[发明专利]一种多刀具扩孔装置

说明书

一种多刀具扩孔装置，应用于孔内高效切削的场合，可用于深孔切削，不需借助大型设备，多个刀具可以同时切削，操作方便，节省人力，提高扩孔效率。本装置由孔内固定系统、扩孔深度进给系统、刀具变径系统、刀具系统组成。孔内固定系统下端连接伸缩液压油缸，伸缩液压油缸连接旋转电机平台，旋转电机平台连接刀具变径系统。大平面支撑板在孔内固定液压油缸作用下贴紧在孔内壁，使得整个装置保持稳定。扩孔深度由进给液压油缸决定。工作时，在伸刀电动缸作用下，刀具变径系统会向下作展开动作，旋转电机会使得安装在刀具平面支撑板上的刀具系统开始旋转切削，扩孔直径可由直径位移传感器实时监测。

技术领域

本发明属于输电铁塔基础开挖领域，涉及输电铁塔基座开挖扩孔技术，具体是涉及一种多刀具扩孔装置，实现在不需借助大型设备下的钻孔高效率扩孔切削，满足输电铁塔基础开挖技术要求。

背景技术

输电铁塔是用于架空输电线路的主支撑单元。它不仅需要在足够的安全高度从地面上携带重型传输导线，而且还能承受各种各样的自然灾害。它对倾斜变形非常敏感，对地基不均匀沉降要求也高。输电铁塔基础常用的结构形式有独立基础、扩大基础和桩基础，输电铁塔的结构形式主要采用钢结构。但是像一些北方地区，煤矿比较多，地下有采空区。所以目前常规输电铁塔及基础结构难以适应采空区的地表移动，也有可能造成输电铁塔偏斜甚至倾覆。原来的方案是从地上向地下钻深度为10米，直径为1.8米的孔来固定输电铁塔基础。而鉴于上述原因，目前需要在大概8米的深度，把原来直径为1.8米的孔扩大成直径为2.4米的孔，这个孔的深度是2米，这样采取底部变大底座孔洞直径变大的方法可增大铁塔基座的牢固性，防止铁搭倾翻。地下孔洞内扩径存在较大技术难题，大多用大型扩孔设备来实现孔洞扩孔。但是输电塔大多在野外上坡上，地形复杂，环境恶劣，大型设备难以直接使用。目前输电铁塔的桩基扩孔，多采用小型挖掘机、装载机等小型作业设备，在此基础上改装洛阳铲等设备实现桩基开挖，通过人工扩孔方式。人工开挖方式存在效率、人员安全等隐患，因此迫切需要解决输电塔扩孔开挖的装备技术。

为解决地下孔洞扩径需求，大多依赖于大型装备，如授权公告号为CN101315021B，授权公告日为2011.11.02的中国发明专利公开了一种自动变径扩孔钻具，工作时需要借助大型设备钻机的作用力使变径连杆机构打开，刀具安装在连杆机构上，切削效率不高。与其类似，授权公告号为CN 104763328B，授权公告日为2017.03.08的中国发明专利公开了一种液压扩孔循环钻机及其扩孔桩施工工艺，利用吊车大型设备通过液压柱支撑导轨，扩孔工具安装在导轨上，液压驱动扩孔钻头进行扩孔。所以此类方法必须借助吊车、钻机等大型设备，不能用在输电铁塔扩孔切削环境中。

一些现有技术虽没有借助大型设备，但是装置内部存在问题，如授权公告号为CN102003146B，授权公告日为2012.12.12的中国发明专利公开了一种全液压扩眼器，扩眼刀翼内端安装不完整齿轮，齿轮与内部结构齿条相啮合，利用改变泵的排量使刀翼张开，虽不借助大型设备，但本装置操作比较复杂，需要同时控制泵压和钻压才能正常工作。而且此装置在使用时，会通过压力使装置下落入几个限位钢球来正常工作，结束时需要从地面向钻杆投入一个钢球来封堵油路，在深孔中，投入钢球的惯性很大，如果投入的钢球很大时，很容易破坏其他零件和本装置，影响整个装置的稳定性和可靠性，从而不能正常工作。与其类似，授权公告号为CN 104806170A，授权公告日为2015.07.29的中国发明专利公开了一种钻井采煤大变径扩眼钻头，能够实现变径扩孔，但是结构比较复杂，也需要严格控制不同的油压来执行动作，并且需要油压压力控制钢球来执行动作，容易出现误动作。还有如授权公告号为CN 107083923B，授权公告日为2019.02.19的中国发明专利公开了一种可变径扩孔钻具，通过液压油来控制凸轮的位置，从而使扩孔刀具打开，但该钻具结构比较复杂，要求比较高，该装置含多个密封圈、活塞、弹簧，在刀翼上镶有金刚石复合片，，容易损坏刀具，成本高。

现有地下孔洞扩孔大多为大型设备，不能满足输电铁塔的应用要求，为此，提出了一种多刀具扩孔装置，可在已建立的竖孔中扩孔，满足输电铁塔的小型开挖要求，并可作为附件，适合我国北方大部分铁塔建设。

发明内容