跟进扩孔钻头和旋挖机的制作方法

1.本实用新型涉及钻孔技术领域，具体而言，涉及一种跟进扩孔钻头和旋挖机。


背景技术：

2.旋挖钻机是一种综合性的钻机，其至少具有成孔速度快、污染小以及机动性强等特点。目前，短螺旋钻头旋挖机可以进行干挖作业，回转钻头旋挖机可以在具有泥浆护壁的前提下进行湿挖作业。同时，旋挖机可以配合冲锤钻碎坚硬地层后进行挖孔作业。并且旋挖机作业过程中，当钻孔的孔径不一样时，需要先利用小直径的钻头钻取一个初始孔，然后在需要扩孔的深度位置利用扩孔钻头进一步进行扩孔作业，并且，现有的扩孔地层一般为土层，在岩石层无法进行扩孔作业。
3.经发明人研究发现，现有的旋挖扩孔机存在如下缺点：
4.工序繁琐，效率低，扩孔的深度调节不便。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种跟进扩孔钻头和旋挖机，其能够简化扩孔工序，缩短施工周期，提高作业效率，并且扩孔的深度按需选择，灵活便捷。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本实用新型提供一种跟进扩孔钻头，包括：
8.用于与钻杆连接的基体；
9.以及多个切屑钻头，所述多个切屑钻头均与所述基体可活动地连接，所述多个切屑钻头在圆心位于所述基体的自转轴线上的圆周上间隔排布；每个所述切屑钻头能在相对于所述基体运动时伸出所述基体在所述自转轴线的延伸方向上的正投影的外轮廓所围成的区域外。
10.在可选的实施方式中，所述切屑钻头与所述基体可转动地连接。
11.在可选的实施方式中，所述基体包括承载筒以及多个安装块，所述承载筒的一端敞口，所述多个安装块均与所述承载筒连接且在所述承载筒的周向上间隔排布；所述多个切屑钻头与所述多个安装块一一对应可转动地连接，每个所述切屑钻头均能够在相对于所述基体转动时从所述敞口伸出所述承载筒外；所述承载筒用于与所述钻杆连接。
12.在可选的实施方式中，所述安装块包括底座和两个安装板，所述底座与所述承载筒固定连接，所述两个安装板均与所述底座固定连接且相对设置，所述切屑钻头设于所述两个安装板之间并同时与所述两个安装板可转动地连接。
13.在可选的实施方式中，所述切屑钻头设有引导斜面，所述引导斜面与所述基体的自转轴线具有夹角，所述引导斜面用于在外力作用下使所述切屑钻头具有伸出所述区域外的转动趋势。
14.在可选的实施方式中，所述切屑钻头包括安装体和切屑体，所述安装体与所述基体活动连接，所述切屑体与所述安装体连接，所述切屑体的硬度大于所述安装体的硬度；所
述切屑体用于在所述切屑钻头相对于所述基体运动时伸出所述区域外。
15.在可选的实施方式中，所述安装体与所述切屑体可拆卸地连接。
16.在可选的实施方式中，所述基体上设有插槽，所述插槽用于供所述钻杆插装。
17.在可选的实施方式中，所述基体设有限位部，所述限位部用于在所述切屑钻头伸出所述区域外的过程中与所述切屑钻头抵持，以限制所述切屑钻头相对于所述基体沿伸出所述区域外的方向运动。
18.第二方面，本实用新型提供一种旋挖机，所述旋挖机包括：
19.前述实施方式中任一项所述的跟进扩孔钻头。
20.本实用新型实施例的有益效果是：
21.综上所述，本实施例提供的跟进扩孔钻头，使用时，先利用正常钻头钻孔，当钻孔到需要进行扩孔的深度时，将跟进扩孔钻头放入初始孔中并且与初始孔的孔底壁抵持，然后，使多个切屑钻头向外扩张，也即使多个切屑钻头相对于基体运动使其伸出基体外，并且嵌入到初始孔的孔壁内，如此，切屑钻头的外边缘所围成的区域大于初始孔的孔径，然后，利用钻杆将扭矩传递至基体，基体带动多个切屑钻头一起绕基体的自转轴线转动，多个切屑钻头配合进行钻孔作业，钻取的孔的孔径大于初始孔的孔径。并且，钻孔过程中，施加压力于基体，整个跟进扩孔钻头能够沿设定方向行进，且行进的距离通过扩孔的深度决定。也即，跟进扩孔钻头能够在扩孔的同时沿孔的深度方向行进，从而能够满足不同深度的扩孔需求，适用范围广。并且，跟进扩孔钻头钻孔和扩孔为同步进行，不需要在扩孔的孔段提前钻取一个小直径的孔，节省钻孔工序，缩短钻孔周期，提高钻孔效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
23.图1为本实用新型实施例的跟进扩孔钻头的一视角的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例的跟进扩孔钻头的部分剖视结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例的跟进扩孔钻头的另一视角的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例的跟进扩孔钻头的又一视角的结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例的切屑钻头张开的结构示意图。
28.图标:
29.100-基体；110-承载筒；111-限位部；120-封板；130-连接筒；140-安装块；150-加强板；160-环形固定板；200-切屑钻头；210-安装体；220-转轴；230-切屑体。
具体实施方式
30.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
35.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.目前，在钻孔过程中，尤其是土层钻孔时，为了提供一定的支撑力，需要将土层的部分孔径变大，也就是在已经完成钻孔的设定深度再将孔径扩大。操作时，将扩孔设备深入钻孔中，并且在达到设定位置后，进行扩孔作业，扩孔段的深度根据扩孔设备自身的高度确定，不能钻进式扩孔。同时，现有技术中，在岩石层不能进行扩孔，更不能进行钻进式扩孔。
37.鉴于此，设计者设计了一种跟进扩孔钻头，能够实现钻进式扩孔，并且扩孔的深度能够不局限于钻头自身的高度，扩孔深度可调，使用灵活便捷。尤其还能在岩石层进行钻进式扩孔，从而为护筒伸入岩石层的孔段提供足够的空间。
38.请参阅图1-图5，本实施例中，跟进扩孔钻头包括基体100以及多个切屑钻头200。基体100用于与钻杆连接，用于在钻杆的带动下自转。多个切屑钻头200均与基体100可活动地连接。多个切屑钻头200在圆心位于基体100的自转轴220线上的圆周上间隔排布；每个切屑钻头200能在相对于基体100运动时伸出基体100在自转轴220线的延伸方向上的正投影的外轮廓所围成的区域外。
39.请结合图2和图5，本实施例提供的跟进扩孔钻头，使用时，先利用正常钻头钻孔，当钻孔到需要进行扩孔的深度时，将跟进扩孔钻头放入初始孔中并且与初始孔的孔底壁抵持，然后，使多个切屑钻头200向外扩张，也即使多个切屑钻头200相对于基体100运动使其伸出基体100外，并且嵌入到初始孔的孔壁内，如此，切屑钻头200的外边缘所围成的区域大于初始孔的孔径，然后，利用钻杆将扭矩传递至基体100，基体100带动多个切屑钻头200一起绕基体100的自转轴220线转动，多个切屑钻头200配合进行钻孔作业，钻取的孔的孔径大于初始孔的孔径。并且，钻孔过程中，施加压力于基体100，整个跟进扩孔钻头能够沿设定方
向行进，且行进的距离通过扩孔的深度决定。也即，跟进扩孔钻头能够在扩孔的同时沿孔的深度方向行进，从而能够满足不同深度的扩孔需求，适用范围广。并且，跟进扩孔钻头钻孔和扩孔为同步进行，不需要在扩孔的孔段提前钻取一个小直径的孔，节省钻孔工序，缩短钻孔周期，提高钻孔效率。
40.本实施例提供的跟进扩孔钻头能够提供足够的扭矩以及加压力，从而能够在岩石层进行扩孔钻进作业，扩孔深度可控。
41.本实施例中，可选的，基体100包括承载筒110、封板120、连接筒130和多个安装块140。承载筒110设置为圆筒状，承载筒110的一端设置为敞口，另一端设置有封板120。封板120上设置有连接筒130，连接筒130为正多边形筒，连接筒130的外筒壁通过加强板150与封板120固定连接，加强板150设置为直角三角形板。加强板150的数量为多个，多个加强板150在连接筒130的周向上均匀间隔排布。连接筒130用于供钻杆插接，由于连接筒130为正多边形筒，连接筒130的筒腔为正多边形，筒腔能与钻杆插接配合，二者不会相对转动，便于扭矩的传递。例如，连接筒130为正六边形筒。应当理解，连接筒130的筒腔也可以称作插槽。
42.应当理解，承载筒110、封板120、连接筒130和加强板150均可以采用焊接的方式固定。
43.可选的，多个安装块140设置于承载筒110的敞口端，多个安装块140在承载筒110的周向上均匀间隔排布。每个安装块140包括底座和两个安装板。进一步的，承载筒110的敞口端设置有环形固定板160，环形固定板160为圆环板，环形固定板160与承载筒110同轴设置，底座与环形固定板160背离封板120的一侧固定连接，两个安装板均与底座固定连接且相对设置，切屑钻头200设于所述两个安装板之间并同时与两个安装板可转动地连接。例如，底座可以焊接在环形固定板160上，或者底座通过螺栓固定在环形固定板160上。进一步的，每个安装板上设置有安装孔，安装孔为圆形孔，两个安装板上的两个安装孔同轴设置，并且两个安装孔的连线的中轴线过承载筒110的轴线，也即，安装孔的轴线沿承载筒110的切线方向延伸。
44.需要说明的是，在环形固定板160上的多个安装块140可以呈多圈排布，每一圈安装块140位于同一圆周上，多圈安装块140在承载筒110的径向上具有间距，如此，钻孔能力更强。
45.本实施例中，可选的，每个安装块140上均可转动地连接有一个切屑钻头200。具体的，每个切削钻头包括安装体210和切屑体230，安装体210与切屑体230连接。安装体210上设置有转轴220，转轴220同时插接在同一安装块140的两个安装板的安装孔内。切屑钻头200设置为分体式结构，便于加工，并且切屑体230的硬度大于安装体210的硬度，切屑体230直接与地层接触，所需强度更高，并且所处环境更加复杂，需要采用性能更强大的材质制成，而安装体210仅用于传递扭矩，因此，安装体210的材质成本低于切屑体230，如此，降低成本。进一步的，安装体210与切屑体230可拆卸地连接，在切屑体230损坏需要更换时，可以将新的切屑体230安装在安装体210上。在切屑体230与地层接触后，通过施加外力于承载筒110，能够使切屑体230在相对于基体100运动时伸出区域外，从而实现扩孔作业。例如，本实施例中，切屑体230与安装体210可转动地连接，转动轴线与安装孔的轴线垂直。如此，切屑体230在进行切屑动作时，能够自转，从而避免卡死，降低故障率。同时，切屑体230设置为圆台状，也即切屑体230与安装体210绕切屑体230的轴线可转动地配合，切屑体230的外周面
即为引导斜面。
46.需要说明的是，跟进扩孔钻头的正常作业状态基本为竖向设置，也即打孔的方向为竖向，当跟进扩孔钻头处于正常作业状态时，切屑体230在重力作用下具有由外向内转动的趋势，使得切屑体230未凸出承载筒110在自转轴220线的延伸方向上的正投影的外轮廓所围成的区域外。如此，跟进扩孔钻头能够便于进入到钻孔中且到达钻孔的孔底。而当切屑头与钻孔的孔底壁接触时，在沿自转轴220线施加外力于基体100时，为了保证切屑头能够顺利地由内向外转动从而伸出承载筒110外，切屑头背离封板120的一侧设置有引导斜面。换句话说，在跟进扩孔钻头处于正常作业状态时，引导斜面与自转轴220线具有夹角，且引导斜面的靠近封板120的一侧相比远离封闭的一侧更加靠近自转轴220线，如此，当切屑体230接触钻孔孔底壁时，实际为引导斜面接触孔底壁，自钻孔的孔口向孔底施加压力于承载筒110，承载筒110将压力传递至切屑体230，从而在引导斜面的作用下，每个切屑体230能够相对于承载筒110由内向外转动，从而伸出承载筒110外，并且插入到孔壁内，当扭矩通过承载筒110传递至切屑体230时，切屑体230能够进行扩孔作业，并且当施加压力于承载筒110后，切屑体230能够继续沿钻孔深度前进，实现跟进扩孔。
47.此外，需要说明的是，引导斜面上设置有齿槽，从而便于进行钻孔作业。
48.当安装块140设置为多圈时，每一圈安装块140上对应设置有一圈切屑体230，而扩孔的半径通过最外圈的切屑体230伸出承载筒110的距离确定，最外圈以内的切屑体230主要用于破碎岩石，完成钻进作业。应当理解，跟进扩孔钻头的核心功能是进行钻进扩孔，钻取获得的孔可以是环形孔，中部的岩芯可以通过取芯工序取出从而获得完整的孔。显然，在扩孔的半径较大时，跟进扩孔钻头可以采用多次扩孔作业也最终获取所需孔径的孔。在一些场景下，跟进扩孔钻头可以进行一次扩孔作业即获得所需孔径的孔。
49.本实施例中，可选的，承载筒110上设置有限位部111。限位部111用于在切屑钻头200由内向外转动以伸出区域外的过程中与切屑钻头200抵持，以限制切屑钻头200相对于承载筒110沿伸出区域外的方向转动，从而控制切屑钻头200的最大转动角度。通过设置限位部111，能够保证切屑体230始终与孔底壁有效接触，不易出现切屑体230过渡转动而造成与孔底壁接触力的减弱的情况，不易出现卡死的情况，故障率低，作业安全可靠。
50.应当理解，限位部111可以是承载筒110的敞口端的边缘，并且，边缘仅能够限制位于最外圈的切屑体230的转动范围，而当最外圈的切屑体230的转动范围被限制后，其余的切屑体230的转动范围自然被限制。
51.应当理解，切屑钻头200可以分为两类，一类钻头用于钻进和扩孔，另一类钻头用于进行地层的切屑以实现钻进，其不具备扩孔功能。扩孔类型的钻头能够向外转动从而伸出承载筒110外，并插入孔壁内，实现扩孔。而不需要进行扩孔的钻头可以设置为转动式的，也可以设置为固定式的。
52.并且，在其他实施例中，用于扩孔的切屑钻头200可以采用滑动等方式实现伸出承载筒110外的功能。
53.本实施例提供的跟进扩孔钻头，能够在扩孔的同时沿孔深度方向钻进，从而根据需要获得设定深度的扩孔段，施工便捷灵活，使用范围广。同时，能在岩石层进行钻进扩孔，功能强大。
54.本实施例还提供了一种旋挖机，包括动力箱、钻杆和上述实施例提到的跟进扩孔
钻头，动力箱与钻杆连接，为钻杆提供扭矩。钻杆插接在连接筒130内，将扭矩以及加压力传递至承载筒110以及切屑钻头200。该旋挖机能够进行钻进扩孔作业，施工灵活，效率高，成孔质量高。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。