CN207160982U - 一种牙轮流道式扩孔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种牙轮流道式扩孔器，属于非开挖岩石钻具领域，其技术方案如下，包括芯轴、轮架、牙轮，所述轮架固连在芯轴外壁中部上，所述牙轮转动连接在轮架一侧且牙轮轴线与芯轴轴线相交，所述轮架远离牙轮一侧固连有圆柱形的流道箱，所述流道箱内部中空且固连在芯轴外壁上，所述流道箱轴线与芯轴轴线重合，所述流道箱外端面上固连有若干流线型流道板，所述流道板端头位置与牙轮位置相互对应，具有既可将岩石碎屑导出扩孔器外亦可使扩孔器稳定推进的优点。

Description

一种牙轮流道式扩孔器

技术领域

本实用新型涉及非开挖岩石钻具领域，特别涉及一种牙轮流道式扩孔器。

背景技术

非开挖技术是指不开挖地表的情况下探测、检查、修复和铺设各种地下公用设施的一种技术和方法，非开挖导向钻进铺设管线是在传统顶管法和不能定向水平钻进的铺管法基础上引进现代的导向技术而发展起来的铺管技术，它的施工顺序大体为：利用置于地面的铺管机，沿待铺线的设计轨迹先钻成一个上一级孔，然后使用已通过的钻杆在出土端安装扩孔器回扩，扩大至适合生产管道铺设的直径，然后将待铺设的管道拉入孔内，在不破坏地貌的前提下实现管线施工。

公开号为CN201433718Y的中国专利公开了一种具有排泄槽结构的水平定向穿越钻头，它在钻头的间隔处开设排屑槽，在泥浆的作用下将破碎的岩屑随泥浆经由排泄槽带出施工孔外，从而避免岩屑排出不畅堆积在穿越钻头前方影响扩孔效率，但是此类钻头轴向距离较短，因此径向支撑不足，在扩孔时钻头易偏摆，使扩出的孔壁参差不齐，不利于未来管道的拖入。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种牙轮流道式扩孔器，其具有既可将岩石碎屑导出扩孔器外亦可使扩孔器稳定推进的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种牙轮流道式扩孔器,包括芯轴、轮架、牙轮，所述轮架固连在芯轴外壁中部上，所述牙轮转动连接在轮架一侧且牙轮轴线与芯轴轴线相交，所述轮架远离牙轮一侧固连有圆柱形的流道箱，所述流道箱内部中空且固连在芯轴外壁上，所述流道箱轴线与芯轴轴线重合，所述流道箱外端面上固连有若干流线型流道板，所述流道板端头位置与牙轮位置相互对应。

通过采用上述技术方案，在轮架一侧设置流道箱令扩孔器轴向距离加长，进而使扩孔器在上一级孔内不易偏摆，最大限度的保证扩孔器轴线与上一级孔轴线重合，进而提高扩孔的合格率；同时设置流道板可将碎屑旋出轮架外，最后将碎屑导出扩孔器外保证碎屑不会与牙轮发生二次摩擦增加牙轮的额外负载，提高扩孔器的使用寿命。

进一步的，所述流道板外端面上设有条状的耐磨带。

通过采用上述技术方案，设置耐磨带避免流道板与孔壁接触磨损。

进一步的，所述流道箱远离牙轮一侧固连有圆台状的尾桶，所述尾桶轴线与芯轴轴线重合，所述尾桶直径较大的端面与流道箱固连。

通过采用上述技术方案，设置尾桶可将牙轮受到的轴向反作用力从轮架和流道箱分传到芯轴上，避免流道箱受力过大而发生变形。

进一步的，所述流道箱包括钢制圆环形的架板、钢制圆环桶状的箱壁，所述架板固连在芯轴上且架板轴线与芯轴轴线重合，所述轮架抵接在架板一侧端面上，所述箱壁抵接在架板远离轮架的一侧面上。

通过采用上述技术方案，利用箱壁在轴线方向上抵住架板避免轮架受到上一级孔的反作用力时架板脱离，同时由箱壁支撑架板使扩孔器所能承受的轴向力最大。

进一步的，所述箱壁与尾桶之间固连有环形支板，所述支板抵接在箱壁内部。

通过采用上述技术方案，设置支板在径向方向支撑流道箱，避免流道箱受到径向力而变形。

进一步的，所述轮架远离流道箱的一侧中部固连有圆台状的导向桶，所述导向桶轴线与芯轴轴线重合且导向桶直径较小一端伸出轮架外。

通过采用上述技术方案，在扩孔初期导向筒先伸入上一级孔内进行对中工作，保证扩孔器的轴线与上一级孔的轴线重合进而提高扩孔合格率。

进一步的，所述芯轴在靠近导向桶的一端开有与钻杆螺纹连接的母扣，所述芯轴另一端固连有与钻杆螺纹连接的公扣。

通过采用上述技术方案，通过螺纹连接方便扩孔器的拆装，且螺纹连接较为稳固还可传递力矩，十分方便。

进一步的，所述芯轴内部设有通孔，所述轮架上设有若干喷嘴，所述喷嘴与通孔相连且将通孔内的水喷到牙轮一侧。

通过采用上述技术方案，在扩孔时喷嘴将水喷到牙轮一侧，通过牙轮的转动使得牙轮可得到全方位的冲洗，避免碎屑泥沙将牙轮粘裹住影响扩孔效率，同时水喷到牙轮上还可起到降温冷却的作用。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过设置流道箱令扩孔器轴向距离加长，进而使扩孔器在上一级孔内不易偏摆，进而提高扩孔合格率；

2、通过设置流道板可将岩石碎屑导出轮架外，避免碎屑掉入扩孔器前端增大扩孔器的推进阻力影响扩孔进度；

3、通过设置尾桶将流道箱承受的轴向反作用力分导至芯轴一部分，减轻流道箱的压力避免流道箱变形；

4、通过设置支板支撑流道箱避免流道箱受到径向压力而变形；

5、通过设置导向桶可在扩孔初期保证扩孔器与上一级孔轴线重合，进而提高扩孔合格率。

附图说明

图1是本实施例的工作状态图；

图2是本实施例的剖面图；

图3是本实施例的喷嘴结构图。

图中，1、芯轴；11、母扣；12、公扣；13、通孔；14、水眼；2、轮架；21、合金豆；22、喷嘴；3、牙轮；4、导向桶；5、流道箱；51、架板；52、箱壁；53、尾桶；54、支板；55、流道板；56、耐磨带；6、上一级孔；61、孔壁；62、钻杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的设计原理是：

通过设置带有流线形流道板55的流道箱5令扩孔器轴向距离加长，进而使扩孔器在上一级孔6内不易偏摆，最大限度的保证扩孔器轴线与上一级孔6轴线重合，进而提高扩孔合格率，同时流道板55可将岩石碎屑导出扩孔器外避免扩孔器阻力加大，提高扩孔效率。

实施例：一种牙轮流道式扩孔器，如图1所示，包括芯轴1、轮架2、牙轮3，芯轴1为规则圆柱体，轮架2固连在芯轴1一侧外壁上，六个牙轮3呈放射状均匀转动连接在轮架2上，且牙轮3组的轴线延长线交于芯轴1轴线上一点，结合图2，在芯轴1靠近牙轮3组轴线交点的一端设有带有螺纹的母扣11，芯轴1另一端固连带有螺纹的公扣12，母扣11可与钻杆62连接，公扣12也可与钻杆62相连，使用螺纹连接使扩孔器不易滑脱还可输出力矩，同时安装方便，一举两得；轮架2靠近母扣11的一侧固连有导向桶4，导向桶4为钢制圆台壳状，导向桶4直径较大的一端面与轮架2固连，导向桶4直径较小的一端与芯轴1固连，且导向桶4直径较小端伸出轮架2外，在扩孔初期在钻杆62将扩孔器拉向上一级孔6孔口处，此时导向桶4先接触孔壁61，导向桶4通过外壁与孔壁61抵接使芯轴1轴线与上一级孔6轴线重合，起到对中的作用，保证之后牙轮3扩出的孔轴线与上一级孔6的轴线重合，提高扩孔的合格率。

结合图1、图2，牙轮3为钢制实心圆台状，牙轮3外端面上镶嵌有若干合金豆21，合金豆21为圆锥状金属块，合金豆21经过调质等热处理后具有优良的强度和硬度，在牙轮3接触孔壁61时合金豆21与孔壁61摩擦，合金豆21硬度比岩石高则岩石和土壤被合金豆21摩擦破损形成碎屑，同时因牙轮3距芯轴1轴线的距离大于上一级孔6的半径进而达到扩孔的目的。

结合图2、图3，芯轴1中部沿轴线方向开有圆柱形通孔13，芯轴1在与轮架2连接处开有水眼14，轮架2内设有喷嘴22，水眼14连通通孔13及喷嘴22，喷嘴22出口端位于牙轮3一侧，在牙轮3与孔壁61接触时向通孔13内通水，水流经水眼14流到喷嘴22处，喷嘴22将水喷到牙轮3，因牙轮3与孔壁61接触有力矩作用，则使牙轮3自转，喷嘴22在牙轮3一侧也可冲洗到牙轮3全表面，设置喷嘴22不仅可将合金豆21磨下的碎屑冲落牙轮3外，避免碎屑粘裹住合金豆21失去破损岩石及土壤的作用，还可对牙轮3进行降温，避免牙轮3与孔壁61摩擦产生大量的热将牙轮3与轮架2熔接，使牙轮3不能转动影响扩孔效率。

结合图1、图2，轮架2远离牙轮3一侧固连有圆柱形流道箱5，流道箱5包括架板51、箱壁52、尾桶53、支板54，架板51为规则圆环状，架板51中心圆孔固连在芯轴1上，架板51一侧面固连在轮架2上，箱壁52为空心圆柱状，将箱壁52做成空心大大降低了扩孔器的重量，不仅方便扩孔器的运输还可在不失结构强度和安全的前提下将扩孔器做成更大的规格，使扩孔器可扩出更大的孔，一举两得；箱壁52外径尺寸与架板51外径尺寸相同，箱壁52一端抵接在架板51远离轮架2一端面上，箱壁52轴线与芯轴1轴线重合，箱壁52在轴线方向上抵住架板51避免轮架2受到上一级孔6的反作用力时架板51脱离，同时由箱壁52支撑架板51使扩孔器所能承受的轴向力最大，提高扩孔器的适用度；支板54也为圆环状，支板54外径尺寸与箱壁52内径尺寸相同，支板54圆孔端与芯轴1固连，支板54外圆端面与箱壁52固连，支板54在径向方向支撑箱壁52，避免箱壁52受到径向力而变形；尾桶53为空心圆台状，尾桶53直径较大的一端与箱壁52固连，尾桶53直径较小的一端固连在芯轴1靠近公扣12的一侧，设置尾桶53可将牙轮3受到的轴向反作用力从轮架2和流道箱5分传到芯轴1上一部分，减轻箱壁52的受力大小，进而可避免箱壁52受力过大而发生变形。

结合图1、图2，箱壁52外壁上环形阵列有六条流线形流道板55，流道板55端头处与牙轮3位置对应，则相邻流道板55之间的间距与相邻牙轮3之间的间距相同，当岩石碎屑等被牙轮3磨掉后，因扩孔器持续推进则碎屑落到相邻流道板55之间的间隙处，同时扩孔器转动时流道板55形成螺旋转动，在流道板55的螺旋作用下将碎屑导出扩孔器外，避免碎屑在流道箱5上推挤掉落到牙轮3前端影响扩孔器的推进；流道板55外端面上沿流道板55的轨迹方向固连有耐磨带56，耐磨带56顶端面突出流道板55顶端面，耐磨带56经过调质具有优良的耐磨性，设置耐磨带56避免流道板55与孔壁61接触磨损，同时耐磨带56可与孔壁61接触将孔壁61打磨的较为平整，方便未来管道的拖入和铺设。

具体实施过程：在需要扩孔时，将芯轴1上的母扣11拧到钻杆62上，将公扣12也拧到钻杆62上，之后母扣11上的钻杆62转动并拉动扩孔器向上一级孔6内运动，此时导向桶4先插入到上一级孔6内，通过导向桶4逐步接触孔壁61使芯轴1轴线与上一级孔6轴线重合，之后牙轮3与孔壁61接触，此时牙轮3利用与孔壁61的摩擦及芯轴1的转动作用使牙轮3自转，通过牙轮3与孔壁61接触将孔壁61上的岩石及土壤磨掉，使孔壁61的直径规格变大，同时向通孔13内通水，水流经水眼14流到喷嘴22处，喷嘴22将水喷到牙轮3的一侧，通过牙轮3的转动使牙轮3上的岩石碎屑及土壤被冲洗掉，避免碎屑及土壤将牙轮3黏裹住使牙轮3不能与孔壁61接触令扩孔器失效。

当岩石碎屑等被磨掉后，因扩孔器持续推进则碎屑落到流道箱5上，并且在流道板55的螺旋作用下即时导出扩孔器外，避免碎屑在流道箱5上推挤掉落到牙轮3前端影响扩孔器的推进；同时在耐磨带56与孔壁61的摩擦下将孔壁61打磨较为平整光滑，最后向扩好的孔内推入管道时管道与孔的摩擦减小，方便管道的铺设，极大的提高工作效率。

综上所述，本实用新型具有通过设置流道箱5令扩孔器轴向距离加长，进而使扩孔器在上一级孔6内不易偏摆，进而提高扩孔合格率；通过设置流道板55可将岩石碎屑导出轮架2外，避免碎屑掉入扩孔器前端增大扩孔器的推进阻力影响扩孔进度；通过设置尾桶53将流道箱5承受的轴向反作用力分导至芯轴1一部分，减轻流道箱5的压力避免流道箱5变形；通过设置支板54支撑流道箱5避免流道箱5受到径向压力而变形；通过设置导向桶4可在扩孔初期保证扩孔器与上一级孔6轴线重合，进而提高扩孔合格率的优点。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种牙轮流道式扩孔器，包括芯轴（1）、轮架（2）、牙轮（3），所述轮架（2）固连在芯轴（1）外壁中部上，所述牙轮（3）转动连接在轮架（2）一侧且牙轮（3）轴线与芯轴（1）轴线相交，其特征是：所述轮架（2）远离牙轮（3）一侧固连有圆柱形的流道箱（5），所述流道箱（5）内部中空且固连在芯轴（1）外壁上，所述流道箱（5）轴线与芯轴（1）轴线重合，所述流道箱（5）外端面上固连有若干流线型流道板（55），所述流道板（55）端头位置与牙轮（3）位置相互对应。

2.根据权利要求1所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述流道板（55）外端面上设有条状的耐磨带（56）。

3.根据权利要求2所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述流道箱（5）远离牙轮一侧固连有圆台状的尾桶（53），所述尾桶（53）轴线与芯轴（1）轴线重合，所述尾桶（53）直径较大的端面与流道箱（5）固连。

4.根据权利要求3所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述流道箱（5）包括钢制圆环形的架板（51）、钢制圆环桶状的箱壁（52），所述架板（51）固连在芯轴（1）上且架板轴线与芯轴（1）轴线重合，所述轮架（2）抵接在架板（51）一侧端面上，所述箱壁（52）抵接在架板（51）远离轮架（2）的一侧面上。

5.根据权利要求4所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述箱壁（52）与尾桶（53）之间固连有环形支板（54），所述支板（54）抵接在箱壁（52）内部。

6.根据权利要求5所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述轮架（2）远离流道箱（5）的一侧中部固连有圆台状的导向桶（4），所述导向桶（4）轴线与芯轴（1）轴线重合且导向桶（4）直径较小一端伸出轮架（2）外。

7.根据权利要求6所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述芯轴（1）在靠近导向桶（4）的一端开有与钻杆（62）螺纹连接的母扣（11），所述芯轴（1）另一端固连有与钻杆（62）螺纹连接的公扣（12）。

8.根据权利要求7所述的一种牙轮流道式扩孔器，其特征是：所述芯轴（1）内部设有通孔（13），所述轮架（2）上设有若干喷嘴（22），所述喷嘴（22）与通孔（13）相连且将通孔（13）内的水喷到牙轮（3）一侧。