CN114753793A - 一种反循环钻机用渣土收集钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反循环钻机用渣土收集钻头，包括开凿头，开凿头上安装有用于带动开凿头转动的旋转杆，开凿头的上方设置有渣土收集筒，渣土收集筒套设在旋转杆上，并与旋转杆同轴设置；在渣土收集筒的底端开口处安装有可拆卸的弹性网层；弹性网层用于将渣土收集筒外部的渣土碎石过滤到渣土收集筒内，并对过滤到渣土收集筒中的渣土碎石进行阻挡；本方案通过在旋转杆上安装渣土收集筒，对较大的碎石进行收纳；并在渣土收集筒中设置若干条钢绳形成网状结构，便于碎石通过挤压力进入到渣土收集筒中，并对进入到渣土收集筒中的碎石进行阻挡，防止其回落对开凿头造成影响。

Description

一种反循环钻机用渣土收集钻头

技术领域

本发明涉及钻机钻头技术领域，具体涉及一种反循环钻机用渣土收集钻头。

背景技术

反循环钻机是一种常用的桩基钻孔施工设备，反循环钻机工作原理是由钻机回转装置带动钻杆和钻头回转破碎岩土，然后利用反循环排渣方式，即在钻井时，泥浆自泥浆池通过井口，以自留的方式进入井底，然后夹带岩屑通过钻杆中空返回井口，并经水龙头和排渣管排至泥浆池，沉渣沉淀后重新流入井内循环，钻头是反循环钻机的重要部件。

公路桥涵桩基施工中，反循环钻成孔灌注桩是现代公路桥梁桩基建设的重要技术,属于钻孔灌注桩施工技术的一种，但对于特殊地质所产生的的大粒径钻渣，无法通过泥浆将其带出，施工中一旦灌注桩孔底沉渣过厚，可能会造成桩身与桩周土体发生较大的相对位移，钻孔灌注桩靠相对位移发挥承载力，实际上变成了端承摩擦桩，甚至是纯摩擦桩。

在现有技术中，泥浆被泥浆泵从钻杆中心连续抽出孔底，使泥浆在孔内钻杆外产生连续不断的下降流速，将钻孔产生的砂石等颗粒带出；而传统钻头结构简单，由单一的刀架、刀片和刀杆组成，在开凿钻孔的过程中，刀杆带动刀架和刀头转动下钻，在下钻过程中会产生大量的渣土碎石，而现有的钻头因无法将大粒径的渣土碎石直接进行收集，所以只能够将大粒径的渣土碎石研磨成为小粒径的渣土碎石，这就使得钻孔效率低，且在过多研磨粉碎大粒径渣土碎石的过程中，对钻头摩擦损耗大，降低钻头的使用寿命，减缓了施工进度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出了一种反循环钻机用渣土收集钻头，能够对较大的渣土碎石直接进行收纳，并对进入到渣土收集筒中的渣土碎石进行阻挡，防止其回落到钻孔中，对开凿头造成影响。

本发明的技术方案是：

一种反循环钻机用渣土收集钻头，包括开凿头，所述开凿头上安装有用于带动所述开凿头转动的旋转杆，其特征在于，所述开凿头的上方设置有渣土收集筒，所述渣土收集筒套设在所述旋转杆上，并与所述旋转杆同轴设置；在所述渣土收集筒的底端开口处安装有可拆卸的弹性网层；所述弹性网层用于将所述渣土收集筒外部的渣土碎石过滤到所述渣土收集筒内，并对过滤到所述渣土收集筒中的渣土碎石进行阻挡。

优选的，所述弹性网层为双层，并且所述弹性网层与所述旋转杆转动安装。

优选的，所述弹性网层包括若干条呈圆周发散均布的钢绳，以及转动套设在所述旋转杆上的限位套环，所述钢绳的一端固定在所述渣土收集筒的内壁上，另一游离端贯穿所述限位套环后折回安装进所述渣土收集筒的筒壁中。

优选的，所述渣土收集筒的筒壁上安装有若干个用于压紧所述钢绳的紧固螺杆，所述渣土收集筒的筒壁上设置有用于安装所述紧固螺杆的螺杆安装孔，所述钢绳的游离端贯穿所述渣土收集筒的内壁后伸入所述螺杆安装孔中。

优选的，所述限位套环上固定安装有轴承二，所述轴承二套设在所述旋转杆上；所述限位套环上开设有呈圆周均布的钢绳安装孔，所述钢绳贯穿所述钢绳安装孔。

优选的，所述渣土收集筒内部设置有阻隔板，所述阻隔板套设在所述旋转杆上，并与所述旋转杆间隙配合；所述阻隔板上开设有若干个均匀分布的过滤孔，所述过滤孔呈漏斗状结构。

优选的，所述旋转杆上固定安装有用于搅动渣土碎石的拨板，所述拨板位于所述阻隔板的下方，并无限靠近所述阻隔板。

优选的，所述旋转杆内部为中空结构，在所述旋转杆的外壁上开设有贯穿所述旋转杆的进水口，所述进水口位于所述阻隔板的上方，并且所述进水口的形状大小与所述过滤孔小端口的形状大小一致。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种反循环钻机用渣土收集钻头，通过在旋转杆上安装渣土收集筒，对较大的渣土碎石直接进行收纳；并且在渣土收集筒中通过若干条钢绳形成的网状结构，一方面便于渣土碎石通过挤压力进入到渣土收集筒中，另一方面，对进入到渣土收集筒中的渣土碎石进行阻挡，防止其回落到钻孔中，对开凿头造成影响；

通过在渣土收集筒中设置阻隔板，对渣土收集筒分隔成两部分，并通过在阻隔板上开设过滤孔，对渣土收集筒中的碎石和泥浆进行分离过滤；同时在旋转杆上固定安装拨板，对渣土收集筒中的碎石进行拨动，避免碎石将过滤孔堵住，使泥浆能够快速的通过旋转杆4排出。

附图说明

图1为本发明提供的反循环钻机用渣土收集钻头整体结构示意图；

图2为本发明提供的反循环钻机用渣土收集钻头剖面结构示意图一；

图3为本发明提供的反循环钻机用渣土收集钻头剖面结构示意图二；

图4为本发明提供的渣土收集筒结构示意图；

图5为图3中B部放大示意图；

图6为图3中A部放大示意图；

图7为本发明提供的开凿头结构示意图；

图中，1、渣土收集筒；101、螺杆安装孔；102、螺纹块；103、挡块；104、旋转杆安装孔；105、轴承一；106、锯齿开口；107、通孔；

11、阻隔板；111、过滤孔；

12、限位套环；121、钢绳安装孔；122、轴承二；

13、钢绳；

2、开凿头；201、支架；202、主钻杆；203、钻刀架；204、刀片；205、锥头；206、连接头；207、限位插槽；

3、固定套筒；301、空腔；

4、旋转杆；401、进水口；402、拨板；

5、紧固螺杆；

6、固定螺栓。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

需要理解的是，术语“水平、竖直、顶部、底部、顶端、底端、端面、两侧、上方、下方”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。

如图1至图7所示，本发明为一种反循环钻机用渣土收集钻头，包括了开凿头2，用于进行钻井挖掘，在开凿头2上安装有竖直设置的旋转杆4，旋转杆4与开凿头2同轴设置，并且在旋转杆4与开凿头2之间通过固定螺栓6进行安装固定，通过钻机转动装置来带动旋转杆4进行轴向转动，进而带动开凿头2转动，实现开凿和挖掘；此外，在开凿头2的上方设置有渣土收集筒1，渣土收集筒1套设在旋转杆4上，其开口朝下设置，并且渣土收集筒1与旋转杆4同轴设置，在渣土收集筒1的顶面上安装有与渣土收集筒1同轴设置的固定套筒3，旋转杆4的顶端位于固定套筒3的空腔301中，固定套筒3用于与钻机安装连接，其作用一方面是对渣土收集钻头在安装时起到定位的作用，另一方面，对旋转杆4的端部进行保护，避免旋转杆4与钻机连接的部位发生损坏；通过设置渣土收集筒1，在开凿头2挖掘地表土壤后，对大颗粒碎石杂质进行收集；另外的，在渣土收集筒1内部中靠近底端开口的位置处安装有可拆卸的弹性网层，当开凿头2在开凿挖掘的过程中产生较大的渣土碎石时，通过压力将较大的渣土碎石穿过弹性网层后，进入到渣土收集筒1的内部，此时弹性网层对渣土碎石进行阻挡，避免在工作工程中渣土碎石回落下沉，对开凿头2造成磨损，提高开凿头2的使用寿命和钻井质量。

进一步的，在本发明具体实施方式中，上述弹性网层为双层，并且弹性网层套设在旋转杆4上，并与旋转杆4转动安装，使旋转杆4在运转的过程中，弹性网层保持相对静止状态，更好的对渣土碎石进行过滤和阻挡。

需要说明的是，如图3所示，在本发明具体实施方式中，弹性网层包括若干条呈圆周发散均布的钢绳13，通过若干条均匀分布设置的钢绳13，在渣土收集筒1底端开口的位置处形成网状结构，且钢绳13自身具有一定弹性和韧性，进而使形成弹性网层具备一定弹性和韧性；在使用过程中，保证装置的使用寿命；进一步的，钢绳13的一端固定焊接在渣土收集筒1的内壁上，另一游离端穿过设置在渣土收集筒1内的限位套环12后，折回安装进渣土收集筒1的筒壁中；限位套环12转动套设在旋转杆4上，并且限位套环12在渣土收集筒1内的位置与钢绳13的位置相对应，使钢绳13在穿过限位套环12前和穿过限位套环12后均处于水平状态。

进一步的，如图4和图5所示，在本发明具体实施方式中，渣土收集筒1的圆周筒壁内开设有若干个呈圆周均匀分布的螺杆安装孔101，螺杆安装孔101竖直设置，并且螺杆安装孔101的顶端贯穿渣土收集筒1的顶端，螺杆安装孔101的底端与钢绳13固定端在渣土收集筒1内壁上的位置高度相对应；此外，螺杆安装孔101的数量和位置与钢绳13的数量和位置相对应，并且在渣土收集筒1的内壁上开设有与钢绳13游离端相对应的通孔107，钢绳13的游离端穿过通孔107后伸入进螺杆安装孔101中；另外的，在螺杆安装孔101的底部固定安装有挡块103，挡块103的顶面高度与通孔107的水平高度相对应，当钢绳13的游离端伸入进螺杆安装孔101中后，搭放在挡块103的顶面上。

进一步的，如图3至图5所示，在本发明具体实施方式中，螺杆安装孔101中安装紧固螺杆5，并且在螺杆安装孔101中固定设置有与紧固螺杆5相适配的螺纹块102，通过紧固螺杆5与螺纹块102之间的相互啮合作用，当紧固螺杆5相对于螺纹块102进行转动时，对紧固螺杆5在螺杆安装孔101中的位置高度进行调整；当对紧固螺杆5向下转动时，紧固螺杆5的底端与钢绳13和挡块103的顶面相接触，通过紧固螺杆5与挡块103对钢绳13进行夹紧，一方面对钢绳13的张紧度进行调整，满足不同地质钻井的需求，另一方面，避免钢绳13出现松动和脱落现象而造成无法收集渣土碎石。

还需说明的是，如图3和图6所示，在本发明具体实施方式中，限位套环12上固定安装有轴承二122，轴承二122与限位套环12同轴设置，并且轴承二122的外圈固定在限位套环12上，轴承二122的内圈固定套设在旋转杆4上，通过设置轴承二122，使限位套环12安装在旋转杆4后，能够与旋转杆4发生相对转动；此外，在限位套环12上开设有若干个圆周均匀分布的钢绳安装孔121，钢绳安装孔121靠近限位套环12的边缘设置，并位于轴承二122与限位套环12边缘之间，通过设置钢绳安装孔121，使钢绳13在穿过钢绳安装孔121后进行弯折，并最终安装进渣土收集筒1的内壁中；另外的，钢绳安装孔121的数量以及位置与钢绳13相对应，其作用是使钢绳13在穿过钢绳安装孔121后，能够保持水平状态，避免钢绳13发生倾斜弯曲现象，提高钢绳13之间间距的稳定性，对渣土碎石进行更好的过滤和阻挡。

进一步的，如图2至图4所示，在本发明具体实施方式中，渣土收集筒1的顶部端面上开设有用于旋转杆4安装穿过的旋转杆安装孔104，在旋转杆安装孔104中设置有轴承一105，轴承一105的外圈固定在旋转杆安装孔104的内壁上，其内圈固定套设在旋转杆4上，通过设置轴承一105，使旋转杆4转动安装在渣土收集筒1上，当旋转杆4转动时，渣土收集筒1能够保持相对静止；此外，在渣土收集筒1的内部靠近顶端的位置处固定安装有阻隔板11，阻隔板11为圆形板，并全部覆盖在渣土收集筒1的内部，将渣土收集筒1的内部分隔成上下两个区域；另外的，阻隔板11套设在旋转杆4上，并与旋转杆4间隙配合，使旋转杆4与阻隔板11之间能够不受阻碍的进行相对转动；在阻隔板11上还开设有若干个均匀分布的过滤孔111，过滤孔111呈底端小顶端大的漏斗型结构，其作用是对较大的渣土碎石进行过滤，使进入到渣土收集筒1中的渣土碎石存留在渣土收集筒1的下方空腔中，同时，过滤孔111漏斗状的结构设计，能够有效避免渣土碎石卡在过滤孔111中，避免对过滤效果造成严重影响。

需要解释的是，如图2和图3所示，在本发明具体实施方式中，旋转杆4上安装有呈长条状的拨板402，拨板402水平设置，并且拨板402的一端固定安装在旋转杆4上；此外，拨板402的另一端靠近渣土收集筒1的内壁设置，通过旋转杆4带动拨板402转动，使拨板402的转动区域范围全部能够覆盖到所有的过滤孔111；另外的，拨板402位于阻隔板11的下方，并且拨板402的顶面与阻隔板11的底面无限靠近，通过旋转杆4带动拨板402转动，使402对卡在过滤孔111端口处的渣土碎石进行剥离，避免渣土碎石将过滤孔111堵塞后泥浆无法从渣土收集筒1的下方区域流入至渣土收集筒1的上方区域中。

进一步的，如图2和图3所示，在本发明具体实施方式中，旋转杆4的上半部分为内部中空结构，并且在旋转杆4的外壁上开设有贯穿旋转杆4设置的进水口401，进水口401与旋转杆4的内部空腔相连通，泥浆从进水口401进入旋转杆4的内部空腔中，并通过钻机上的抽水泵对旋转杆4中的泥浆进行抽出；此外，进水口401在阻隔板11的上方，处于渣土收集筒1的上方空腔中，用于对泥浆进行排出，通过阻隔板11对渣土碎石进行阻挡，避免渣土碎石进入到渣土收集筒1的上方空腔中，进而对进水口401造成堵塞；另外的，进水口401的形状大小与过滤孔111底部小端口的形状大小一致，其作用是为了使通过过滤孔111的泥浆能够顺利的从进水口401进入道旋转杆4的内部空腔中，进一步避免了进水口401堵塞的情况发生。

更进一步的，如图7所示，在本发明具体实施方式中，开凿头2包括呈环状结构的支架201，支架201的直径与渣土收集筒1的直径一致，并且支架201与渣土收集筒1同轴设置，在支架201的中心轴位置处设置有主钻杆202，主钻杆202竖直设置，并且在主钻杆202与支架201之间通过若干条均匀对称分布的钻刀架203进行固定连接，钻刀架203倾斜设置，使钻刀架203的顶端与支架201固定连接，钻刀架203的底端与主钻杆202的底端固定连接，此外，在钻刀架203上固定有若干个均匀分布的刀片204，用于进行开凿钻孔工作，在主钻杆202的底部端面上固定有锥头205，用于对开凿头2整体进行引导，便于钻孔开凿；另外的，在主钻杆202的顶端固定安装有与主钻杆202同轴的连接头206，连接头206用于适配插接进旋转杆4的底部，并且连接头206与旋转杆4同轴设置；在连接头206的外壁上开设有限位插槽207，用于与固定螺栓6适配安装，当固定螺栓6的端部贯穿过旋转杆4后，与连接头6上的限位插槽207适配安装，进而对旋转杆4与连接头206之间的位置进行固定，使旋转杆4带动连接头206转动，实现开槽头2的转动。

本发明装置的工作过程及原理：

本发明提供的反循环钻机用渣土收集钻头在使用时，先将钢绳13的游离端从限位套环12上的钢绳安装孔121中穿过，随后将钢绳13的游离端穿进渣土收集筒1内壁上的通孔107，并将钢绳13的游离端伸入进渣土收集筒1内壁中的螺杆安装孔101中，使钢绳13的游离端放置在挡块103的顶面上，随后转动紧固螺杆5，使其在螺杆安装孔101中向下移动，并与挡板103共同对钢绳13的游离端进行夹紧；然后将固定套筒3和旋转杆4安装在反循环钻机上，再将开凿头2通过固定螺栓6安装在旋转杆4的底端；启动反循环钻机，带动旋转杆4和开凿头2进行转动开凿工作，并将开凿过程中体积较大的渣土碎石收集到渣土收集筒1中，避免其对开凿头2造成破坏和磨损，提高开凿头2的使用寿命和后续的钻孔质量；最后开凿完成后，将渣土收集钻头提起，旋转紧固螺杆5，对钢绳13的游离端进行松放，使钢绳13抽出，并对渣土收集筒1中的渣土碎石进行倾倒和处理。

上述对本发明的具体实施方案的描述是为了说明和例证的目的，这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然的，根据上述描述，可以进行多次改变和变化，对实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种反循环钻机用渣土收集钻头，包括开凿头(2)，所述开凿头(2)上安装有用于带动所述开凿头(2)转动的旋转杆(4)，其特征在于，所述开凿头(2)的上方设置有渣土收集筒(1)，所述渣土收集筒(1)套设在所述旋转杆(4)上，并与所述旋转杆(4)同轴设置；在所述渣土收集筒(1)的底端开口处安装有可拆卸的弹性网层；所述弹性网层用于将所述渣土收集筒(1)外部的渣土碎石过滤到所述渣土收集筒(1)内，并对过滤到所述渣土收集筒(1)中的渣土碎石进行阻挡。

2.根据权利要求1所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述弹性网层为双层，并且所述弹性网层与所述旋转杆(4)转动安装。

3.根据权利要求2所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述弹性网层包括若干条呈圆周发散均布的钢绳(13)，以及转动套设在所述旋转杆(4)上的限位套环(12)，所述钢绳(13)的一端固定在所述渣土收集筒(1)的内壁上，另一游离端贯穿所述限位套环(12)后折回安装进所述渣土收集筒(1)的筒壁中。

4.根据权利要求3所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述渣土收集筒(1)的筒壁上安装有若干个用于压紧所述钢绳(13)的紧固螺杆(5)，所述渣土收集筒(1)的筒壁上设置有用于安装所述紧固螺杆(5)的螺杆安装孔(101)，所述钢绳(13)的游离端贯穿所述渣土收集筒(1)的内壁后伸入所述螺杆安装孔(101)中。

5.根据权利要求3所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述限位套环(12)上固定安装有轴承二(122)，所述轴承二(122)套设在所述旋转杆(4)上；所述限位套环(12)上开设有呈圆周均布的钢绳安装孔(121)，所述钢绳(13)贯穿所述钢绳安装孔(121)。

6.根据权利要求1所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述渣土收集筒(1)内部设置有阻隔板(11)，所述阻隔板(11)套设在所述旋转杆(4)上，并与所述旋转杆(4)间隙配合；所述阻隔板(11)上开设有若干个均匀分布的过滤孔(111)，所述过滤孔(111)呈漏斗状结构。

7.根据权利要求6所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述旋转杆(4)上固定安装有用于搅动渣土碎石的拨板(402)，所述拨板(402)位于所述阻隔板(11)的下方，并无限靠近所述阻隔板(11)。

8.根据权利要求6所述的一种反循环钻机用渣土收集钻头，其特征在于，所述旋转杆(4)内部为中空结构，在所述旋转杆(4)的外壁上开设有贯穿所述旋转杆(4)的进水口(401)，所述进水口(401)位于所述阻隔板(11)的上方，并且所述进水口(401)的形状大小与所述过滤孔(111)小端口的形状大小一致。

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