全断面钻具及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种全断面钻具及作业机械。


背景技术：

2.旋挖钻机施工页岩等岩层时，一般先采用筒钻进行破碎。由于岩层破碎后呈片状或块状，所以还需要使用捞砂斗继续破碎后捞渣。
3.但是这样操作，需要反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率。而且使用筒钻钻进页岩时容易发生憋钻现象，易对动力头等钻机结构造成损伤。
4.因此，如何解决现有技术中钻机施工页岩等地层时需反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率，且使用筒钻易发生憋钻现象，造成钻机结构损伤的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种全断面钻具及作业机械，用以解决现有技术中钻机施工页岩等地层时需反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率，且使用筒钻易发生憋钻现象，造成钻机结构损伤的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种全断面钻具，适于与旋挖钻机的钻杆连接，包括：
7.钻筒，所述钻筒的顶部适于连接所述钻杆，所述钻筒的底部设有开口；
8.加强圈，设置在所述钻筒的底部，且所述加强圈与所述钻筒可开合连接，以能够打开和关闭所述开口；
9.安装导板，设置在所述加强圈的底部内腔；
10.若干钻头，均匀设置在所述加强圈的底部周向和所述安装导板上；
11.进渣口，设置在所述加强圈内，所述进渣口用于供钻渣进入所述钻筒内；
12.开合机构，设置在所述加强圈上，所述开合机构用于打开和关闭所述进渣口。
13.根据本实用新型提供的全断面钻具，所述加强圈的第一端与所述钻筒转动连接、第二端与所述钻筒可拆卸连接。
14.根据本实用新型提供的全断面钻具，还包括用于将所述加强圈与所述钻筒相连或分离的解锁机构，且所述解锁机构能够在锁止状态和解锁状态之间切换，
15.在所述锁止状态下，所述加强圈的第二端与所述钻筒相连接；在所述解锁状态下，所述加强圈的第二端与所述钻筒相分离。
16.根据本实用新型提供的全断面钻具，所述解锁机构包括：
17.压杆，设置在所述钻筒内，所述压杆的一端穿出所述钻筒的顶部、另一端转动连接有卡接部，且所述压杆与所述钻筒滑动连接，所述压杆能够沿所述钻筒的轴向移动；
18.卡孔，设置在所述加强圈的第二端，所述卡接部能够插入所述卡孔中；
19.在所述锁止状态下，所述卡接部卡接在所述卡孔中；在所述解锁状态下，所述压杆
向靠近所述加强圈的方向运动，以带动所述卡接部从所述卡孔中退出。
20.根据本实用新型提供的全断面钻具，所述开合机构包括：
21.固定件，与所述加强圈相连接，所述进渣口设置在所述固定件的边侧位置；
22.转动件，用于封堵所述进渣口，所述固定件和所述转动件沿所述加强圈的轴向依次设置，所述转动件相对于所述固定件转动，且所述转动件能够在第一位置和第二位置之间切换；
23.在所述第一位置下，所述转动件与所述固定件相重叠，以打开所述进渣口；在所述第二位置下，所述转动件与所述固定件交错分布，以关闭所述进渣口。
24.根据本实用新型提供的全断面钻具，所述开合机构还包括设置在所述固定件上的限位挡块，所述限位挡块与所述转动件相抵接，以阻止所述转动件相对于所述固定件继续转动。
25.根据本实用新型提供的全断面钻具，还包括用于起定位导向作用的中心钻，所述中心钻设置在所述加强圈的底部中心。
26.根据本实用新型提供的全断面钻具，还包括倾斜设置的导渣板，所述导渣板位于所述加强圈内靠近所述进渣口的位置处。
27.根据本实用新型提供的全断面钻具，所述安装导板至少为两个，且各个所述安装导板沿所述加强圈的径向设置。
28.本实用新型还提供一种作业机械，包括如上述任一项所述的全断面钻具。
29.本实用新型提供的全断面钻具，适于与旋挖钻机的钻杆连接，包括：钻筒，其顶部适于连接钻杆，其底部设有开口；加强圈，设置在钻筒底部，且加强圈与钻筒可开合连接，以能够打开和关闭开口；安装导板，设置在加强圈的底部内腔；若干钻头，均匀设置在加强圈的底部周向和安装导板上；进渣口，设置在加强圈内，进渣口用于供钻渣进入钻筒内；开合机构，设置在加强圈上，开合机构用于打开和关闭进渣口。如此设置，施工时钻具转动，通过均布在加强圈的底部周向和安装导板上的若干钻头，能够有效实现全断面破碎，提高破碎效率和破碎效果，降低页岩等地层憋钻概率，提升钻机使用寿命。同时在钻具钻进页岩时可打开进渣口，保证钻渣进入钻筒内完成携渣，无需更换捞砂斗清渣，减少钻具更换时间，提升钻机施工效率。从而解决了现有技术中钻机施工页岩等地层时需反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率，且使用筒钻易发生憋钻现象，造成钻机结构损伤的问题。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
31.图1是本实用新型提供的全断面钻具的结构示意图之一；
32.图2是本实用新型提供的全断面钻具的结构示意图之二；
33.图3是本实用新型提供的解锁机构的结构示意图；
34.图4是本实用新型提供的加强圈的立体图；
35.图5是本实用新型提供的加强圈的仰视图之一；
36.图6是本实用新型提供的加强圈的仰视图之二；
37.图7是本实用新型提供的开合机构的局部示意图；
38.附图标记：
39.1：钻筒；2：加强圈；3：安装导板；4：钻头；5：进渣口；6：压杆；7：卡接部；8：卡孔；9：弹性件；10：保护管；11：固定件；12：转动件；13：限位挡块；14：导渣板；15：连接方；16：耐磨条；17：流水孔；18：中心轴；19：中心钻；20：限位挡板；
40.21：第一端；22：第二端；
41.61：第一压杆；62：第二压杆；
42.121：第一侧壁；122：第二侧壁；
43.131：第一限位面；132：第二限位面。
具体实施方式
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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。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。
45.下面结合图1至图7描述本实用新型的全断面钻具。
46.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种全断面钻具，适于与旋挖钻机的钻杆连接，包括钻筒1，加强圈2，安装导板3，若干钻头4，进渣口5，以及开合机构。具体来说，如图1所示，钻筒1的顶部适于连接钻杆，钻筒1的底部设有开口。例如，钻筒1顶部设有用于连接钻杆的连接方15，以实现钻具转动。加强圈2设置在钻筒1的底部，并且加强圈2与钻筒1可开合连接，以能够打开和关闭开口。如图2所示，加强圈2的底部内腔设置有安装导板3，并且加强圈2的底部周向和安装导板3上均匀间隔布置有若干钻头4。这样如图2所示，当钻具转动时，钻筒1和加强圈2随之同步转动，位于中部和周围的钻头4会同时钻进岩层中，可以实现高效破碎。其中，针对不同地层，各个钻头4的安装角度有所不同，可根据实际情况具体设定。钻头4可为截齿或牙轮，具体地，以截齿为例，加强圈2底部和安装导板3上固定连接有齿座，截齿安装在齿座中。若截齿损坏，从齿座中拆下截齿即可，便于更换。
47.如图2所示，进渣口5与钻筒1底部开口相连通，用于供钻渣进入钻筒1内部。进渣口5设置在加强圈2内，其中进渣口5位于安装导板3的上方。开合机构用于打开和关闭进渣口5，且开合机构设置在加强圈2上。当钻具切削岩层时，打开进渣口5，产生的钻渣能够从进渣口5进入钻筒1内部。进给一定距离后，钻具反向退出，同时关闭进渣口5，将钻渣挡在钻筒1内带出桩孔，然后卸出。需要说明的是，以如图1和图2所示的全断面钻具的摆放位置来说，图中上下方向即为所指上下方位，图中上端即为所指顶部，图中下端即为所指底部。
48.如此设置，施工时钻具转动，通过均布在加强圈2的底部周向和安装导板3上的若干钻头4，能够有效实现全断面破碎，提高破碎效率和破碎效果，降低页岩等地层憋钻概率，提升钻机使用寿命。同时在钻具钻进页岩时可打开进渣口5，保证钻渣进入钻筒1内部并完成携渣，无需更换捞砂斗清渣，减少钻具更换时间，提升钻机施工效率。从而解决了现有技术中钻机施工页岩等地层时需反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率，且使用筒钻易发生
憋钻现象，造成钻机结构损伤的问题。
49.本实用新型实施例中，如图1所示，加强圈2的第一端21通过旋转轴与钻筒1转动连接、第二端22与钻筒1可拆卸连接。这样设置，将加强圈2的第二端22与钻筒1拆开，可将钻渣完全排出。将加强圈2的第二端22与钻筒1相连，便可完成携渣。从而实现加强圈2与钻筒1转动开合，不仅操作方便快捷，提高了作业效率，而且加强圈2始终与钻筒1相连，减轻了工作人员拆装加强圈2的劳动负担。
50.于本实用新型实施例中，全断面钻具还包括用于将加强圈2与钻筒1相连或分离的解锁机构，且解锁机构能够在锁止状态和解锁状态之间切换。在锁止状态下，加强圈2的第二端22与钻筒1相连接。在解锁状态下，加强圈2的第二端22与钻筒1相分离。从而通过操作解锁机构即可实现打开和锁闭加强圈2，以完成卸土和携渣操作。
51.具体来说，解锁机构包括压杆6和卡孔8。如图3所示，压杆6设置在钻筒1内，压杆6的一端穿出钻筒1的顶部、另一端转动连接有卡接部7。且压杆6与钻筒1滑动连接，压杆6能够沿钻筒1的轴向移动。具体地，压杆6包括相连接的第一压杆61和第二压杆62。钻筒1顶部安装有保护管10，第一压杆61穿过保护管10，并能够在保护管10中上下滑动。第二压杆62底部通过转轴与卡接部7转动连接，卡接部7可为挂钩。
52.如图4所示，卡孔8设置在加强圈2的第二端22，卡接部7能够插入卡孔8中。具体地，加强圈2的第二端22设置有凸起部，凸起部设置有卡孔8。在锁止状态下，卡接部7插入卡孔8中，与卡孔8相卡接，以保证加强圈2与钻筒1可靠连接。在解锁状态下，按压压杆6，压杆6向靠近加强圈2的方向运动，并带动卡接部7转动，使得卡接部7从卡孔8中退出，此时加强圈2的第二端22与钻筒1分开。从而通过按压其上部压杆6，即可打开加强圈2，完成卸土。需要说明的是，以如图3所示的全断面钻具的摆放位置来说，图中上下方向即为钻筒1的轴向，图中上端即为所指顶部，图中下端即为所指底部。
53.进一步地，解锁机构还包括弹性件9，弹性件9的一端与压杆6相连接、另一端与钻筒1相连接。具体地，弹性件9可为弹簧，弹簧套设在压杆6外。压杆6设置有台阶面，弹簧的上端与台阶面相抵、下端与保护管10的内壁固定连接。例如，弹簧的下端可焊接在保护管10内。这样当按压压杆6时，弹性件9可起到一定的缓冲作用。在撤去外力时，压杆6又能在弹性件9的弹力作用下复位。
54.在本实用新型实施例中，开合机构包括固定件11和转动件12。如图4所示，固定件11与加强圈2相连接，进渣口5设置在固定件11的边侧位置。转动件12用于封堵进渣口5，固定件11和转动件12沿加强圈2的轴向依次设置。转动件12相对于固定件11转动，且转动件12能够在第一位置和第二位置之间切换。需要说明的是，以如图4所示的全断面钻具的摆放位置来说，图中上下方向即为加强圈2的轴向，图中上端即为所指顶部，图中下端即为所指底部。
55.具体地，固定件11和转动件12呈板状。固定件11固定安装在加强圈2的顶部，可直接焊接相连，固定件11的两侧设置有进渣口5，从而使固定件11和加强圈2同步转动。固定件11的中心固定设置有中心轴18，可通过焊接相连，中心轴18顶部安装有限位挡板20，从而实现固定件11和中心轴18协同运动。转动件12位于固定件11的下方，可通过套筒与中心轴18转动连接，从而实现转动件12与固定件11之间能够发生相对转动。转动件12的下方还设有限位挡板20，以保证转动件12与固定件11可靠连接，防止转动件12脱落。转动件12的外沿呈
圆弧形，其直径略小于加强圈2的内径，以保证转动时不会发生干涉。
56.在第一位置下，如图4所示，转动件12与固定件11相重叠，以打开进渣口5，此时渣土碎块等可从进渣口5进入钻筒1筒体内。在第二位置下，转动件12与固定件11交错分布，例如二者呈“十”字型交错布置，以关闭进渣口5，此时钻渣被封堵在钻筒1内，避免渣土泄露。如此设置，通过固定件11和转动件12的相对运动，实现打开和关闭进渣口5，完成钻筒1携渣。
57.进一步地，开合机构还包括设置在固定件11上的限位挡块13。限位挡块13与转动件12相抵接，以阻止转动件12相对于固定件11继续转动。具体地，如图6所示，固定件11的底部设有限位挡块13，限位挡块13可与转动件12的侧壁相接触。如图7所示，限位挡块13为两个，且关于加强圈2的中心对称分布。两个限位挡块13对称布置在固定件11的两端。限位挡块13具有相对的第一限位面131和第二限位面132。转动件12具有相对的第一侧壁121和第二侧壁122。
58.当固定件11沿图7中顺时针方向转动时，在转动惯性作用下转动件12也进行顺时针转动。当第一侧壁121与第一限位面131相抵时，转动件12不再转动，且转动件12与固定件11相重叠。此时如图7所示，转动件12位于第一位置，进渣口5开启。
59.当固定件11沿图7中逆时针方向转动时，在转动惯性作用下转动件12也进行逆时针转动。当第二侧壁122与第二限位面132相抵时，转动件12不再转动，且转动件12与固定件11交错分布。此时转动件12位于第二位置，进渣口5关闭。
60.本实用新型实施例中，全断面钻具还包括用于起定位导向作用的中心钻19，中心钻19设置在加强圈2的底部中心。具体地，如图2所示，中心轴18的底部固定连接有中心钻19，中心钻19可选择常用的四分头。如此设置，工作时，中心钻19首先与地层接触，从而起到定位导向作用，防止钻具因晃动而发生偏斜。
61.在本实用新型的可选实施例中，全断面钻具还包括倾斜设置的导渣板14，导渣板14位于加强圈2内靠近进渣口5的位置处。如图5所示，导渣板14倾斜设置在转动件12的底部。导渣板14为两个，且对称布置在转动件12的两端。这样设置，在进渣口5一侧布置导渣板14，利于渣土进入筒内。
62.于本实用新型的具体实施例中，安装导板3至少为两个，且各个安装导板3沿加强圈2的径向设置，其中安装导板3的数量可根据实际需求确定。例如，如图5所示，加强圈2内布置有三个沿径向延伸的安装导板钻筒1顶部设有连接方15，以用于连接钻杆，实现钻具转动。导板3上布置有多个钻头4。安装导板3的一端与加强圈2固定连接，另一端与中心轴18固定连接。
63.此外，如图1所示，钻筒1外壁设有若干耐磨条16，以起到保护作用，延长钻筒1使用寿命。钻筒1上还设有若干流水孔17，以形成泥浆流动通道，并且还可平衡钻筒1内外压强，保证钻具顺利工作。
64.综上所述，本实用新型实施例提供了一种新型全断面钻具，具体包括钻筒1、加强圈2、安装导板3、若干钻头4、进渣口5、开合机构和解锁机构等。该钻具通过在加强圈2底部周向和每个安装导板3上布置若干钻头，以保证岩层切削后呈破碎状，实现全断面高效破碎，降低憋钻概率，减少杆具损伤，提升主机使用寿命。同时，通过底部固定件11和转动件12等形成的开合机构，打开和关闭进渣口5，以保证钻渣通过两侧开口进入上部筒内完成携
渣。从而解决了在岩层钻进过程中频繁更换捞砂斗和筒钻的问题，减少钻具更换时间，提升施工效率，还能降低钻具使用成本。此外，加强圈2的一端与钻筒1转动连接，另一端与钻筒1卡接连接。利用解锁机构，按压压杆6即可打开加强圈2完成卸土，操作便捷。
65.下面对本实用新型提供的作业机械进行描述，下文描述的作业机械与上文描述的全断面钻具可相互对应参照。
66.本实用新型实施例还提供了一种作业机械，具体地，例如为旋挖钻机等。其中，作业机械包括如上述各实施例中的全断面钻具。如此设置，施工时钻具转动，通过均布在加强圈2的底部周向和安装导板3上的若干钻头4，能够有效实现全断面破碎，提高破碎效率和破碎效果，降低页岩等地层憋钻概率，提升主机使用寿命。同时在钻具钻进页岩时可打开进渣口5，保证钻渣进入钻筒1内并完成携渣，无需更换捞砂斗清渣，减少钻具更换时间，提升主机施工效率。从而解决了现有技术中钻机施工页岩等地层时需反复更换筒钻和捞砂斗，影响施工效率，且使用筒钻易发生憋钻现象，造成钻机结构损伤的问题。该有益效果的推导过程和上述全断面钻具的有益效果的推导过程大致类似，故在此不再赘述。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。