一种实现锚杆与钻杆同步进尺的杆端装置的制作方法

1.本发明涉及锚杆施工的技术领域，尤其是一种实现锚杆与钻杆同步进尺的杆端装置。


背景技术：

2.隧道施工中常用到锚杆对围岩进行加固，通常情况下在进行锚杆施工时，先对锚杆的设计位置进行钻孔，然后在孔内压入锚杆，两种工序交互前进，直到达到锚杆的设计深度。在往钻孔内压入锚杆的过程中，会出现由于孔内钻渣的清除不及时、难以清除或较大块体的阻挡、甚至塌孔现象的发生，导致锚杆的压入困难。实现钻孔与锚杆同步就位，减少施工工序，同时减小锚杆入孔的障碍，对于隧道锚杆快速施工十分必要。


技术实现要素：

3.本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种实现锚杆与钻杆同步进尺的杆端装置，通过将锚杆端头局部与其余锚杆之间采用非耦合自由转动式的装配连接，并在锚杆端头和钻杆上分别连接挡块和转臂，使锚杆端头和钻杆同步转动，不仅实现了钻孔与锚杆的同步就位，减小了锚杆入孔的障碍，同时可以避免锚杆整体随钻杆转动而产生的功率损失，提高了施工效率。
4.本发明目的实现由以下技术方案完成：一种实现锚杆与钻杆同步进尺的杆端装置，其特征在于：包括锚杆端头和位于所述锚杆端头内的钻杆，所述锚杆端头由第一连接件和第二连接件组成且所述第一连接件和第二连接件之间为转动连接，所述锚杆端头在其入岩端的内腔内壁上对称连接有两个挡块，所述钻杆在其外壁上连接有数量、位置均分别同所述挡块数量、位置相对应的转臂，所述转臂在受所述挡块的阻挡而转动时，带动所述挡块和所述锚杆端头的第二连接件一起转动；所述挡块由三块平板组成且三块所述平板之间形成有用于安装所述转臂的凵型槽口。
5.所述锚杆端头沿其入岩端周向设有一圈锯齿，所述锚杆端头另一端螺纹连接于普通锚杆，以形成锚杆整体。
6.两所述挡块之间以所述锚杆端头的轴线方向为对称设置，且两所述挡块的高度满足所述钻杆的钻头在两所述挡块之间的空间内自由通过。
7.两所述转臂之间以所述钻杆的轴线方向为对称设置，所述转臂为矩形结构。
8.本发明的优点是：结构简单，施工方便；通过将锚杆端头局部与其余锚杆之间采用非耦合自由转动式的装配连接，并在锚杆端头和钻杆上分别连接挡块和转臂，使锚杆端头和钻杆同步转动，不仅实现了钻孔与锚杆的同步就位，减小了锚杆入孔的障碍，同时可以避免锚杆整体随钻杆转动而产生的功率损失，提高了施工效率。
附图说明
9.图1为本发明钻杆与锚杆端头组合图；
图2为本发明钻杆与锚杆端头组合剖面内视图；图3为本发明钻杆示意图；图4为本发明锚杆端头立体图；图5为本发明锚杆端头剖面图；图6为图5中a的放大图；图7为本发明第一连接件立体图；图8为本发明第一连接件剖面图；图9为本发明第二连接件立体图；图10为本发明第二连接件剖面图；图11为图10中b的放大图；图12为本发明弧形滑块立体图；图13为本发明控制螺杆安装示意图（一）；图14为本发明控制螺杆安装示意图（二）；图15为本发明弧形滑块剖面图；图16为图15中c的放大图；图17为本发明弧形滑块与插环组装示意图。
具体实施方式
10.以下结合附图通过实施例对本发明特征及其他相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：如图1-17所示，图中标记1-27分别表示为:锚杆端头1、钻杆2、锯齿3、转臂4、挡块5、内螺纹6、转臂第一侧面7、转臂第二侧面8、第一连接件9、第二连接件10、安装槽11、插环12、弧形贯通槽13、卡槽14、卡板15、弧形滑块16、贯通空腔17、控制螺杆18、限位杆19、套环20、连杆21、垫板22、转轴23、梯形空槽24、螺纹孔25、光滑孔26、螺栓杆27。
11.实施例：如图1-3所示，本实施例涉及一种实现锚杆与钻杆同步进尺的杆端装置，其主要包括锚杆端头1（锚杆端头1为锚杆一部分）和位于锚杆端头1（锚杆）内的钻杆2，锚杆端头1由第一连接件9和第二连接件10组成且第一连接件9和第二连接件10之间为转动连接。锚杆端头1（第二连接件10）在其入岩端的内腔内壁上沿锚杆端头1内径两端各焊接有一个挡块5，钻杆2在其外壁上沿钻杆2外径两端各焊接有一个转臂4且转臂4垂直于钻杆2，转臂4的设置位置与挡块5的设置位置相对应。转臂4在受挡块5阻挡而进行转动时，可带动挡块5和锚杆端头1（第二连接件10）一起转动。
12.如图1-3所示，两个挡块5之间以锚杆端头1的轴线方向为轴对称设置，且两个挡块15的高度（即挡块15突出于锚杆内表面的高度）较小，能够满足钻杆2的钻头在两个挡块15之间的空间内自由通过。挡块5由三块平板组成且三块平板之间形成有用于安装转臂4的凵型槽口，该凵型槽口方向朝向第一连接件9，具体地，挡块5的三块平板由两块平行于第二连接件10轴线方向设置的第一平板和一块垂直于两块第一平板设置的第二平板组成，挡块5的三块平板依次连接在一起，并且挡块5的三块平板均同第二连接件10内壁。
13.如图1-3所示，两个转臂4之间以钻杆2的轴线方向为中心对称设置，转臂4为矩形结构。当需要转动第二连接件10时，可将转臂4放入挡块5的凵型槽口内，并且转臂4的转臂
第一侧面7或转臂第二侧面8与第一平板接触，在钻杆2进行转动时，转臂4的转臂第一侧面7或转臂第二侧面8挤压挡块5的一块第一平板，以带动第二连接件10进行转动；当不需要转动第二连接件10时，可从挡块5的凵型槽口内取出转臂4。
14.如图1-3所示，锚杆端头1（第二连接件10）沿其入岩端周向设有一圈锯齿3，锯齿3在旋转过程中可以有效破碎阻挡锚杆端头1入岩的岩体等。锚杆端头1另一端即第一连接件9上设有内螺纹6，锚杆端头1的内螺纹6与普通锚杆的外螺纹相匹配，锚杆端头1通过内螺纹6与普通锚杆连接，以形成锚杆整体。
15.如图1-3所示，本实施例还具有以下施工方法：在锚杆端头1的对应位置处焊接两个挡块5，在钻杆2的对应位置处焊接两个转臂4，将钻杆2安装在锚杆端头1内并使转臂10放置在挡块5的凵型槽口内。驱动钻杆2运动，使转臂4的转臂第一侧面7或转臂第二侧面8挤压挡块5的一块第一平板，以使第二连接件10随转臂4一起转动，同时由于挡块5的第二平板受到转臂4前移的带动作用，钻杆2的转臂4带动锚杆端头1和锚杆端头1后方不断接长的锚杆共同前进，保持锚杆整体和钻杆2同步进尺。
16.如图4-17所示，第一连接件9一端设置有安装槽11，安装槽11包括沿第一连接件9端面周向设置的第一环形凹槽和沿第一连接件9侧壁内周向设置的第二环形凹槽，第一环形凹槽与第二环形凹槽相连通，第二环形凹槽通过其外侧的若干弧形贯通槽13同第一连接件9外部连通，并且弧形贯通槽13沿第一连接件9侧面周向设置，即弧形贯通槽13与第二环形凹槽设于第一连接件9的同一断面上，并且弧形贯通槽13宽度与第二环形凹槽宽度相同，本实施例中，弧形贯通槽13的数量为三个，当然，根据实际需求也可以是其他数量。第二连接件10一端面沿其周向设有一个同第一环形凹槽相适配的插环12且插环12可以插入安装在第一环形凹槽内，插环12沿其周向开设有数量、位置均分别同弧形贯通槽13数量、位置相对应的卡槽14，并且卡槽14宽度与第二环形凹槽宽度相同，卡槽14深度等于插环12厚度，卡槽14弧向长度与弧形贯通槽13弧向长度相对应，当插环12安装在第一环形凹槽内时，通过转动第二连接件10，可使插环12上的卡槽14位置与第一连接件9上的弧形贯通槽13位置对齐。弧形滑块16的尺寸、形状与第二环形凹槽的尺寸、形状相适应，弧形滑块16通过弧形贯通槽13安装在插环12的卡槽14内。通过驱动第二连接件10使其上的插环12在第一连接件9的第一环形凹槽内转动，以带动弧形滑块16在第一连接件9的第二环形凹槽内转动，同时由于弧形滑块16的断面尺寸大于插环12的卡槽14的断面尺寸，能够限制插环12从第一环形凹槽的内腔中拔出，从而可以实现第一连接件9和第二连接件10之间的轴向荷载传递，使得二者做轴向同步平移运动；由于弧形滑块16可以在第二环形凹槽内沿圆周转动，可以同时满足插环12在第一环形凹槽内做圆周转动，因此使得第一连接件9和第二连接件10能够实现沿圆周方向的非耦合独立自由转动。
17.如图4-17所示，卡槽14内的两侧各设有一个卡板15。弧形滑块16沿其弧长方向上开设有一个贯通空腔17，本实施例中，贯通空腔17的断面形状为正六边形（也可以是其他形状），贯通空腔17两端口分别安装有一根限位杆19，限位杆19在其朝向贯通空腔17端口外的一端上设有同卡板15相配合的凵型开口，两根限位杆19均通过连杆21同设于贯通空腔17中部的连接件连接，连杆21与限位杆19、连接件之间均为活动连接，贯通空腔17中部在其朝向弧形贯通槽13外的一侧连通有一个限位孔，限位孔内安装有一个同连接件连接的限位件。通过调整限位件在限位孔中的位置，带动限位杆19向贯通空腔17外部或内部移动，以使凵
型开口与卡板15之间相连接或解除连接。具体地，限位件为控制螺杆18，限位孔包括同贯通空腔17连通的光滑孔26和同光滑孔26连通的螺纹孔25，螺纹孔25的内螺纹与控制螺杆18的外螺纹相匹配，并且控制螺杆18的外螺纹长度要大于螺纹孔25的内螺纹长度，连接件包括套环20和分别安装在套环20两端的两个垫板22，两个垫板22分别为用于封闭套环20端部的圆形垫板和套装在控制螺杆18上的环形垫板，用以限制套环20沿着控制螺杆18的光滑段（非螺纹段）长度方向移动，套环20只能相对于控制螺杆18作自由转动运动。连杆21通过转轴23分别同限位杆19和套环20活动连接，满足连杆21与限位杆19的端面、套环20的侧面之间可以自由转动。当转动控制螺杆18使得控制螺杆18沿着限位孔18向弧形滑块16的外部移动时，控制螺杆18带动套环20一起移动，连杆21拉动限位杆19使之相互靠近运动，限位杆19会退回到贯通空腔17内；当转动控制螺杆18使得控制螺杆18沿着限位孔18向弧形滑块16的内部移动时，控制螺杆18带动套环20一起移动，连杆21推动限位杆19使之相互远离运动，限位杆19会突出到贯通空腔17端口外部。
18.如图4-17所示，限位孔两侧各开设有一个同贯通空腔17连通的梯形空槽24，梯形空槽24的厚度与连杆21的宽度相协调，可以满足连杆21随着套环20的上下往复运动而发生的上下移动。弧形滑块16由两个对称块体通过螺栓杆27连接拼装组成，便于自由更换弧形滑块16内部的构件。
19.如图4-17所示，本实施例中第一连接件9与第二连接件10之间还具有以下装配方法：1、对第一连接件9和第二连接件10进行连接组装。
20.2、将第二连接件10的插环12对准第一连接件9的第一环形凹槽并将插环12插入到第一环形凹槽内；转动第二连接件10，使得插环12上的卡槽14位置与第一连接件9上的弧形贯通槽13位置对齐。
21.3、转动控制螺杆18使得限位杆19完全退回到贯通空腔17内部，将弧形滑块16通过第一连接件9的弧形贯通槽13放入到第二连接件10的插环12的卡槽14内，此时，贯通空腔17两端口的凵型开口位置恰好与插环12上卡槽14内的两个卡板15的位置对齐。转动控制螺杆18使得限位杆19沿着贯通空腔17向外运动，使得卡板15插入到限位杆19的凵型开口内，旋紧控制螺杆18，此时控制螺杆18完全置于弧形滑块16内部。
22.本实施例还具有以下有益效果：实现锚杆端头与钻杆耦合转动，同时实现钻杆的入岩进尺与锚杆的入孔进尺同步；由于钻杆的入岩进尺与锚杆的入孔进尺同步，锚杆的端口与钻杆的钻头距离较近，钻头在转动破岩过程中产生的钻渣在水冲或气吹条件下仍处于悬浮状态，很容易进入到锚杆的内腔中；通过将锚杆端头局部与其余锚杆之间采用非耦合自由转动式的装配连接，锚杆端头局部的转动不会带动其余锚杆随着钻杆共同转动，可以有效降低钻杆的转动功率损耗，提高施工效率。
23.虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。