[發明專利]旋挖鉆頭及具有該鉆頭的旋挖鉆機

在審

• 申請號: 202210805604.8
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115162961A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 羅洋;羅遠新
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/60;E21B21/00;E21B47/14
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 王玉杰

本發明公開了一種旋挖鉆頭，包括鉆筒、位于鉆筒頂端的頂板和安裝在鉆筒下端的底板，頂板上具有用于連接鉆桿的連接頭，底板包括與鉆筒固定的定片和轉動設置在定片上的動片，定片上設有截齒，所述頂板可轉動地支承在鉆筒頂端，底板上設有輔助切削組件，該輔助切削組件包括多個沿水平方向分布的高速子鉆頭，其通過傳動軸耦合至頂板，并能夠相對于底板升降，鉆筒內配置有操縱輔助切削組件升降的輔助進給機構，傳動軸與鉆筒之間設有鎖定結構，在頂板反轉時，可以將鉆筒與傳動軸鎖定。本發明的旋挖鉆頭在應對硬質巖層時，能夠借助高速子鉆頭在巖層表面先形成小孔，再借助截齒破碎，從而實現了對硬質巖層的低成本高效率掘進夠。

技術領域

本發明屬于工程用掘進設備技術領域，涉及一種旋挖鉆頭及具有該鉆頭的旋挖鉆機。

背景技術

旋挖鉆是市政建設、公路橋梁、高層建筑等地基礎成孔作業施工中應用最為廣泛的施工設備。目前在應對硬度較大的硬質巖層時，主要利用牙輪環狀筒式鉆頭進行掘進，然而牙輪造價較高，掘進一定距離后就需要更換，使得施工成本大幅增加，并且始終存在掘進效率不高的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明的第一個目的是提供一種旋挖鉆頭，能夠以更低成本并且高效率地實現硬質巖層的掘進。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種旋挖鉆頭，包括鉆筒、位于鉆筒頂端的頂板和安裝在鉆筒下端的底板，頂板上具有用于連接鉆桿的連接頭，底板包括與鉆筒固定的定片和轉動設置在定片上的動片，定片上設有截齒，其特征在于：所述頂板以單向嚙合方式可轉動地支承在鉆筒頂端，底板上設有輔助切削組件，該輔助切削組件包括多個沿水平方向分布的高速子鉆頭，其通過傳動軸耦合至頂板，并能夠相對于底板升降，鉆筒內配置有操縱輔助切削組件升降的輔助進給機構；

當頂板在鉆桿帶動下正向旋轉時，頂板與鉆筒剛性地結合為一體；當鉆桿帶動頂板反向旋轉時，頂板與鉆筒脫離，進而通過傳動軸帶動各高速子鉆頭旋轉，輔助進給機構推動輔助切削組件向下進給；

傳動軸與鉆筒之間設有鎖定結構，在頂板反轉時，可以將鉆筒與傳動軸鎖定，使動片相對于定片轉動，從而將鉆筒下端關閉。

根據上述結構，一般情況下，旋挖鉆頭借助鉆筒和鉆筒下端的截齒以第一掘進姿態進行常規掘進，當遇到施工難度較大的硬質巖層時，切換為第二掘進姿態，鉆筒及截齒停止運轉，利用鉆桿帶動高速子鉆頭旋轉，先在巖層表面鉆出一定深度的孔洞，之后再切換為第一掘進姿態，利用截齒對巖層進行破碎掘進作業，避免截齒在巖層表面硬磨，從而以相對較低的成本實現硬質巖層的高效掘進；掘進至一定深度后，將傳動軸與鉆筒鎖定，反向轉動鉆桿，使頂板和鉆筒共同反轉，以通過動片與定片的相對轉動將鉆筒底部關閉，以便向上提起鉆頭，取出鉆筒中的泥土等雜物。

更進一步地，所述鉆筒頂部周向設有單向齒部，頂板外緣設有與單向齒部適配的單向棘齒，從而簡單可靠地實現頂板與鉆筒的單向嚙合。

進一步地，所述頂板中心設有向下延伸的結合部，傳動軸上端固設有滑套，該滑套與結合部花鍵配合，并能夠沿結合部滑動。根據上述結構，能夠通過傳動軸向輔助切削組件提供穩定可靠的動力輸出，同時便于輔助切削組件工作時進行升降。

所述輔助切削組件包括齒輪箱以及并排安裝在齒輪箱內的多個傳動齒輪，相鄰的傳動齒輪相互嚙合，傳動軸下端耦合至其中一個傳動齒輪，各高速子鉆頭上端固定到對應的傳動齒輪上，所述底板上設有用于支承齒輪箱的引導部。該結構有助于在保證輔助切削組件的緊湊性，提高傳動效率。

所述輔助進給機構包括馬達和由馬達驅動的渦輪蝸桿升降機，所述渦輪蝸桿升降機的升降桿端部連接有壓盤，所述壓盤與滑套固定，所述鉆筒在臨近其上端位置固定有相互平行的上支撐盤和下支撐盤，頂板支承在上支撐盤上，上支撐盤和下支撐盤合圍形成用于容納輔助進給機構的容納腔室，所述馬達和渦輪蝸桿升降機均固定在下支撐盤上，滑套可滑動地穿過該下支撐盤。