脉冲放电钻具及钻机

913 编辑：中冶有色技术网来源：北京三一智造科技有限公司

2023-12-21 15:06:48

权利要求书： 1.一种脉冲放电钻具，其特征在于，包括：钻体(10)，具有钻齿(14)，所述钻齿(14)用于钻孔；

脉冲放电部件(20)，设置在所述钻体(10)上，所述脉冲放电部件(20)用于扩孔。

2.根据权利要求1所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述脉冲放电部件(20)包括固定外壳(21)、正电极(22)、负电极(23)及绝缘体(24)，所述固定外壳(21)固定在所述钻体(10)上，所述正电极(22)和所述负电极(23)上下间隔设置且形成放电通道，所述绝缘体(24)固定在所述固定外壳(21)内并套设在所述正电极(22)上，所述负电极(23)设置在所述固定外壳(21)上。

3.根据权利要求2所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述脉冲放电部件(20)还包括连接件(25)，所述连接件(25)套设在所述正电极(22)上且与所述绝缘体(24)连接。

4.根据权利要求2所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述固定外壳(21)上设有对应所述放电通道的通孔(211)，所述通孔(211)处设有金属丝。

5.根据权利要求2所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述放电通道位于所述钻体(10)的内部或外部。

6.根据权利要求1所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述脉冲放电部件(20)设置在所述钻体(10)的内部或外壁上。

7.根据权利要求6所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述脉冲放电部件(20)设置在所述钻体(10)的内部时，所述钻体(10)包括钻筒(11)和设置在所述钻筒(11)的下端的底板(12)，所述脉冲放电部件(20)设置在所述底板(12)的内侧上，所述钻齿(14)设置在所述底板(12)的外侧上。

8.根据权利要求7所述的脉冲放电钻具，其特征在于，所述底板(12)的内侧上设有固定管(13)，所述脉冲放电部件(20)固定在所述固定管(13)内。

9.一种钻机，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一项所述的脉冲放电钻具。

10.根据权利要求9所述的钻机，其特征在于，所述钻机为旋挖钻机、循环钻机或冲击钻。

说明书：脉冲放电钻具及钻机技术领域[0001] 本实用新型涉及工程机械技术领域，具体涉及一种脉冲放电钻具及钻机。背景技术[0002] 目前，在桩工领域中，钻孔灌注桩常用的设备是旋挖钻机、循环钻机或冲击钻等。在软土地层，主要采用挤土桩、搅拌桩、静压桩等，其容易出现承载力不足，地面沉降滑移桩

基不稳等现象。随着城市发展，特别一些风力发电地基上，对地基抗拔、抗震、稳定性等方面

提出更高的要求。

[0003] 现有技术中，脉冲桩基扩底施工方法是利用机械设备(如旋挖钻机、循环钻机)成孔后，在利用专门脉冲设备进行在桩底冲击扩孔，需要提钻下脉冲设备，施工效率低。

实用新型内容

[0004] 本实用新型的主要目的在于提供一种脉冲放电钻具及钻机，以解决现有技术中扩底时需要提钻下脉冲设备造成施工效率低的问题。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种脉冲放电钻具，包括：钻体，具有钻齿，钻齿用于钻孔；脉冲放电部件，设置在钻体上，脉冲放电部件用于扩孔。

[0006] 可选地，脉冲放电部件包括固定外壳、正电极、负电极及绝缘体，固定外壳固定在钻体上，正电极和负电极上下间隔设置且形成放电通道，绝缘体固定在固定外壳内并套设

在正电极上，负电极设置在固定外壳上。

[0007] 可选地，脉冲放电部件还包括连接件，连接件套设在正电极上且与绝缘体连接。[0008] 可选地，固定外壳上设有对应放电通道的通孔，通孔处设有金属丝。[0009] 可选地，放电通道位于钻体的内部或外部。[0010] 可选地，脉冲放电部件设置在钻体的内部或外壁上。[0011] 可选地，脉冲放电部件设置在钻体的内部时，钻体包括钻筒和设置在钻筒的下端的底板，脉冲放电部件设置在底板的内侧上，钻齿设置在底板的外侧上。

[0012] 可选地，底板的内侧上设有固定管，脉冲放电部件固定在固定管内。[0013] 本实用新型还提供了一种钻机，包括：上述的脉冲放电钻具。[0014] 可选地，钻机为旋挖钻机、循环钻机或冲击钻。[0015] 本实用新型技术方案，具有如下优点：使用钻体的钻齿进行钻孔，然后在需要扩孔的位置处通过脉冲放电部件进行扩孔，通过一个脉冲放电钻具实现钻孔和扩孔，无需提钻

具下脉冲设备，提高施工效率。

附图说明[0016] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述

中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性

劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1示出了本实用新型的脉冲放电钻具的主视示意图；[0018] 图2示出了图1的脉冲放电钻具的脉冲放电部件的主视示意图；[0019] 图3示出了图2的脉冲放电部件的侧视示意图；[0020] 图4示出了本实用新型的异形孔的剖开示意图。[0021] 附图标记说明：[0022] 10、钻体；11、钻筒；12、底板；13、固定管；14、钻齿；20、脉冲放电部件；21、固定外壳；211、通孔；212、固定孔；22、正电极；23、负电极；24、绝缘体；25、连接件；30、连接头；41、

第一孔段；42、第一扩孔段；43、第二孔段；44、第二扩孔段；45、第三孔段；46、第三扩孔段。

具体实施方式[0023] 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本

领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用

新型保护的范围。

[0024] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是

为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定

的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第

一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0025] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地

连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，

可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上

述术语在本实用新型中的具体含义。

[0026] 此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0027] 如图1所示，本实施例的脉冲放电钻具包括：钻体10和脉冲放电部件20，钻体10具有钻齿14，钻齿14用于钻孔；脉冲放电部件20设置在钻体10上，脉冲放电部件20用于扩孔。

[0028] 应用本实施例的脉冲放电钻具，使用钻体10的钻齿14进行钻孔，然后在需要扩孔的位置处通过脉冲放电部件20进行扩孔，通过一个脉冲放电钻具实现钻孔和扩孔，无需提

钻具下脉冲设备，提高施工效率。

[0029] 在本实施例中，如图1至图3所示，脉冲放电部件20包括固定外壳21、正电极22、负电极23及绝缘体24，固定外壳21固定在钻体10上，正电极22和负电极23上下间隔设置且形

成放电通道，绝缘体24固定在固定外壳21内并套设在正电极22上，负电极23设置在固定外

壳21上。正电极22与脉冲发生器通过电缆连接，在正电极22上施加高电压，在高电压的作用

下，正电极22和负电极23之间形成的放电通道中形成冲击波，冲击波冲击孔壁并挤密增大，

进而扩大孔径，实现扩孔。脉冲发生器包括高压恒流电源、脉冲储能器和开关等，脉冲发生

器采用现有技术中的结构即可，在此不再详细赘述。

[0030] 在本实施例中，脉冲放电部件20还包括连接件25，连接件25套设在正电极22上且与绝缘体24连接。连接件25便于固定正电极22和绝缘体24，由于在正电极22上施加高电压，

连接件25还起到保护的作用，提高安全性。优选地，连接件25与绝缘体24螺纹连接，连接件

25与正电极22螺纹连接，螺纹连接简便。绝缘体24为绝缘电极。

[0031] 在本实施例中，固定外壳21上设有对应放电通道的通孔211，通孔211处设有金属丝，金属丝的设置可以增加负载和电压，可实现高效负载放电。作为可替换的实施方式，取

消通孔211和金属丝的设置。

[0032] 在本实施例中，放电通道位于钻体10的内部。作为可替换的实施方式，放电通道位于钻体10的外部。

[0033] 在本实施例中，脉冲放电部件20设置在钻体10的内部，固定简便，提高组装效率。优选地，钻体10包括钻筒11和设置在钻筒11的下端的底板12，脉冲放电部件20设置在底板

12的内侧上，钻齿14设置在底板12的外侧上。作为可替换的实施方式，脉冲放电部件20设置

在钻体10的外壁上，此时脉冲放电部件20固定在钻筒上。

[0034] 在本实施例中，底板12的内侧上设有固定管13，脉冲放电部件20固定在固定管13内，固定简便，降低组装难度。当然，也可以不设置固定管13，直接将脉冲放电部件20固定在

底板12上。

[0035] 具体地，固定外壳21与固定管13通过螺栓或销轴等紧固件连接。固定外壳21设有与螺栓或销轴配合的固定孔212。当然，固定外壳21与固定管13也可以采用焊接等固定方式

连接在一起。

[0036] 本实用新型还提供了一种钻机，其包括：上述的脉冲放电钻具。通过脉冲放电部件进行挤密成孔，成孔高效稳定，成孔质量可靠，成孔承载力高，钻具特别是在桩基施工需求

大承载力、抗拔等方面具有独特的优势；且可以实现钻孔和扩孔交替进行，实现一次成孔，

提高施工效率。

[0037] 在本实施例中，钻机为旋挖钻机、循环钻机或冲击钻等，使用钻机钻异形孔，如图4所示，钻好的异形孔包括从上至下依次连接的第一孔段41、第一扩孔段42、第二孔段43、第

二扩孔段44、第三孔段45及第三扩孔段46，先使用钻体10的钻齿14钻第一孔段41，再使用脉

冲放电部件进行扩孔，进而形成第一扩孔段42；使用钻齿14继续钻第二孔段43，再使用脉冲

放电部件进行扩孔，进而形成第二扩孔段44；使用钻齿14继续钻第三孔段45，再使用脉冲放

电部件进行扩孔，进而形成第三扩孔段46。

[0038] 在本实施例中，钻机还包括连接头30和钻杆，连接头30设置在钻体的顶部且与钻杆连接。优选地，连接头30为方头等。

[0039] 从以上的描述中，可以看出，本实用新型的上述的实施例实现了如下技术效果：[0040] 1、在钻体上设置脉冲放电部件，使用钻体10的钻齿14进行钻孔，然后在需要扩孔的位置处通过脉冲放电部件20进行扩孔，通过一个脉冲放电钻具实现钻孔和扩孔，无需提

钻具下脉冲设备，提高施工效率，在各个位置实现扩桩，钻具简单高效，结合主机，可实现一

次成孔。

[0041] 2、脉冲放电部件的正电极和负电极之间形成放电通道，在放电通道内形成冲击波，冲击波对孔壁进行挤密增大，实现高效负载放电成孔，且根据工程设计要求及承载力、

抗拔的需求，实现在软土地层利用冲击波冲击成孔，通过控制电极在特定位置进行多次电

极的冲击，实现异型扩孔，实现增大承载力的需求。

[0042] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或

变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或

变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。