CN112709535A - 旋挖钻机及其钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种旋挖钻机及其钻头，其中，旋挖钻机的钻头包括：钻筒，钻筒的侧壁上设置有避让口；扩钻结构，可移动地设置在钻筒内，扩钻结构上设置有切削部，扩钻结构具有使切削部伸出避让口外的伸出位置，以及使切削部缩回至避让口内的缩回位置；驱动结构，设置在钻筒内并用于驱动扩钻结构在伸出位置和缩回位置之间运动。本发明的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在施工时套管容易变形损坏的缺陷。

Description

旋挖钻机及其钻头

技术领域

本发明涉及钻机机械技术领域，具体涉及一种旋挖钻机及其钻头。

背景技术

目前，现有技术中的旋挖钻机通过动力头驱动钻杆转动，钻杆驱动钻头转动。由于我国西南地区地层的特殊性，使用泥浆护壁工艺很难满足施工要求，因此在旋挖钻机中多采用全套管施工工艺。套管可分为单壁套管和双壁套管，套管的驱动机构主要包括护筒驱动器、振动锤、搓管机、全回转等辅助设备，套管底部安装有筒靴、靴齿。由于在套管向下跟进过程中会与岩土面不断的接触，虽然可以采用钻头先行钻进，但筒靴仍需要去接触岩土面，特别是块石、孤石，很容易使得套管产生变形、磨损。而在套管跟进过程中又无法及时的进行更换套管，最后造成施工成本过高而且施工效率低下。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的旋挖钻机在施工时套管容易变形损坏的缺陷，从而提供一种旋挖钻机及其钻头。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋挖钻机的钻头，包括：钻筒，钻筒的侧壁上设置有避让口；扩钻结构，可移动地设置在钻筒内，扩钻结构上设置有切削部，扩钻结构具有使切削部伸出避让口外的伸出位置，以及使切削部缩回至避让口内的缩回位置；驱动结构，设置在钻筒内并用于驱动扩钻结构在伸出位置和缩回位置之间运动。

可选地，驱动结构配置为：当钻筒向下钻进时，驱动结构驱动扩钻结构运动至伸出位置，当钻筒向上提出时，驱动结构驱动扩钻结构运动至缩回位置。

可选地，扩钻结构包括翼板，翼板的中部可转动地连接在钻筒内，切削部设置在翼板的第一端，驱动结构与翼板的第二端连接并驱动翼板摆动。

可选地，钻头还包括用于与钻杆连接的连接部，连接部沿竖直方向可移动地设置在钻筒的顶壁上，连接部的下端设置有伸入至钻筒内的驱动杆，驱动杆形成驱动结构，翼板的第二端可转动地连接在驱动杆上。

可选地，驱动杆包括杆体以及连接在杆体的侧壁上的连接板，杆体的上端与连接部连接，其中，连接板和翼板的第二端中一个上设置有连接孔，另一个上设置有连接柱，连接柱穿设在连接孔内。

可选地，连接孔为长孔。

可选地，钻头还包括用于限制连接部的移动位置的限位结构。

可选地，限位结构包括限位套筒以及开设在限位套筒的侧壁上的限位槽，限位套筒设置在钻筒的顶壁上并环绕在连接部外，限位槽沿竖直方向延伸，连接部的侧壁上设置有限位块，限位块穿设在限位槽内。

可选地，避让口为沿钻筒的周向间隔设置的多个，扩钻结构为多个，多个扩钻结构与多个避让口一一对应设置，多个扩钻结构与驱动结构均连接。

本发明还提供了一种旋挖钻机，包括钻头，钻头为上述的钻头。

本发明技术方案，具有如下优点：

采用本发明的技术方案，在旋挖钻机的钻头钻进时，驱动结构使得扩钻结构处于伸出位置，进而使切削部能够对钻孔的侧部进行扩钻，清理钻孔侧部的岩土和石块，缓解了套筒因碰撞而发生变形损坏的情况。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在施工时套管容易变形损坏的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的钻头的扩钻结构处于缩回位置时的结构示意图；

图2示出了本发明的钻头的扩钻结构处于伸出位置时的结构示意图；以及

图3示出了图1中钻头的俯视示意图。

附图标记说明：

10、钻筒；11、避让口；20、扩钻结构；21、切削部；22、翼板；30、驱动结构；31、杆体；32、连接板；40、连接部；41、限位块；50、连接孔；60、连接柱；70、限位结构；71、限位套筒；72、限位槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图3所示，本实施例的旋挖钻机的钻头包括钻筒10、扩钻结构20和驱动结构30。其中，钻筒10的侧壁上设置有避让口11。扩钻结构20可移动地设置在钻筒10内，扩钻结构20上设置有切削部21，扩钻结构20具有使切削部21伸出避让口11外的伸出位置，以及使切削部21缩回至避让口11内的缩回位置。驱动结构30设置在钻筒10内并用于驱动扩钻结构20在伸出位置和缩回位置之间运动。

采用本实施例的技术方案，在旋挖钻机的钻头钻进时，驱动结构30使得扩钻结构20处于伸出位置，进而使切削部21能够对钻孔的侧部进行扩钻，清理钻孔侧部的岩土和石块，缓解了套筒因碰撞而发生变形损坏的情况。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的旋挖钻机在施工时套管容易变形损坏的缺陷。

需要说明的是，本实施例中的钻筒10大致呈下部开口的筒形结构。钻筒10的顶部具有一个顶壁，用于与钻杆连接，下部为开口端，且下部沿轴向设置有多个截齿，用于对岩土进行切割钻进。同时下部的开口能够使岩土被压紧至钻筒10内，钻进一定距离后，向上提出钻筒10并对钻筒10内的岩土进行清理。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，驱动结构30配置为：当钻筒10向下钻进时，驱动结构30驱动扩钻结构20运动至伸出位置，当钻筒10向上提出时，驱动结构30驱动扩钻结构20运动至缩回位置。具体而言，上述对于驱动结构30的设置使得钻筒10向下钻进时，扩钻结构20的切削部21能够对钻孔的侧壁进行切削清理，钻筒10向上提出时，扩钻结构20收回从而不干涉钻筒的向上运动。上述驱动结构30所实现的功能本领域技术人员可以采用各种方式来实现，例如通过设置与钻杆相连的连杆结构控制扩钻结构20的运动，亦或者采用电路控制油缸、推杆等驱动件控制扩钻结构20的运动。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，扩钻结构20包括翼板22，翼板22的中部可转动地连接在钻筒10上。切削部21设置在翼板22的第一端，驱动结构30与翼板22的第二端连接并驱动翼板22摆动。具体而言，翼板22的中部可转动地连接在钻筒10内，因此翼板22整体是可转动地设置在钻筒10内的。需要说明的是，本领域技术人员可以理解，可以通过在钻筒10的内侧壁上设置转轴、连接板等结构使翼板22的中部可转动地连接在钻筒10内。通过上述结构，使得翼板22的两端可以摆动，从图1可以看到，当翼板22的第一端向内摆动时，切削部21即从避让口11缩回，此时翼板22处于缩回位置，从图2可以看到，当翼板22的第一端向外摆动时，切削部21即从避让口11伸出，此时翼板22处于伸出位置。本领域技术人员可以理解，只要控制翼板22的第二端的摆动状态，即可控制上述翼板22的第一端相对于避让口11伸出或者缩回。因此使驱动结构30驱动翼板22的第二端摆动，即可实现上述的技术效果。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，钻头还包括用于与钻杆连接的连接部40。连接部40沿竖直方向可移动地设置在钻筒10的顶壁上，连接部40的下端设置有伸入至钻筒10内的驱动杆，驱动杆形成驱动结构30，翼板22的第二端可转动地连接在驱动杆上。具体而言，通过上述结构，从2可以看到，当钻头向下钻进时，钻杆向下压，进而使得连接部40向下运动，连接部40带动驱动杆向下运动，驱动杆驱动翼板22的第二端向下摆动，从而使得翼板22的第一端向外摆动，也即翼板22处于伸出位置。从图1可以看到，当钻头向上提出时，钻杆向上提，进而使得连接部向上运动，连接部40带动驱动杆向上运动，驱动杆驱动翼板22的第二端向上摆动，从而使得翼板22的第一端向内摆动，也即翼板22处于缩回位置。上述结构使得翼板22与旋挖钻机的钻杆之间建立了联动关系，从而实现了钻头向下钻进时，翼板22伸出清理钻孔的侧部，钻头向上提出时，翼板22缩回防止干涉钻头的运动。同时，上述结构采用机械结构控制翼板22与钻头运动方向的联动，不必设置复杂的电控结构，一方面结构可靠，另一方面成本较低。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，驱动杆包括杆体31以及连接在杆体31的侧壁上的连接板32。杆体31的上端与连接部40连接。其中，连接板32上设置有连接孔50，杆体31设置有连接柱60，连接柱60穿设在连接孔50内。上述连接板32的设置便于将翼板22和杆体31连接在一起，同时，连接柱60能够在连接孔50内转动，因此当杆体31上下运动时，杆体31带动连接板32上下运动，进而使得连接板32带动翼板22的第二端摆动。需要说明的是，本领域技术人员可以理解，连接孔50和连接柱60的位置可以互换，也即将连接孔50设置在连接板32上，将连接柱60设置在翼板22的第二端，也是可行的实施方式。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，连接孔50为长孔，进而防止在杆体31上下运动的过程中，连接孔50和连接柱60卡住。当然，在一些未示出的实施方式中，连接孔50也可以为圆孔，此时只要将连接柱60的直径设计的比连接孔50的直径要小即可。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，钻头还包括用于限制连接部40的移动位置的限位结构70。具体而言，限位结构70用于限制连接部40的向上和向下运动的极限位置，进而控制连接部40驱动翼板22的第二端的摆动幅度。

如图1至图3所示，在本实施例的技术方案中，限位结构70包括限位套筒71以及开设在限位套筒71的侧壁上的限位槽72，限位套筒71设置在钻筒10的顶壁上并环绕在连接部40外，限位槽72沿竖直方向延伸，连接部40的侧壁上设置有限位块41，限位块41穿设在限位槽72内。具体而言，限位槽72的上下方向的宽度要大于限位块41在上下方向的宽度，进而使得限位块41能够在限位槽72内上下滑动。结合图2可以看到，当限位块41运动至于限位槽72的底壁抵接(本实施例中实际也为钻筒10的顶壁外侧面)时，此时连接部40无法在继续向下运动，进而控制翼板22的第二端向外的摆动幅度。结合图1可以看到，当限位块41向上运动至于限位槽72的顶壁抵接时，此时连接部40无法在继续向上运动，进而控制翼板22第二端收回的幅度。进一步地，从图3可以看到，连接部40的外侧壁上设置有一环形侧板，环形侧板的外壁与限位套筒71的内壁适配，进而使得连接部40能够在限位套筒71内平稳的上下运动，上述的限位块41设置在环形侧板上。

如图1和图2所示，在本实施例的技术方案中，避让口11为沿钻筒10的周向间隔设置的多个，扩钻结构20为多个，多个扩钻结构20与多个避让口11一一对应设置，多个扩钻结构20与驱动结构30均连接。具体而言，本实施例中扩钻结构20位沿钻筒10的轴线对称设置的两个，相应的连接板32也为两个，两个扩钻结构20分别与两个连接板32连接，进而使得杆体31移动时，能同时控制两个连接板32摆动。上述结构使得钻筒10旋转时，两个扩钻结构20使得钻头在周向方向上受力平衡，不易变形。

本实施例还提供了一种旋挖钻机，旋挖钻机包括钻头，钻头为上述的钻头。

根据上述结构，本实施例中的钻头具有以下特点：

配置有扩翼结构的钻头，采用旋挖钻机全套管施工工艺。旋挖钻机下放套管时，先使用扩翼筒钻钻进，在钻进过程中，钻杆下压钻筒10，通过扩钻结构20张开可将套管底部的岩土松动、清除，待钻满渣土之后，旋挖钻机再将钻杆、钻筒10提出孔外，提出时扩钻结构20可收回钻筒10内部，最后提出孔外准备回转卸渣。由于渣土在钻筒10内挤的较为密实，不管是筒钻还是捞砂斗都能做到将渣土带出孔外。钻杆、钻筒10在施工过程中由于扩钻结构20本身的设计可以保证在动力头加压钻进岩石、卵石的过程中不会对钻头本身的结构产生影响，扩钻结构20的两个翼板22平衡受力，不会由于旋挖钻机的加压力过大而出现变形、扭曲。这样将套管底部的岩土扩孔之后，可以大大的减少套管后期跟进过程中的阻力，不但减低套管的施工成本，而且还有效的提高了旋挖钻机在全套管施工工艺中的施工效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种旋挖钻机的钻头，其特征在于，包括：

钻筒(10)，所述钻筒(10)的侧壁上设置有避让口(11)；

扩钻结构(20)，可移动地设置在所述钻筒(10)内，所述扩钻结构(20)上设置有切削部(21)，所述扩钻结构(20)具有使所述切削部(21)伸出所述避让口(11)外的伸出位置，以及使所述切削部(21)缩回至所述避让口(11)内的缩回位置；

驱动结构(30)，设置在所述钻筒(10)内并用于驱动所述扩钻结构(20)在所述伸出位置和所述缩回位置之间运动。

2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述驱动结构(30)配置为：当所述钻筒(10)向下钻进时，所述驱动结构(30)驱动所述扩钻结构(20)运动至所述伸出位置，当所述钻筒(10)向上提出时，所述驱动结构(30)驱动所述扩钻结构(20)运动至所述缩回位置。

3.根据权利要求1或2所述的钻头，其特征在于，所述扩钻结构(20)包括翼板(22)，所述翼板(22)的中部可转动地连接在所述钻筒(10)内，所述切削部(21)设置在所述翼板(22)的第一端，所述驱动结构(30)与所述翼板(22)的第二端连接并驱动所述翼板(22)摆动。

4.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述钻头还包括用于与钻杆连接的连接部(40)，所述连接部(40)沿竖直方向可移动地设置在所述钻筒(10)的顶壁上，所述连接部(40)的下端设置有伸入至所述钻筒(10)内的驱动杆，所述驱动杆形成所述驱动结构(30)，所述翼板(22)的第二端可转动地连接在所述驱动杆上。

5.根据权利要求4所述的钻头，其特征在于，所述驱动杆包括杆体(31)以及连接在所述杆体(31)的侧壁上的连接板(32)，所述杆体(31)的上端与所述连接部(40)连接，其中，所述连接板(32)和所述翼板(22)的第二端中一个上设置有连接孔(50)，另一个上设置有连接柱(60)，所述连接柱(60)穿设在所述连接孔(50)内。

6.根据权利要求5所述的钻头，其特征在于，所述连接孔(50)为长孔。

7.根据权利要求4所述的钻头，其特征在于，所述钻头还包括用于限制所述连接部(40)的移动位置的限位结构(70)。

8.根据权利要求7所述的钻头，其特征在于，所述限位结构(70)包括限位套筒(71)以及开设在所述限位套筒(71)的侧壁上的限位槽(72)，所述限位套筒(71)设置在所述钻筒(10)的顶壁上并环绕在所述连接部(40)外，所述限位槽(72)沿竖直方向延伸，所述连接部(40)的侧壁上设置有限位块(41)，所述限位块(41)穿设在所述限位槽(72)内。

9.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述避让口(11)为沿所述钻筒(10)的周向间隔设置的多个，所述扩钻结构(20)为多个，多个所述扩钻结构(20)与多个所述避让口(11)一一对应设置，多个所述扩钻结构(20)与所述驱动结构(30)均连接。

10.一种旋挖钻机，包括钻头，其特征在于，所述钻头为权利要求1至9中任一项所述的钻头。

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