，并能长期反复使用，只有台块因切削岩石而成为易损构件。每开挖一层岩石，都要将整个钻头拆下，在该钻头的根部拆除旧台块，焊接新台块。台块的造价低且易更换，从而能大幅度降低整个开挖岩石井筒的造价。
文档编号E21B10/42GK202832219SQ20122035555
公开日2013年3月27日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者杨宏量, 薛玉彪 申请人:北京市公路桥梁建设集团有限公司