专利名称：具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对建筑物的基础桩基成孔的钻机，具体说是涉及一种可在此类钻机上使用的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具。
钻孔桩是建筑业在进行地基处理中常见的一种作业方式。目前用于这一作业方式的钻机所使用的钻头直径一般为不可变式结构，所以用此类钻头所钻出的桩孔均为等径式桩孔。而在多数情况下为了提高桩基的承载力，需要在桩基的中部或底部加大孔径，即所谓的扩大头。目前国内使用的较为先进的扩径施工方法是待等径孔成孔后，再下入液压扩孔设备进行扩径作业，这一做法的不足之处在于需两套设各进行作业，这不仅加大了设备投资，且难以提高工效。
本实用新型的目的就在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具。
本实用新型的目的可采用以下措施来实现本实用新型的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具包括钻杆，安装在钻杆下端的主钻头，在钻杆上设置有一套由变径扩孔钻头，和用于改变钻头直径的驱动机构组成的变径扩孔装置；驱动机构中的主传动齿轮通过键连接的方式与钻杆结合在一起，由端面可相互结合、分离的两个上齿轮和两个下齿轮组合而成的两个惰轮组均分别与主传动齿轮和套筒齿轮相啮合，套筒齿轮的外壁通过轴承与驱动机构的壳体结合在一起，其内壁通过螺纹连接的方式与滑套的外壁相结合，滑套则以滑配合的方式通过键套装在钻杆上，两惰轮组上各安装有一用来驱动上、下齿轮之间分离、结合的离合机构；两惰轮组中的一组齿轮的齿数相同，另一组齿轮的上齿轮的齿数略少于下齿轮的齿数；变径扩孔钻头是由钻头和与其结合在一起的连杆组成。
本实用新型中两惰轮组中分别与主传动齿轮相啮合的两个上齿轮均以滑配合的方式分别通过轴套套装在两个惰轮轴上，两轴套的上部均与驱动机构壳体的上盖体固结在一起，两个上齿轮的下端面上均设置有齿爪；两惰轮组中分别与套筒齿轮相啮合的两个下齿轮均通过轴承分别安装在两个惰轮轴上，两个下齿轮的上端面上均设置有齿爪；安装在惰轮组上的离合机构是由电动机和与电机轴结合在一起的螺杆组成，离合机构通过螺杆安装在惰轮轴下端加工出的轴向螺孔中；离合机构也可采用液压装置或电磁装置以推动惰轮轴上下运动的方式来实现上下两齿轮的分离或结合；惰轮轴下部以滑配合的方式通过键安装在壳体上加工出的轴孔中；惰轮组中的两齿轮安装在同一根齿轮轴上；也可分别安装在同轴线设置的两根短轴上。
本实用新型中主传动齿轮与套筒齿轮的齿数相等。其驱动机构的壳体上部通过上盖体、轴承与钻杆相结合，下端通过轴承套装在滑套上。
本实用新型中的变径扩孔钻头是由钻头和与其铰接在一起的连杆组成；其安装连接方法可以采取下述方法来实现，即其上连杆与滑套的下端相结合，下连杆通过连接环安装钻杆的下端；也可采取另一中方法来实现，即其上连杆与滑套的下端相结合，下连杆通过铰接件与主钻头结合在一起。
变径扩孔钻头的伸展半径大于主钻头半径，缩回后的半径小于主钻头半径。
本实用新型的钻具可在不影响正常钻进的前提下，在需要扩孔的任意深度位置段使变径扩孔钻头直径随钻杆的旋转而逐渐伸展或缩小，达到扩孔的目的。这种单机作业一次成孔的技术方案相比现有技术来讲，不仅可节约设备投资，并可较大幅度地提高工作效率。
附图
为本实用新型技术方案的主视图。
本实用新型以下将结合实施例(附图)作以详细的描述，但并不限制本实用新型。
如图所示，本实用新型的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具包括钻杆(1)，安装在钻杆下端的主钻头(12)，在钻杆(1)上设置有一套由变径扩孔钻头(11)，和用于改变钻头钻径的驱动机构组成的变径扩孔装置；驱动机构中的主传动齿轮(2)通过键连接的方式与钻杆(1)结合在一起，由端面可相互结合、分离的上、下齿轮(3)(5)和上、下齿轮(19)(17)组合而成的两个惰轮组均分别与主传动齿轮(2)和套筒齿轮(8)相啮合；两惰轮组中分别与主传动齿轮(2)相啮合的上齿轮(3)、(19)以滑配合的方式通过轴套套装在惰轮轴(4)、(18)上，两轴套的上部均与驱动机构壳体的上盖体(21)固结在一起，两个上齿轮(3)(19)的下端面上均设置有齿爪；两惰轮组中分别与套筒齿轮(8)相啮合的下齿轮(5)、(17)均通过轴承安装在惰轮轴(4)(18)上，两个下齿轮(5)、(17)的上端面上均设置有齿爪；两惰轮组上各安装有一用来驱动齿轮(3)(5)之间和齿轮(19)(17)之间分离、结合的离合机构，离合机构是由电动机(7)、(14)和与电机轴结合在一起的螺杆(6)、(15)组成，离合机构通过螺杆(6)、(15)安装在惰轮轴(4)、(18)下端加工出的轴向螺孔中；惰轮轴下部以滑配合的方式通过键(20)、(16)安装在壳体上加工出的轴孔中；两惰轮组中的一组齿轮(3)(5)的齿数相同，另一组齿轮的上齿轮(19)的齿数略少于下齿轮(17)的齿数(齿差为1～2齿)；在主传动齿轮(2)和套筒齿轮(8)的两端面之间设置有止推轴承，主传动齿轮(2)与套筒齿轮(8)的齿数相等；套筒齿轮(11)的外壁通过轴承与驱动机构的壳体(10)结合在一起，其内壁通过螺纹连接的方式与滑套(9)的外壁相结合，滑套(9)则以滑配合的方式通过键(13)套装在钻杆(1)上；变径扩孔钻头(11)是由钻头和与其铰接在一起的连杆组成，其上连杆与滑套(9)的下端相结合，下连杆通过连接环安装钻杆(1)的下端。变径扩孔钻头(11)的伸展半径大于主钻头(12)半径。驱动机构的壳体(10)上部通过上盖体(21)和轴承与钻杆(1)相结合，下端通过轴承套装在滑套(9)上。
本实用新型的工作原理如下在正常钻进时(即不需扩大头)，齿轮(3)、(5)处于端面之间结合状态，齿轮(19)、(17)端面之间处于分离状态，变径扩孔钻头(11)处于收缩状态(即此状态下变径扩孔钻头(11)的半径小于主钻头(12)半径)，此时启动钻机，钻杆仅驱动主钻头工作向下钻进。因主传动齿轮(2)和套筒齿轮(8)的齿数相同，齿轮(3)、(5)的齿数也相同，这就使得套筒齿轮(8)与钻杆处于同步运转状态，而滑套(9)则因与套筒齿轮(8)之间螺纹连接幅的作用，只能随钻杆同步运转而不存在上下位移运动，使变径扩孔钻头(11)始终保持收缩状态。当需要对桩孔进行局部扩径作业时，启动两离合机构电机(7)、(14)，通过螺杆(6)、(15)驱动惰轮轴(4)(18)使齿轮(3)、(5)分离，齿轮(19)、(17)结合，由于与主传动齿轮相啮合的齿轮(19)的齿数略少于与套筒齿轮(8)啮合的齿轮(17)的齿数(齿差为1～2齿)，这就使得套筒齿轮(8)的转速明显低于钻杆的转速，也就是低于滑套(9)的转速，而滑套(9)则在与套筒齿轮(8)之间螺纹连接幅和与钻杆之间连接键的作用下，在保持随钻杆同步运转的同时开始沿钻杆作缓慢下滑运动，从而驱动与其相接的变径扩孔钻头(11)随之缓慢地边钻进边向外伸展，直至达到预定需扩钻的直径为止。扩径的上半段孔径及其形状可通过控制钻杆的下钻速度来实现。当局部扩径达到预定直径后，反转钻杆，使变径扩孔钻头(11)逐渐回缩至其半径小于主钻头半径为止。反转时同样可以通过控制下钻速度来控制其扩径段下半部的形状，然后再启动两离合机构电机(7)(14)，通过螺杆(6)(15)驱动惰轮轴(4)(18)使齿轮(3)、(5)结合，齿轮(19)、(17)分离，使钻具恢复到正常钻进状态，继续钻进直至成孔提钻。
权利要求1.一种具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，它包括钻杆(1)，安装在钻杆下端的主钻头(12)，其特征在于在钻杆(1)上设置有一套由变径扩孔钻头(11)，和用于改变钻头钻径的驱动机构组成的变径扩孔装置；驱动机构中的主传动齿轮(2)通过键连接的方式与钻杆(1)结合在一起，由端面可相互结合、分离的上、下齿轮(3)(5)和上、下齿轮(19)(17)组合面成的两个惰轮组均分别与主传动齿轮(2)和套筒齿轮(8)相啮合，套筒齿轮(8)的外壁通过轴承与驱动机构的壳体(10)结合在一起，其内壁通过螺纹连接的方式与滑套(9)的外壁相结合，滑套(9)则以滑配合的方式通过键(13)套装在钻杆(1)上，两惰轮组上各安装有一用来驱动齿轮(3)(5)之间和齿轮(19)(17)之间分离、结合的离合机构(6)(7)、(14)(15)；齿轮(3)(5)的齿效相同，齿轮(19)的齿数略少于齿轮(17)的齿数；变径扩孔钻头(1)是由钻头和与其结合在一起的连杆组成。
2.根据权利要求1所述的具有扩径，扩底功能的变径扩孔钻具，其特征在于两惰轮组中分别与主传动齿轮(2)相啮合的上齿轮(3)、(19)以滑配合的方式通过轴套套装在惰轮轴(4)、(18)上，两轴套的上部均与驱动机构壳体的上盖体(21)固结在一起，两个上齿轮(3)(19)的下端面上均设置有齿爪；两惰轮组中与套筒齿轮(8)相啮合的下齿轮(5)、(17)均通过轴承安装在惰轮轴(4)(18)上，两个下齿轮(5)、(17)的上端面上均设置有齿爪；安装在惰轮组上的离合机构是由电动机(7)、(14)和与电机轴结合在一起的螺杆(6)、(15)组成，离合机构通过螺杆安装在惰轮轴(4)、(18)下端加工出的轴向螺孔中；惰轮轴下部以滑配合的方式通过键(16)、(20)安装在壳体上加工出的轴孔中。
3.根据权利要求1所述的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，其特征在于变径扩孔钻头(11)是由钻头和与其铰接在一起的连杆组成，其上连杆与滑套(9)的下端相结合，下连杆通过连接环安装钻杆(1)的下端。
4.根据权利要求1所述的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，其特征在于变径扩孔钻头(11)是由钻头和与其铰接在一起的连杆组成，其上连杆与滑套(9)的下端相结合，下连杆通过铰接件与主钻头(12)结合在一起。
5.根据权利要求1所述的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，其特征在于变径扩孔钻头(11)的伸展半径大于主钻头(12)半径。
6.根据权利要求1所述的具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，其特征在于主传动齿轮(2)与套筒齿轮(8)的齿数相等。
专利摘要一种具有扩径、扩底功能的变径扩孔钻具，包括钻杆，主钻头，在钻杆上设置有一套由变径扩孔钻头，和用于改变钻头钻径的驱动机构组成的变径扩孔装置；驱动机构中的主传动齿轮与钻杆相固结，由端面可相互结合、分离的两个上齿轮和两个下齿轮组合而成的两个惰轮组均分别与主传动齿轮和套筒齿轮相啮合，套筒齿轮的内壁通过螺纹与滑套相结合，滑套通过键套装在钻杆上，惰轮组上安装有一离合机构；变径扩孔钻头通过连杆与滑套和钻杆相结合。
文档编号E21B10/08GK2225535SQ9521870
公开日1996年4月24日 申请日期1995年8月8日 优先权日1995年8月8日
发明者卢志辉, 常合林, 胡静秋, 杜俊俐 申请人:常合林, 卢志辉