CN115199226B - 一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，包括钻具座和分体式钻桶，钻具座底部固定设置有销轴孔，通过销轴与分体式钻桶铰接，还包括推杆总成和锁紧装置，推杆总成包括钢管、承撞环和基板，钢管上端与承撞环固定连接，下端与基板固定连接。基板底部设置有两个桶体推块，在桶壁内设有楔块导轨，楔块导轨与桶体推块配合。锁紧装置包括锁杆、伸缩轴、解锁滑轨、弹簧室、弹簧I，伸缩轴一端位于弹簧室内，并可在弹簧室内前后伸缩，弹簧一端固定在弹簧室后端。基板底部还设置有两个锁杆推块，锁杆推块与解锁滑轨配合，用于对分体式钻桶进行解锁。本发明大大拓宽了分体式钻具的适用范围，提升了各类卸土困难土层的卸土效率，通用性强，可多维度提升施工效率。

Description

一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具

技术领域

本发明涉及旋挖钻机技术领域，具体涉及一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具。

背景技术

旋挖钻机施工过程中，通过钻具实现土石方的钻取与卸载，钻具钻进与卸土的效率是影响施工效率的关键因素。特别是小桶径钻具，其抖土时间长、卸土效果差，严重影响了施工效率。

目前对钻具的改进主要有钻具开孔、外力卸土、分体式钻具三种。钻具开孔的目的是为了消除大气负压在卸土时产生的阻力，实际使用效果均一般；外力卸土是通过水压或推杆等机构将土石方挤出钻具，但需要在钻具内设置复杂的机械结构，结构可靠性差、结构件强度低、机构内部易容渣且难以清理，同时其卸土原理不能应用在小桶径钻具有限的内部空间中；分体式钻具通过桶体的开合实现卸土，在粘土层的使用效果较好，但钻具刚度低，极易出现卷边变形，不适用于软硬交界处地层及硬岩地层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其提高了钻具的刚度，提升钻具施工的稳定性，使分体式钻具可适用于软硬交界处地层及硬岩地层，同时提高钻具的使用寿命。

为实现上述目的，本发明的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，包括钻具座和分体式钻桶，所述钻具座底部固定设置有销轴孔，通过销轴与所述分体式钻桶铰接，还包括推杆总成和锁紧装置，所述推杆总成包括钢管、承撞环和基板，所述钢管为两个，钢管上端与所述承撞环固定连接，下端与所述基板固定连接，所述钢管套设于固定在所述钻具座相对两侧的推杆导向座内；所述钻具座在上下运动时可以从所述承撞环内部穿过；所述基板底部设置有两个桶体推块；所述分体式钻桶包括两个桶壁，在桶壁内设有楔块导轨，所述楔块导轨与所述桶体推块配合，将所述桶壁向外推开；

所述锁紧装置为两个，包括锁杆、伸缩轴、解锁滑轨、弹簧室、弹簧I，所述弹簧室固定在桶壁内，所述锁杆后端与所述伸缩轴固定连接，一侧与所述解锁滑轨固定连接，所述伸缩轴一端位于所述弹簧室内，并可在所述弹簧室内前后伸缩，所述弹簧I一端固定在所述弹簧室后端，所述伸缩轴从另一端伸进所述弹簧I内；所述基板底部还设置有两个锁杆推块，所述锁杆推块与所述解锁滑轨配合，用于对分体式钻桶进行解锁；在桶壁上还设置有锁杆导向座，所述锁杆在所述锁杆导向座内前后运行，在另一个桶壁上还设有锁室，与所述锁杆头部配合，锁紧分体式钻桶。

进一步地，所述销轴孔底部固定设置有托板，其上设置有通过孔，所述钢管下部穿过通过孔与所述基板固定连接；所述钢管上套设有弹簧II，所述弹簧II上端固定在所述钢管上。

进一步地，所述桶壁分为上桶壁和下桶壁，所述上桶壁和所述下桶壁固定连接。

进一步地，在所述上桶壁上，在所述锁室处开设有锁孔检修口。

进一步地，所述上桶壁内侧间隔设有弧形筋板。

进一步地，所述下桶壁下端连接有斗齿。

本发明的有益效果是：本发明基于分体式钻具，设置锁紧装置，将分体式钻具高效的卸土方式引入到以前分体式钻具不能胜任的软硬交接地层和硬岩层的钻进过程中，同时该结构可有效改善分体式钻具的使用寿命；设置推杆装置，可适用于内部空间十分有限的小桶径钻具，解决了小桶径钻具的主动卸土问题；本发明可通过一个主动动作实现锁杆的自动解锁和钻具的主动卸土，结构简单，性能可靠，成本低，智能化程度高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是推杆总成结构示意图；

图3是分体式钻桶打开时的状态图；

图4是分体式钻桶内部结构示意图I；

图5是分体式钻桶内部结构示意图II

图6是锁紧装置结构示意图；

图中，1-钻具座，11-销轴孔，12-托板，13-推杆导向座，2-分体式钻桶， 21-上桶壁，22-下桶壁，23-弧形筋板，24-斗齿，3-推杆总成，31-钢管，32-承撞环，33-基板，34-桶体推块，35-楔块导轨，36-弹簧II，4-锁紧装置，41-锁杆，42-伸缩轴，43-解锁滑轨，44-弹簧室，45-弹簧I，46-锁杆推块，47-锁杆导向座，48-锁室，49-锁杆检修孔 。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，包括钻具座1和分体式钻桶2，钻具座1底部固定设置有销轴孔11，通过销轴与分体式钻桶2铰接，销轴孔11为两个，平行设置，钻具座1内部中空，其用于与钻杆的方头连接。本钻具还包括推杆总成3和锁紧装置4，如图2所示，推杆总成3包括钢管31、承撞环32和基板33，钢管31为两个，上端与承撞环32固定连接，下端与基板33固定连接，钢管31套设于固定在钻具座1相对两侧的推杆导向座13内。钻具座1在上下运动时可以从承撞环32内部穿过。基板33底部设置有两个桶体推块34。分体式钻桶2包括两个桶壁，在桶壁内设有楔块导轨35，楔块导轨35与桶体推块34配合，将桶壁向外推开。

在钻具装满四分之三土料后，需要提升到地面以上卸土，这时钻杆被提升，钻具座1也一同被提升，此时推杆总成3也一起跟着钻具座1向上运动，当承撞环32与动力头底部接触时，推杆总成3则不再上升，此时，只有钻具座1跟着钻杆继续上升。

如图5、图6所示，锁紧装置4为两个，包括锁杆41、伸缩轴42、解锁滑轨43、弹簧室44、弹簧I45，弹簧室44固定在桶壁内，锁杆41后端与伸缩轴42固定连接，一侧与解锁滑轨43固定连接，伸缩轴42一端位于弹簧室44内，并可在弹簧室44内前后伸缩，弹簧I45一端固定在弹簧室44后端，伸缩轴从另一端伸进弹簧I45内。基板33底部还设置有两个锁杆推块46，锁杆推块46与解锁滑轨43配合，用于对分体式钻桶2进行解锁。在桶壁上还设置有锁杆导向座47，锁杆41在锁杆导向座47内前后运行，在另一个桶壁上还设有锁室48，与锁杆41头部配合，锁紧分体式钻桶2。销轴孔11底部固定设置有托板12，其上设置有通过孔，钢管31下部穿过通过孔与基板33固定连接。钢管31上套设有弹簧II36，弹簧II36上端固定在钢管31上。

当托板12随钻具座1上升时，由于推杆总成3已停止运动，托板12推动弹簧II36上行，由于弹簧II36上端固定，其不断被压缩，同时推杆总成3中基板33底部的锁杆推块46与锁杆中的解锁滑轨43相接触，在进一步的提升钻杆的过程中，锁杆推块46推动锁杆41，使锁杆41滑动出锁室48完成解锁。此时进一步提升钻杆，由于分体式钻桶2也是跟着钻具座1上升的，此时桶壁上的楔块导轨35在上行的时候遇到静止不动的桶体推块34，二者形成滑动关系，即可将桶壁打开，如图3所示，两个桶壁都同时被打开，土料即可被卸下。

当需要继续用钻具进行旋挖时，钻杆钻具座1下行，两个桶壁在重力作用下向中间对合，锁杆的头部顺势穿入到锁室48内，同时弹簧室44内的弹簧I45施加压力，传导到锁杆41上，锁杆41就锁入到锁室48内，完成锁闭动作。这种方式有效解决了传统分体式钻具刚度低的问题，可有效防止桶壁卷边，同时将分体式钻具引入到硬土层、软硬交接地层及小孔径施工的使用工况，有效解决了小孔径钻具卸土困难问题。此外该方案的钻具基本全覆盖孔内施工的各种地质情况，可减少更换钻头的次数，进一步提升施工效率。

如图4所示，桶壁分为上桶壁21和下桶壁22，上桶壁21和下桶壁22固定连接。

在上桶壁21上，在锁室48处开设有锁孔检修口49，可以在施工的时候观察锁杆41的情况。

上桶壁21内侧间隔设有弧形筋板23，可进一步提高上桶壁21的刚度。

下桶壁22下端连接有斗齿24，并可根据具体工况需求在捞沙斗和筒钻等结构形式上进行切换。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下可以作出的各种变化，都处于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，包括钻具座（1）和分体式钻桶（2），所述钻具座（1）底部固定设置有销轴孔（11），通过销轴与所述分体式钻桶（2）铰接，其特征在于：还包括推杆总成（3）和锁紧装置（4），所述推杆总成（3）包括钢管（31）、承撞环（32）和基板（33），所述钢管（31）为两个，上端与所述承撞环（32）固定连接，下端与所述基板（33）固定连接，所述钢管（31）套设于固定在所述钻具座（1）相对两侧的推杆导向座（13）内；所述钻具座（1）在上下运动时可以从所述承撞环（32）内部穿过；所述基板（33）底部设置有两个桶体推块（34）；所述分体式钻桶（2）包括两个桶壁，在桶壁内设有楔块导轨（35），所述楔块导轨（35）与所述桶体推块（34）配合，将所述桶壁向外推开；

所述锁紧装置（4）为两个，包括锁杆（41）、伸缩轴（42）、解锁滑轨（43）、弹簧室（44）、弹簧I（45），所述弹簧室（44）固定在桶壁内，所述锁杆（41）后端与所述伸缩轴（42）固定连接，一侧与所述解锁滑轨（43）固定连接，所述伸缩轴（42）一端位于所述弹簧室（44）内，并可在所述弹簧室（44）内前后伸缩，所述弹簧I（45）一端固定在所述弹簧室(44)后端，所述伸缩轴（42）从另一端伸进所述弹簧I（45）内；所述基板（33）底部还设置有两个锁杆推块（46），所述锁杆推块（46）与所述解锁滑轨（43）配合，用于对分体式钻桶（2）进行解锁；在桶壁上还设置有锁杆导向座（47），所述锁杆(41)在所述锁杆导向座（47）内前后运行，在另一个桶壁上还设有锁室（48），与所述锁杆（41）头部配合，以锁紧分体式钻桶（2）。

2.根据权利要求1所述的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其特征在于：所述销轴孔（11）底部固定设置有托板（12），其上设置有通过孔，所述钢管（31）下部穿过通过孔与所述基板（33）固定连接；所述钢管（31）上套设有弹簧II（36），所述弹簧II(36)上端固定在所述钢管(31)上。

3.根据权利要求1所述的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其特征在于：所述桶壁分为上桶壁（21）和下桶壁（22），所述上桶壁（21）和所述下桶壁（22）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其特征在于：在所述上桶壁（21）上，在所述锁室（48）处开设有锁孔检修口（49）。

5.根据权利要求4所述的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其特征在于：所述上桶壁（21）内侧间隔设有弧形筋板（23）。

6.根据权利要求3所述的一种高刚度分体式小桶径主动卸土钻具，其特征在于：所述下桶壁（22）下端连接有斗齿（24）。