发明内容
本发明提供一种公路施工用注浆管钻头,通过在钻头的钻体上设置纠偏机构,以解决现有的钻头在施工时由于地质问题造成的钻孔偏移的问题。
本发明的一种公路施工用注浆管钻头采用如下技术方案:一种公路施工用注浆管钻头,用于垂直基准面向下对地下土进行钻孔,包括第一钻体和纠偏机构;第一钻体能够转动;第一钻体内部具有第一注浆孔;第一注浆孔与第一钻体之间限定出第一空腔,纠偏机构安装于第一空腔内,纠偏机构包括传感器、伸缩杆、第一套筒、第二套筒、第一竖杆和第二竖杆;第一钻体周壁面上设置有第一伸缩块,第一钻体周壁面上设置有第二伸缩块,第一伸缩块与第二伸缩块关于第一钻体的中轴线成中心对称设置;伸缩杆沿第一钻体中轴线设置且能伸缩,伸缩杆能够向下移动,伸缩杆的周向方向设置有第一凸块和第二凸块,第二凸块设置于第一凸块下侧;第一凸块设置于第一套筒内;第一凸块与第一套筒的底面通过第一弹性件相连;第一竖杆外端设置有第三凸块,第三凸块沿第一套筒向外伸出;伸缩杆向下移动带动第一凸块移动,能够将第三凸块推出;第三凸块与第一伸缩块对应设置,第三凸块能够将对应设置的第一伸缩块推出;第二凸块设置于第二套筒内的上顶壁;第二凸块与第二套筒的底面通过第二弹性件相连;第二竖杆外端设置有第四凸块,第四凸块沿第二套筒向外伸出;伸缩杆向下移动带动第二凸块移动,能够将第四凸块推出;第四凸块与第二伸缩块对应设置,第四凸块能够将对应设置的第二伸缩块推出;传感器能够检测钻头的偏移方向,进而每当第一凸块转动至其预设面时,驱动伸缩杆向下移动。
进一步地,第一伸缩块和第二伸缩块设置为多个,多个第一伸缩块在第一钻体周向方向上由低到高依次设置,多个第二伸缩块在第一钻体周向方向上由低到高依次设置,且处于最低位置的第一伸缩块与处于最低位置的第二伸缩块关于第一钻体的中轴线成中心对称设置;第一凸块和第二凸块设置为多个,多个第一凸块沿伸缩杆的周向方向依次设置,多个第二凸块沿伸缩杆的周向方向依次设置,每个第一凸块与一个第二凸块在竖直方向一一对应设置;多个第一凸块依次设置于第一套筒内的上顶壁;多个第二凸块依次设置于第二套筒的上顶壁内;
第一竖杆设置为多个,每个第一竖杆外端均设置有一个第三凸块,多个第三凸块沿第一钻体轴线的周向方向由低到高依次设置于第一套筒,第二竖杆设置为多个,每个第二竖杆外端均设置有一个第四凸块,多个第四凸块沿第一钻体轴线的周向方向由低到高依次设置于第二套筒,且处于最低位置的第三凸块与处于最低位置的第四凸块关于第一钻体的中轴线成中心对称设置;每个第三凸块与一个第一伸缩块对应设置,处于最低处的第三凸块与处于最高处的第一伸缩块对应设置;每个第四凸块与一个第二伸缩块对应设置,处于最低处的第四凸块与处于最高处的第二伸缩块对应设置。
进一步地,还包括第二钻体,第二钻体固定安装于第一钻体上端,第二钻体内部具有第二注浆孔,第一注浆孔与第二注浆孔连通,传感器设置于第一钻体和第二钻体之间,第二钻体上开设有进油孔和出油孔,传感器能够控制向进油孔进油以及将油从出油孔抽出;进油孔与第一空腔连通,进油孔上设置有第一单向阀,第一单向阀仅允许油从进油孔进入;出油孔与第一空腔连通,出油孔上设置有第二单向阀,第二单向阀仅允许油从出油孔流出;进油孔进油使伸缩杆向下移动。
进一步地,伸缩杆上端设置有凸台,凸台与第一空腔内壁以及注浆孔外壁均为密封接触,初始状态凸台位于第一钻体内壁上端,进油孔进油使凸台向下,进而使伸缩杆向下。
进一步地,第一套筒的周向方向开设有多个第一通孔,多个第一通孔在第一套筒周向方向上由低到高依次设置,第一竖杆设置于第一套筒内,且每个第三凸块安装于一个第一通孔内;第二套筒的周向方向开设有多个第二通孔,多个第二通孔在第二套筒的周向方向上由低到高依次设置;第二竖杆设置于第二套筒内,且每个第四凸块安装于一个第二通孔内。
进一步地,还包括多个出浆孔,多个出浆孔开设于第一钻体下端,出浆孔与第一注浆孔连通,出浆孔沿第一注浆孔的周向方向均布,出浆孔向下倾斜设置。
本发明的有益效果是:
1、本发明的一种公路施工用注浆管钻头通过在第一钻体内设置纠偏机构,并通过传感器测钻头的偏移方向,进而每当第一凸块转动至预设面时,驱动伸缩杆向下移动,伸缩杆向下移动使第一伸缩块与第二伸缩块伸出在预设面上伸出。在钻头边转动边向下的过程中,第一伸缩块和第二伸缩块将受到来自地下土相反的作用力,对钻头施加转矩以矫正钻头方向,对偏移的钻头进行纠偏,有效防止钻孔报废。
2、通过设置多个第一伸缩块和第二伸缩块,使每个第一伸缩块与一个第三凸块配合,每个第二伸缩块与一个第四凸块配合,在最低处的第三凸块随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第三凸块对应设置的第一伸缩块收回,与最低处第三凸块相邻的另一个第三凸块将推动与其对应设置的第一伸缩块伸出,同理,在最低处的第四凸块随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第四凸块对应设置的第二伸缩块收回,与最低处的第四凸块相邻的另一个第四凸块将推动与其对应设置的第二伸缩块伸出,以此循环;多个第一伸缩块与多个第二伸缩块共同作用,逐步纠偏,保证纠偏效果。
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为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例的整体结构示意图;
图2为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例的整体结构初始状态示意图;
图3为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例的纠偏机构的部分结构爆炸图;
图4为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例将第一伸缩块和第二伸缩块推出的状态示意图;
图5为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例的第一伸缩块将第三凸块卡住以及第二伸缩块将第四凸块卡住的状态示意图;
图6为本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例的第三凸块和第四凸块回位的状态示意图。
图中:110、第一钻体;111、第一注浆孔;112、出浆孔;120、第一伸缩块;130、第二伸缩块;210、密封盖;211、进油孔;212、出油孔;220、第二钻体;221、传感器;222、第二注浆孔;300、纠偏机构;310、伸缩杆;311、凸台;312、第一凸块;313、第二凸块;320、第一套筒;321、第一通孔;331、第一竖杆;332、第三凸块;340、第二套筒;341、第二通孔;351、第二竖杆;352、第四凸块。
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。
本发明的一种公路施工用注浆管钻头的实施例,如图1至图6所示。
一种公路施工用注浆管钻头,将钻头所钻取的面称为基准面,钻头用于沿着基准面垂直向下对地下土进行钻孔,其包括第一钻体110和纠偏机构300。第一钻体110与基准面垂直设置,第一钻体110能够转动;同步电机用于驱动第一钻体110转动。第一钻体110内部具有第一注浆孔111,第一注浆孔111沿第一钻体110中轴线设置,以通过第一注浆孔111对地下土进行注浆,对钻取的孔进行注浆。进一步地,还包括多个出浆孔112,多个出浆孔112开设于第一钻体110下端,出浆孔112与第一注浆孔111连通,出浆孔112沿第一注浆孔111的周向方向均布,出浆孔112向下倾斜设置。
第一注浆孔111与第一钻体110之间限定出第一空腔,纠偏机构300安装于第一空腔内,纠偏机构300与第一钻体110同步转动。纠偏机构300包括传感器221、第一伸缩块120、第二伸缩块130、伸缩杆310、第一套筒320、第二套筒340、第一竖杆331和第二竖杆351。第一钻体110周壁面上设置有第一伸缩块120,第一钻体110周壁面上设置有第二伸缩块130,第二伸缩块130设置于第一伸缩块120下侧,第一伸缩块120与第二伸缩块130关于第一钻体110的中轴线成中心对称设置;伸缩杆310沿第一钻体110中轴线设置且能伸缩,伸缩杆310能够向下移动,伸缩杆310的周向方向设置有第一凸块312,伸缩杆310的周向方向设置有第二凸块313,第二凸块313设置于第一凸块312下侧;第一套筒320沿第一钻体110中轴线方向设置,第一套筒320的外周壁面与第一伸缩块120的内端处于同一竖直轴线,第一凸块312设置于第一套筒320内;第一凸块312与第一套筒320的底面通过第一弹性件相连;第一弹性件为第一弹簧。
第一竖杆331沿第一钻体110轴线方向设置,第一凸块312位于于第一竖杆331的内部,第一竖杆331的上端为斜面,且在竖直方向由外到内逐渐变低。第一竖杆331外端设置有第三凸块332,第三凸块332沿第一套筒320向外伸出;第一凸块312外端与第三凸块332内端在同一竖直轴线上,伸缩杆310向下移动带动第一凸块312移动,能够将第三凸块332推出;第三凸块332与第一伸缩块120对应设置,第三凸块332能够将对应设置的第一伸缩块120推出。
第二套筒340沿第一钻体110轴线方向设置,第二套筒340的外周壁面与第二伸缩块130的内端处于同一竖直轴线。第二凸块313设置于第二竖杆351的内部,第二竖杆351的上端为斜面,且在竖直方向由外到内逐渐变低,第二凸块313设置于第二套筒340内;第二凸块313与第二套筒340的底面通过第二弹性件相连;第二弹性件为第二弹簧。第二竖杆351沿第一钻体110的轴线方向设置,第二竖杆351外端设置有第四凸块352,第四凸块352沿第二套筒340向外伸出;第二凸块313外端与第四凸块352内端在同一竖直轴线上,伸缩杆310向下移动带动第二凸块313移动,能够将第四凸块352推出;第四凸块352与第二伸缩块130对应设置,第四凸块352能够将对应设置的第二伸缩块130推出;传感器221能够检测钻头的偏移方向,进而每当第一凸块312转动至预设面时,(将钻头所钻取的面称为基准面,当钻头出现偏移,将过钻头所在直线且与基准面垂直的面叫偏移面,即钻头与基准面的夹角所形成的平面,将过钻头所在直线且与偏移面垂直的面称为预设面),驱动伸缩杆310向下移动,伸缩杆310向下移动,促使第三凸块332带动第一伸缩块120在预设面上伸出,第四凸块352使第二伸缩块130在预设面上伸出。在钻头边转动边向下的过程中,第一伸缩块120和第二伸缩块130将受到来自地下土相反的作用力,第一伸缩块120和第二伸缩块130将对钻头施加转矩以矫正钻头方向。
在本实施例中,一种公路施工用注浆管钻头还包括第二钻体220,第二钻体220固定安装于第一钻体110上端,第二钻体220内部具有第二注浆孔222,第一注浆孔111与第二注浆孔222连通,传感器221设置于第一钻体110和第二钻体220之间,第二钻体220上设置有密封盖210。第二钻体220上开设有进油孔211和出油孔212,传感器221能够控制送油箱(图中未示出)向进油孔211进油以及将油从出油孔212抽出;进油孔211与第一空腔连通,进油孔211上设置有第一单向阀,第一单向阀仅允许油从进油孔211进入;经过进油孔211的油将向下流动至第一空腔内,出油孔212与第一空腔连通,出油孔212上设置有第二单向阀,第二单向阀仅允许油从出油孔212流出;进油孔211进油使伸缩杆310向下移动。进一步地,伸缩杆310上端设置有凸台311,凸台311与第一空腔内壁以及注浆孔外壁均为密封接触,初始状态凸台311位于第一钻体110内壁上端,进油孔211进油使凸台311向下,进而使伸缩杆310向下。
在本实施例中,第一伸缩块120和第二伸缩块130设置为多个,多个第一伸缩块120在第一钻体110周向方向上由低到高依次设置,具体地,本申请中设置有六个第一伸缩块120,六个第一伸缩块120在第一钻体110周向方向上沿逆时针方向由低到高依次设置。多个第二伸缩块130在第一钻体110周向方向上由低到高依次设置,具体地本申请中设置有六个第二伸缩块130,六个第二伸缩块130在第一钻体110周向方向上沿逆时针方向由低到高依次设置。每个第一伸缩块120与一个第二伸缩块130在同一竖直轴线上对应设置,且处于最低位置的第一伸缩块120与处于最低位置的第二伸缩块130关于第一钻体110的中轴线成中心对称设置。
第一凸块312和第二凸块313设置为多个,多个第一凸块312沿伸缩杆310的周向方向依次设置,多个第二凸块313沿伸缩杆310的周向方向依次设置,每个第一凸块312与一个第二凸块313在竖直方向一一对应设置;多个第一凸块312依次设置于第一套筒320内,具体可卡接于第一套筒320上顶壁,防止第一凸块312脱出第一套筒320;多个第二凸块313依次设置于第二套筒340内,具体可卡接于第二套筒340上顶壁,防止第二凸块313脱出第二套筒340。第一竖杆331设置为多个,每个第一竖杆331外端均设置有一个第三凸块332,多个第三凸块332沿第一钻体110轴线的周向方向由低到高依次设置于第一套筒320,第二竖杆351设置为多个,每个第二竖杆351外端均设置有一个第四凸块352,多个第四凸块352沿第一钻体110轴线的周向方向由低到高依次设置于第二套筒340,且处于最低位置的第三凸块332与处于最低位置的第四凸块352关于第一钻体110的中轴线成中心对称设置。
每个第三凸块332与一个第一伸缩块120对应设置,处于最低处的第三凸块332与处于最高处的第一伸缩块120对应设置。在第一竖杆331向外推出,继而将第三凸块332推出时,第三凸块332能够将对应设置的第一伸缩块120推出。每个第四凸块352与一个第二伸缩块130对应设置,处于最低处的第四凸块352与处于最高处的第二伸缩块130对应设置。在第二竖杆351向外推出,继而将第四凸块352推出时,第四凸块352能够将对应设置的第二伸缩块130推出。
在最低处的第三凸块332随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第三凸块332对应设置的第一伸缩块120收回,与最低处第三凸块332相邻的另一个第三凸块332将推动与其对应设置的第一伸缩块120伸出,同理,在最低处的第四凸块352随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第四凸块352对应设置的第二伸缩块130收回,与最低处的第四凸块352相邻的另一个第四凸块352将推动与其对应设置的第二伸缩块130伸出,以此循环;多个第一伸缩块120与多个第二伸缩块130共同作用,逐步纠偏,尽可能保证纠偏效果。
在本实施例中,第一套筒320的周向方向开设有多个第一通孔321,多个第一通孔321在第一套筒320周向方向上由低到高依次设置,第一竖杆331设置于第一套筒320内,且每个第三凸块332安装于一个第一通孔321内。第二套筒340的周向方向开设有多个第二通孔341,多个第二通孔341在第二套筒340的周向方向上由低到高依次设置。第二竖杆351设置于第二套筒340内,且每个第四凸块352安装于一个第二通孔341内。通过设置第一通孔321对第三凸块332进行定位,设置第二通孔341对第四凸块352进行定位,保证安装效果。
结合上述实施例,本发明的具体工作原理和工作过程如下:
在正常情况下,本发明的一种公路施工用注浆管钻头在需要钻取注浆的位置正常工作,若钻头在钻取时,由于地质问题导致钻体出现偏移,通过第一钻体110与第二钻体220之间安装的感应器检测钻头是否出现偏移,当钻头出现偏移现象,传感器221能够检测钻头的偏移方向,进而每当处于最低处的第一凸块312转动至预设面时,(将钻头所钻取的面称为基准面,当钻头出现偏移,将过钻头所在直线且与基准面垂直的面称为偏移面,将过钻头所在直线且与偏移面垂直的面称为预设面),能够控制向进油孔211内送油,油将沿着第二钻体220向下,凸台311与第一空腔内壁以及注浆孔外壁均为密封接触,因此油液将作用在凸台311上表面上,继而推动凸台311向下。
如图2所示,初始状态凸台311与第一钻体110内壁上表面接触,第一凸块312促使第三凸块332向外;第二凸块313促使第四凸块352向外,第一弹簧和第二弹簧处于原长。
如图4所示,当油液将作用在凸台311上表面,推动凸台311向下,凸台311将使第一凸块312向下压缩第一弹簧,同时将使第二凸块313向下压缩第二弹簧;当压缩至第一弹簧和第二弹簧的极限位置,即第一弹簧和第二弹簧不能继续被压缩时,凸台311继续向下将通过第三凸块332推动第一伸缩块120伸出,同时通过第四凸块352推动第二伸缩块130伸出,由于最低处的第三凸块332与最高处的第一伸缩块120对应设置,因此最低处的第三凸块332与最高处的第一伸缩块120将先接触,使最高处的第一伸缩块120先伸出。
同时最低处的第四凸块352与最高处的第二伸缩块130对应设置,因此最低处的第四凸块352将与最高处的第二伸缩块130向接触,使最高处的第二伸缩块130先伸出。又因为最低处的第三凸块332与最低处的第四凸块352关于第一钻体110的轴线成中心对称设置,先伸出的第一伸缩块120和先伸出的第二伸缩块130关于第一钻体110的中轴线成中心对称设置。
在钻头边转动边向下的过程中,第一伸缩块120和第二伸缩块130伸出将与其接触的地下土相互作用,随着钻头的转动,第一伸缩块120和第二伸缩块130将受到来自地下土相反的作用力,第一伸缩块120和第二伸缩块130将给钻头整体一个与钻头倾斜方向相反的力,对钻头施加转矩以矫正钻头方向。
如图5所示,在最低处的第三凸块332随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第三凸块332对应设置的第一伸缩块120收回,与最低处第三凸块332相邻的另一个第三凸块332将推动与其对应设置的第一伸缩块120伸出,同理,在最低处的第四凸块352随着钻头整体的转动离开偏移处时,与该第四凸块352对应设置的第二伸缩块130收回,与最低处的第四凸块352相邻的另一个第四凸块352将推动与其对应设置的第二伸缩块130伸出,以此循环;多个第一伸缩块120与多个第二伸缩块130共同作用,逐步纠偏,尽可能保证纠偏效果,油液继续促使凸台311向下,将使第三凸块332与第一伸缩块120脱离。第一伸缩块120收回,在完成了对钻头的纠偏之后,传感器221控制将油抽回。
如图6所示:将油抽回,第一弹簧和第二弹簧有向上移动的趋势,由于第一凸块312对第一竖杆331的挤压,以及第二凸块313对第二竖杆351的挤压作用,并且第一伸缩块120的内端将第一竖杆331卡住,第二伸缩块130的内端将第二竖杆351卡住,因此此时第一套筒320和第二套筒340位置不变;第一伸缩块120和第二伸缩块130具有阻力,使第一弹簧和第二弹簧将被拉伸,在第一凸块312上升至与第二竖杆351脱离,第二凸块313上升至与第二竖杆351脱离时,第三凸块332将沿着第一伸缩块120的内端面上移,第四凸块352将沿着第二伸缩块130的内端面上移,不会在回位时使第一伸缩块120和第二伸缩块130被推出。
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。