一种潜孔钻头打捞设备及其打捞方法与流程

1.本发明涉及地质钻探技术领域，具体涉及一种潜孔钻头打捞设备及其打捞方法。


背景技术：

2.潜孔钻头通过花键与冲击器配合进行钻孔作业，广泛应用于露天矿山的开采，采石场、水电工程、水井的钻进，开挖边柱的支护等。其分为：低压潜孔柱齿钎头、中高风压潜孔柱齿钎头、潜孔柱齿钎头与潜孔冲击器配合使用，具有钻孔平直、速度快、钻凿深孔的特点。
3.地质钻探过程中，由于当地的岩土矿石层构造比较复杂，应用的潜孔钻头经常发生烧钻、卡钻、埋钻等事故，导致钻头滞留在钻孔中，特别是在钻孔中发生塌孔的情况下，由于钻孔中坍塌下的土会将旋挖钻机钻头掩埋，而单纯采用强拉硬顶的方法处理埋钻事故，往往不能收效。因此常规的埋钻的处理方式如“清、透、顶、炸、扩、捞、砸、挖”等方法和步骤，是无法使旋挖钻机钻头从钻孔中拔出的，而也因此就会造成钻孔报废，酿成较大的经济损失。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种潜孔钻头打捞设备及其打捞方法，以解决现有技术中由于钻孔中发生塌孔而导致的钻孔报废，酿成较大的经济损失的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.根据本发明的第一方面：
7.本发明公开了一种潜孔钻头打捞设备，安装到载具上，包括提拉装置、变幅装置、螺纹伸缩装置、主驱动部件、扩孔钻管和打捞机构，载具与变幅装置的一端传动连接，所述变幅装置的一端固定设置有提拉装置，所述提拉装置下端插设有螺纹伸缩装置，所述螺纹伸缩装置内与打捞机构螺纹传动连接，所述打捞机构插入到主驱动部件内，所述主驱动部件的下端与扩孔钻管同轴传动连接，所述主驱动部件的上端与打捞机构同轴传动连接。
8.进一步的，所述提拉装置包括主液压缸、套孔、长槽、导向座和卡槽，所述主驱动部件与主液压缸传动连接，所述主液压缸螺接固定在导向座的上侧，所述导向座的下侧设置有卡槽，所述导向座轴心处设置有套孔，所述套孔内壁设置有长槽。
9.进一步的，所述螺纹伸缩装置包括承接板、螺纹管、辅助液压缸和导向条，所述导向座两侧对称设置有一对辅助液压缸，一对所述辅助液压缸与承接板相连，所述承接板上竖直设置有螺纹管，所述螺纹管外壁设置有导向条，所述导向条滑动设置在长槽内，所述螺纹管滑动设置在套孔内。
10.进一步的，所述打捞机构包括螺纹活塞、花键轴、万向节和机械爪，所述螺纹管内侧螺纹活塞螺纹传动连接，所述螺纹活塞底部与花键轴同轴传动连接，所述花键轴通过万向节与机械爪相连。
11.进一步的，所述主驱动部件包括液压马达、同轴反转装置、转矩输出装置、机壳盖
板和滑槽，所述花键轴插入到转矩输出装置内，所述转矩输出装置设置在同轴反转装置的顶部，所述转矩输出装置与同轴反转装置同轴传动连接，所述同轴反转装置两侧对称设置有一对液压马达，所述同轴反转装置的前端设置有机壳盖板，所述同轴反转装置的后端安装有滑槽。
12.进一步的，所述同轴反转装置包括机箱、第一伞齿轮、传动伞齿轮和第二伞齿轮，所述机壳盖板固定设置在机箱前端，所述机箱顶部安装有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮与两个传动伞齿轮啮合传动连接，两个所述传动伞齿轮分别与一对液压马达传动连接，两个所述所述传动伞齿轮同时与第二伞齿轮传动连接，所述第二伞齿轮设置在机箱的底部。
13.进一步的，所述转矩输出装置包括推拉电磁铁、键块和固定盘，所述第一伞齿轮与固定盘同轴传动连接，所述固定盘上安装有若干推拉电磁铁，任意一个推拉电磁铁均与一个键块传动连接，所述键块活动插设在花键轴上。
14.进一步的，所述扩孔钻管包括破岩牙轮、螺旋导出槽和管体，所述第二伞齿轮与管体同轴传动连接，所述管体的外侧设置有螺旋导出槽，所述管体的端部设置有破岩牙轮。
15.进一步的，所述变幅装置包括支撑杆、第一变幅油缸、第二变幅油缸、铰接座和钻架，所述导向座固定设置在钻架前侧，所述钻架后侧与铰接座一体相连，所述铰接座与支撑杆一端铰接，所述支撑杆的另一端与载具铰接，所述载具与第一变幅油缸的一端铰接，所述第一变幅油缸的另一端与支撑杆中部铰接，所述支撑杆与第二变幅油缸的一端铰接，所述第二变幅油缸的另一端与铰接座铰接。
16.进一步的，还包括液压泵，所述液压泵通过花键轴与管体连通。
17.根据本发明的第二方面：
18.本发明公开了一种打捞方法，应用如上的一种潜孔钻头打捞设备，所述主液压缸与埋钻的钻孔位置对齐，所述液压马达启动，所述同轴反转装置带动管体转动，所述主液压缸带动管体向下扩孔，当所述破岩牙轮抵达埋钻的位置时，所述液压马达停止工作，所述花键轴下移带动所述机械爪抓住钻头，所述转矩输出装置启动以及液压马达启动，将被埋钻头旋转提升来。
19.本发明具有如下优点：
20.本技术方案利用同轴反转结构，机械爪由第一伞齿轮带动，管体由第二伞齿轮带动，由此使得机械爪与管体以相反的方向旋进，由于被埋的钻头是以嵌入的方式滞留在钻孔中的，因此通过此设备一方面可以破坏钻头周边的岩土层，另一方方面可以以钻头相反的旋向，通过机械爪将钻头带出，由此可以避免由于钻孔废弃而造成的经济损失，同时能够显著提高提取钻头的效率和成功率，降低设备的负载，降低设备的制造成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
22.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的
实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
23.图1为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的立体图；
24.图2为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的结构立体图；
25.图3为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的变幅装置立体图；
26.图4为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的扩孔钻管立体图；
27.图5为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的转矩输出装置立体图；
28.图6为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的同轴反转装置立体图；
29.图7为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的主驱动部件立体图；
30.图8为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的打捞机构立体图；
31.图9为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的螺纹伸缩装置立体图；
32.图10为本发明提供的一种潜孔钻头打捞设备的提拉装置立体图；
33.图中：1提拉装置；11主液压缸；12套孔；13长槽；14导向座；15卡槽； 2变幅装置；21支撑杆；22第一变幅油缸；23第二变幅油缸；24铰接座；25 钻架；3螺纹伸缩装置；31承接板；32螺纹管；33辅助液压缸；34导向条； 4主驱动部件；41液压马达；42同轴反转装置；421机箱；422第一伞齿轮； 423传动伞齿轮；424第二伞齿轮；43转矩输出装置；431推拉电磁铁；432 键块；433固定盘；5扩孔钻管；51破岩牙轮；52螺旋导出槽；53管体；6 打捞机构；61螺纹活塞；62花键轴；63万向节；64机械爪。
具体实施方式
34.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.实施例1
36.如图1-10，本发明公开了一种潜孔钻头打捞设备，安装到载具上，包括提拉装置1、变幅装置2、螺纹伸缩装置3、主驱动部件4、扩孔钻管5和打捞机构6，载具与变幅装置2的一端传动连接，变幅装置2的一端固定设置有提拉装置1，载具要能够满足采矿钻凿要求的炮孔位置、方向与深度，而炮孔的定位与定向动作由钻臂的变幅装置2和提拉装置1的平移机构完成。提拉装置1 下端插设有螺纹伸缩装置3，螺纹伸缩装置3内与打捞机构6螺纹传动连接，由此通过打捞机构6实现旋转进给的目的，以便将埋钻打捞上来。打捞机构6 插入到主驱动部件4内，主驱动部件4带动打捞机构6旋转，而主驱动部件4 实质上是一个同轴反转机构。由于主驱动部件4的下端与扩孔钻管5同轴传动连接，主驱动部件4的上端与打捞机构6同轴传动连接，扩孔钻管5用于给钻孔扩孔，而通过主驱动部件4利用打捞机构6则可以将埋钻反向螺旋提取出来，由此来实现将岩土层中的埋钻的打捞出来的目的。
37.根据本发明公开的一个具体实施例，提拉装置1包括主液压缸11、套孔 12、长槽13、导向座14和卡槽15，主驱动部件4与主液压缸11传动连接，主液压缸11负责平移主驱动部件4，主液压缸11螺接固定在导向座14的上侧，导向座14的下侧设置有卡槽15，卡槽15和钻架25卡接在一起，从而提拉主驱动部件4直线移动。导向座14轴心处设置有套孔12，套孔
12内壁设置有长槽13，设置长槽13的作用在于，防止在打捞埋钻时，螺纹活塞61带动螺纹管32在套孔12内转动导致不能向上提取钻头的问题。
38.根据本发明公开的一个具体实施例，螺纹伸缩装置3包括承接板31、螺纹管32、辅助液压缸33和导向条34，导向座14两侧对称设置有一对辅助液压缸33，一对辅助液压缸33与承接板31相连，从而带动承接板31直线移动。而承接板31上竖直设置有螺纹管32，螺纹管32外壁设置有导向条34，导向条34滑动设置在长槽13内，由此限制螺纹管32发生转动，而螺纹管32滑动设置在套孔12内，打捞机构6穿过承接板31与螺纹管32螺纹传动连接，当打捞机构6旋转时，通过螺纹副能对打捞机构6向上起到一个提升作用，同时结合辅助液压缸33直线带动承接板31，可以对螺纹管32和埋钻的导程不一致起到一个补偿作用，两者共同作用即可将埋钻提取上来。
39.根据本发明公开的一个具体实施例，打捞机构6包括螺纹活塞61、花键轴62、万向节63和机械爪64，螺纹管32内侧与螺纹活塞61螺纹传动连接，从而使得螺纹活塞61能在螺纹管32内螺旋上升。螺纹活塞61底部与花键轴 62同轴传动连接，由此通过主驱动部件4带动花键轴62转动，继而带动螺纹活塞61旋转。花键轴62通过万向节63与机械爪64相连，机械爪64用于抓取埋钻，同时为了避免花键轴62与埋钻轴心不重合而产生干涉问题，因此在花键轴62与机械爪64之间使用万向节63来传递扭矩，由此降低打捞埋钻的难度。
40.根据本发明公开的一个具体实施例，主驱动部件4包括液压马达41、同轴反转装置42、转矩输出装置43、机壳盖板44和滑槽45，如图2，花键轴 62插入到转矩输出装置43内，转矩输出装置43可以与花键轴62的沟槽相抵，从而使得花键轴62与转矩输出装置43同轴传动，如图5所示。转矩输出装置 43设置在同轴反转装置42的顶部，转矩输出装置43与同轴反转装置42同轴传动连接，从而使得同轴反转装置42带动转矩输出装置43一起转动。同轴反转装置42两侧对称设置有一对液压马达41，由此为同轴反转装置42输出动力。同轴反转装置42的前端设置有机壳盖板44，同轴反转装置42的后端安装有滑槽45，盖板44与主液压缸11的活塞杆相连，滑槽45滑动设置在钻架 25上，从而起到起到导向作用，由此通过主液压缸11即可带动同轴反转装置 42沿钻架25直线移动，继而同轴反转装置42带动扩孔钻管5对已有钻孔进行扩孔，有利于钻头的打捞。
41.根据本发明公开的一个具体实施例，同轴反转装置42包括机箱421、第一伞齿轮422、传动伞齿轮423和第二伞齿轮424，机壳盖板44固定设置在机箱421前端，机箱421顶部安装有第一伞齿轮422，第一伞齿轮422与两个传动伞齿轮423啮合传动连接，两个传动伞齿轮423分别与一对液压马达41传动连接，如图6，两个传动伞齿轮423同时与第二伞齿轮424传动连接，一对液压马达41向两个传动伞齿轮423输出动力，从而带动两个传动伞齿轮423 以相反的方向旋转，而第二伞齿轮424设置在机箱421的底部，从而给使得第一伞齿轮422与第二伞齿轮424以相反的方向转动，由此使得扩孔钻管5与机械爪64以相反的方向旋转进给。
42.根据本发明公开的一个具体实施例，转矩输出装置43包括推拉电磁铁 431、键块432和固定盘433，第一伞齿轮422与固定盘433同轴传动连接，固定盘433上安装有若干推拉电磁铁431，任意一个推拉电磁铁431均与一个键块432传动连接，键块432活动插设在花键轴62上。如图5所示，若干推拉电磁铁431轴向布置在固定盘433上，并且所有推拉电磁铁431由单一开关控制，当给推拉电磁铁431上电时，键块432就会被推拉电磁铁431直接推入到花
键轴62上的键槽内，由此第一伞齿轮422即可通过键块432向花键轴62 输出转矩，由于埋钻已经嵌入到岩土层中，并且埋钻本身设置有螺纹，因此需要给予埋钻一个扭矩才能将埋钻提取上来，因此在机械爪64已经夹持埋钻的情况下，花键轴62旋转带动螺纹活塞61转动，从而使得螺纹活塞61沿螺纹管32向上旋进，即可使得埋钻脱离钻孔。
43.根据本发明公开的一个具体实施例，扩孔钻管5包括破岩牙轮51、螺旋导出槽52和管体53，第二伞齿轮424与管体53同轴传动连接，管体53的端部设置有破岩牙轮51。破岩牙轮51用于打碎在岩土层中的硬质砂石。管体53 的外侧设置有螺旋导出槽52，可以显著加快管体53进入钻孔的速度，从而达到快速扩孔的效果。具体工作时，在同轴反转装置42启动的条件下，当管体 53抵达埋钻的位置时，同轴反转装置42暂停工作，此时，花键轴62带动机械爪64下移，夹取埋钻，转矩输出装置43的键块432与花键轴62相抵，然后同轴反转装置42重新启动，此时花键轴62反向旋转上升，将埋钻带出，管体53正向下降，破坏埋钻周边的岩土层，避免在钻孔内形成真空活塞，阻碍埋钻继续提升，从而造成增大设备负载的问题。更进一步的，还包括液压泵，液压泵与通过花键轴62与管体53连通，由此可以在提取钻头的过程中向钻孔内注水，在钻孔内形成泥浆并循环排出，以减少对提取埋钻时造成的阻碍。
44.根据本发明公开的一个具体实施例，变幅装置2包括支撑杆21、第一变幅油缸22、第二变幅油缸23、铰接座24和钻架25，导向座14固定设置在钻架25前侧，钻架25后侧与铰接座24一体相连，铰接座24与支撑杆21一端铰接，支撑杆21的另一端与载具铰接，载具与第一变幅油缸22的一端铰接，第一变幅油缸22的另一端与支撑杆21中部铰接，支撑杆21与第二变幅油缸 23的一端铰接，第二变幅油缸23的另一端与铰接座24铰接。由于在铰接座 24上设置有两个铰接点，用这些部件可以完成钻架25的前后或俯仰摆动，具体结构如图3所示。
45.实施例2
46.本发明实施例公开了一种打捞方法，包括在实施例1中所提出的一种潜孔钻头打捞设备，主液压缸11与埋钻的钻孔位置对齐，液压马达41启动，同轴反转装置42带动管体53转动，主液压缸11带动管体53向下扩孔，当破岩牙轮51抵达埋钻的位置时，液压马达41停止工作，花键轴62下移带动机械爪 64抓住钻头，转矩输出装置43启动以及液压马达41启动，从而将被埋钻头旋转提升上来。
47.本发明实施例的使用过程如下：
48.本发明公开了一种潜孔钻头打捞设备，其具体使用时，首先载具开到埋钻的位置，通过第一变幅油缸22和第二变幅油缸23带动支撑杆21前后或俯仰摆动，从而将管体53对准埋钻的钻孔，然后，主驱动部件4启动，第二伞齿轮424带动管体53正向旋转，主液压缸11带动同轴反转装置42下移，并对钻孔进行扩孔，当管体53达到埋钻的深度时，主驱动部件4暂停，此时，辅助液压缸33带动螺纹管32下移，使得花键轴62伸入到管体53内，当机械爪 64夹持钻头后，转矩输出装置43上电启动并与花键轴62相抵，最后主驱动部件4重新启动，管体53继续以正向旋进的方式向下移动，而花键轴62反向转动缩回到螺纹管32内，并使得机械爪64反向旋出，从而将埋钻带出钻孔。
49.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。