CN108643818B - 一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻 - Google Patents

Abstract

本发明属于螺旋钻技术领域，尤其涉及一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，它包括第一壳体、钻轴、电机、第一固定板、主动轴、第一锥齿、第二锥齿、主、第二连杆、第四固定板、第一轴、液压泵、第一液压管、控制机构、第二液压管、第二固定板、从动环、第三固定板、从动轴、螺旋片、钻头等，其中识别单元来对控制单元进行操作，使同速双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构来产生不同的工作状态；在出现螺旋钻被泥土堵塞的情况时，双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构，钻轴和螺旋片出现摆动运动，这样可以使堵塞的泥土松动；本发明避免在泥土被堵塞后钻头无法继续深入钻探现象，大大有益于螺旋钻的钻探进度，其结构简单，具有较好的使用效果。

Description

一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻

技术领域

本发明属于螺旋钻技术领域，尤其涉及一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻。

背景技术

目前传统的钻井的过程中一般都会使用到螺旋钻进行钻探，在电机驱动下，利用钻头钻出孔，然后在螺旋片的旋转带动下对孔进行扩大，并且螺旋片与钻头的旋转配合可以更有利于钻探；但是在钻探的过程中，由于螺旋片的螺旋旋转作用，土层中的土将会粘贴到螺旋片上，随着钻探的深入，螺旋片之间很容易堵塞大量的粘土，从而影响到钻探的进度，为了防止粘土堵塞螺旋钻，所以就需要设计一种防堵的螺旋钻。

本发明设计一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：它包括第一壳体、钻轴、电机、第一固定板、主动轴、第一锥齿、第二锥齿、第二连杆、第四固定板、第一轴、液压泵、第一液压管、控制机构、第二液压管、第二固定板、从动环、第三固定板、从动轴、螺旋片、钻头、挤压块、第一槽、识别单元、第一弹簧、触发杆、电机孔、第一连杆、卡环、第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第一连接块、液压杆机构、卡环槽，其中壳体内安装有第一固定板、第二固定板和第三固定板；第二固定板位于第一固定板和第三固定板之间；第四固定板安装在第二固定板上；第一固定板上开有电机孔；电机安装在电机孔中；主动轴的一端安装有主动环，另一端穿过第二固定板且与电机的电机轴相连接；第一锥齿安装在主动轴的外圆面上且位于电机与第二固定板之间；第一连杆安装在主动环的外圆面上。

从动轴的一端安装有从动环，另一端穿过第三固定板且安装有钻轴；从动环的外圆面上安装有第一连接块；液压杆机构安装在第一连接块上。

第二连杆的一端与第一连杆的一端通过铰接的方式相连接，第二连杆另一端与液压杆机构相配合。

从动轴上安装有从动环的一端开有第一液压孔；第一液压孔的外圆面上开有卡环槽；从动环上开有第二液压孔；第一连接块上开有第三液压孔。

第一轴的一端安装有第二锥齿，另一端穿过第四固定板且与液压泵相连接；第一锥齿与第二锥齿相啮合；液压泵通过固定块安装在第二固定板上；控制机构安装在第二固定板上；第一液压管的一端安装在液压泵上，另一端安装在控制机构上；第二液压管的一端安装在控制机构上，另一端穿过第二固定板且安装有卡环；卡环安装在卡环槽中。

螺旋片安装在钻轴的外圆面上；钻轴未连接从动轴的一端安装有钻头；钻轴靠近钻头的外圆面上开有第一槽；挤压块安装在第一槽中；第一弹簧的一端安装在挤压块上，另一端安装在第一槽的底槽面上；触发杆安装在挤压块连接有第一弹簧的板面上；识别单元安装在底槽面上；触发杆与识别单元相配合。

上述控制机构包括第二壳体、钢丝绳、第五固定板、伺服电机、第二弹簧、滑动板、阻尼环套、堵板、第三弹簧、第二腔、第一腔、第一液压管孔、第二液压管孔、钢丝绳孔，其中第二壳体通过两个第五固定板安装在第二固定板上；伺服电机安装在第二固定板上且位于两个第五固定板之间；第二壳体内开有第一腔和第二腔；第一腔和第二腔相通；第一腔的两侧面上分别开有第一液压管孔和第二液压管孔；第一腔的底面上开有钢丝绳孔；阻尼环套安装在第二腔中；堵板安装在第一腔中；滑动板的一端穿过阻尼环套且与堵板相连接，另一端安装有第二弹簧；第二弹簧未连接滑动板的一端安装在第一腔的顶面上；钢丝绳的一端穿过钢丝绳孔与伺服电机相连接，另一端安装有第三弹簧；第三弹簧未连接钢丝绳的一端安装在堵板的下板面上。

上述第一液压管未连接液压泵的一端安装在第一液压管孔中；第二液压管未安装有卡环的一端安装在第二液压管孔中。

上述液压杆机构包括第四液压孔、第五液压孔、第一连接板、液压腔、圆盘、液压筒、液压杆、第四弹簧、第二连接板、第二连接块，其中第一连接板安装在第一连接块上；第一连接板上开有第四液压孔；液压筒安装第一连接板上且液压筒连接第一连接板的板面上开有第五液压孔；液压筒内具有液压腔；第五液压孔与液压腔相通；圆盘安装在液压腔中；液压杆的一端安装在圆盘上，另一端穿过液压筒且安装有第二连接板；第二连接块安装在第二连接板上；第四弹簧嵌套在液压筒上，第四弹簧的一端安装在第一连接板上，另一端安装在第二连接板上。

上述第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第四液压孔和第五液压孔相通，第一液压孔为90度弧形弯孔。

上述第二连杆未与第一连杆连接的一端通过铰接的方式与第二连接块相连接。

作为本技术的进一步改进，当伺服电机未启动时，堵板堵住第一液压管孔和第二液压管孔。

作为本技术的进一步改进，当堵板堵住第一液压管孔和第二液压管孔时，圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧。

作为本技术的进一步改进，上述第二连接块未连接第二连接板的一端到从动轴的轴线的距离命名为D1；第一连杆未连接主动环的一端到主动轴的轴线的距离命名为D2；当圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧时，D1等于D2。

作为本技术的进一步改进，上述阻尼环套与滑动板之间的接触面上涂有高粘度液体。

作为本技术的进一步改进，上述第一壳体安装在滑道支架上。

作为本技术的进一步改进，上述伺服电机由识别单元控制。

作为本技术的进一步改进，当电机未启动时，挤压块远离触发杆的面位于第一槽的槽口。

本发明中电机被第一固定板固定；主动轴被第二固定板固定；主动环安装在主动轴上，第一连杆安装在主动环上，那么电机可以经主动轴和主动环带动第一连杆围绕主动轴轴线旋转；从动轴上安装有从动环，液压杆机构通过第一连接块安装在从动环上，第二连杆的一端与第一连杆相铰接，另一端与第二连接块相铰接，那么第一连杆可以经第二连杆、液压杆机构、第一连接块和从动环带动从动轴围绕自身的轴线匀速旋转或者摆动。

从动轴被第三固定板固定；从动轴的一端安装有钻轴，那么从动轴可以带动钻轴匀速旋转或者摆动；第二液压管通过卡环安装在卡环槽中，卡环槽与卡环的轴线与从动轴的轴线为同一轴线，那么从动轴的旋转或者摆动不会带动第二液压管旋转，进而保证了液压油可以稳定地从第二液压管中流入到第一液压孔中。 第一轴的一端安装有第二锥齿，另一端与液压泵相连接，第一锥齿与第二锥齿相啮合，那么主动轴可以经第一锥齿、第二锥齿和第一轴带动液压泵运行；第一液压管的一端安装在液压泵上，另一端安装在控制机构上；第二液压管的一端安装在控制机构上，另一端经卡环安装在卡环槽中，第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第四液压孔和第五液压孔相通，那么液压泵可以将液压油经第一液压管、控制机构、第二液压管、第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第四液压孔和第五液压孔输入到液压腔中。

对于液压杆机构，液压杆的一端安装有圆盘，另一端安装有第二连接板，连接板上安装有第二连接块，那么在液压油的作用下，圆盘可以带动液压杆在液压腔中滑动，在滑动的过程中，D1的长度也跟随改变；第一液压管孔与第二液压管孔之间的开口大小被堵板控制，开口大小的大小决定了流过液压油的压力，D1的长度与第一液压管孔和第二液压管孔之间所流过液压油的压力有关，当第一液压管孔与第二液压管孔之间的液压油压力稳定后，D1的长度也稳定，这样D1的长度和开口大小之间就达成了一个动态平衡。

第四弹簧的作用是可以使液压杆移动复位。

对于控制机构，钢丝绳的一端安装在伺服电机上，另一端安装在第三弹簧上，第三弹簧安装在堵板上，那么在伺服电机的带动下，钢丝绳可以经第三弹簧带动堵板向第三弹簧的方向移动，进而控制第一液压管流入到第二液压管中的液压油量；第三弹簧的作用是在拉动堵板的时候可以起到一定的缓冲作用，不必使堵住快速向第三弹簧方向移动；滑动板的一端安装在堵板上，阻尼环套嵌套在滑动板上，阻尼环套与滑动板之间的接触面上涂有高粘度液体，这样滑动板中滑动的过程会比较缓慢，进一步使堵板在被下拉的过程缓慢些；第二弹簧的作用是可以使滑动板移动复位。

当圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧时，D1等于D2；那么由主动环、第一连杆、第二连杆、液压杆机构、第一连接块和从动环便组成了一同速双曲柄机构，主动轴和从动轴将会实现同步的匀速旋转。在液压油的推动下，液压杆机构伸长，D1大于D2，此时同速双曲柄机构将会变成曲柄摆杆机构，那么主动轴的匀速旋转将会使从动轴围绕自身的轴线大幅度的往复摆动，随着D1的逐步变长，从动轴往复摆动的幅度将会逐步减弱。

第一弹簧的作用是可以使挤压块移动复位；触发杆与识别单元相配合的作用是，当触发杆触碰到识别单元后，识别单元被触发，识别单元可以将触发信号传递给伺服电机，进而伺服电机拉动钢丝绳。

当电机未启动时，挤压块远离触发杆的面位于第一槽的槽口，堵板堵住第一液压管孔和第二液压管孔，圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧，D1等于D2，由主动环、第一连杆、第二连杆、液压杆机构、第一连接块和从动环便组成了一同速双曲柄机构。

当电机启动后，在同速双曲柄机构的作用下，主动轴可以使从动轴实现同步均匀旋转；从动轴带动钻轴匀速旋转，进而钻轴在钻头和螺旋片的作用下，可以对需要钻孔的地方进行钻探。

在正常的钻探过程中，由于钻轴持续往下钻探，那么在旋转钻探的过程中，两侧的泥土在螺旋片的螺旋旋转运动下可以沿着螺旋片的螺旋方向向上移动；在持续的钻探过程中，向上螺旋移动的泥土可以会产生堵塞现象，此时后面的泥土继续向上螺旋移动而被上面已堵塞的泥土阻挡，那么后面的泥土将会慢慢积累的越来越多；当堵塞的泥土积累到挤压块的位置时，堵塞的泥土可以将挤压块向识别单元的方向挤压；当挤压块上的触发杆触发识别单元，识别单元被触发后，识别单元可以将触发信号传递给伺服电机，进而伺服电机拉动钢丝绳；钢丝绳经第三弹簧拉动堵板向第三弹簧的方向移动，进而液压油可以经第一液压管流入到第二液压管中，滑动板跟随堵板向第三弹簧的方向移动，第二弹簧被拉伸。随着液压油经第二液压管、第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第四液压孔和第五液压孔输入到液压腔中，在液压油的推动下，圆盘和液压杆向第二连接板的方向移动，D1大于D2，此时同速双曲柄机构将会变成曲柄摆杆机构，那么主动轴的匀速旋转将会使从动轴围绕自身的轴线大幅度的往复摆动，随着D1的逐步变长，从动轴往复摆动的幅度将会逐步减弱，这样就防止了钻头长时间大幅度往复旋转造成的机械损害。在从动轴的带动下，钻轴的往复旋转可以带动螺旋片的往复旋转，这样被堵塞的泥土在摆动运动的作用下，比较容易松动，从而使堵塞的泥土不再堵塞。当泥土松动不再堵塞后，在第一弹簧的复位作用下，挤压块恢复到原始位置，触发杆不再触发识别单元，伺服电机释放对钢丝绳的拉动，在第二弹簧的复位作用下，堵板再次缓慢地将第一液压管和第二液压管堵住；在堵板缓慢堵住第一液压管和第二液压管的过程中，在第四弹簧的复位作用下，圆盘再次恢复到原始位置，D1等于D2；曲柄摆杆机构再次变回同速双曲柄机构，主动轴可以再次使从动轴带动钻轴均匀旋转勘探了。在钻探的过程中，使堵塞的泥土松动，这样的设计可以避免在泥土被堵塞后钻头无法继续深入钻探的现象，大大有益于螺旋钻的钻探进度。

相对于传统的螺旋钻技术，本发明识别单元来对控制单元进行操作，使同速双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构来产生不同的工作状态；在出现螺旋钻被泥土堵塞的情况时，双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构，钻轴和螺旋片出现摆动运动，这样可以使堵塞的泥土松动；本发明避免在泥土被堵塞后钻头无法继续深入钻探现象，大大有益于螺旋钻的钻探进度，其结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是整体部件示意图。

图2是整体部件透视示意图。

图3是整体部件剖面正视示意图。

图4是整体部件剖面局部正视放大示意图。

图5是螺旋片示意图。

图6是钻轴剖面示意图。

图7是挤压块安装正视示意图。

图8是触发杆安装示意图。

图9是第一壳体剖面示意图。

图10是第一锥齿安装示意图。

图11是液压泵安装示意图。

图12是液压杆机构安装示意图。

图13是控制机构示意图。

图14是控制机构透视示意图。

图15是控制机构剖面正视示意图。

图16是第二壳体剖面（一）示意图。

图17是第二壳体剖面（二）示意图。

图18是堵板安装示意图。

图19是液压杆机构安装剖面正视示意图。

图20是卡环槽结构示意图。

图21是卡环安装示意图。

图22是从动环机构示意图。

图23是第一连接块结构示意图。

图24是液压杆机构剖面示意图。

图中标号名称：1、第一壳体；2、钻轴；3、电机；4、第一固定板；5、主动轴；6、第一锥齿；7、第二锥齿；8、主动环；9、第二连杆；10、第四固定板；12、第一轴；13、液压泵；14、第一液压管；15、控制机构；16、第二液压管；17、第二固定板；18、从动环；19、第三固定板；20、从动轴；21、螺旋片；22、钻头；23、挤压块；24、第一槽；25、识别单元；26、第一弹簧；27、触发杆；29、电机孔；31、第一连杆；33、第二壳体；34、钢丝绳；35、第五固定板；36、伺服电机；37、第二弹簧；38、滑动板；39、阻尼环套；40、堵板；41、第三弹簧；42、第二腔；43、第一腔；44、第一液压管孔；45、第二液压管孔；46、钢丝绳孔；48、卡环；49、第一液压孔；50、第二液压孔；51、第三液压孔；52、第一连接块；55、液压杆机构；56、第四液压孔；57、第五液压孔；58、第一连接板；59、液压腔；60、圆盘；61、液压筒；62、液压杆；63、第四弹簧；64、第二连接板；65、第二连接块；66、卡环槽。

具体实施方式

如图1、2、3所示，它包括第一壳体1、钻轴2、电机3、第一固定板4、主动轴5、第一锥齿6、第二锥齿7、第二连杆9、第四固定板10、第一轴12、液压泵13、第一液压管14、控制机构15、第二液压管16、第二固定板17、从动环18、第三固定板19、从动轴20、螺旋片21、钻头22、挤压块23、第一槽24、识别单元25、第一弹簧26、触发杆27、电机孔29、第一连杆31、卡环48、第一液压孔49、第二液压孔50、第三液压孔51、第一连接块52、液压杆机构55、卡环槽66，如图9所示，其中壳体内安装有第一固定板4、第二固定板17和第三固定板19；第二固定板17位于第一固定板4和第三固定板19之间；第四固定板10安装在第二固定板17上；第一固定板4上开有电机孔29；如图4、10所示，电机3安装在电机孔29中；主动轴5的一端安装有主动环8，另一端穿过第二固定板17且与电机3的电机3轴相连接；第一锥齿6安装在主动轴5的外圆面上且位于电机3与第二固定板17之间；第一连杆31安装在主动环8的外圆面上。

如图4、10所示，从动轴20的一端安装有从动环18，另一端穿过第三固定板19且安装有钻轴2；从动环18的外圆面上安装有第一连接块52；液压杆机构55安装在第一连接块52上。

如图12所示，第二连杆9的一端与第一连杆31的一端通过铰接的方式相连接，另一端与液压杆机构相配合。

如图19、20所示，从动轴20上安装有从动环18的一端开有第一液压孔49；第一液压孔49的外圆面上开有卡环槽66；如图22所示，从动环18上开有第二液压孔50；如图23所示，第一连接块52上开有第三液压孔51。

如图4、11所示，第一轴12的一端安装有第二锥齿7，另一端穿过第四固定板10且与液压泵13相连接；第一锥齿6与第二锥齿7相啮合；液压泵13通过固定块安装在第二固定板17上；控制机构15安装在第二固定板17上；第一液压管14的一端安装在液压泵13上，另一端安装控制机构15上；第二液压管16的一端安装在控制机构15上，如图21所示，另一端穿过第二固定板17且安装有卡环48；如图19所示，卡环48安装在卡环槽66中。

如图5所示，螺旋片21安装在钻轴2的外圆面上；钻轴2未连接从动轴20的一端安装有钻头22；如图6、7、8所示，钻轴2靠近钻头22的外圆面上开有第一槽24；挤压块23安装在第一槽24中；第一弹簧26的一端安装在挤压块23上，另一端安装在第一槽24的底槽面上；触发杆27安装在挤压块23连接有第一弹簧26的板面上；识别单元25安装在底槽面上；触发杆27与识别单元25相配合。

如图13、14所示，上述控制机构15包括第二壳体33、钢丝绳34、第五固定板35、伺服电机36、第二弹簧37、滑动板38、阻尼环套39、堵板40、第三弹簧41、第二腔42、第一腔43、第一液压管孔44、第二液压管孔45、钢丝绳孔46，如图4、13所示，其中第二壳体33通过两个第五固定板35安装在第二固定板17上；伺服电机36安装在第二固定板17上且位于两个第五固定板35之间；如图16、17所示，第二壳体33内开有第一腔43和第二腔42；第一腔43和第二腔42相通；第一腔43的两侧面上分别开有第一液压管孔44和第二液压管孔45；第一腔43的底面上开有钢丝绳孔46；如图15、18所示，阻尼环套39安装在第二腔42中；堵板40安装在第一腔43中；滑动板38的一端穿过阻尼环套39且与堵板40相连接，另一端安装有第二弹簧37；第二弹簧37未连接滑动板38的一端安装在第一腔43的顶面上；钢丝绳34的一端穿过钢丝绳孔46与伺服电机36相连接，另一端安装有第三弹簧41；第三弹簧41未连接钢丝绳34的一端安装在堵板40的下板面上。

如图11所示，上述第一液压管14未连接液压泵13的一端安装在第一液压管孔44中；第二液压管16未安装有卡环48的一端安装在第二液压管孔45中。

如图24所示，上述液压杆机构55包括第四液压孔56、第五液压孔57、第一连接板58、液压腔59、圆盘60、液压筒61、液压杆62、第四弹簧63、第二连接板64、第二连接块65，如图19、24所示，其中第一连接板58安装在第一连接块52上；第一连接板58上开有第四液压孔56；液压筒61安装第一连接板58上且液压筒61连接第一连接板58的板面上开有第五液压孔57；液压筒61内具有液压腔59；第五液压孔57与液压腔59相通；圆盘60安装在液压腔59中；液压杆62的一端安装在圆盘60上，另一端穿过液压筒61且安装有第二连接板64；第二连接块65安装在第二连接板64上；第四弹簧63嵌套在液压筒61上，第四弹簧63的一端安装在第一连接板58上，另一端安装在第二连接板64上。

如图19所示，上述第一液压孔49、第二液压孔50、第三液压孔51、第四液压孔56和第五液压孔57相通，第一液压孔49为90度弧形弯孔。

如图12所示，上述第二连杆9未与第一连杆连接的一端通过铰接的方式与第二连接块65相连接。

当伺服电机36未启动时，堵板40堵住第一液压管孔44和第二液压管孔45。

当堵板40堵住第一液压管孔44和第二液压管孔45时，圆盘60位于液压腔59开有第五液压孔57的一侧。

上述第二连接块65未连接第二连接板64的一端到从动轴20的轴线的距离命名为D1；第一连杆31未连接主动环8的一端到主动轴5的轴线的距离命名为D2；当圆盘60位于液压腔59开有第五液压孔57的一侧时，D1等于D2。

上述阻尼环套39与滑动板38之间的接触面上涂有高粘度液体。

上述第一壳体1安装在滑道支架上。

上述伺服电机由识别单元25控制。

当电机3未启动时，挤压块23远离触发杆27的面位于第一槽24的槽口。

本发明中电机3被第一固定板4固定；主动轴5被第二固定板17固定；主动环8安装在主动轴5上，第一连杆31安装在主动环8上，那么电机3可以经主动轴5和主动环8带动第一连杆31围绕主动轴5轴线旋转；从动轴20上安装有从动环18，液压杆机构55通过第一连接块52安装在从动环18上，第二连杆9的一端与第一连杆31相铰接，另一端与第二连接块65相铰接，那么第一连杆31可以经第二连杆9、液压杆机构55、第一连接块52和从动环18带动从动轴20围绕自身的轴线匀速旋转或者摆动。

从动轴20被第三固定板19固定；从动轴20的一端安装有钻轴2，那么从动轴20可以带动钻轴2匀速旋转或者摆动；第二液压管16通过卡环48安装在卡环槽66中，卡环槽66与卡环48的轴线与从动轴20的轴线为同一轴线，那么从动轴20的旋转或者摆动不会带动第二液压。

第一轴12的一端安装有第二锥齿7，另一端与液压泵13相连接，第一锥齿6与第二锥齿7相啮合，那么主动轴5可以经第一锥齿6、第二锥齿7和第一轴12带动液压泵13运行；第一液压管14的一端安装在液压泵13上，另一端安装控制机构15上；第二液压管16的一端安装在控制机构15上，另一端经卡环48安装在卡环槽66中，第一液压孔49、第二液压孔50、第三液压孔51、第四液压孔56和第五液压孔57相通，那么液压泵13可以将液压油经第一液压管14、控制机构15、第二液压管16、第一液压孔49、第二液压孔50、第三液压孔51、第四液压孔56和第五液压孔57输入到液压腔59中。

对于液压杆机构55，液压杆62的一端安装有圆盘60，另一端安装有第二连接板64，连接板上安装有第二连接块65，那么在液压油的作用下，圆盘60可以带动液压杆62在液压腔59中滑动，在滑动的过程中，D1的长度也跟随改变；第一液压管孔44与第二液压管孔45之间的开口大小被堵板40控制，开口大小的大小决定了流过液压油的压力，D1的长度与第一液压管孔44和第二液压管孔45之间所流过液压油的压力有关，当第一液压管孔44与第二液压管孔45之间的液压油压力稳定后，D1的长度也稳定，这样D1的长度和开口大小之间就达成了一个动态平衡。

第四弹簧63的作用是可以使液压杆62移动复位。

对于控制机构15，钢丝绳34的一端安装在伺服电机36上，另一端安装在第三弹簧41上，第三弹簧41安装在堵板40上，那么在伺服电机36的带动下，钢丝绳34可以经第三弹簧41带动堵板40向第三弹簧41的方向移动，进而控制第一液压管14流入到第二液压管16中的液压油量；第三弹簧41的作用是在拉动堵板40的时候可以起到一定的缓冲作用，不必使堵住快速向第三弹簧41方向移动；滑动板38的一端安装在堵板40上，阻尼环套39嵌套在滑动板38上，阻尼环套39与滑动板38之间的接触面上涂有高粘度液体，这样滑动板38中滑动的过程会比较缓慢，进一步使堵板40在被下拉的过程缓慢些；第二弹簧37的作用是可以使滑动板38移动复位。

当圆盘60位于液压腔59开有第五液压孔57的一侧时，D1等于D2；那么由主动环8、第一连杆31、第二连杆9、液压杆机构55、第一连接块52和从动环18便组成了一同速双曲柄机构，主动轴5和从动轴20将会实现同步的匀速旋转。在液压油的推动下，液压杆机构55伸长，D1大于D2，此时同速双曲柄机构将会变成曲柄摆杆机构，那么主动轴5的匀速旋转将会使从动轴20围绕自身的轴线大幅度的往复摆动，随着D1的逐步变长，从动轴20往复摆动的幅度将会逐步减弱。

第一弹簧26的作用是可以使挤压块23移动复位；触发杆27与识别单元25相配合的作用是，当触发杆27触碰到识别单元25后，识别单元25被触发，识别单元25可以将触发信号传递给伺服电机36，进而伺服电机36拉动钢丝绳34。

具体实施方式：当电机3未启动时，挤压块23远离触发杆27的面位于第一槽24的槽口，堵板40堵住第一液压管孔44和第二液压管孔45，圆盘60位于液压腔59开有第五液压孔57的一侧，D1等于D2，由主动环8、第一连杆31、第二连杆9、液压杆机构55、第一连接块52和从动环18便组成了一同速双曲柄机构。

当电机3启动后，在同速双曲柄机构的作用下，主动轴5可以使从动轴20实现同步均匀旋转；从动轴20带动钻轴2匀速旋转，进而钻轴2在钻头22和螺旋片21的作用下，可以对需要钻孔的地方进行钻探。

在正常的钻探过程中，由于钻轴2持续往下钻探，那么在旋转钻探的过程中，两侧的泥土在螺旋片21的螺旋旋转运动下可以沿着螺旋片21的螺旋方向向上移动；在持续的钻探过程中，向上螺旋移动的泥土可以会产生堵塞现象，此时后面的泥土继续向上螺旋移动而被上面已堵塞的泥土阻挡，那么后面的泥土将会慢慢积累的越来越多；当堵塞的泥土积累到挤压块23的位置时，堵塞的泥土可以将挤压块23向识别单元25的方向挤压；当挤压块23上的触发杆27触发识别单元25，识别单元25被触发后，识别单元25可以将触发信号传递给伺服电机36，进而伺服电机36拉动钢丝绳34；钢丝绳34经第三弹簧41拉动堵板40向第三弹簧41的方向移动，进而液压油可以经第一液压管14流入到第二液压管16中，滑动板38跟随堵板40向第三弹簧41的方向移动，第二弹簧37被拉伸。随着液压油经第二液压管16、第一液压孔49、第二液压孔50、第三液压孔51、第四液压孔56和第五液压孔57输入到液压腔59中，在液压油的推动下，圆盘60和液压杆62向第二连接板64的方向移动，D1大于D2，此时同速双曲柄机构将会变成曲柄摆杆机构，那么主动轴5的匀速旋转将会使从动轴20围绕自身的轴线大幅度的往复摆动，随着D1的逐步变长，从动轴20往复摆动的幅度将会逐步减弱，这样就防止了钻头22长时间大幅度往复旋转造成的机械损害。在从动轴20的带动下，钻轴2的往复旋转可以带动螺旋片21的往复旋转，这样被堵塞的泥土在摆动运动的作用下，比较容易松动，从而使堵塞的泥土不再堵塞。当泥土松动不再堵塞后，在第一弹簧26的复位作用下，挤压块23恢复到原始位置，触发杆27不再触发识别单元25，伺服电机36释放对钢丝绳34的拉动，在第二弹簧37的复位作用下，堵板40再次缓慢地将第一液压管14和第二液压管16堵住；在堵板40缓慢堵住第一液压管14和第二液压管16的过程中，在第四弹簧63的复位作用下，圆盘60再次恢复到原始位置，D1等于D2；曲柄摆杆机构再次变回同速双曲柄机构，主动轴5可以再次使从动轴20带动钻轴2均匀旋转勘探了。在钻探的过程中，使堵塞的泥土松动，这样的设计可以避免在泥土被堵塞后钻头22无法继续深入钻探的现象，大大有益于螺旋钻的钻探进度。

综上所述，本发明的主要有益效果是：本发明识别单元25来对控制单元进行操作，使同速双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构来产生不同的工作状态；在出现螺旋钻被泥土堵塞的情况时，双曲柄机构转换为曲柄摇杆机构，钻轴2和螺旋片21出现摆动运动，这样可以使堵塞的泥土松动；本发明避免在泥土被堵塞后钻头22无法继续深入钻探现象，大大有益于螺旋钻的钻探进度，其结构简单，具有较好的使用效果。

Claims (8)

1.一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：它包括第一壳体、钻轴、电机、第一固定板、主动轴、第一锥齿、第二锥齿、第二连杆、第四固定板、第一轴、液压泵、第一液压管、控制机构、第二液压管、第二固定板、从动环、第三固定板、从动轴、螺旋片、钻头、挤压块、第一槽、识别单元、第一弹簧、触发杆、电机孔、第一连杆、卡环、第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第一连接块、液压杆机构、卡环槽，其中壳体内安装有第一固定板、第二固定板和第三固定板；第二固定板位于第一固定板和第三固定板之间；第四固定板安装在第二固定板上；第一固定板上开有电机孔；电机安装在电机孔中；主动轴的一端安装有主动环，另一端穿过第二固定板且与电机的电机轴相连接；第一锥齿安装在主动轴的外圆面上且位于电机与第二固定板之间；第一连杆安装在主动环的外圆面上；

从动轴的一端安装有从动环，另一端穿过第三固定板且安装有钻轴；从动环的外圆面上安装有第一连接块；液压杆机构安装在第一连接块上；

第二连杆的一端与第一连杆的一端通过铰接的方式相连接，第二连杆另一端与液压杆机构相配合；

从动轴上安装有从动环的一端开有第一液压孔；第一液压孔的外圆面上开有卡环槽；从动环上开有第二液压孔；第一连接块上开有第三液压孔；

第一轴的一端安装有第二锥齿，另一端穿过第四固定板且与液压泵相连接；第一锥齿与第二锥齿相啮合；液压泵通过固定块安装在第二固定板上；控制机构安装在第二固定板上；第一液压管的一端安装在液压泵上，另一端安装在控制机构上；第二液压管的一端安装在控制机构上，另一端穿过第二固定板且安装有卡环；卡环安装在卡环槽中；

螺旋片安装在钻轴的外圆面上；钻轴未连接从动轴的一端安装有钻头；钻轴靠近钻头的外圆面上开有第一槽；挤压块安装在第一槽中；第一弹簧的一端安装在挤压块上，另一端安装在第一槽的底槽面上；触发杆安装在挤压块连接有第一弹簧的板面上；识别单元安装在底槽面上；触发杆与识别单元相配合；

上述控制机构包括第二壳体、钢丝绳、第五固定板、伺服电机、第二弹簧、滑动板、阻尼环套、堵板、第三弹簧、第二腔、第一腔、第一液压管孔、第二液压管孔、钢丝绳孔，其中第二壳体通过两个第五固定板安装在第二固定板上；伺服电机安装在第二固定板上且位于两个第五固定板之间；第二壳体内开有第一腔和第二腔；第一腔和第二腔相通；第一腔的两侧面上分别开有第一液压管孔和第二液压管孔；第一腔的底面上开有钢丝绳孔；阻尼环套安装在第二腔中；堵板安装在第一腔中；滑动板的一端穿过阻尼环套且与堵板相连接，另一端安装有第二弹簧；第二弹簧未连接滑动板的一端安装在第一腔的顶面上；钢丝绳的一端穿过钢丝绳孔与伺服电机相连接，另一端安装有第三弹簧；第三弹簧未连接钢丝绳的一端安装在堵板的下板面上；

上述第一液压管未连接液压泵的一端安装在第一液压管孔中；第二液压管未安装有卡环的一端安装在第二液压管孔中；

上述液压杆机构包括第四液压孔、第五液压孔、第一连接板、液压腔、圆盘、液压筒、液压杆、第四弹簧、第二连接板、第二连接块，其中第一连接板安装在第一连接块上；第一连接板上开有第四液压孔；液压筒安装第一连接板上且液压筒连接第一连接板的板面上开有第五液压孔；液压筒内具有液压腔；第五液压孔与液压腔相通；圆盘安装在液压腔中；液压杆的一端安装在圆盘上，另一端穿过液压筒且安装有第二连接板；第二连接块安装在第二连接板上；第四弹簧嵌套在液压筒上，第四弹簧的一端安装在第一连接板上，另一端安装在第二连接板上；

上述第一液压孔、第二液压孔、第三液压孔、第四液压孔和第五液压孔相通，第一液压孔为90度弧形弯孔；

上述第二连杆未与第一连杆连接的一端通过铰接的方式与第二连接块相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于： 当伺服电机未启动时，堵板堵住第一液压管孔和第二液压管孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：当堵板堵住第一液压管孔和第二液压管孔时，圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：上述第二连接块未连接第二连接板的一端到从动轴的轴线的距离命名为D1；第一连杆未连接主动环的一端到主动轴的轴线的距离命名为D2；当圆盘位于液压腔开有第五液压孔的一侧时，D1等于D2。

5.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：上述阻尼环套与滑动板之间的接触面上涂有高粘度液体。

6.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：上述第一壳体安装在滑道支架上。

7.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：上述伺服电机由识别单元控制。

8.根据权利要求1所述的一种基于液压杆控制的防堵螺旋钻，其特征在于：当电机未启动时，挤压块远离触发杆的面位于第一槽的槽口。

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