复合旋转翼式扩径钻头及钻机

366 编辑：中冶有色技术网来源：山河智能装备股份有限公司

2024-01-18 15:19:53

权利要求书： 1.一种复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，包括：

钻杆(1)；

旋转翼甲(3)，其包括第一刀座(3a)和第一刀头(3b)，所述旋转翼甲(3)可旋转地设于所述钻杆(1)的钻进端；

旋转翼乙(11)，其包括第二刀座(11a)和第二刀头(11b)，所述旋转翼乙(11)与所述旋转翼甲(3)远离所述钻杆(1)的一端转动连接。

2.根据权利要求1所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述旋转翼甲(3)设有随动耳座(10)，所述旋转翼乙(11)通过第一销轴(12)可旋转地安装于所述随动耳座(10)。

3.根据权利要求2所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述钻进端设有中心座(2)，所述旋转翼甲(3)通过第二销轴(6)可旋转地安装于所述中心座(2)。

4.根据权利要求3所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述旋转翼甲(3)设有第一限位装置甲(7)，所述中心座(2)设有止动装置甲(13)，所述止动装置甲(13)用于与所述第一限位装置甲(7)配合限位。

5.根据权利要求4所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述随动耳座(10)设有第二限位装置甲(14)，所述第二限位装置甲(14)用于与所述止动装置甲(13)配合限位。

6.根据权利要求5所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述第一限位装置甲(7)、所述第二限位装置甲(14)和所述止动装置甲(13)的位置均可调。

7.根据权利要求2?6任一项所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述随动耳座(10)设有止动装置乙(15)，所述旋转翼乙(11)设有限位装置乙(16)，所述限位装置乙(16)用于与所述止动装置乙(15)配合限位。

8.根据权利要求7所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述限位装置乙(16)和所述止动装置乙(15)的位置均可调。

9.根据权利要求3?6任一项所述的复合旋转翼式扩径钻头，其特征在于，所述中心座(2)的端部设有中心刀头(4)和侧刀头(5)，所述旋转翼甲(3)设于所述中心座(2)的侧部。

10.一种钻机，其特征在于，包括权利要求1?9任一项所述的复合旋转翼式扩径钻头。

说明书：一种复合旋转翼式扩径钻头及钻机技术领域[0001] 本实用新型涉及桩基础施工设备技术领域，更具体地说，涉及一种复合旋转翼式扩径钻头；此外，本实用新型还涉及一种包括上述复合旋转翼式扩径钻头的钻机。背景技术[0002] 桩基础施工一般是由钻机的动力头驱动钻杆和钻头向地下钻孔，然后根据施工设计要求或向孔内浇灌混凝土成桩，或植入预制桩，等等；在桩基础施工钻孔过程中钻头是关键部件之一，钻头的结构及其功能直接影响施工的效率与质量，特别是对于一些高技术含量桩基础施工，如：扩底桩、中掘引孔植入桩等，需要钻头在原有钻孔直径基础上能够自动扩大钻孔直径，这种扩径钻头的结构及功能直接影响施工的成败。[0003] 目前，本技术领域有一种扩径钻头的技术方案(如实用新型专利200520077017.3)：利用安装于固定叶片上的可转动的扩径叶片实现扩大钻孔直径目的，这种技术方案的优点是无需特定外力驱动系统靠自身正反向旋转即可完成扩径钻头的展开及闭合动作；但此技术方案存在问题及不足是：扩径比D/d值比较小，一般D/d≤1.5；式中：D为扩径旋转翼通过转动完全展开后的钻孔最大直径尺寸，d为扩径旋转翼通过转动完全闭合后的钻孔最小直径尺寸；扩径钻头的扩径比D/d与固定叶片直径及钻杆端部结构尺寸等相关，当固定叶片直径较小时，扩径比D/d的值也比较小；因此在实际施工中需要扩径比D/d＞1.5～2.0时(如小直径扩底桩、中掘引孔植入预制桩施工等)此技术方案不适用。

[0004] 综上所述，如何使扩径钻头具有较大的扩径比，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。实用新型内容

[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种复合旋转翼式扩径钻头，具有较大的扩径比。[0006] 本实用新型的另一目的是提供一种包括上述复合旋转翼式扩径钻头的钻机，其钻头的扩径比大，可满足不同施工需求。[0007] 为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：[0008] 一种复合旋转翼式扩径钻头，包括：[0009] 钻杆；[0010] 旋转翼甲，其包括第一刀座和第一刀头，所述旋转翼甲可旋转地设于所述钻杆的钻进端；[0011] 旋转翼乙，其包括第二刀座和第二刀头，所述旋转翼乙与所述旋转翼甲远离所述钻杆的一端转动连接。[0012] 可选地，所述旋转翼甲设有随动耳座，所述旋转翼乙通过第一销轴可旋转地安装于所述随动耳座。[0013] 可选地，所述钻进端设有中心座，所述旋转翼甲通过第二销轴可旋转地安装于所述中心座。[0014] 可选地，所述旋转翼甲设有第一限位装置甲，所述中心座设有止动装置甲，所述止动装置甲用于与所述第一限位装置甲配合限位。[0015] 可选地，所述随动耳座设有第二限位装置甲，所述第二限位装置甲用于与所述止动装置甲配合限位。[0016] 可选地，所述第一限位装置甲、所述第二限位装置甲和所述止动装置甲的位置均可调。[0017] 可选地，所述随动耳座设有止动装置乙，所述旋转翼乙设有限位装置乙，所述限位装置乙用于与所述止动装置乙配合限位。[0018] 可选地，所述限位装置乙和所述止动装置乙的位置均可调。[0019] 可选地，所述中心座的端部设有中心刀头和侧刀头，所述旋转翼甲设于所述中心座的侧部。[0020] 一种钻机，包括上述任意一种复合旋转翼式扩径钻头。[0021] 本实用新型提供的复合旋转翼式扩径钻头，旋转翼甲转动时，可带动旋转翼乙随旋转翼甲同步转动，同时，旋转翼乙还可以相对旋转翼甲单独转动。工作时，当使旋转翼甲向靠近钻杆的方向旋转时，可使旋转翼甲处于闭合状态；同理，当使旋转翼乙向靠近旋转翼甲的方向旋转时，使旋转翼乙处于闭合状态；当旋转翼甲和旋转翼乙均处于闭合状态时，复合旋转翼式扩径钻头的直径为最小。当使旋转翼甲向远离钻杆的方向旋转时，可使旋转翼甲处于打开状态；同理，当使旋转翼乙向远离旋转翼甲的方向旋转时，使旋转翼乙处于打开状态；当旋转翼甲和旋转翼乙均处于打开状态时，复合旋转翼式扩径钻头的直径为最大。[0022] 可以看出，相比于现有技术，本实施例提供的复合旋转翼式扩径钻头包括旋转翼甲和旋转翼乙，利用旋转翼甲和旋转翼乙形成两级扩径，因此，扩径比大，能够达到D/d≥2.0，其中，D为复合旋转翼式扩径钻头的直径最大时的直径值，d为复合旋转翼式扩径钻头的直径最小时的直径值；可满足小直径扩底桩、中掘引孔植入预制桩施工等对扩径比要求比较大的施工需求。而且，由旋转翼甲和旋转翼乙形成的复合旋转翼的结构特征，不仅大直径孔而且小直径孔也可以实现大扩径比的扩径作业，有广泛的适用性。

[0023] 本实用新型提供的钻机，包括上述复合旋转翼式扩径钻头，具有上述有益效果。附图说明[0024] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。[0025] 图1是本实用新型具体实施例所提供的复合旋转翼式扩径钻头完全展开的正视图；[0026] 图2是图1所示复合旋转翼式扩径钻头完全展开的侧向视图；[0027] 图3是图1所示复合旋转翼式扩径钻头全闭合的正视图；[0028] 图4是图3所示复合旋转翼式扩径钻头全闭合状态的侧向视图；[0029] 图5是图1所示复合旋转翼式扩径钻头的完全展开状态的A?A剖面图；[0030] 图6是图3所示复合旋转翼式扩径钻头全闭合状态的C?C剖面图；[0031] 图7是图1所示复合旋转翼式扩径钻头的完全展开状态的B?B剖视图；[0032] 图8是图3所示复合旋转翼式扩径钻头全闭合状态的D?D剖视图。[0033] 图1至图8中的附图标记如下：[0034] 1a为芯杆、1b为接头、1c为介质注入通道、1d为喷嘴、1e为螺旋叶片、1为钻杆、2为中心座、3a为第一刀座、3b为第一刀头、3为旋转翼甲、4为中心刀头、5为侧刀头、6为第二销轴、7为第一限位装置甲、10为随动耳座、11a为第二刀座、11b为第二刀头、11为旋转翼乙、12为第一销轴、13为止动装置甲、14为第二限位装置甲、15为止动装置乙、16为限位装置乙。具体实施方式[0035] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0036] 本实用新型的核心是提供一种复合旋转翼式扩径钻头，具有较大的扩径比。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述复合旋转翼式扩径钻头的钻机，其钻头的扩径比大，可满足不同施工需求。[0037] 请参考图1?图8，为本实用新型的说明书附图。[0038] 本实用新型实施例提供一种复合旋转翼式扩径钻头，包括钻杆1、旋转翼甲3和旋转翼乙11，其中，旋转翼甲3包括第一刀座3a和第一刀头3b，且旋转翼甲3可旋转地设于钻杆1的钻进端；旋转翼乙11包括第二刀座11a和第二刀头11b，旋转翼乙11与旋转翼甲3远离钻杆1的一端转动连接。

[0039] 可以理解的是，由于旋转翼乙11与旋转翼甲3远离钻杆1的一端转动连接，因此，当旋转翼甲3转动时，可带动旋转翼乙11随旋转翼甲3同步转动，同时，旋转翼乙11还可以相对旋转翼甲3单独转动。[0040] 工作时，当使旋转翼甲3向靠近钻杆1的方向旋转时，可使旋转翼甲3处于闭合状态；同理，当使旋转翼乙11向靠近旋转翼甲3的方向旋转时，使旋转翼乙11处于闭合状态；当旋转翼甲3和旋转翼乙11均处于闭合状态时，复合旋转翼式扩径钻头的直径为最小。[0041] 当使旋转翼甲3向远离钻杆1的方向旋转时，可使旋转翼甲3处于打开状态；同理，当使旋转翼乙11向远离旋转翼甲3的方向旋转时，使旋转翼乙11处于打开状态；当旋转翼甲3和旋转翼乙11均处于打开状态时，复合旋转翼式扩径钻头的直径为最大。

[0042] 可以看出，相比于现有技术，本实施例提供的复合旋转翼式扩径钻头包括旋转翼甲和旋转翼乙，利用旋转翼甲和旋转翼乙形成两级扩径，因此，扩径比大，能够达到D/d≥2.0，其中，D为复合旋转翼式扩径钻头的直径最大时的直径值，d为复合旋转翼式扩径钻头的直径最小时的直径值；可满足小直径扩底桩、中掘引孔植入预制桩施工等对扩径比要求比较大的施工需求。而且，由旋转翼甲和旋转翼乙形成的复合旋转翼的结构特征，不仅大直径孔而且小直径孔也可以实现大扩径比的扩径作业，有广泛的适用性。

[0043] 需要说明的是，本实施例对旋转翼乙11和旋转翼甲3之间的具体连接结构不做限定，只要能够实现旋转翼乙11可旋转安装即可，在一些实施例中，旋转翼甲3设有随动耳座10，旋转翼乙11通过第一销轴12可旋转地安装于随动耳座10。也就是说，本实施例通过在旋转翼甲3上增设随动耳座10，方便旋转翼乙11的安装；旋转翼乙11通过第一销轴12可旋转地安装于随动耳座10，结构简单，方便实现。

[0044] 另外，本实施例对旋转翼甲3的具体安装方式不做限定，只要能够实现旋转翼甲3相对钻杆1可旋转安装即可，在一些实施例中，钻杆1的钻进端设有中心座2，旋转翼甲3通过第二销轴6可旋转地安装于中心座2。也就是说，本实施例通过在钻杆1的钻进端设置中心座2，方便旋转翼甲3的安装；旋转翼甲3通过第二销轴6可旋转地安装于中心座2，结构简单，方便实现。

[0045] 进一步地，为了限定旋转翼甲3的最大旋转角度，在一些实施例中，旋转翼甲3设有第一限位装置甲7，中心座2设有止动装置甲13，止动装置甲13用于与第一限位装置甲7配合限位。也就是说，当第一限位装置甲7转动至与止动装置甲13配合的位置时，表明旋转翼甲3旋转到最大角度，此时，在第一限位装置甲7和止动装置甲13的配合限位下，使旋转翼甲3停留在最大旋转角度，也即，使旋转翼甲3处于完全打开状态。[0046] 进一步地，在一些实施例中，随动耳座10设有第二限位装置甲14，第二限位装置甲14用于与止动装置甲13配合限位。也就是说，当第二限位装置甲14转动至与止动装置甲13配合的位置时，表明随动耳座10旋转到最大角度，此时，在第二限位装置甲14和止动装置甲

13的配合限位下，使随动耳座10位于最大旋转角度。可以看出，本实施例通过增设第二限位装置甲14，利用第二限位装置甲14和第一限位装置甲7分别与止动装置甲13配合限位，可以确保随动耳座10限位的稳定性。

[0047] 为了调节旋转翼甲3和随动耳座10的最大旋转角度，在一些实施例中，第一限位装置甲7、第二限位装置甲14和止动装置甲13的位置均可调。也就是说，本实施例通过调整第一限位装置甲7、第二限位装置甲14和止动装置甲13的位置，可以改变旋转翼甲3的最大旋转角度，使复合旋转翼式扩径钻头可满足不同应用场景的施工需求。[0048] 需要说明的是，本实施例对第一限位装置甲7、第二限位装置甲14和止动装置甲13位置调节的具体方式不做限定，例如，可以通过第一限位装置甲7、第二限位装置甲14和止动装置甲13三者各自的可拆卸安装实现三者各自位置的调整。[0049] 另外，为了限定旋转翼乙11的最大旋转角度，在一些实施例中，随动耳座10设有止动装置乙15，旋转翼乙11设有限位装置乙16，限位装置乙16用于与止动装置乙15配合限位。也就是说，当限位装置乙16转动至与止动装置乙15配合的位置时，表明旋转翼乙11旋转到最大角度，此时，在限位装置乙16和止动装置乙15的配合限位下，使旋转翼乙11停留在最大旋转角度，也即，使旋转翼乙11处于完全打开状态。

[0050] 为了实现旋转翼乙11最大旋转角度的调节，在一些实施例中，限位装置乙16和止动装置乙15的位置均可调。也就是说，本实施例通过调整限位装置乙16和止动装置乙15的位置，可以改变旋转翼乙11的最大旋转角度，使复合旋转翼式扩径钻头可满足不同应用场景的施工需求。[0051] 在一些实施例中，中心座2的端部设有中心刀头4和侧刀头5，旋转翼甲3设于中心座2的侧部。可以理解的是，当旋转翼甲3和旋转翼乙11均处于闭合状态时，本实施例利用中心刀头4和侧刀头5进行钻孔。旋转翼甲3和旋转翼乙11均处于打开状态时，本实施例利用中心刀头4、侧刀头5、第一刀头3b和第二刀头11b进行钻孔。[0052] 需要说明的是，在上述各个实施例中，对钻杆1的具体结构不做限定，在一些实施例中，钻杆1包括芯杆1a、接头1b、介质注入通道1c、喷嘴1d和螺旋叶片1e，其中，接头1b用于与钻机的动力头连接，以驱动钻杆1转动，从而使钻杆1带动旋转翼甲3和旋转翼乙11转动。[0053] 需要说明的是，上述各个实施例，对实现旋转翼甲3和旋转翼乙11闭合和打开的具体方式不做限定，例如，可以通过设置驱动机构(如液压油缸等)来分别驱动旋转翼甲3和旋转翼乙11转动，以实现旋转翼甲3和旋转翼乙11各自的闭合和打开。[0054] 考虑到设置的方便性，同时为了简化结构，可以采用钻机本身的动力头驱动钻杆1正反转，实现旋转翼甲3和旋转翼乙11的闭合和打开。可以看出，上述实施例中复合旋转翼式扩径钻头的结构决定了复合旋转翼式扩径钻头的开闭动作可由复合旋转翼式扩径钻头的正反旋转实现，无需特定外力驱动系统，结构简单，作业可靠，制造容易，成本低。而且，复合旋转翼式扩径钻头的使用操作方法简单便捷，施工作业效率高。[0055] 下面以图1所示的复合旋转翼式扩径钻头为例，介绍复合旋转翼式扩径钻头闭合和打开的方法。[0056] 1、复合旋转翼式扩径钻头的闭合方法：[0057] 利用与接头1b连接的钻机动力头经钻杆1驱动复合旋转翼式扩径钻头按K向顺时针转动、并沿M向钻进预设量，在土压阻力作用下使旋转翼甲3和旋转翼乙11均自动按N向逆时针转动至闭合状态，此时复合旋转翼式扩径钻头的直径为最小(如图3、图4、图6和图8所示)。[0058] 2、复合旋转翼式扩径钻头的展开方法：[0059] 利用与接头1b连接的钻机动力头经钻杆1驱动复合旋转翼式扩径钻头按P向逆时针转动、并沿M向钻进预设量，在土压阻力作用下使旋转翼甲3和随动耳座10一同以第二销轴6为轴心按S向顺时针转动，当旋转翼甲3上的第一限位装置甲7与中心座2上的止动装置甲13接触后旋转翼甲3和随动耳座10的S向顺时针转动停止，旋转翼甲3完成展开；[0060] 继续驱动复合旋转翼式扩径钻头按P向逆时针转动、并沿M向钻进预设量，在土压阻力作用下使旋转翼乙11以第一销轴12为轴心相对旋转翼甲3继续按S向顺时针转动，当旋转翼乙11上的限位装置乙16与随动耳座10上的止动装置乙15接触后旋转翼乙11的S向顺时针转动停止，旋转翼乙11完成展开；至此旋转翼甲3和旋转翼乙11均已呈完全展开状态，复合旋转翼式扩径钻头处于最大直径的扩径状态(如图1、图2、图5和图7所示)。[0061] 需要说明的是，在本实施例中，K向为复合旋转翼式扩径钻头顺时针转动的方向，P向为复合旋转翼式扩径钻头逆时针转动的方向；S向为旋转翼甲3和旋转翼乙11顺时针转动的方向，N向为旋转翼甲3和旋转翼乙11逆时针转动的方向；M向为复合旋转翼式扩径钻头向地下钻进的方向。[0062] 除了上述复合旋转翼式扩径钻头，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的复合旋转翼式扩径钻头的钻机，该钻机的其它各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。[0063] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。[0064] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。[0065] 以上对本实用新型所提供的复合旋转翼式扩径钻头及钻机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。