專利名稱：自鉆式錨的制作方法
自鉆式描
背景技術(shù)：
在鉆孔、采礦、打通隧道以及其他各種操作中通常需要錨定所使用的設(shè)備，以使該 設(shè)備在被操作時不移動。同樣地，通常需要支撐或加固巖石和土壤防止在挖掘期間坍塌、突 然落下或滑動。未被充分錨定的挖掘設(shè)備以及未被充分支撐的巖石可能導致低效率以及危害。傳統(tǒng)地，通過首先對期望放置錨或螺栓的介質(zhì)鉆孔來安裝錨定和支撐系統(tǒng)。隨后，在移除鉆桿之后，將錨或螺栓固定在孔中。錨的當前設(shè)計存在多個缺點。當前的錨相當復 雜并且包括制造成本高且使用困難的專用零件。當前的錨還需要水泥漿、環(huán)氧樹脂或某種 其他黏合劑以將錨固定在適當?shù)奈恢蒙?。最后，當前的錨未被設(shè)計成可在不再需要錨之后 從安裝錨的介質(zhì)中將錨移除，導致重大浪費和安全危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容用于以簡化形式介紹構(gòu)思的選擇，其在下文的具體實施方式
中被進一 步描述。本發(fā)明內(nèi)容并非旨在確定所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也并非旨在 用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。本發(fā)明的一個實施例包括一種自鉆式錨。該自鉆式錨包括具有第一端和第二端的 鉆桿以及附連到該鉆桿的第一端上的鉆頭。該自鉆式錨還包括擴展殼體和桿套管，該擴展 殼體被套在所述鉆桿上、接近所述第一端并鄰近所述鉆頭，該桿套管被套在所述鉆桿上并 鄰近所述擴展殼體。本發(fā)明的另一個實施例包括一種用于組裝自鉆式錨的方法。該方法包括提供具有 第一端和第二端的鉆桿以及將鉆頭附連到該鉆桿的第一端上。該方法還包括將擴展殼體 套在所述鉆桿上接近所述第一端并鄰近所述鉆頭，以及將桿套管套在所述鉆桿上并鄰近該 擴展殼體。本發(fā)明的另一個實施例包括一種用于安裝自鉆式錨的方法。該方法包括組裝自 鉆式錨；將該自鉆式錨推進介質(zhì)中到所期望的深度；以及將該自鉆式錨固定在該所期望的深度。本發(fā)明的這些以及其他目的和特征將通過以下描述和所附的權(quán)利要求變得更充 分清晰，或者如下文中陳述的那樣通過實踐本發(fā)明可以獲悉本發(fā)明的這些以及其他目的和 特征。


為進一步闡明本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點以及特征，將參照在附圖中示出的特定實 施例提供對本發(fā)明的更詳細的描述。應意識到這些附圖僅示出了本發(fā)明的說明性實施例， 因此不能看作限制其范圍。通過使用附圖，用附加特征和細節(jié)描述并解釋本發(fā)明，附圖中圖1示出了能夠用于形成自鉆式錨的一些部件；圖2示出了能夠用于與自鉆式錨結(jié)合的一些輔助部件；
圖3為示出一種用于組裝自鉆式錨的方法的流程圖；圖4示出正被組裝的自鉆式錨；圖5為示出一種用于安裝自鉆式錨的方法的流程圖；圖6示出正被推進介質(zhì)中的自鉆式錨；圖7示出正被固定在介質(zhì)中的自鉆式錨；圖8為示出一種用于保持自鉆式錨的方法的流程圖；圖9示出了已被保持的自鉆式錨；圖10為示出一種用于移除自鉆式錨的一些部件的方法的流程圖；以及圖11示出了保持機構(gòu)、鉆桿和桿套管已被移除的自鉆式錨。
具體實施例方式根據(jù)在此公開的實施例，描述了一種自鉆式錨，該自鉆式錨易于使用并且比傳統(tǒng)錨更節(jié)約成本。該自鉆式錨可在不使用水泥漿、環(huán)氧樹脂或某種其他黏合劑的情況下被固 定，以將該自鉆式錨固定在適當?shù)奈恢蒙?。此外，該自鉆式錨可被安裝在介質(zhì)中，該介質(zhì)既 可以是松散的材料(例如松散的巖石或沙礫)、實心材料(例如堅實的巖石或混凝土)，又 可以是在堅實部分的頂部上方具有松散覆蓋層的堅實介質(zhì)。此外，該自鉆式錨的一些部件 能夠在不再需要它們之后從安裝該自鉆式錨的介質(zhì)中移除，導致減少浪費并提高安全性。圖1示出了能夠用于形成自鉆式錨的一些部件的示例。所示出的一個部件為鉆頭 105，其具有刀頭105A以及柄105B。在一些實施例中，柄105B可以包含內(nèi)螺紋或可以是快 速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許連接到提供轉(zhuǎn)矩、 推力或這兩者的部件或裝置的機構(gòu)。此外，可以選擇柄105B的類型，以允許鉆頭105如在 下文中描述的那樣與自鉆式錨的其他部件斷開。在一些實施例中，柄105B可以是錐形的。 錐度相對于鉆頭105的軸可以在約5度至約25度的范圍內(nèi)，或可以是任何其他允許正確安 裝如下所述自鉆式錨的其他部件的值。在一些實施例中，鉆頭105的刀頭105A可以具有比 其他部件更大的直徑，以確保如下所述能夠在合適的時間將其他部件插入到所鉆的孔中。鉆頭105的刀頭105A可以由任何用于適當?shù)卮倘胱糟@式錨將安裝到的介質(zhì)的材 料制成，所述材料包括低碳鋼、高碳鋼、高速鋼、鈷鋼、碳化鎢、多晶金剛石、或任何其他合適 的材料。此外，鉆頭105可被涂覆有黑色氧化物、一氮化鈦(TiN)、氮化鈦鋁(TiAN)、氮化鈦 碳(TiCN)、金剛石粉末、氮化鋯、或任何其他能夠提供所需要的特征的材料。此外，鉆頭105 的形狀和尺寸可以是任何適于產(chǎn)生所期望的形狀和直徑的孔的形狀或尺寸。圖1中還示出了鉆桿110。如圖1所示，鉆桿110具有大體上均勻的螺紋，所述螺 紋被沿著鉆桿110的部分長度以及其第一端IlOA布置，或者沿著可以與鉆頭105連接的端 布置。在其他實施例中，鉆桿110可以在其整個長度上或未在其長度上具有螺紋。所述螺 紋可以是右旋的或左旋的，并且可以具有用以連接到鉆頭105或?qū)⒈贿B接到鉆桿110的第 一端IlOA或第二端IlOB的任何其他部件所需的任何間距。例如，螺紋尺寸可以是R25或 任何其他尺寸。此外，鉆桿110的第一端IlOA可以被配置成與快速接頭、支架柄、直柄、六 角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許連接到諸如鉆頭105的部件的、并且允許 傳遞轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的機構(gòu)配合。如圖1所示，在鉆桿110的第二端IlOB上是用于將鉆桿110連接到鉆孔機或其他用于提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的裝置的六角傳動部。在其他實施例中，鉆桿110的第二端IlOB可以是帶有螺紋的，或者可以具有支架柄、直柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄或任何其他 允許將鉆桿110連接到鉆孔機或其他用于提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的機械裝置的機構(gòu)。例如，在一個實施例中，鉆桿110的第二端IlOB是帶有螺紋的。鉆桿Iio可由包括鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、MONEL 、鋁、塑料在內(nèi)的 任何材料制成，或由任何其他適當堅硬以將轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者傳遞到鉆頭105并確保該 鉆桿能夠承受使用自鉆式錨時的縱向應力的材料制成。此外，鉆桿110可以涂覆有黃銅、 鋅、鉻、或任何其他將為鉆桿110提供額外強度或提供其他所期望的特征的材料。在一些實 施例中，鉆桿110的部分可以涂覆有環(huán)氧樹脂或任何其他不會妨礙螺紋或其他特征的功能 的抗腐蝕涂層。圖1中示出的另一個部件為擴展殼體115。所示的擴展殼體115大體上是中空的，使其套在鉆桿110的外徑上。在一些實施例中，如在下文中描述的那樣，擴展殼體115可以 在其全部或部分長度上裂開，以使得在被楔入到鉆頭105與自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)之間 時擴展殼體115能夠在徑向上擴展。在其他實施例中，擴展殼體115可以具有預加工的斷 裂點、可以制成為兩半、由延展性材料制成或可以以任何其他允許徑向擴展的方式成型。此 夕卜，擴展殼體115可以在一端是喇叭形的，以允許擴展殼體115更易于被楔入到鉆頭105與 自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)之間。擴展殼體115可以由任何具有足夠可延展性以允許擴展殼體115擴展、但足夠堅硬以防止擴展殼體115在被施加力時在超限使用的情況下被損壞或彎曲的材料制成。在一 些實施例中，這樣的材料可以包括鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、MONEL 、鋁、塑料 或任何其他具有所期望的特征的材料。擴展殼體115的長度取決于該錨被固定到的介質(zhì)、該錨需要對抗的力、以及其他因素。在一些實施例中，自鉆式錨為了防止錨被拉離其固定位置而必須對抗的力越大，則擴 展殼體115可以越長。增加的長度可以提供更大量的摩擦，以對抗自鉆式錨的脫離。在其 他實施例中，若介質(zhì)是松散的，例如松散的巖石或沙礫，則擴展殼體115可以比介質(zhì)是堅實 材料(例如堅實的巖石或混凝土)時更長。增加的長度將提供更大的表面積，進而將提供 更大量的摩擦，以對抗自鉆式錨的脫離。盡管所示出的擴展殼體115具有大體上光滑的表面，但是擴展殼體115的內(nèi)表面、外表面或這兩個表面可以是質(zhì)地粗糙的，以增加表面上的摩擦。該質(zhì)地可以包括脊狀突起、 結(jié)節(jié)、棱、點、脊、齒、輪圈、褶皺、隆起、凸起或任何其他設(shè)計用于提供所期望的量的摩擦的 質(zhì)地特征。此外，可以對內(nèi)表面、外表面、或這兩個表面施加涂層，例如噴涂金屬，以增加擴 展殼體115的表面上的摩擦。圖1中還示出了桿套管120。所示的桿套管120是中空的并且具有足夠大的內(nèi)徑，以允許桿套管120被安裝在鉆桿110的外徑上。桿套管120被配置成不但保持被鉆出的孔 開口而且將力傳遞給擴展殼體115。該力的傳遞將擴展殼體115楔入到鉆頭105與自鉆式 錨被安裝到的介質(zhì)之間。桿套管120可以具有任何允許其執(zhí)行該功能的構(gòu)造，包括圖1中 示出的構(gòu)造。在一些實施例中，桿套管120可以是單個部件或者可以是共同執(zhí)行該等效功 能的多個部件。桿套管120可以足夠長，以覆蓋整個鉆桿110或僅覆蓋其一部分。桿套管120可以由鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、MONEL 、鋁、塑料或任何其他足夠剛硬的材料制成，以允許桿套管120將力傳遞到擴展殼體115上并迫使擴展殼體 115進入到鉆頭105與自鉆式錨被安裝到的介質(zhì)之間。此外，桿套管120可以被黃銅、鋅、 鉻、或任何其他為桿套管120提供額外強度或提供其他所期望的特征的材料涂覆。桿套管 120可以被環(huán)氧樹脂或任何其他抗腐蝕材料涂覆，以防止桿套管120在保持在孔中時被腐 蝕或以其他形式惡化。在一些實施例中，桿套管120可以在自鉆式錨被用于使設(shè)備固定或 由于任何其他原因而被留在孔中時保持在該孔中。在其他實施例中，桿套管120可以在自 鉆式錨被使用時被移除。 圖2示出了可以用于與自鉆式錨結(jié)合的一些示例性輔助部件。這些輔助部件中的 一個為傳動套管125。傳動套管125可以用于將力傳遞到桿套管120，桿套管120隨后將力 傳遞到擴展殼體115，將擴展殼體115楔入鉆頭105與自鉆式錨所固定到的介質(zhì)之間。在一 些實施例中，傳動套管125可以是中空的并且具有足夠的長度，以覆蓋鉆桿110的未被桿套 管120或擴展殼體115覆蓋的部分。在其他實施例中，傳動套管125可以具有足夠的長度， 以在鄰接桿套管120時延伸超出鉆桿110的端部。在另一些實施例中，傳動套管125可以 是中空的，具有一個封閉端125A，并且用于安裝在桿套管120的端部上。傳動套管125可以 具有一個封閉端125A，使得力可以被施加到傳動套管125的封閉端125A上，并且被傳遞至 桿套管120。封閉端125A能夠在施加力時防止傳動套管125的彎曲或變形。傳動套管125可以由鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、MONEL 、鋁、塑料或任 何其他足夠剛硬的材料制成，以允許傳動套管125將力傳遞到桿套管120，桿套管120隨后 將該力傳遞到擴展殼體115并將擴展殼體115楔入鉆頭105與自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)之 間。此外，傳動套管125可以用黃銅、鋅、鉻、或任何其他為傳動套管125提供額外強度或提 供其他所期望的特征的材料涂覆。此外，傳動套管125的形狀可以被配置成使得力向桿套 管120的傳遞最大化。圖2中示出的另一個輔助部件為轉(zhuǎn)換器127。轉(zhuǎn)換器127可以將一種類型的傳動部 變成另一種類型。例如，所示的轉(zhuǎn)換器127在其第一端127A具有螺紋，而在其第二端127B 具有六角傳動部。該螺紋允許轉(zhuǎn)換器127被連接到鉆桿110的第二端127B，用于將轉(zhuǎn)矩、推 力或這兩者傳遞至鉆桿110。在一些實施例中，若鉆桿110是具有螺紋的，則轉(zhuǎn)換器127可 以在與鉆桿110連接的端部上具有內(nèi)螺紋，使得轉(zhuǎn)換器127可以被擰到鉆桿110上?？商?選地，第一端127A可以被配置成與快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐 柄、或任何其他允許連接到鉆桿110的傳動部或任何其他部件并允許傳遞轉(zhuǎn)矩、推力或這 兩者的機構(gòu)配合。在一些實施例中，轉(zhuǎn)換器127的第二端127B可以用于被插入或以其他方式被附 連到鉆孔機、或其他用于產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的裝置上，用于將自鉆式錨推進 至所期望的深度。在一些實施例中，傳動部可以是快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、 三角柄、莫氏錐柄、孔眼、鉤、平臺或任何其他允許連接到鉆孔機或其他用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩、推力 或這兩者的裝置上的機構(gòu)。此外，轉(zhuǎn)換器127可以由鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、 MONEL 、鋁、塑料或任何其他足夠剛硬的材料制成，以允許將轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者從鉆孔 機傳遞至鉆桿110。另外，轉(zhuǎn)換器127可以被黃銅、鋅、鉻、或任何其他為轉(zhuǎn)換器127提供額 外強度或提供其他所期望的特征的材料涂覆。 圖2中還示出了連接器128。連接器128可以用于將轉(zhuǎn)換器127連接或耦合至鉆桿110。連接器128可以由鋼、不銹鋼、鈦、黃銅、青銅、硅青銅、MONEL 、鋁、塑料或任何 其他合適的材料制成。另外，連接器128可被黃銅、鋅、鉻、或任何其他為連接器128提供額 外強度或提供其他所期望的特征的材料涂覆。連接器128可以包含內(nèi)螺紋，使得連接器128 可以被擰到或連接到鉆桿110的第二端IlOB上，或可以為任何其他允許連接到鉆桿110的 第二端IlOB的形狀或構(gòu)造。連接器128的另一端可以同樣是帶有螺紋的，或具有任何其他 用于連接到轉(zhuǎn)換器127或任何其他所期望的部件的形狀或構(gòu)造。圖3示出了用于組裝自鉆式錨的方法300的示例。方法300可以用于組裝圖1所示的自鉆式錨；因此，將結(jié)合圖1所示的自鉆式錨說明方法300。然而，應注意，圖1所示的 自鉆式錨僅是可實現(xiàn)方法300的多個自鉆式錨中的一個。方法300包括提供(305)鉆桿，例如提供鉆桿110。鉆桿110可以在其包括第一 端IlOA和第二端IlOB的整個長度或部分長度上具有螺紋。所述螺紋可以是右旋的或左旋 的，并且可以具有用以連接到鉆頭105或任何要被連接到鉆桿110的第一端IlOA的其他部 件所需的任何間距。例如，螺紋尺寸可以是R25或任何其他尺寸。此外，鉆桿110的第一端 IlOA可以被構(gòu)造成與快速接頭、支架柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其 他允許連接到諸如鉆頭105的部件的并且允許傳遞轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的機構(gòu)配合。在一些實施例中，鉆桿110可在其第二端IlOB上具有用于將鉆桿110連接到鉆 孔機或其他用于提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的裝置的六角傳動部。在其他實施例中，鉆桿110 的第二端IlOB可以是帶有螺紋的或可以具有支架柄、直柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任 何其他允許將鉆桿110連接到鉆孔機或其他用于提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的機械裝置的機 構(gòu)。方法300還包括將鉆頭(例如鉆頭105)附連(310)到鉆桿110上。鉆頭105具 有刀頭105A和柄105B。在一些實施例中，柄105B可以包含內(nèi)螺紋或可以是快速接頭、支架 柄、直柄、六角柄、SDS柄、三角柄、莫氏錐柄、或任何其他允許用于連接到鉆桿110或其他用 于提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者的裝置的機構(gòu)。此外，可以選擇柄105B的類型，以允許鉆頭105 如在下文中描述的那樣與鉆桿110或其他裝置斷開。在一些實施例中，柄105B可以是錐形 的。錐度可以相對于鉆頭105的軸在約5度至約25度的范圍內(nèi)，或可以是任何其他允許適 當安裝將在下文中描述的自鉆式錨的其他部件的值。在一些實施例中，鉆頭105的頭105A 可以具有比其他部件更大的直徑，以確保如在下文中描述的那樣能夠在需要時將所述其他 部件插入到所鉆的孔中。方法300還包括將擴展殼體(例如擴展殼體115)套在鉆桿110上(315)。擴展殼 體115可以被定位為鄰近鉆頭105?！班徑北幌薅槲恢媒咏蛳噜彙Ｒ虼?，擴展殼體115 可以接近但不一定接觸鉆頭105，或者擴展殼體115可以鄰接鉆頭105。擴展殼體115大體 上是中空的，使得其套在鉆桿110的外徑上。在一些實施例中，如在下文中描述的那樣，擴 展殼體115可以在其全部或部分長度上裂開，以使得在被楔入到鉆頭105與自鉆式錨所安 裝到的介質(zhì)之間時擴展殼體115能夠在徑向上擴展。在其他實施例中，擴展殼體115可以 具有預加工的斷裂點、可以制成為兩半、由延展性材料制成或可以以任何其他允許徑向擴 展的方式成型。此外，擴展殼體115可以在一端是喇叭形的，以允許擴展殼體115更容易被 楔入鉆頭105與自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)之間。在一些實施例中，擴展殼體115具有大體上光滑的表面。在其他實施例中，擴展殼體115的內(nèi)表面、外表面或這兩個表面可以是質(zhì)地粗糙的，以增加沿著表面的摩擦。該質(zhì)地 可以包括脊狀突起、結(jié)節(jié)、棱、點、脊、齒、輪圈、褶皺、隆起、凸起或任何其他設(shè)計用于提供所 期望的量的摩擦的質(zhì)地特征。此外，涂層(諸如噴涂金屬)可以被施加到內(nèi)表面上、外表面 上、或兩個表面上，以增加沿著擴展殼體115的表面的摩擦。方法300還包括將桿套管120套在鉆桿110上(320)。桿套管120可以被定位為 鄰近擴展殼體115。因此，桿套管120可以接近但不一定接觸擴展殼體115，或者桿套管120 可以鄰接擴展殼體115。桿套管120可以是中空的并且具有足夠大的內(nèi)徑，以允許桿套管120被套在鉆桿110的外徑上。桿套管120被構(gòu)造成既保持被鉆出的孔開口，若需要，又將力傳遞給擴展殼 體115。該力的傳遞將擴展殼體115楔入到鉆頭105與自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)之間。桿 套管120可以具有任何允許其執(zhí)行該功能的構(gòu)造。在一些實施例中，桿套管120可以是單 個部件或可以是共同執(zhí)行該等效功能的多個部件。桿套管120可以足夠長，以覆蓋整個鉆 桿110或僅覆蓋其一部分。圖4示出了組裝自鉆式錨的示例。鉆頭105被擰到或以其他方式被附連到鉆桿 110上。若鉆孔時鉆頭105的旋轉(zhuǎn)是順時針的，則鉆桿110的螺紋可以是右旋的，以使得鉆 頭105在用于產(chǎn)生鉆孔的鉆孔操作期間緊固在鉆桿110上。若鉆孔時鉆頭105的旋轉(zhuǎn)是逆 時針的，則鉆桿110的螺紋可以是左旋的，以使鉆頭105在用于產(chǎn)生鉆孔的鉆孔操作期間緊 固在鉆桿110上。擴展殼體115被套在鉆桿110上。擴展殼體115被滑至鄰近鉆頭105的 位置。桿套管120被套在鉆桿110上并被滑至鄰近擴展殼體115的位置。圖5示出了用于安裝自鉆式錨的方法500的示例。方法500可用于安裝圖1和圖 4所示的自鉆式錨；因此，將結(jié)合圖1和圖4所示的自鉆式錨說明方法500。然而，應注意， 圖1和圖4所示的自鉆式錨僅是可實現(xiàn)方法500的多個自鉆式錨中的一個。方法500包括組裝(505)自鉆式錨。鉆頭105被擰到或以其他方式被附連到鉆 桿110上。若鉆孔時鉆頭105的旋轉(zhuǎn)是順時針的，則鉆桿110的螺紋可以是右旋的，以使鉆 頭105在用于產(chǎn)生鉆孔的鉆孔操作期間緊固在鉆桿110上。若鉆孔時鉆頭105的旋轉(zhuǎn)是逆 時針的，則鉆桿110的螺紋可以是左旋的，以使鉆頭105在用于產(chǎn)生鉆孔的鉆孔操作期間緊 固在鉆桿110上。擴展殼體115被套在鉆桿110上。擴展殼體115被滑至鄰近鉆頭105的 位置。桿套管120被套在鉆桿110上并被滑至鄰近擴展殼體115的位置。方法500還包括將自鉆式錨推送(510)至自鉆式錨所安裝到的介質(zhì)中所期望的深 度。推送(510)自鉆式錨可通過使用鉆機或其他通過鉆桿110向鉆頭105提供轉(zhuǎn)矩、推力 或這兩者的合適的裝置來完成，從而將鉆頭105推送到介質(zhì)中。所期望的深度取決于自鉆 式錨被推送到的材料、鉆桿110的長度、需要該錨抵抗的力、以及其他因素。此外，可以控制 鉆桿110的暴露的長度，以使最終安裝之后暴露的自鉆式錨的量最小。這樣的最小化能夠 提高安全性并且使得對設(shè)備或在自鉆式錨被安裝在路基上時對諸如輪胎的其他材料的損 壞最小化。圖6示出了被推進介質(zhì)中的自鉆式錨的示例。通過鉆孔機或其他合適的裝置向鉆 桿Iio的傳動部提供轉(zhuǎn)矩、推力或這兩者。通過鉆桿110與鉆頭105之間的連接將轉(zhuǎn)矩、推 力或這兩者傳遞至鉆頭105。鉆頭105刺穿介質(zhì)132的表面130并產(chǎn)生鉆孔135。此外，鉆 頭105的槽或螺旋可以進一步將鉆頭105拉入到介質(zhì)132中，這可以將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成推力。拖拉鉆頭105造成自鉆式錨的剩余部分被拉入鉆孔135中。這允許自鉆式錨被推進至合適的深度。在一些實施例中，擴展殼體115和桿套管120具有比鉆頭105的刀頭的直徑小的外徑。這允許擴展殼體115和桿套管120容易滑入孔135中。當擴展殼體115和桿套管120 跟隨鉆頭105進入孔135時，若介質(zhì)132由諸如松散的巖石或沙礫的松散材料構(gòu)成，則擴 展殼體115和桿套管120還可以用于保持孔135開口。在可替選實施例中，擴展殼體115、 桿套管120或這兩者可以在鉆桿110和鉆頭105被推進至合適的深度之后被套在鉆桿110 上。例如，若介質(zhì)132由堅實的材料構(gòu)成，并且在鉆孔期間孔135阻塞的危險性很小或沒有 這樣的危險，則可在鉆孔之后將擴展殼體115、桿套管120或這兩者套在鉆桿110上，以使鉆 孔操作期間所使用的部件最少化。在其他實施例中，可以在鉆孔之后將擴展殼體115、桿套 管120或這兩者套在鉆桿110上，以使得對擴展殼體115和桿套管120的損壞最小化并將 其保留用于固定操作。返回圖5，方法500還包括固定(515)所述自鉆式錨。在一些實施例中，可以通過 將擴展殼體115楔入到鉆頭105與自鉆式錨被固定到的介質(zhì)之間來固定自鉆式錨?？梢酝?過向擴展殼體115施加力來將擴展殼體115楔入鉆頭105與介質(zhì)之間。力可通過桿套管 120施加，桿套管120能夠頂著擴展套管推送。在一些實施例中，可以將力直接施加在桿套 管120上。在其他實施例中，傳動套管125可以被套在鉆桿110的暴露的一端上，并且可以 將力施加在傳動套管125上。在另一些實施例中，若桿套管120延伸超出鉆桿110的端部， 則傳動套管125可以被直接套在桿套管120上。該力可以通過用諸如大錘等工具的體力勞 動來施加，或通過用于手動施加力的其他工具來施加?？商孢x地，可以使用任何已知的諸如 液壓缸等動力設(shè)備施加該力。當期望施加已知的力時，可以使用動力設(shè)備。圖7示出了將自鉆式錨固定在介質(zhì)132中的示例。力被施加到傳動套管125上。 該力被傳遞至桿套管120并且隨后被傳遞至擴展殼體115。該力將擴展殼體115楔入到鉆 頭105與固定自鉆式錨的介質(zhì)132之間。介質(zhì)132、擴展殼體115以及鉆頭105之間的摩擦 力防止自鉆式錨脫離。圖8示出了用于保持自鉆式錨的方法800的示例。方法800可用于保持圖1和圖 7所示的自鉆式錨；因此，將結(jié)合圖1和圖7所示的自鉆式錨說明方法800。然而，應注意， 圖1和圖7所示的自鉆式錨僅是可實現(xiàn)方法800的多個自鉆式錨中的一個。方法800包括將板定位(805)在鉆桿上，例如定位在鉆桿110上。該板可以是分立 部件，或者可以是另一設(shè)備的一部分。該板將與介質(zhì)132的表面130平齊或幾乎平齊。該 板可以為其他固定元件提供平坦的表面。該板還可以防止鉆桿110移動。在鉆孔135中， 若存在桿套管120，則可以防止橫向移動。然而，桿套管120不延伸至表面。在一些實施例 中，孔135在該板中的直徑幾乎與鉆桿110的外徑相同，從而防止鉆桿110相對于該板移 動。在其他實施例中，該板可包含與鉆桿110的形狀互補的孔135，從而允許該板被牢固地 安裝在鉆桿110的周圍。例如，該板可以具有允許將該板擰到鉆桿110上的螺紋。一旦該 板被固定，該板與介質(zhì)132的表面130之間的摩擦會防止該板移動，這又防止鉆桿110橫向 移動。方法800還包括將螺母擰(810)到鉆桿110上以及緊固(815)該螺母，直至該螺 母與該板平齊或幾乎平齊，并且該板與介質(zhì)132的表面130平齊或幾乎平齊。緊固(815)所述螺母能夠防止自鉆式錨的橫向移動。該板與介質(zhì)132的表面130之間的摩擦力以及該 螺母與該板之間的摩擦力能夠防止鉆桿110移動。此外，緊固(815)所述螺母能夠使得錨 更加牢固。當螺母被緊靠該板緊固時，若錨未被很好地固定，則涉及的力會將鉆桿110拉出 孔135。而這會更牢固地將鉆頭105拉入擴展殼體115中。若擴展殼體115與鉆頭105 — 起滑動，則擴展殼體115可最終拉入桿套管120中，進而會拉入該板中，從而防止進一步滑 動。結(jié)果將是擴展殼體115被更穩(wěn)定地楔入鉆頭105與介質(zhì)132之間，使得自鉆式錨更牢 固。在一些實施例中，第二螺母可被擰到鉆桿110上并被緊靠第一螺母緊固，作為鎖 緊螺母?？商孢x地，諸如鉤、孔眼、或任何其他附件的其他附件可以被擰到或以其他方式附 連到鉆桿110的突起端上，以作為諸如鎖緊螺母的鎖定機構(gòu)，或者為自鉆式錨提供附連方
法。圖9示出了被固定的自鉆式錨的示例。板140被定位在鉆桿110上。板140可以 是分立部件或可以是另一設(shè)備的一部分。板140將與介質(zhì)132的表面130平齊或幾乎平 齊。板140可以為其他固定元件提供平坦的表面。板140還可以保持鉆桿110不移動。在 鉆孔135中，桿套管120可防止橫向移動。然而，桿套管120不延伸至表面。在一些實施例 中，孔135在板140中的直徑幾乎與鉆桿110的外徑相同，從而防止鉆桿110相對于板140 移動。在其他實施例中，板140可以包含與鉆桿110的形狀互補的孔135，從而允許板140 被牢固地安裝在鉆桿110的周圍。例如，板140可以具有允許將板140擰到鉆桿110上的 螺紋。一旦板140被固定，板140與介質(zhì)132的表面130之間的摩擦會防止板140移動，而 這會防止鉆桿110的橫向移動。螺母145被擰到鉆桿110上，并且緊固螺母145，直至螺母145與板140平齊或幾 乎平齊，并且板140與介質(zhì)132的表面130平齊或幾乎平齊。緊固螺母145能夠防止自鉆 式錨的橫向移動。板140與介質(zhì)132的表面130之間的摩擦力以及螺母145與板140之間 的摩擦力能夠防止鉆桿110的移動。此外，緊固螺母145能夠使得錨更加牢固。當螺母145 被緊靠板140緊固時，若錨未被很好地固定，則涉及的力會將鉆桿110拉出孔135。而這會 更牢固地將鉆頭105拉入擴展殼體115中。若擴展殼體115與鉆頭105 —起滑動，則擴展 殼體115可最終拉入桿套管120，隨后會拉入板140中，從而防止進一步的滑動。結(jié)果將是 擴展殼體115被更穩(wěn)定地楔入鉆頭105與介質(zhì)132之間，使得自鉆式錨更牢固。在一些實施例中，第二螺母(未示出)可以被擰到鉆桿110上并被緊靠第一螺母 145緊固，作為鎖緊螺母?？商孢x地，諸如鉤、孔眼、或任何其他附件等其他附件可以被擰到 或以其他方式附連到鉆桿110的突出端上，以作為諸如鎖緊螺母的鎖定機構(gòu)，或者為自鉆 式錨提供附連方法。圖10示出了用于移除自鉆式錨的部件的方法1000。部件的移除消除了浪費，因 為被移除的部件可以被再次用于其他自鉆式錨或其他應用中。部件的移除還降低成本，因 為一些或所有部件可以用于其他安裝。部件的移除還能夠最小化留在介質(zhì)132中的剩余材 料。在一些實施例中，例如采礦作業(yè)，使剩余材料最小化能夠降低掘到錨的可能性。若剩余 材料未被最小化，掘到錨會產(chǎn)生安全危險。在其他實施例中，例如在自鉆式錨被安裝在路基 中的實施例中，使剩余材料的量最小化能夠保護汽車輪胎和其他設(shè)備。則方法1000包括移除(1005)保持機構(gòu)(如果有保持機構(gòu)的話)。若存在，則可通過移除第二螺母或其他附件來移除保持機構(gòu)?？赏ㄟ^從鉆桿Iio上擰下螺母145來移除第一螺母145。若適用的話，隨后可從鉆桿110上移除或擰下板140。方法1000還包括從鉆頭105上旋開(1010)鉆桿110并移除鉆桿110。在一些實 施例中，鉆孔機或其他裝置可被附連至鉆桿110的第二端IlOB上的傳動部，并且反向工作。 因為擴展殼體115被楔入鉆頭105與介質(zhì)132之間，因此可防止鉆頭105旋轉(zhuǎn)以及退出孔 135。因此，由鉆孔機、或其他裝置提供的轉(zhuǎn)矩會用于將鉆桿110從鉆頭105上旋開。鉆桿 110隨后被拉出孔135，以在另一應用中被再次使用。在其他實施例中，可在單一步驟中執(zhí)行移除(1005)保持機構(gòu)以及從鉆頭105上旋 開(1010)鉆桿110并移除鉆桿110的步驟。使用斯蒂爾森扳手、管扳手、或任何其他可用 于松開螺母145的扳手或工具來松開第一螺母145。如果存在防松螺母，則防松螺母結(jié)合第 一螺母145并且將所施加的移動傳遞至鉆桿110。這從鉆頭105松開并最終移除鉆桿110， 鉆頭105仍然固定在介質(zhì)132中。保持機構(gòu)和鉆桿110可隨后被拉出孔135，以在另一應用 中被再次使用。若存在桿套管120，則方法1000還包括移除(1015)桿套管120。在一些實施例中， 該套管可被簡單地從孔135中拉出。在其他實施例中，可能需要提供用于抓緊桿套管120 的機構(gòu)的工具，諸如針頭鉗，以方便桿套管120的移除。在另一些實施例中，鉆桿110可具 有用于將桿套管120與鉆桿110 —起移除的一些機構(gòu)，諸如卡箍或其他機構(gòu)。在其他實施 例中，桿套管120可不被移除，而是被留在孔135中。圖11示出了自鉆式錨，其中保持機構(gòu)、鉆桿110以及桿套管120已被移除。鉆頭 105和擴展套管保持在介質(zhì)132中。在一些實施例中，它們可隨后被用在自鉆式錨中，例如 在保持機構(gòu)或鉆桿110已損壞并且要替換它們的情況下那樣。在其他實施例中，它們可被 無限期地留在介質(zhì)132中而不再使用?？稍诓幻撾x本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下以其他特定形式實施本發(fā)明。從任 何方面看都認為所描述的實施例僅是說明性的而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍通過所 附權(quán)利要求表明，而不是通過前面的描述表明。所有在權(quán)利要求的等同內(nèi)容的含義和范圍 內(nèi)的變化都被包含在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種自鉆式錨，包括鉆桿，其中，該鉆桿具有第一端和第二端；鉆頭，其中，該鉆頭附連到所述鉆桿的第一端；擴展殼體，其中，該擴展殼體被套在所述鉆桿上，接近所述第一端并鄰近所述鉆頭；以及桿套管，其中，該桿套管被套在所述鉆桿上并鄰近所述擴展殼體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，其中，所述鉆桿具有被布置在其整個或部分長度 上的螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自鉆式錨，其中，所述鉆桿上的螺紋尺寸為R25。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自鉆式錨，其中，所述螺紋包括左旋螺紋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，其中，所述鉆桿包括所述第二端上的傳動部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自鉆式錨，其中，所述傳動部為六角形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自鉆式錨，其中，所述傳動部通過連接器被附連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，其中，所述鉆頭包括具有整體錐形的柄。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自鉆式錨，其中，所述擴展殼體的內(nèi)徑超過所述鉆頭的柄的 最小外徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，其中，所述擴展殼體在其長度的至少一部分上包括裂縫。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，其中，所述擴展殼體包括足夠剛硬的材料，以利 用通過所述套管傳送的力被推進到所述鉆頭與介質(zhì)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自鉆式錨，還包括傳動套管，該傳動套管被套在所述鉆桿的第二端上并鄰近所述桿套管。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自鉆式錨，其中，所述傳動套管包括封閉端。
14.一種用于組裝自鉆式錨的方法，包括 提供具有第一端和第二端的鉆桿；將鉆頭附連到所述鉆桿的第一端；將擴展殼體套在所述鉆桿上、接近所述第一端并鄰近所述鉆頭；以及 將桿套管套在所述鉆桿上并鄰近所述擴展殼體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于組裝自鉆式錨的方法，還包括 將傳動套管套在所述鉆桿的第二端上并鄰近所述桿套管。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于組裝自鉆式錨的方法，其中，所述鉆桿包括所述第二 端上的傳動部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于組裝自鉆式錨的方法，其中，所述傳動部通過連接器 被附連。
18.一種用于安裝自鉆式錨的方法，包括 組裝根據(jù)權(quán)利要求14所述的自鉆式錨；將該自鉆式錨推進到介質(zhì)中到達所期望的深度；以及 將該自鉆式錨固定在該所期望的深度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，在將所述自鉆式錨推進至所期望的深度之后，所述擴展殼體被套在所述鉆桿上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，在將所述自鉆式錨推進 至所期望的深度之后，所述桿管套被套在所述鉆桿上。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，推送所述自鉆式錨包括 將鉆孔機附連到所述鉆桿的第二端。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，固定所述錨包括向所述 桿套管施力，直至所述擴展殼體被楔入所述鉆頭與所述介質(zhì)之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，向所述桿套管施力包括 將傳動套管套在所述鉆桿的第二端上并鄰近所述桿套管；以及向所述傳動套管施力。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于安裝自鉆式錨的方法，還包括 保持所述自鉆式錨。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的用于安裝自鉆式錨的方法，其中，保持所述自鉆式錨包括 將板放置在所述鉆桿上方并緊靠所述介質(zhì)的表面；將螺母擰到所述鉆桿上；以及 相對于所述板緊固所述螺母。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的用于安裝自鉆式錨的方法，還包括 將附件擰到所述鉆桿上。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的用于安裝自鉆式錨的方法，還包括 將第二螺母擰到所述鉆桿上；以及相對于所述第一螺母緊固所述第二螺母。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于安裝自鉆式錨的方法，還包括 移除所述鉆桿。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的用于安裝自鉆式錨的方法，還包括 移除所述桿套管。
全文摘要
本發(fā)明的一個實施例包括自鉆式錨。該自鉆式錨包括具有第一端和第二端的鉆桿、以及附連到該鉆桿的第一端的鉆頭。該自鉆式錨還包括擴展殼體和桿套管，該擴展殼體被套在所述鉆桿上接近所述第一端并鄰近所述鉆頭，該桿套管被套在所述鉆桿上并鄰近所述擴展殼體。
文檔編號E04B1/48GK101802420SQ200880106954
公開日2010年8月11日 申請日期2008年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者喬弗利·約翰·馬羅尼, 肖恩·菲茨杰拉德 申請人:長年Tm公司