一种非开挖钻机导向钻头

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，特别是一种非开挖钻机导向钻头。

背景技术

道路施工中，经常会进行管道、线缆埋设，需要先开挖沟槽，然后铺设管道或着线缆，再进行铺设填埋。现有技术中，常使用的一种手段是非开挖技术，利用多节钻杆进行非开挖作业，最常见到的钻头是采用钻头前侧为斜面，当钻杆提供足够的推力及扭矩时，钻头轴向钻进，当需要拐弯时，则需要需要探测器调整斜面角度，钻杆只提供推力，实现钻头变向，期间需要多人合作才能完成钻进方向的变化。也有少部分高端钻头将感应器、液压及信号发射器装在钻头上，但具体使用时，由于钻头的工况较差，信号往往出现中断或者不准的情况。

除上述外，最主要的原因是，上述两种钻头多多少少都需要探测设备进行辅助，成本较大，限制其使用，只适用于大型城市地下施工，但对于小规模作业，采用上述设备就显得大材小用，如横穿河道、马路、及小型建筑等短距离地下作业。就目前而言，对于此类小工程，还是采用传统的施工步骤，先开挖河道或者马路或者建筑，然后再进行铺设，最后回填并修复开挖出至原貌，效率低下、成本高昂。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种非开挖钻机导向钻头，有效的解决了现有技术中的非开挖设备局限性较大、需要探测或者感应设备进行辅助，不适合小型施工现场，钻头的钻向需要多人合作才能完成的问题。

其解决的技术方案是，包括水平状的空心筒，空心筒外侧套装有与其同轴的圆筒，空心筒左端安装有行星齿轮系，其中行星架固定不动，内齿圈固定在圆筒内侧壁上，太阳轮与空心筒同轴固定在一起；空心筒右端上安装有凸轮式谐波减速器，其中刚轮与行星架固定在一起，空心筒转动经凸轮使得谐波减速器内的柔轮转动，空心筒右端贯穿凸轮，圆筒的右端呈球状，圆筒右端套装有开口向左的锥状壳体，壳体左端与圆筒右端配合，圆筒转动能带动壳体转动，圆筒与壳体配合处形成球形腔室，腔室内有与空心筒同轴的环形板，环形板经多个连杆与刚轮固定在一起，环形板内有水平状的圆板，圆板前后两端与环形板铰接在一起，圆板左侧外圆面上开设有滑槽，柔轮右端固定有环形凸起，环形凸起上固定有销钉，销钉置于滑槽内，柔轮经销钉拨动滑槽使得圆板在上向方向上摆动，壳体右侧有导向板，圆板右端固定有水平状的横杆，横杆右端贯穿壳体且与导向板固定在一起，圆板的上下摆动带动横杆上下摆动实现导向板的上下摆动；壳体外侧固定有多个锥形凸起。

本发明结构巧妙，能够大概预测钻头在地底的钻进距离及钻进轨迹，能够很好的适应小型非开挖施工现场进行钻进作业，在不需要探测或者感应设备的情况下能沿着设定轨迹进行预钻孔，降低使用难度，大大提高施工效率，适应性强。

附图说明

图1为本发明主视剖视图。

图2为本发明俯视剖视图。

图3为图1 中A-A剖视图。

图4为本发明斜向插入地下钻孔时的状态图。

图5为本发明在向上脱离地面时的状态图。

图6为本发明中环形板、圆板及横杆的连接关系示意图。

图7为本发明中的导向板的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步详细说明。

由图1至图7给出，本发明包括水平状的空心筒1，空心筒1外侧套装有与其同轴的圆筒2，空心筒1左端安装有行星齿轮系，其中行星架3固定不动，内齿圈4固定在圆筒2内侧壁上，太阳轮5与空心筒1同轴固定在一起；空心筒1右端上安装有凸轮7式谐波减速器，其中刚轮6与行星架3固定在一起，空心筒1转动经凸轮7使得谐波减速器内的柔轮转动，空心筒1右端贯穿凸轮7，圆筒2的右端呈球状，圆筒2右端套装有开口向左的锥状壳体9，壳体9左端与圆筒2右端配合，圆筒2转动能带动壳体9转动，圆筒2与壳体9配合处形成球形腔室，腔室内有与空心筒1同轴的环形板10，环形板10经多个连杆与刚轮6固定在一起，环形板10内有水平状的圆板11，圆板11前后两端与环形板10铰接在一起，圆板11左侧外圆面上开设有滑槽13，柔轮右端固定有环形凸起8，环形凸起8上固定有销钉12，销钉12置于滑槽13内，柔轮经销钉12拨动滑槽13使得圆板11在上向方向上摆动，壳体9右侧有导向板15，圆板11右端固定有水平状的横杆16，横杆16右端贯穿壳体9且与导向板15固定在一起，圆板11的上下摆动带动横杆16上下摆动实现导向板15的上下摆动；壳体9外侧固定有多个锥形凸起14。

为了实现行星齿轮系中的行星架3固定不转，所述的行星架3外侧固定有多个呈圆周均布的椭圆状的平板17，平板17与空心筒1的轴线平行。

为了实现圆筒2转动能带动壳体9转动，所述的圆筒2右端外圆面上有多个呈圆周均布的弧形槽18，弧形槽18的圆心处于纵杆的轴向中点处，壳体9左端内侧有多个与弧形槽18一一对应的球形凸起19，球形凸起19能在其所对应的弧形槽18内滑动，圆筒2转动经弧形槽18、多个球形凸起19能带动壳体9转动。

为了导向板15能为钻头提供更好的导向作用，所述的导向板15呈鸭嘴状。

所述的滑槽13呈弧状且与圆板11同心，销钉12呈倾斜状且与滑槽13不脱离。

值得注意的是，导向板15外缘面的纵截面呈开口向左的V状，导向板15的外缘面的横截面呈半个椭圆形；为了与水平定向钻机的钻杆固定，所述的空心筒1左端设置法兰，方便与钻杆固定，壳体9侧壁上设置出水口，也方便钻杆向钻头提供泥水；为了使钻进过程中环形板10固定不转，同时也尽可能减少钻进阻力，所述的平板17呈椭圆状，其横截面可以制造成流线型；本发明中使用凸轮7式的谐波减速器，其中凸轮7即为谐波发生器，具有传动比小，传动扭矩大的特点，尤其适合本发明的使用环境。

所述的横杆16与壳体9之间安装有轴承，柔轮与空心筒1之间安装有轴承，本发明的使用环境较为恶劣，故要格外注意防尘密封，所有段轴承均带有密封圈，圆筒2右端与壳体9内侧壁之间安装有密封圈，行星架3及空心筒1之间可以安装带密封圈的轴承。

初始状态下，如图1所示，圆盘处于水平状态，使用时，在预设地点适当挖出一小段沟壑，然后将钻杆与本装置中的空心筒1固定连接在一起，然后由钻机提供推力将本装置按照图1所示状态水平向右推入泥土内，直至多个叶片完全没入，叶片完全没入泥土中后，环形板10也不能转动，此时可以使用钻机经钻杆为钻头提供推力的同时进行旋转钻进，空心筒1转动经行星齿轮系带动圆筒2转动，空心筒1经太阳轮5带动内齿圈4的转动，内齿圈4转动使得圆筒2转动，圆筒2经弧形槽18及球形凸起19使得带动壳体9转动，壳体9外侧的锥形凸起14使得泥土粉碎，方便钻进；与此同时，空心筒1转动经谐波减速器带动环形凸起8上的销钉12缓慢转动，销钉12带动圆板11使横杆16向上摆动，横杆16带动导向板15及壳体9同时向上翘起，钻进方向也逐渐向上，一段时间后，本装置从泥土中完全钻出，预钻孔完成，准备进行扩孔及其他工序。

本方案中，也可以将上述开挖沟壑去除，直接将本装置调试至图4状态，可以实现倾斜插入钻孔。

本发明的突出优点及显著进步：

1.相对于传统非开挖设备，省去壳金属探测器及感应器，更方便使用。本发明可以通过控制初始状态下导向板15与空心筒1之间的轴线夹角、并结合钻机的参数，可以预估出钻机的轨迹，而且根据入地点，即可大致测算出本装置离开地面时的大致位置，从而得知能否顺利通过道路、河流或者建筑物。

2.本发明中利用谐波减速器的传动扭矩较大，传动比较小，实现了钻进过程中，导向板15能够缓慢提升，能实现在钻进过程中进行自主变向，能够满足小型施工现场非开挖的需求，提高了施工速度。

3.本发明中利用多个平板17插在泥土中不能自由转动，限制了环形板10的自由转动，利用其本身的使用环境，为导向板15的转向提供便利。

本发明结构巧妙，能够大概预测钻头在地底的钻进距离及钻进轨迹，能够很好的适应小型非开挖施工现场进行钻进作业，在不需要探测或者感应设备的情况下能沿着设定轨迹进行预钻孔，降低使用难度，大大提高施工效率，适应性强。