CN112855030A - 一种扩底钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩底钻头，包括中心支柱，中心支柱上套设有第一连接器和第二连接器，第一连接器与第二连接器之间设有液压推杆，第一连接器外侧设有四个均布设置的第一安装部，相邻的第一安装部之间形成固定空间，其中两个不相邻的固定空间内均设有摄像装置；第二连接器外侧设有四个均布设置的第二安装部，传导部的下方固定连接有扩底铲片，传导部与扩底铲片连接处的内侧设有测距传感装置。机械结构简单易操作、维修方便、生产成本低；切土刀均布于扩底铲片外侧，避免应力集中，工作效率高；可对作业完成后的井壁质量和井的直径进行数据和图像采集，避免扩底钻头的二次下井，提高了工作效率，节约了经济成本。

Description

一种扩底钻头

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体来说，涉及一种扩底钻头。

背景技术

在工程作业打桩过程中，桩孔需要进行扩孔，以往都是利用带尖的桩进行冲压来扩孔，当钻机回转时在钻具自重作用下使扩底翼逐渐张开，切削孔壁进行扩底，中国专利申请号为201210186696.2公开了一种扩底钻头，并对使用方法进行说明，其扩底的刀具均置于扩底铲片的侧壁，该刀具布置方法扩底时受力主要分布于扩底铲片的侧壁，易造成因应力集中而引起的扩底铲片损坏，扩底效率低。

并且现有的连杆设置复杂，机构运动状态极易受工作环境的限制，在扩底完成后，成井质量无法观测，进而导致施工质量无法保证，容易造成二次返工。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种扩底钻头，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种扩底钻头，包括中心支柱，所述中心支柱上套设有第一连接器和第二连接器，所述第一连接器固定连接在所述中心支柱上，所述第二连接器滑动连接在所述中心支柱上，所述第一连接器与所述第二连接器之间设有液压推杆，所述第一连接器外侧设有四个均布设置的第一安装部，相邻的所述第一安装部之间形成固定空间，其中两个不相邻的所述固定空间内均设有摄像装置；

所述第二连接器外侧设有四个均布设置的第二安装部，所述中心支柱的外侧设有装卸铲斗，所述装卸铲斗的上部设有与所述第一安装部活动连接的传导部，所述传导部通过连杆与所述第二安装部活动连接，所述传导部的下方固定连接有扩底铲片，所述传导部与扩底铲片连接处的内侧设有测距传感装置。

进一步地，所述中心支柱的底部设有限位环。

进一步地，所述液压推杆的顶出部活动连接在所述第二连接器的外侧壁上。

进一步地，所述摄像装置的固定空间内设有上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板均为硬性透明材质制成。

优选地，与所述摄像装置相邻的固定空间内设有固定套环，所述液压推杆的固定部安装在所述固定套环内。

进一步地，所述第二连接器为两个半圆形的钢板固定而成。

进一步地，所述装卸铲斗是由四个扩底铲片围成的筒体结构，所述传导部和所述扩底铲片的外侧壁均设置有若干个切土刀。

优选地，所述扩底铲片的底部设有挡土件且四个所述挡土件拼接成封闭圆形，所述扩底铲片的竖直两侧壁为呈角度内倾设置。

优选地，所述液压推杆的内部设有位移传感器。

本发明的有益效果：机械结构简单易操作、维修方便、生产成本低；切土刀均布于扩底铲片外侧，避免应力集中，工作效率高；激光传感器将数据实时反馈至操作系统，操作员可根据所反馈数据实时调整钻头的垂直度，保证成井质量；扩底作业完成后，开启激光测距和井壁摄像装置，可对作业完成后的井壁质量和井的直径进行数据和图像采集，避免扩底钻头的二次下井，提高了工作效率，节约了经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是根据本发明实施例所述的一种扩底钻头的内部结构示意图；

图2是根据本发明实施例所述的第一连接器的结构示意图；

图3是根据本发明实施例所述的第二连接器的俯视图；

图4是根据本发明实施例所述的装卸铲斗的结构示意图；

图5是根据本发明实施例所述的一种扩底钻头的外部结构示意图；

图6是根据本发明实施例所述的一种扩底钻头的工作流程图；

图7是根据本发明实施例所述的控制系统框图；

图8是根据本发明实施例所述的液压推杆行程示意图。

图中：1、中心支柱；1-1、限位环；2、第一连接器；2-1、第一安装部；2-2、固定套环；3、第二连接器；3-1、第二安装部；4、液压推杆；5、摄像装置；5-1、测距装置；6、扩底铲片；6-1、传导部；6-2、切土刀；6-3、挡土件；7、连杆；8、测距传感装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，根据本发明实施例所述的一种扩底钻头，包括中心支柱1，所述中心支柱1上套设有第一连接器2和第二连接器3，所述第一连接器2固定连接在所述中心支柱1上，所述第二连接器3滑动连接在所述中心支柱1上，所述第一连接器2与所述第二连接器3之间设有液压推杆4，所述第一连接器2外侧设有四个均布设置的第一安装部2-1，相邻的所述第一安装部2-1之间形成固定空间，其中两个不相邻的所述固定空间内对称设有摄像装置5和测距装置5-1；

所述第二连接器3外侧设有四个均布设置的第二安装部3-1，所述中心支柱1的外侧设有装卸铲斗，所述装卸铲斗的上部设有与所述第一安装部2-1活动连接的传导部6-1，所述传导部6-1通过连杆7与所述第二安装部3-1活动连接，所述传导部6-1的下方固定连接有扩底铲片6，所述传导部6-1与扩底铲片6连接处的内侧设有测距传感装置8。

在本发明的一个具体实施例中，所述中心支柱1的底部设有限位环1-1。

在本发明的一个具体实施例中，所述液压推杆4的下部挂耳铰接在所述第二连接器3的外侧壁的上。

在本发明的一个具体实施例中，所述摄像装置5和测距装置5-1的固定空间内设有上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板均为硬性透明材质制成。

在本发明的一个具体实施例中，与所述摄像装置5和测距装置5-1相邻的固定空间内设有固定套环2-2，所述液压推杆4的固定部安装在所述固定套环2-2内。

在本发明的一个具体实施例中，所述第二连接器3为两个半圆形的钢板固定而成，便于维修。

在本发明的一个具体实施例中，所述装卸铲斗是由四个扩底铲片6围成的筒体结构，所述传导部6-1和所述扩底铲片6的外侧壁均设置有若干个切土刀6-2。

在本发明的一个具体实施例中，所述扩底铲片6的底部设有挡土件6-3且四个所述挡土件6-3拼接成封闭圆形，所述扩底铲片6的竖直两侧壁为呈角度内倾设置。

在本发明的一个具体实施例中，所述液压推杆4的内部设有位移传感器。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

在具体使用时，根据本发明所述的一种扩底钻头，主要包括中心支柱1、液压推杆4、激光测距装置、井壁成像装置、装卸铲斗，其中，第一连接器2和第二连接器3分别在中心支柱1的上部和下部。

液压推杆4内置位移传感器，用于监测液压推杆4的顶出距离；

装卸铲斗由四个均匀布置的扩底铲片6组成，扩底铲片6上端部通过销轴铰接于第一连接器2上的第一安装部的安装孔内。

扩底铲片6外壁设置有切土刀6-2，扩底铲片6竖直两侧壁为呈角度内倾设置，扩底铲片6上部与传导部6-1接触处的位置，内侧放置有测距传感装置8，测距传感装置8为激光测距传感器，扩底铲片6的下部竖直部下端置有挡土件6-3。

激光测距装置和井壁成像装置由摄像装置5和测距装置5-1组成，井壁成像装置外侧上安装有抗划痕透明板，便于摄像装置5和测距装置5-1观察。

液压推杆4的上部置于第一连接器2的固定套环内，与摄像装置5和测距装置5-1呈90°角布置，液压推杆4下部的顶出部通过销轴铰接于套装在中心支柱1外壁的第二连接器3上，第二连接器3上设有液压推杆安装孔。

连杆7的一端铰接于传导部6的连杆铰接孔内，另一端通过销轴铰接于套装在中心支柱1外壁的第二连接器3上的第二安装部3-1的安装孔内。

机械结构简单可操作性强，可使扩底时产生的土顺利进入装卸铲斗内，激光测距传感器采集数据反馈至操作系统，成像后驱动液压推杆4控制扩底铲片6开合程度，扩底完成后，可对成井的直径和井壁质量及时进行观测并将数据反馈至操作系统。

如图6-7所示，在具体使用时，根据本发明所述的一种扩底钻头，其具体操作步骤如下：

S1、中心支柱1旋转带动中心支柱1上的相关部分转动；

S2、系统进入初始化，在人机交互界面进行扩底高度和扩底直径等作业参数的设置，参数设置完后；

S3、启动测距的子程序，读取激光测距传感器采集的数据后，启动液压推杆4的子程序；

S4、液压推杆4收到指令后开始上升，通过连杆7将动力传至扩底铲片6；

S5、扩底铲片6打开，土层在切土刀6-2的作用下，经扩底铲片6呈角度内倾的竖直两侧壁进入装卸铲斗，挡土件6-3将进入扩底铲斗的土进行阻挡，以免扩底铲斗在提升的过程中土的外露；

S6、当人机交互界面上的图像与作业吻合时，液压推杆4下降至扩底铲片6为闭合状态；

S7、此时启动测距和摄像分的测距传感器和摄像装置；

S8 、当测距和摄像将数据传回地面经控制系统分析后，作业参数满足要求时，中心支柱1停止旋转，扩底钻头从井内撤出；当参数不满足要求时，重复上述施工步骤。

如图8所示，传导部6为倾斜的连接板，液压推杆行程可以根据三角关系计算得出，其公式为：；

为，传导部6的底部到液压推杆4的垂直距离；为传导部6的底部到顶部的实际距离； 为液压推杆行程距离。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，机械结构简单易操作、维修方便、生产成本低；切土刀均布于扩底铲片外侧，避免应力集中，工作效率高；激光传感器将数据实时反馈至操作系统，操作员可根据所反馈数据实时调整钻头的垂直度，保证成井质量；扩底作业完成后，开启激光测距和井壁摄像装置，可对作业完成后的井壁质量和井的直径进行数据和图像采集，避免扩底钻头的二次下井，提高了工作效率，节约了经济成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种扩底钻头，包括中心支柱（1），所述中心支柱（1）上套设有第一连接器（2）和第二连接器（3），其特征在于，所述第一连接器（2）固定连接在所述中心支柱（1）上，所述第二连接器（3）滑动连接在所述中心支柱（1）上，所述第一连接器（2）与所述第二连接器（3）之间设有液压推杆（4），所述第一连接器（2）外侧设有四个均布设置的第一安装部（2-1），相邻的所述第一安装部（2-1）之间形成固定空间，其中两个不相邻的所述固定空间内对称设有摄像装置（5）和测距装置（5-1）；

所述第二连接器（3）外侧设有四个均布设置的第二安装部（3-1），所述中心支柱（1）的外侧设有装卸铲斗，所述装卸铲斗的上部设有与所述第一安装部（2-1）活动连接的传导部（6-1），所述传导部（6-1）通过连杆（7）与所述第二安装部（3-1）活动连接，所述传导部（6-1）的下方固定连接有扩底铲片（6），所述传导部（6-1）与扩底铲片（6）连接处的内侧设有测距传感装置（8）。

2.根据权利要求1所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述中心支柱（1）的底部设有限位环（1-1）。

3.根据权利要求1所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述液压推杆（4）的下部挂耳铰接在所述第二连接器（3）的外侧壁的上。

4.根据权利要求1所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述摄像装置（5）的固定空间内设有上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板均为硬性透明材质制成。

5.根据权利要求4所述的一种扩底钻头，其特征在于，与所述摄像装置（5）相邻的固定空间内设有固定套环（2-2），所述液压推杆（4）的固定部安装在所述固定套环（2-2）内。

6.根据权利要求1所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述第二连接器（3）为两个半圆形的钢板固定而成。

7.根据权利要求1所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述装卸铲斗是由四个扩底铲片（6）围成的筒体结构，所述传导部（6-1）和所述扩底铲片（6）的外侧壁均设置有若干个切土刀（6-2）。

8.根据权利要求7所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述扩底铲片（6）的底部设有挡土件（6-3）且四个所述挡土件（6-3）拼接成封闭圆形，所述扩底铲片（6）的竖直两侧壁为呈角度内倾设置。

9.根据权利要求8所述的一种扩底钻头，其特征在于，所述液压推杆（4）的内部设有位移传感器。

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