一种快速卸土和取样的成孔钻头的制作方法

本发明涉及一种冲击型钻探及相关地下成孔设备等所用到的出土钻头，尤其是涉及一种快速卸土和取样的成孔钻头。

背景技术：

目前冲击成孔工艺是勘察钻探行业及其细桩施工等行业成孔中必不可少的一种施工工艺，其成孔钻进采用重力锤锤击钻头。

如图1所示，现有技术中该钻头包括顶帽1、钻筒部2、刻度尺4和长条缺口5。顶帽1和钻筒部2的顶端固接，顶帽1通过人字形钢架12与重力锤连接。长条缺口5沿钻头轴向方向设置在钻筒部2上，刻度尺4沿钻头轴向方向靠近长条缺口5设置。

工作时，柴油机带动与传动装置连接的重力锤，用重力锤锤击钻头，在钻进一段时间，将钻头提起，此时钻筒部2内填满土，通过长条缺口5观察查看土层情况。然后采用人工敲击的方式进行卸土，由于钻头的封闭及土质的挤密作用，工作人员在卸土时，需要用重锤不断的敲击钻头外部同时采用铁棍疏导，使土松散下落。此项工作既费力也费时，同时钻头的损坏率也较高。

此外，当采取土层样品时，需要更换取土钻头，进行取样工作，待取样完成后，再次更换钻进钻头进行钻进，也是一项相当费时的工作。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：费时费力，成孔速度低，同时取样时容易破坏土芯的完整性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够快速卸土和取样的成孔钻头。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种快速卸土和取样的成孔钻头，包括顶帽、钻筒部和梯面扣锁，钻筒部包括弧形支撑板和弧形门，顶帽下端部与弧形支撑板的顶端固接；弧形门的一条竖边与弧形支撑板铰接，另一条竖边和弧形支撑板拼接，拼接处设置为相互咬合结构；弧形支撑板和弧形门咬合处的外周面设置有将弧形门锁定的梯面扣锁。

通过采用上述技术方案，弧形门打开后，可以轻松取出土样或将土卸出。

本发明进一步设置为：所述梯面扣锁包括锁芯、以及分别固接于弧形支撑板和弧形门的锁扣衬套和锁槽衬套；锁芯包括锁芯杆和固接在锁芯杆一侧的锁扣，锁芯杆设置于锁扣衬套内部并能上下滑移，锁芯的顶端穿出锁扣衬套并连接有一把手，锁槽衬套内部设置有能与锁扣卡合的锁槽；锁芯杆向上拔起时锁扣与锁槽分离，弧形门打开，锁芯杆向下，锁扣与锁槽卡合实现锁定。

通过采用上述技术方案，实现了对弧形门的锁定，并且有了衬套的设置可以保护梯面扣锁在钻进过程中不被损坏。

本发明进一步设置为：锁扣衬套的上端设置有供锁芯杆穿出的限位孔，下端对应限位孔的位置设置有供锁芯杆下端插入的限位槽。

通过采用上述技术方案，实现了锁芯杆在锁扣衬套内的上下滑移。

本发明进一步设置为：锁芯杆与锁扣对立的一侧，固接有凸块，凸块上端放置压缩弹簧，锁件衬套内部设置对应的活动腔，凸块和压缩弹簧位于活动腔内，压缩弹簧的顶端与活动腔的顶面抵接，压缩弹簧的底端与凸块上端。

通过采用上述技术方案，使得锁扣处于压紧锁定状态，避免锁芯杆受外力影响向上移动，导致弧形门锁定失效。

本发明进一步设置为：锁槽衬套的外表面固接有将锁扣衬套和锁槽衬套拼接面形成的锁缝遮闭的锁缝盖片。

通过采用上述技术方案，防止砂土从锁缝进入梯面扣锁内部。

本发明进一步设置为：锁扣衬套和锁槽衬套的上下端面设置为斜倒角。

通过采用上述技术方案，使钻头在垂直钻进及拔出时更加省力。

本发明进一步设置为：锁扣衬套和锁槽衬套远离拼接面的端面设置为坡面，使拼接后的两个衬套的横截面为梯形。

通过采用上述技术方案，使钻头的旋转钻进更加省力。

本发明进一步设置为：在弧形门和弧形支撑板铰接处，安装有助力弹片；助力弹片的一端与弧形支撑板固接，另一端与弧形门的内壁抵接。

通过采用上述技术方案，方便了弧形门的打开。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.将弧形门打开后能够轻松取出土样或将土卸出，且该钻头操作方便、省事省力，还能够提高取出土样的完整性；

2.梯面扣锁的设置实现了对弧形门的锁定及打开，且上下两端的设置为斜倒角及两侧端的坡面处理保护了梯面扣锁不被损坏；

3.压缩弹簧的设置能让弧形门更好地保护锁定状态。

附图说明

图1是背景技术中钻头的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明弧形支撑板和弧形门的咬合部位的结构示意图；

图4是本发明弧形门和弧形支撑板铰接部位的结构示意图；

图5是本发明弧形门开启的结构示意图；

图6是本发明铰接轴和轴套管位置的分解结构示意图；

图7是本发明梯面扣锁的结构示意图；

图8是本发明梯面扣锁内部装置的剖面结构示意图；

图9是本发明梯面扣锁内部装置完成锁定的剖面结构示意图。

图中，1、顶帽；11、中空圆环；111、凹槽；12、人字形钢架；121、螺纹丝扣；13、凸台型圆环；2、钻筒部；21、弧形支撑板；211、交错式缺口；212、铰接轴；22、弧形门；221、交错式凸块；222、轴套管；3、梯面扣锁；31、锁扣衬套；311、滑动槽；312、限位孔；313、限位槽；314、活动腔；32、锁槽衬套；321、锁槽；322、插入槽部；323、卡接部；33、锁芯；331、锁芯杆；3311、凸块；332、锁扣；3321、锁钩部；34、把手；35、锁缝盖片；4、刻度尺；5、长条缺口；6、助力弹片；7、倒角；8、压缩弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2和图3所示，为本发明公开的一种快速卸土和取样的成孔钻头，包括顶帽1、钻筒部2、梯面扣锁3、刻度尺4和长条缺口5。钻筒部2包括弧形支撑板21和弧形门22，顶帽1下端部与弧形支撑板21的顶端固接；弧形支撑板21为两个，在顶帽1下端部对立面设置，两个弧形支撑板21之间安装有两个弧形门22，弧形门22的一条竖边与弧形支撑板21铰接，另一条竖边和弧形支撑板21拼接，拼接处设置为相互咬合结构（见图3）。其中一个弧形门22上开设有用于观察外筒内土层的长条缺口5，在弧形门22的外周面上靠近长条缺口5处设置有刻度尺4。结合图7与图8，弧形支撑板21和弧形门22咬合处的外周面设置有梯面扣锁3，梯面扣锁3包括锁芯33、以及分别固接于弧形支撑板21和弧形门22的锁扣衬套31和锁槽衬套32。锁芯33设置于锁扣衬套31内部，锁芯33的顶端穿出锁扣衬套31并连接有一把手34，把手34朝向顶帽1的内部，锁槽衬套32内部设置有能与锁芯33卡合的锁槽321。弧形门22和弧形支撑板21咬合时，锁扣衬套31和锁槽衬套32拼接面贴合，锁芯33插入锁槽321完成锁定。

使用该装置时，如图3所示，关闭弧形门22，两侧的弧形支撑板21和弧形门22的咬合形成中空柱体钻头。顶帽1上端部与重力锤螺纹连接，柴油机带动与传动装置连接的重力锤进行锤击钻进工作。一段时间后，如图5所示，将钻头从土层中拉出，上提把手34，解除锁定,将弧形门22打开，取出样品；上提把手34，旋转弧形门22，将弧形门22和弧形支撑板21咬合，松开把手34，将梯面扣锁3上锁，重力锤锤击钻头继续进行钻探工作。

如图2和图3所示，顶帽1包括中空圆环11和竖直设置的人字形钢架12。中空圆环11的下表面与弧形支撑板21固接，上表面与人字形钢架12的两个底端固接。人字形钢架12的顶端设置有用于与重力锤连接的螺纹丝扣121。

结合图4与图6，中空圆环11的下端面固接有凸台型圆环13。凸台型圆环13内径与中空圆环11内径尺寸相等，凸台型圆环13外径小于中空圆环11外径，从而形成凸台。凸台型圆环13的外周面与弧形支撑板21内周面固接，并与扣合的弧形门22的内周面抵接，从而对弧形门22起到限位与支撑的作用。

如图3和图6所示，弧形支撑板21与弧形门22相互拼接的一侧分别设置有交错式缺口211和交错式凸块221，从而形成咬合结构，加强钻筒部2的整体性和受力性能。结合图4与图6，弧形支撑板21的另一侧设置有铰接轴212，铰接轴212的上端部与顶帽1的中空圆环11下表面固接，下端部尺寸略大于铰接轴212杆的尺寸且与弧形支撑板21固接。弧形门22与弧形支撑板21铰接的一侧，设置有轴套管222，轴套管222套设在铰接轴212上。

较佳的，参考图6，为了在弧形门22打开时避免人工手动去开启弧形门22，使开启更加方便、省力，在弧形门22和弧形支撑板21铰接处，安装助力弹片6。助力弹片6的一端与弧形支撑板21固接，另一端与弧形门22的内壁抵接；当弧形门22闭合时，助力弹片6呈弧形，且具有将弧形门22弹开的趋势。

如图4和图5所示，锁扣衬套31安装在弧形支撑板21上，锁槽衬套32安装在弧形门22上。梯面扣锁3扣合锁定后，将弧形支撑板21和弧形门22咬合缝完全覆盖。为了避免突出于钻筒部2的梯面扣锁3影响垂直钻进及拔出造成影响，所以将锁扣衬套31和锁槽衬套32的上下端面设置为斜倒角。为了防止影响钻头的旋转钻进，锁扣衬套31和锁槽衬套32远离拼接面的端面设置为坡面，使拼接后的两个衬套的横截面为梯形。

如图8和图9所示，锁芯33包括锁芯杆331、锁扣332和把手34。锁芯杆331安装在锁扣衬套31内，朝向锁槽衬套32的一侧设置有若干锁扣332，锁扣332的一端设置有向下的锁钩部3321，锁钩部3321伸出锁扣衬套31的端面并插入锁槽衬套32内。

锁扣衬套31的上端设置有供锁芯杆331穿出的限位孔312，下端对应限位孔312的位置设置有供锁芯杆331下端插入的限位槽313；锁扣衬套31靠近锁槽衬套32的一面开设有供锁扣332伸出并上下滑移的滑动槽311。

锁槽衬套32的拼接面内部设置有若干锁槽321，锁槽321包括插入槽部322和卡接部323，锁槽321和锁扣332的个数相对应。

较佳的，为方便锁合操作，锁扣332和锁槽321的表面接触端，进行楔形处理，使锁扣332的锁钩部3321在进入锁槽321时的接触面形成一个倒角7，锁扣332的锁钩部3321平滑进入锁槽321内的插入槽部322，在把手34作用下锁扣332的锁钩部3321于锁槽321内的卡接部323完成锁定。

为避免钻头的锁芯杆331受外力影响向上移动，导致弧形门22锁定失效，在锁芯杆331的无锁扣332的一侧，设置对应锁扣332的若干平行凸块3311，凸块3311上端放置弹力较大的压缩弹簧8，锁件衬套内部设置对应数量的活动腔314，凸块3311和压缩弹簧8位于活动腔314内，压缩弹簧8的顶端与活动腔314的顶面抵接，压缩弹簧8的底端与凸块3311上端。压缩弹簧8能够对锁芯杆331施加向下的力，在松开把手34时压缩弹簧8自动推动锁扣332的锁钩部3321进入锁槽321内的卡接部323，完成锁定；防止钻探时，钻头的锁芯杆331受外力影响向上移动，导致弧形门22锁定失效。

较佳的，如图5与图7所示，为防止工作时砂土从锁缝进入梯面扣锁3内部，在弧形门22上锁槽衬套32的外表面固接锁缝盖片35，锁缝盖片35盖在锁扣衬套31和锁槽衬套32拼接面形成的锁缝上，对锁缝进行遮闭。

回看图3，为防止在工作时，梯面扣锁3的把手34晃动，在顶帽1中空圆环11边沿处开有供把手34放置的凹槽111。

使用该装置时，拉动梯面扣锁3上的把手34，把手34带动锁芯杆331上的锁扣332沿把手34方向滑移，同时锁芯杆331另一侧的凸块3311在活动腔314内压缩压缩弹簧8；将弧形门22与弧形支撑板21咬合，同时安装在弧形支撑板21上锁扣衬套31内部的锁扣332，平滑进入安装在弧面弧形门22锁槽衬套32的锁槽321插入槽部322，安装在弧形门22上锁槽衬套32外表面的锁缝保护盖片35遮住锁缝。松开把手34，在压缩弹簧8的作用下，推动锁芯杆331上的锁扣332竖直向下滑移，锁扣332上的锁钩部3321与锁槽321内的卡接部323紧密贴合，完成锁定，将把手34放入顶帽1中空圆环11的凹口处，通过螺纹丝扣121和重力锤连接，在与机器连接的传动装置作用下，带动该装置进行钻进成孔。

在钻进一段时间，将该装置提起，通过弧形门22上的长条缺口5观察查看土层情况。将卡在顶帽1上中空圆环11凹口的把手34轴向拉出，把手34带动锁芯杆331上的锁扣332在锁槽衬套32内沿扣锁把手34方向滑移，扣锁的锁钩部3321从锁槽321内的卡接部323脱离进入插入槽部322，同时锁芯杆331另一侧的凸块3311在活动腔314内压缩压缩弹簧8；此时，弧形支撑板21和弧形门22铰接处的助力弹片6，将弧形门22通过可旋转的轴套管222将弧形门22自动弹开，暴露出圆柱体内的样品；松开扣锁把手34，将样品取出，根据需要截取土芯样品。

反复循环以上操作，当达到指定深结孔时，根据需要截取土芯样品。

该发明装置相比现有技术，解决了卸土慢的问题，提高了钻探速度，并且更好地保证了样品的完整性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。