CN108868628A - 钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于建筑设备技术领域，提供了一种钻孔装置，包括：一钻头装置，包括钻头和钻轴，所述钻轴设置于所述钻头的纵向轴心处，并且所述钻轴连接于驱动装置；所述钻头端外围设置有钻头肩膀；所述钻头肩膀与所述钻头端可拆卸的连接；一套管装置，包括一套管和套管套脚，所述套管套设在所述钻头装置上，且位于所述套管套脚的上方，所述套管与所述套管套脚连接。由此，本发明的钻孔装置，减少因为转换钻孔装置的部件而浪费的工程时间。

Description

钻孔装置

技术领域

本发明涉及建筑设备技术领域，尤其涉及一种钻孔装置。

背景技术

大型基础建设或建筑物地基的建设时需要向地下钻孔，用作架设桩柱，有承受力较强需求的桩柱通常需要建于地层较坚硬的石层之上。一般的地质，较接近地面是近纪元所积累的泥土，形成的是一个较松散的地质层，相比较于深层，即距离地面较远的地层，可能是长年积累、受上层土壤压力所形成的地层，较为坚硬，甚至为石层。作为地面建筑结构的桩柱，如果只依靠浅层的桩柱于松散层设置，其固定程度及承载力较低，相反，桩柱到达坚硬层甚或穿过或部份穿过坚硬层，则桩柱的固定及承载力大大加强。

钻孔装置钻开土地层，钻孔装置向前钻开土地层时形成空间，整个钻孔装置可以进一步向下移动，为了防止钻孔两旁沙石向下堕，使用套管巩固孔壁及保护钻孔装置。在钻孔进行时，钻孔装置向下前进，套管也向下前进。当钻孔装置到达预设的深度时，整个套管用于保护钻孔，一般地，这个套管是留在土地层用作桩柱的一部份。

在钻孔到达一特定深度时，无须要套管继续前进而在套管之下的部件进一步钻孔，套管之下的孔洞称为石孔座(rock socket)，所述石孔座的直径可以较套管的外直径为大，也可以较套管的外直径为小或为一致，因应用工程上的不同须求，现有技术需要将钻孔进行中的钻孔装置向上回收，更换为适合的钻孔装置再前进到套管底部，而进一步继续钻孔以造成石孔座。所述的操作将钻孔装置向上回收、更换、向下前进到套管底部浪费了工程的宝贵时间。

综上可知，现有的钻孔装置的结构，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种钻孔装置，提高钻孔装置钻孔的效率，进一步，本发明的目的是提供一种无须回收、更换、再重新装置的钻孔装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种钻孔装置，包括：

一钻头装置，包括钻头和钻轴，所述钻轴设置于所述钻头的纵向轴心处，并且所述钻轴连接于驱动装置；所述钻头端外围设置有钻头肩膀；所述钻头肩膀与所述钻头端可拆卸的连接；

一套管装置，包括一套管和套管套脚，所述套管套设在所述钻头装置上，且位于所述套管套脚的上方，所述套管与所述套管套脚连接；

所述钻头端呈圆柱体状，所述钻头肩膀呈环状；所述钻头端上设置有至少一个第一坑道，所述钻头肩膀上设置有至少一个与所述至少一个第一坑道相适配的第一楔形块；

在所述钻头正向转动到第一位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块与所述第一坑道扣紧，所述钻头转动带动所述套管套脚向下移动，所述套管套脚带动所述套管向下移动；

在所述钻头反向转动到第二位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块从所述第一坑道移出，所述钻轴带动所述钻头的头端前进到所述套管中或者从所述套管移出。

根据所述的钻孔装置，每个所述第一坑道具有上下排列的一个或多个子坑道；所述第一楔形块包括一个或多个与所述子坑道对应的第一子楔形块；并且每个子坑道的一端开设有开口。

根据所述的钻孔装置，所述套管装置还包括：

钻头环，设置在所述钻头端，并且呈环状。

根据所述的钻孔装置，所述套管装置还包括：

焊接脚套，设置在所述钻头端；

所述焊接脚套设置于所述套管套脚的下方；所述钻头环设置于所述焊接脚套的下方；并且所述焊接脚套与所述钻头环固定连接。

根据所述的钻孔装置，所述钻头端上设置有至少一个第三坑道，所述钻头环上设置有至少一个与所述至少一个第三坑道相适配的第三楔形块；

在所述钻头转动到第一位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块与所述第一坑道扣紧的同时，所述钻头环上的第三坑道与所述钻头端上的第三坑道也扣紧，并且在所述钻头转动及向下移动时带动所述套管套脚向下移动，所述钻头环跟随钻头端的转动而转动。；

在所述钻头转动到第二位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块从所述第一坑道移出的同时，所述第三楔形块从所述第三坑道移出；所述钻轴再次正向转动带动所述钻头的钻头端前进到所述套管前端继续钻孔；或者所述钻轴继续反转带动所述钻头的钻头端从所述套管退后移出。

根据所述的钻孔装置，在所述钻头正向转动到第一位置，所述钻头端与所述钻头肩膀扣紧，并且所述钻头继续正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀同时带动所述套管套脚向下移动，所述套管套脚带动整个所述套管向下移动；

在所述钻头反向转动到第二位置，所述钻头端与所述钻头肩膀分离，并且所述钻头再次正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀停留在所述套管套脚之后，所述套管套脚停止向下移动；

在所述钻头正向转动到第一位置，所述钻头端与所述钻头肩膀扣紧并进行向后退出，所述钻头端带领所述钻头肩向后退出；

在所述钻头反向转动到第二位置，所述钻头端与所述钻头肩膀分离并进行向后退出，所述钻头肩膀与所述钻头端向后退出。

根据所述的钻孔装置，所述第一坑道和所述第一楔形块均包括多个，并且多个所述第一坑道间隔预定距离设置于所述钻头端上；和/或

所述第三坑道和所述第三楔形块均包括多个，并且多个所述第三坑道间隔预定距离设置于所述钻头端上。

根据所述的钻孔装置，所述第一坑道的一端还设置有第一直坑道，所述第一直坑道沿所述钻头端的上下延伸的方向开通设置，所述第一楔形块的宽度小于所述第一直坑道的宽度；

所述第三坑道的一端还设置有第三直坑道，所述第三直坑道沿所述钻头端的上下延伸的方向开通设置，所述第三楔形块的宽度小于所述第三直坑道的宽度；

在所述钻头转动到第二位置时，所述第一直坑道和所述第三直坑道相连接。

根据所述的钻孔装置，所述钻头的未端和/或外圆周上设置有钻孔部件；和/或所述钻头的顶端上安装有扩孔装置。

根据所述的钻孔装置，所述钻孔部件包括多个外形呈半圆型和/或子弹型和/或抛物线型的冲击体；

所述扩孔装置为扇形扩孔器。

根据所述的钻孔装置，其特征在于所述钻头的头端的外直径小于所述钻头环的内直径。

根据所述的钻孔装置，所述钻头环上的第三坑道的底部设有一个所述第三坑道的坑道端突出的环扣，所述环扣可移除的扣紧所述钻头环。

本发明通过套管套设在钻头装置，套管和套管套脚连接，通过套管套脚和钻头肩膀的共同作用带动套管跟随钻头装置向下移动，因此对套管施加一定的外力则易于从钻头装置中分离，钻头肩膀与钻头端可拆卸的连接，用户可根据情况将钻头肩膀从钻头装置中拆除。本发明设有钻头肩膀，第一坑道及第一楔形块用于扣紧及分离钻头及钻头肩膀，以及用于牵引套管向下或者分离套管；进一步，钻头设有钻头环，第三坑道及第三楔形块用于扣紧或分离钻头及钻头环，用于钻头端加大钻孔的直径。由此，本发明的钻孔装置，均适合带领套管的钻孔操作及不带领套管的钻孔操作，而在不带领套管的钻孔，可以附着钻头环钻出一个直径较大的石孔座、或没有附着钻头环而钻出直径较小的石孔座，上述的不同操作方法可以无须要将钻头端更换，即无须将钻头端从套管底部退回地面、更换、再将钻头端前进到套管底部进一步操作，减少因为转换钻孔装置的部件而浪费的工程时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钻孔装置的剖面结构示意图；

图2A是本发明实施例提供的钻孔装置的立体结构示意图；

图2B是图2A中A处的局部放大图；

图3是本发明实施例提供的钻孔装置的结构简图；

图4是本发明实施例提供的钻孔装置的结构简图；

图5是图4中的A-A向剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1～图5，在本发明的第一实施例中提供一种钻孔装置100，包括：

一钻头装置，包括钻头20和钻轴10，所述钻轴10设置于所述钻头20的纵向轴心处，并且所述钻轴10连接于驱动装置；所述钻头端201外围设置有钻头肩膀30；所述钻头肩膀30与所述钻头端201可拆卸的连接；

一套管装置，包括一套管70和套管套脚40，所述套管70套设在所述钻头装置上，且位于所述套管套脚40的上方，所述套管70与所述套管套脚40连接。

在该实施例中，钻头20的钻头端201钻开土地层，加上钻孔装置100，也称钻头系统(drilling system)向前钻开土地层，形成空间，整个钻孔装置100可以进一步向下，为了防止钻洞两旁沙石向下堕，使用套管70巩固洞壁及保护钻头系统。在钻孔进行时，钻头向下前进，套管70也会向下前进。其中，钻头20包括钻头端201和钻头杆202，钻头20通过钻轴10连接驱动装置，驱动装置可以是安装在地面，钻轴10设置于钻头20的纵向轴心处，钻轴10由驱动装置传递动力到钻头20，进而实现钻头20向下撞击或者向上回收，以及钻头20正向或者反向转动的操作。为了便于套管70与钻头装置分离，套管70套设在所述钻头装置上。在钻孔进行时，钻头装置向下前进，为了保护钻孔后的孔壁，钻头装置的套管70也将向下前进。为了利用钻头端201前进时带领套管70同时向下，其中一个方法是在套管70下设置可移动的套管套脚40，使得钻头装置前进的同时将套管70带动向下前进，所以在套管70下方设置套管套脚40。而套管套脚40的内直径大于设置在钻头端201的外直径，让钻头端201可以穿越套管套脚前进进行钻孔操作，或钻头端201后退回收时能通道套管脚套40，而钻头端201外围后方设置有钻头肩膀30，其中钻头肩膀30的外直径大于钻头端201外直径，并且钻头肩膀30设置在套管套脚40之后。

钻头肩膀30与钻头端201可拆卸的连接，因此，用户可根据情况将钻头肩膀30从钻头装置中拆除。优选的，套管70与套管套脚40可移动的连接。其中在图1中未标出套管70。

在本发明的一个实施例中，钻头端201呈圆柱体状，所述钻头肩膀30呈环状；所述钻头端201上设置有至少一个第一坑道21，所述钻头肩膀30上设置有至少一个与所述至少一个第一坑道21相适配的第一楔形块31；

在所述钻头20正向转动到第一位置时，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31与所述第一坑道21扣紧，所述钻轴10带动所述钻头20的钻头端201前进或后退，而所述钻头20带动钻头肩膀30同步前进或后退。如该钻轴10之后带动所述钻头20继续正向转动则钻头端201和钻头肩膀30同步前进；该钻轴10反转则所述钻头20钻头端201和钻头肩膀30同步后退。

在所述钻头20反向转动到第二位置时，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31从所述第一坑道21移出，所述钻轴10带动所述钻头20的头端前进或后退，而所述钻头20不会带动钻头肩膀30同步前进。如该钻轴10之后带动所述钻头20继续正向转动则钻头端201继续前进；该钻轴10之后继续反转则所述钻头端201后退。

在其中一个实施方案，在所述钻头20正向转动到第一位置，所述钻头端201与所述钻头肩膀30扣紧，并且所述钻头20继续正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀30同时带动所述套管套脚40向下移动，所述套管套脚40带动整个所述套管70向下移动；由此可以钻出一个直径较大的石孔座；

在另一个实施方案，在所述钻头20反向转动到第二位置，所述钻头端201与所述钻头肩膀30分离，并且所述钻头20再次正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀30停留在所述套管套脚40之后，所述套管套脚40停止向下移动；由此可以钻出一个直径较小的石孔座；

在另一个实施方案，在所述钻头20正向转动到第一位置，所述钻头端201与所述钻头肩膀30扣紧并进行向后退出，所述钻头端201带领所述钻头30肩向后退出；

在另一个实施方案，在所述钻头20反向转动到第二位置，所述钻头端201与所述钻头肩膀30分离并进行向后退出，所述钻头肩膀30与所述钻头端201向后退出。

优选的是，每个所述第一坑道21具有上下排列的一个或多个子坑道2111；所述第一楔形块31包括一个或多个与所述子坑道2111对应的第一子楔形块；并且每个子坑道的一端开设有开口2111。

在本的一个具体实施方式中，钻头20顺时针转动为正向转动，逆时针转动为反向转动。钻孔装置100钻孔时，钻头20反向转动处于第二位置，钻头肩膀30上的第一楔形块31从所述第一坑道21移出，钻轴10带动所述钻头20的头端前进到套管70中。当钻头20正向转动到第一位置时，第一楔形块31与第一坑道21扣紧。钻头20继续正向转动同时带动钻头肩膀30转动，当钻头20撞击向下移动时，钻头肩膀30带动套管套脚40向下前进，套管套脚40进一步带动套管70向下移动。钻头端201优选设有一个或者多个子坑道2111，钻头肩膀30设有一个或者多个与子坑道2111相匹配的第一子楔形块，可以增强扣紧程度，并且每个子坑道2111的一端开设有开口2111，开口2111为楔形块插入子坑道2111的入口。钻轴10向下冲击且正向转动带动钻头20击溃前进方的土地层，同时带动钻头肩膀30转动及向下前进，钻头肩膀30转动时并不带动套管套脚40转动，只带动套管套脚40向下前进。同时，套管套脚40带领套管70向下前进。

参见图1和图2A，在上一实施例描述的基础上，在本发明的一个优选实施例中，所述套管70装置还包括：

钻头环60，设置在所述钻头端201。

优选的是，所述钻头环60呈环状。

所述钻头端201上设置有至少一个第三坑道23，所述钻头环60上设置有至少一个与所述至少一个第三坑道23相适配的第三楔形块33；

在所述钻头20转动到第一位置时，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31与所述第一坑道21扣紧的同时，所述钻头环60上的第三坑道23与所述钻头端201上的第三坑道23也扣紧，并且钻轴10向下冲击且正向转动带动钻头20击溃前进方的土地层，在所述钻头20转动时，所述钻头端201带动所述钻头环60转动，所述钻头环60带动所述焊接脚套50转动；同时带动钻头肩膀30转动及向下前进，钻头肩膀30转动时并不带动套管套脚40转动，只带动套管套脚40向下前进。

在所述钻头20转动到第二位置时，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31从所述第一坑道21移出的同时，所述第三楔形块33所述第三坑道23移出；所述钻轴10带动所述钻头20的头端前进到所述套管70中或者从所述套管70移出。当钻头端201与钻头肩膀30分离并进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀30停留在所述套管套脚40之后，钻孔操作不会带动所述套管套脚40向下移动；或者当钻头端201与钻头肩膀30分离并进行向后退出，钻头肩膀30仍与钻头端201同时向后退出。

进一步，在本发明的一个优选实施例中，所述套管70装置还包括：

焊接脚套50，设置在所述钻头端201；

所述焊接脚套50设置于所述套管套脚40的下方；所述钻头环60设置于所述焊接脚套50的下方。并且所述焊接脚套50与所述钻头环60固定连接。

在该实施例中，焊接脚套50与钻头环60固定连接，焊接脚套50与套管套脚40连接，优选两者可转动的连接，焊接脚套50设置在套管套脚40前端，焊接脚套50可以围绕套管套脚40转动。由于焊接脚套50的第二楔形块32与套管套脚40上的第二坑道22配合，这种结构设计使得在钻头20转动时带动钻头环60同时转动。钻头环60优选与焊接脚套50焊接，转动时一起转动。当钻头20向下钻孔时钻头20带动钻头肩膀30向前，钻头肩膀30向下移动使得套管套脚40、焊接脚套50及钻头环60向下。第三坑道23设置在第一坑道21之前，当钻头环60与钻头20扣紧时，钻头20进行操作时以正向转动带动钻头环60转动。

在本发明的一个实施方式中，由于在套管套脚40下进一步设置可转动的焊接脚套50。在操作钻孔装置100(即向下钻孔)时，钻头环60带领焊接脚套50转动并作为钻孔工具的一部份。钻头端201带动整个钻孔装置100向下钻洞，利用钻孔装置100的钻头肩膀30带领套管70脚套及套管70向下。当钻头到达预设的深度时，整个套管70保护所钻出孔洞，一种情况下，这个套管70是可以留在土地层用作桩柱的一部份。在另一种情况，套管70也会向上退出土地层；较佳地，钻孔装置100所能钻挖出的孔道的直径大致比套管70的直径为大，方便在退出土地层时的阻力较细。

在本发明的一个实施例中，第一坑道21和所述第一楔形块31均包括多个，并且多个所述第一坑道21间隔预定距离设置于所述钻头端201上；和/或

所述第三坑道23和所述第三楔形块33均包括多个，并且多个所述第三坑道23间隔预定距离设置于所述钻头端201上。

如图2A所示，钻头20上设有六个第一直坑道211和六个第一坑道21，钻头肩膀30设有六个第一楔形块31。优选的，钻头20设有四个或其他数目的第一直坑道211和第一坑道21，而钻头肩膀30设有与第一坑道21相匹配数量的第一楔形块31以扣紧第一坑道21。所述第一坑道21的一端还设置有第一直坑道211，所述第一直坑道211沿所述钻头端201的上下延伸的方向开通设置，所述第一楔形块31的宽度小于所述第一直坑道211的宽度；

所述第三坑道23的一端还设置有第三直坑道212，所述第三直坑道212沿所述钻头端201的上下延伸的方向开通设置，所述第三楔形块33的宽度小于所述第三直坑道212的宽度；在所述钻头20转动到第二位置时，所述第一直坑道211和所述第三直坑道212相连接。

优选的是，所述套管70脚套的内直径大于所述钻头端201的外直径；所述钻头20的头端的外直径小于所述钻头环60的内直径。

钻头环60的前端及外壁设置各种形状的钮形以实现冲击及压磨的功能，钻头20的直径小于钻头环60的直径，即钻头20所钻出的孔径小于钻头环60钻出的孔径，而钻头环60的直径可以大致比套管70的外直径大，即在前进中钻头环60为套管70钻出足够大的孔径，此时，由于在设有钻头环60时，钻头环60已经扩大了钻孔的直径，钻头20可以设置也可以不设置扇形扩孔器。优选的，第一坑道21并非连续设置，优选间隔预定距离设置于所述钻头端201上。更好的是，第一坑道21的一端还设置有第一直坑道211，第一直坑道211深度等于或大于所述第一坑道21的深度，同时钻头肩膀30上的第一楔形块31亦并非连续的，与所述第一坑道21相配合，而第一楔形块31的高度等于或小于第一坑道21的深度，第一楔形块31的宽度小于第一直坑道211的宽度。当钻头20未扣紧钻头肩膀30时，钻头肩膀30的第一楔形块31对准在第一直坑道211，钻头20向前移动，当第一楔形块31在对准第一坑道21时，钻轴10正向转动并带动钻头20正向转动，钻头肩膀30处于钻头20的第一位置时，钻头20与钻头肩膀30扣紧。优选的是，第一直坑道211沿钻头20外壁上下延伸开通，即当钻头肩膀30未处于扣紧位置时，即钻头肩膀30处于第二位置时，钻轴10可以拉动或推动钻头20前进或回收到套管70内。

该实施例具体操作过程：在钻孔时，套管70由地面开始，钻头20处于第二位置，钻轴10带动钻头20向下前进到套管70，正向转动到第一位置时，钻头肩膀30的第一楔形块31插入钻头20的第一坑道21，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31与所述第一坑道21扣紧。同时，所述钻头环60上的第三坑道23与所述钻头端201上的第三坑道23也扣紧，钻轴10向下冲击且正向转动，钻头20击溃前进方的土地层，钻头环60也将击溃前进方的土地层，同时带动钻头肩膀30转动以及向下前进。钻头肩膀30转动时并不带动套管套脚40转动，只带动套管套脚40向下前进，从而带动套管70向下前进。钻头20带动钻头环60转动，当钻头20钻孔到达一特定深度位置时，钻轴10可以逆时针方向转动，钻头20处于第二位置时，钻头肩膀30的第一楔形块31从第一坑道21中移出，所述第三楔形块33从第三坑道23中移出，钻头肩膀30及钻头环60与钻头20脱离，钻轴10将钻头20拉回向上回收或向下继续钻孔。在本发明的另一实施方案是：当钻头20回收返回地面后，留在地下的只有套管70，更好的方案中，在套管70中间的空间中，从地面灌入未凝固的水泥(cement)，而当灌水泥完成而水泥未全部凝固前并不粘附在套管70内壁，向上回收套管70。

在本发明的一实施例中，所述钻头20的顶端和/或外圆周上设置有钻孔部件；和/或

所述钻头20的顶端上安装有扩孔装置。

优选的，所述钻孔部件包括多个外形呈半圆型和/或子弹型和/或抛物线型的冲击体80；

所述扩孔装置为扇形扩孔器。

在该实施例中，当钻头20向下钻孔时，有一种大致向下的冲击力，而钻头20的顶端，即钻头头端201的前端设有半圆形钮、弹形钮、抛物形钮或用其他形状的前端用作冲击地质层的钮形冲击体80。钻头端20的顶端和/或钻头端20的外侧设有半圆形钮、弹形钮、抛物形钮或用其他形状的前端用作冲击地质层的钮形冲击体80。这些钮形冲击体80均包含类同于半球状的突出的部件，通过这些部件可以撞击或摩擦土地层。进一步，钻头端201也会转动，在操作时以单一方向转动，以整个钻头系统的中轴算，以向下轴为前方，钻头系统以顺时针方向转动为正向转动。钻头端201所设置的向前及侧所突出的钮状物体以半圆形钮、弹形钮、抛物形钮用作冲击及压磨钻头端所接触到的土地层，从而进行钻孔的动作。

当在上述实施例中没有设置钻头环60时，由于钻头20可以相对套管70移动，即在套管70中进出，其钻头20的直径被套管70的内部空间所限定，进一步说明，在钻孔的直径小于套管70直径时，将会发生即钻头20所钻的孔的空间不足够让套管70向下前进。其中一个解决方法就是钻头20上设置扇形扩孔器，可参见本申请的发明人的中国专利号为：CN201714302U，发明名称为一种钻孔装置的专利技术方案中的扇形扩孔器(其图12中的扩孔器160)，当进行操作钻孔时扩孔器将所钻孔道增大，而当钻头端201回收时扩孔器回收致较细直径可以在套管70内回收。具体的，当进行钻孔操作时，扇形扩孔器将钻孔的直径增大。钻头20上设置凹窝，扇形扩孔器通过销轴可旋转地安装于钻头20上，并通过设置定位销限制扇形扩孔器的纵向运动；扇形扩孔器可以绕其销轴形成的枢轴从一非工作位置，在该位置时扇形扩孔器处于所述钻头20外径的限制范围内，转到一工作位置，在该位置时扩孔器超出钻头20外径同样的角度，或者从一工作位置转到一非工作位置。具体地，扇形扩孔器通过销轴可旋转地安装于钻头20上，钻头20和扇形扩孔器的端部表面设置有多个硬合金齿。扩孔器设置于围绕所述钻头20均匀分布的凹窝内，具体地，凹窝内各自具有一个盲孔，用于接收扩孔器的销轴。钻头20的侧面在邻近凹窝的位置各自具有一个横向孔。当扩孔器配合地插入对应的盲孔后，将定位销插入所述横向孔，则扩孔器被定位于所述凹窝内。定位销上可装有簧环用于紧固定位销，以及防止其松动脱落。当钻头20回收时扇形扩孔器处于非工作位置可以在套管70内回收。

在本发明的一个优选实施例中，套管70前端为套管脚套40，套管脚套40可移除地连接套管70，焊接脚套50可转动连接套管脚套40，焊接脚套50设置在套管脚套40前端，在其中一个实施方案，焊接脚套50设有楔梁(第二楔形块32)配合套管脚套40外面的坑道(第二坑道32)，如图1所显示，则焊接脚套50可以自由围绕套管脚套40转动。因为焊接脚套50的楔子及套管脚套40的坑道配合，形成焊接脚套50、套管脚套40及套管70同时前进。套管70前端的焊接脚套50进一步连接到钻头环60。如图1，钻头环60焊接到焊接脚套50，并共同转动，而钻头端201向前钻孔时钻头端201带动钻头肩膀30，以钻头肩膀30压向套管脚套40、焊接脚套50及钻头环60向前。用作连接钻头环60的设置与连接钻头肩膀30的结构设置大致一样，如图2A所显示，钻头环60上的第三坑道23第三坑道23第三坑道23设置在钻头端201第一坑道31之前，当钻头环60与钻头端201扣紧时，钻头端201进行操作时以顺时针方向转动并带动钻头环60转动，钻头环60的前方及外壁设置各种形状的钮形用作冲击及压磨的功能，以图1所示的实施方案例，钻头端201的直径比钻头环60为细，即钻头端201所钻出的孔较少，钻头环60钻出的孔较大，而钻头环60的直径可以大致比套管70的直径大，即在前进中钻头环60为套管70钻到足够空间，钻头端201可以有或没有设置扇形扩孔器。在设有钻头环60时，钻头环60已是扩大钻孔的直径，而钻头端201可以设置或没有设置上述的扇形扩孔器。

在操作钻孔时，套管70由地面开始，钻头端201向下前进到第二位置，顺时针方向转能到钻头端201肩膀扣紧钻头端201的第一位置，同时钻头环60扣紧钻头端201，钻轴10向下冲击、顺时针方向转动，钻头端201击溃前进方的土地层，钻头环60亦击溃前进方的土地层，同时带动钻头端201肩膀转动及向下，如图1所示，钻头端201肩膀转动时并不带动套管脚套40转动，只带动套管脚套40向下，并同时带领套管70向下。钻头端201带动钻头环60向下及转动。当钻头端201钻孔到达一特定深度位置时，钻轴10可以逆时针方向转动到钻头端201肩膀到第二位置，即钻头肩膀及钻头环60与钻头端201脱离，钻轴10将钻头端201拉回向上回收。。

进一步，与上述的实施方案不同的另一实施方案，当钻头系统回收返回地面后，留在地下的主要以保护孔洞为主的套管70，而由套管70中间的空间，在其中一个实施方案，可以从地面灌入未凝固的水泥(cement)，而当灌水泥完成而水泥未全部凝固前并不粘附在套管70内壁，在较佳的实施方案中向上回收套管70，而套管脚套40、焊接脚套50及或钻头环60同时向上回收。由此提供灵活的钻孔装置100，能有效地钻孔而方便操作、减少因为转换钻头端而浪费的工程时间。

在另一个实施方案，当钻孔操作进行到一个预定深度，无须再将套管70向下引进，但须要在套管70前方钻出石孔座，当钻孔到达一特定深度位置时，钻轴10可以反向转动从而使得钻头20反向转动到第二位置，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31从所述第一坑道21移出的同时，所述第三楔形块33所述第三坑道23移出；所述钻轴10带动所述钻头20前进到所述套管70下方，钻轴10可以继续向下冲击，且再正向转动带动钻头20击溃前进方的土地层，而因为没有以钻头肩膀30带动，套管70并没有同时向下前进。在一般情况下，当石孔座的钻孔操作完成时，钻轴10可以向上移动将钻头20及钻头肩膀30回收到地面。在这个实施方案中，无须要将钻头20回收而更换另一钻头20。

在另一个实施方案，当钻孔操作进行到一个预定深度，无须再将套管70向下引进，但须要在套管前方钻出一个石孔座时，可以当钻孔到达一特定深度位置时，钻轴10可以反向转动从而使得钻头20反向转动到第二位置，所述钻头肩膀30上的第一楔形块31从所述第一坑道21移出；所述钻轴10带动所述钻头20前进到所述套管70下方，而钻头20仍与钻头环60连接，此时钻头肩膀30并未脱离，钻轴10可以继续向下冲击，且再正向转动带动钻头20击溃前进方的土地层，而没有以钻头肩膀30带动，套管70并没有同时向下前进，在所述钻头20转动时，所述钻头端201带动所述钻头环60转动；所以在这种实施方案中，以钻头20及钻头环60所钻孔的直径大致较前一实施方案只用钻头20钻出的石孔座为大。当石孔座的钻孔操作完成时，把钻头端201向下压，反向转动到第二位置，所述楔形块33从所述第三坑道23移出。钻环60脱离钻头端201，钻轴10可以向上移动将钻头20及肩膀30回收到地面。

在本发明的一个实施方案，如图2A和图2B中的钻头环60上的第三23的底部设有一个所述第三坑道23的坑道端突出的环扣61，所述环扣61可移除的扣紧所述钻头环60。当钻头端201在孔道底部而钻轴10以逆时针转，所突出部份的环扣60会防止钻头环60离开第三坑道23，即防止非预定的操作而钻头环60与钻头端201脱离。如果操作上要把钻头环60脱离钻头端201，首先要钻轴将钻头端201下压，而钻头环60的第三坑道23的阔度较钻头环60为阔，钻头环60底部离开钻头端201的钻头坑道的环扣61，进而转轴带动钻头端201以逆时针方向转动，钻头环60便可脱离第三坑道23。

综上所述，本发明通过套管套设在钻头装置，套管和套管套脚连接，通过套管套脚和钻头肩膀的共同作用带动套管跟随钻头装置向下移动，因此对套管施加一定的外力则易于从钻头装置中分离，钻头肩膀与钻头端可拆卸的连接，用户可根据情况将钻头肩膀从钻头装置中拆除。本发明设有钻头肩膀，第一坑道及第一楔形块用于扣紧及分离钻头及钻头肩膀，以及用于牵引套管向下或者分离套管；进一步，钻头设有钻头环，第三坑道及第三楔形块用于扣紧或分离钻头及钻头环，用于钻头端加大钻孔的直径。由此，本发明的钻孔装置，适合带领套管的钻孔操作及不带领套管的钻孔操作，而在不带领套管的钻孔，可以附着钻头环钻出一个直径较大的石孔座、或没有附着钻头环而钻出直径较小的石孔座，上述的不同操作方法可以无须要将钻头端更换，即无须将钻头端从套管底部退回地面、更换、再将钻头端前进到套管底部进一步操作，减少因为转换钻孔装置的部件而浪费的工程时间。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种钻孔装置，其特征在于，包括：

一钻头装置，包括钻头和钻轴，所述钻轴设置于所述钻头的纵向轴心处，并且所述钻轴连接于驱动装置；所述钻头端外围设置有钻头肩膀；所述钻头肩膀与所述钻头端可拆卸的连接；

一套管装置，包括一套管和套管套脚，所述套管套设在所述钻头装置上，且位于所述套管套脚的上方，所述套管与所述套管套脚连接；

所述钻头端呈圆柱体状，所述钻头肩膀呈环状；所述钻头端上设置有至少一个第一坑道，所述钻头肩膀上设置有至少一个与所述至少一个第一坑道相适配的第一楔形块；

在所述钻头正向转动到第一位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块与所述第一坑道扣紧，所述钻头转动带动所述套管套脚向下移动，所述套管套脚带动所述套管向下移动；

在所述钻头反向转动到第二位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块从所述第一坑道移出，所述钻轴带动所述钻头的头端前进到所述套管中或者从所述套管移出。

2.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，每个所述第一坑道具有上下排列的一个或多个子坑道；所述第一楔形块包括一个或多个与所述子坑道对应的第一子楔形块；并且每个子坑道的一端开设有开口。

3.根据权利要求1所述的钻孔装置，其特征在于，所述套管装置还包括：

钻头环，设置在所述钻头端，并且呈环状。

4.根据权利要求3所述的钻孔装置，其特征在于，所述套管装置还包括：

焊接脚套，设置在所述钻头端；

所述焊接脚套设置于所述套管套脚的下方；所述钻头环设置于所述焊接脚套的下方；并且所述焊接脚套与所述钻头环固定连接。

5.根据权利要求3所述的钻孔装置，其特征在于

所述钻头端上设置有至少一个第三坑道，所述钻头环上设置有至少一个与所述至少一个第三坑道相适配的第三楔形块；

在所述钻头转动到第一位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块与所述第一坑道扣紧的同时，所述钻头环上的第三坑道与所述钻头端上的第三坑道也扣紧，并且在所述钻头转动及向下移动时带动所述套管套脚向下移动，所述钻头环跟随钻头端的转动而转动。；

在所述钻头转动到第二位置时，所述钻头肩膀上的第一楔形块从所述第一坑道移出的同时，所述第三楔形块从所述第三坑道移出；所述钻轴再次正向转动带动所述钻头的钻头端前进到所述套管前端继续钻孔；或者所述钻轴继续反转带动所述钻头的钻头端从所述套管退后移出。

6.根据权利要求5所述的钻孔装置，其特征在于，在所述钻头正向转动到第一位置，所述钻头端与所述钻头肩膀扣紧，并且所述钻头继续正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀同时带动所述套管套脚向下移动，所述套管套脚带动整个所述套管向下移动；

在所述钻头反向转动到第二位置，所述钻头端与所述钻头肩膀分离，并且所述钻头再次正向转动进行向前钻孔操作时，所述钻头肩膀停留在所述套管套脚之后，所述套管套脚停止向下移动；

在所述钻头正向转动到第一位置，所述钻头端与所述钻头肩膀扣紧并进行向后退出，所述钻头端带领所述钻头肩向后退出；

在所述钻头反向转动到第二位置，所述钻头端与所述钻头肩膀分离并进行向后退出，所述钻头肩膀与所述钻头端向后退出。

7.根据权利要求5所述的钻孔装置，其特征在于，所述第一坑道和所述第一楔形块均包括多个，并且多个所述第一坑道间隔预定距离设置于所述钻头端上；和/或

所述第三坑道和所述第三楔形块均包括多个，并且多个所述第三坑道间隔预定距离设置于所述钻头端上。

8.根据权利要求7所述的钻孔装置，其特征在于，所述第一坑道的一端还设置有第一直坑道，所述第一直坑道沿所述钻头端的上下延伸的方向开通设置，所述第一楔形块的宽度小于所述第一直坑道的宽度；

所述第三坑道的一端还设置有第三直坑道，所述第三直坑道沿所述钻头端的上下延伸的方向开通设置，所述第三楔形块的宽度小于所述第三直坑道的宽度；

在所述钻头转动到第二位置时，所述第一直坑道和所述第三直坑道相连接。

9.根据权利要求4所述的钻孔装置，其特征在于，所述钻头的未端和/或外圆周上设置有钻孔部件；和/或所述钻头的顶端上安装有扩孔装置。

10.根据权利要求11所述的钻孔装置，其特征在于，所述钻孔部件包括多个外形呈半圆型和/或子弹型和/或抛物线型的冲击体；

所述扩孔装置为扇形扩孔器。

11.根据权利要求5所述的钻孔装置，其特征在于所述钻头的头端的外直径小于所述钻头环的内直径。

12.根据权利要求5所述的钻孔装置，其特征在于，所述钻头环上的第三坑道的底部设有一个所述第三坑道的坑道端突出的环扣，所述环扣可移除的扣紧所述钻头环。