潜入式自动横向取芯圆桩钻.pdf

本实用新型涉及带水下驱动装置的移动式钻机，特别是一种潜入式自动取芯圆桩钻。
    目前打桩基孔采用的反循环钻进装置，除电机、砂石泵、排浆钻杆和钻头外，都要有井架、转盘、水龙头、提升系统和操作控制系统等一系列复杂庞大的地面设施，整个钻杆和钻头在井内旋转，工序复杂、费工费时，能源消耗大、效率低下，并且安装、运输很不方便。这类钻机目前采用的都是常规实心钻头，不但钻进速度慢，且只能钻出小直径的桩基孔。本发明人曾在CN93208115及93224386中公开了一种环形钻头，即将金刚石钻头镶在岩芯管或钻头臂端部形成钻头体，钻头体上设有球面滑道及可沿球面滑道向钻头体中心合拢的横向球面切刀，钻头体由电机驱动。该装置通过钢丝绳、滑轮、方杆套和步移机等实现球面切刀的自动横向进给，其缺点是钢丝绳容易被井壁落下的岩块阻塞、缠绕而发生故障。这种设备可以环状钻进取芯。

    本实用新型的目的是要避免上述困难，而提供一种在岩芯进入钻头体深度达到设计要求后能自动进行横向切削的潜入式取芯圆桩钻，使横向切刀的驱动机构紧凑、不易发生故障。并提高该机的钻进效率，使之能钻大直径桩基孔，便于移动和施工。

    本实用新型的解决方案是：在现有岩芯管的侧面设置推动球面切刀横向进给的杠杆机构，该机构中的杠杆可绕销轴转动，杠杆体一端经拉杆、推力轴承与托板相连，杠杆体另一端经压杆抵住球面切刀的驱动销，托板上升时通过杠杆机构即可推动球面切刀横向进给；托板通过方杆轴悬于钻头体上部的销套中。

    以上所述的钻头体可以与电机、砂石泵组成一个整体成为潜入式钻进机组，安装在不转动的钻杆底部；砂石泵的冲屑水道通至钻头，以将岩屑冲起落入沉淀箱中。

    以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

    图1是潜入式自动横向取芯圆桩钻地整体示意图。

    图2是驱动球面切刀的杠杆机构示意图。

    参见图1，多个钻头臂12均布焊接在岩芯管27的厚壁圆箍28上，形似神仙爪，钻头臂下端焊接球齿钻头15，如金则石球齿钻头。钻头臂上有球面滑道10及可沿球面滑道向钻头体中心合拢的横向球面切刀11。以上各组件合称为钻头体2。岩芯管27也称钻筒。潜水电机1通过减速器29和转盘5驱动整个钻头体旋转。此时球齿钻头15靠钻头体自重自由水平环状钻进。

    为了使岩芯进入岩芯管达到一定深度时球面切刀能自动横向切削，本装置设置了托板7和杠杆机构8。托板7通过方杆轴25悬于钻头体上部的销套6中。方杆轴可在销套6中滑动，使托板上下运动，但托板不发生转动。当岩芯进入抵住托板时，托板即上行带动杠杆机构动作。杠杆机构如图2所示，杠杆体23可绕固定在岩芯管上的销轴9转动，杠杆体一端的拉杆21通过推力轴承8与托盘相连，推力轴承8的转动端34可沿岩芯管的纵向槽上下滑动，钻机工作时岩芯管带动杠杆相对托板转动。杠杆体另一端的压杆22抵住球面切刀的驱动销20。每一个球面切刀对应一副杠杆机构。这样托盘上行时通过杠杆机构压驱动销即可推动各球面切刀沿球面轨道向中心环状切削，直到岩芯全部切断。此处的球面切刀可以不同于CN93208115中的宽幅球面切刀，它是一个窄条形的圆弧面切刀，易于加工，我们统称为球面切刀。

    为了使钻头环状空间内的岩屑顺利排出，双头潜水电机1驱动砂石泵3经冲屑水道17将压力水排至钻头15附近，如图中箭头所示，冲起岩屑使之落入沉淀箱4内。但由于图面限制，图中冲屑水道17未画完全。冲屑水道经岩芯管中心通过，其固定管和转动管之间采用带孔的滑套连接。切削完成后，将钻具整体提出孔外，去芯排屑即完成一次循环。整个过程不需做排浆处理，砂石泵仅在孔底做局部冲屑小循环，因而在孔中只须保持一定高度的水位即可，至少应高于砂石泵。

    本圆桩钻可潜入孔中水下环状钻进并自动横向切断，一次成孔。所采用的杠杆机构操作方便，自动化程度高，不易发生岩块阻塞，故障少。由于钻杆不动，省去了复杂的地面设施，只用一台汽车吊即可完成搬迁和作业。本装置适合钻大直径桩基孔，特别是对于地层坚硬、地质构造复杂的情况，尤为适合。本圆桩钻集环状取芯和循环井液冲屑为一体，具有快速、简便、高效、节能的优点。