一种深基坑水平定向钻机的制作方法

专利2026-02-08  3


本发明属于水平定向钻机,尤其涉及一种深基坑水平定向钻机。


背景技术:

1、水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下,铺设多种地下公用设施的一种施工机械,它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等柔性管线铺设施工中,它适用于沙土、粘土、等地况,不适宜地下水位较高及卵石地层,我国大部分非硬岩地区都可施工。水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术,它具有施工速度快、施工精度低、成本低等特点。

2、现有的水平定向钻机在工作时,通过推进装置将钻杆向土层推入,同时钻头转动插入土层,钻杆中设置有导向装置可调控钻头与钻杆的推进方向;钻杆连接有外部水源,在钻头上开设有多个出水孔,通过在推进时向土层中不断输送高压水流从而对土层进行松土,避免钻头卡死在土层中。

3、此过程中,一旦部分钻头上的出水孔被土石碎块卡死时,则在其余出水孔高压水流的反向推力作用下,钻头与钻杆的钻进方向容易产生偏差,从而脱离预定的行进方向;且此时在土层中钻头上的出水孔不易清理,需要将钻头从土层中抽出清理,若此时停止输送水流则容易导致钻头在土层中卡死。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种深基坑水平定向钻机,旨在解决现有技术中部分钻头上的出水孔被土石碎块卡死时,在其余出水孔高压水流的反向推力作用下,钻头与钻杆的钻进方向容易产生偏差的技术问题。

2、本发明是这样实现的,一种深基坑水平定向钻机,包括支撑座,所述支撑座中放置有导向管,所述导向管转动连接有套筒,所述推力机中设置有能够带动套筒转动的驱动机,所述导向管中设置有水泵,水泵连接有输送软管,所述导向管可固定连接有具有一定弯曲性能的管道,所述输送软管贯穿连接在管道中,所述支撑座固定设置有推力机,所述推力机能够推动导向管或管道沿支撑座向前移动,所述支撑座中设置有驱动支撑座改变方向的导向机构,所述套筒的端面转动连接有若干个破土齿轮;

3、所述套筒的端面转动连接有若干根喷管,所有喷管均以套筒为中心环形且等间距设置,所述套筒的中心位置固定设置有中心管,所述套筒中滑动连接有滑板,所述滑板与中心管滑动并密封连接,所述滑板与套筒的内端面之间连接有若干根可弹性伸缩的弹性杆;

4、所述喷管均通过橡胶管与滑板连通,所述滑板背面设置有截流机构,所述截流机构能够同时对所有喷管的流量进行控制;

5、所述中心管在套筒中的部分设置有进水孔,所述滑板与每根喷管之间均设置有复位机构,复位机构能够限制喷管的转动,当弹性杆压缩至一定位置后,所述滑板解除对进水孔的封闭,同时复位机构解除对喷管的限位;

6、所述喷管中设置有感应机构,所述感应机构能够监测喷管中的液压力,所述中心管与喷管之间设置有推力组件,当中心管导通时,在推力组件的作用下,喷管能够进行转动;

7、调控系统,其能够通过感应机构监测所有喷管的导通情况,在部分喷管发生堵塞时,通过截流机构控制喷管与中心管的通断,实现将喷管疏通的同时控制水流持续向外输送。

8、进一步的技术方案:所述截流机构包括电机、齿轮轴、转盘以及过流孔;

9、所述转盘与滑板转动连接,所述电机与滑板固定连接,所述齿轮轴与电机的输出轴固定连接,所述齿轮轴与转盘啮合,所述转盘上设置有若干个过流孔,所述过流孔绕转盘的中心环形并等间距设置,所述转盘能够通过转动控制所有喷管的流量。

10、进一步的技术方案:所述复位机构包括电磁块、磁石以及复位弹簧;

11、所述滑板固定连接有若干个电磁块,所述喷管的侧壁均固定连接有磁石,所述电磁块与磁石能够磁性吸附,所述喷管与套筒的端面之间均连接有复位弹簧。

12、进一步的技术方案:所述感应机构包括活塞、限位弹簧以及压力感应器;

13、所述活塞与喷管的内壁滑动并密封连接,所述活塞与喷管的内端面之间连接有限位弹簧,且所述压力感应器设置在活塞与限位弹簧之间。

14、进一步的技术方案:所述推力组件包括导管以及导向叶片,每个喷管的一端均螺旋设置有导向叶片,所述中心管外壁设置有多个导管,所述导管与中心管之间存在小于九十度的夹角,所述导管的端口朝向导向叶片。

15、进一步的技术方案:所述调控系统包括:

16、监测模块,其包括各个喷管中的感应机构,所述感应机构能够监测各个喷管中的液压力;

17、存储模块,能够对监测模块获取的各个喷管中的液压力信息进行存储并建立数据集,记录各个喷管之间的最大液压力差值;

18、处理模块,能够调取存储模块中当前时刻各个喷管之间的最大液压力差值信息并形成判断信息;

19、控制模块,用于接收判断信息并根据判断信息对截流机构进行控制。

20、进一步的技术方案:所述监测模块还包括液体流速监测器,所有喷管中共同连接有液体流速监测器,通过液体流速监测器监测各个喷管之间的液体流速差值;所述存储模块能够记录各个喷管之间的最大液体流速差值,处理模块调取存储模块中当前时刻各个喷管之间的最大液体流速差值信息并形成判断信息。

21、进一步的技术方案:所述处理模块用于调取存储模块中当前时刻各个喷管之间的最大液压力差值信息以及各个喷管之间的最大液体流速值差信息,将二者与预设的液压力差阈值以及流速差阈值进行对应对比,若其中至少一个超过相应阈值,则形成判断信息;

22、同时对当前时刻的最大液压力差值以及当前时刻的最大流速差值进行关联,以形成关联值,并将形成的当前时刻的关联值与预设的关联值阈值进行对比,若当前时刻的关联值超过关联值阈值,则形成判断信息。

23、相较于现有技术,本发明的有益效果如下:

24、1、调控系统,其能够通过感应机构以及液体流速监测器监测所有喷管的导通情况,在部分喷管发生堵塞时,通过截流机构控制喷管与中心管的通断,实现将喷管疏通的同时控制水流持续向外输送;

25、2、当部分喷管的出水孔被外部泥土卡住并堵塞时,此时调控系统通过感应机构监测所有喷管的导通情况,当各个喷管之间的最大液压力差超过设定的液压力差阈值时,此时电机启动并带动转盘将滑板封闭,此时所有喷管的一端同时封闭,套筒中的液压力集中推动滑板,同时滑板沿中心管滑动并解除对进水孔的密封,高压水流通过中心管向四周喷射,从而继续保持松土,此时中心管同时对所有喷管的外部出水部位进行高压冲洗,使得堵塞的部分喷管导通;

26、3、滑板解除对进水孔封闭的同时复位机构解除对喷管的限位,当中心管导通时,在推力组件的作用下,喷管能够进行转动,使得中心管能够对喷管各个方向的出水孔进行疏通;

27、4、通过电磁块与磁石的吸附,使得喷管的轴向转动受到限制,避免喷管在喷射高压水流时喷射方向随意改变,造成套筒以及推力机受到高压水的反推力产生偏向。



技术特征:

1.一种深基坑水平定向钻机,包括支撑座(1),所述支撑座(1)中放置有导向管(2),所述导向管(2)转动连接有套筒(4),所述导向管(2)中设置有水泵,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述截流机构(6)包括电机(61)、齿轮轴(62)、转盘(63)以及过流孔(64);

3.根据权利要求1所述的深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述复位机构(7)包括电磁块(71)、磁石(72)以及复位弹簧(73);

4.根据权利要求1所述的一种深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述感应机构(8)包括活塞(81)、限位弹簧(82)以及压力感应器;

5.根据权利要求1所述的一种深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述推力组件(9)包括导管(91)以及导向叶片(92),每个喷管(10)的一端均螺旋设置有导向叶片(92),所述中心管(11)外壁设置有多个导管(91),所述导管(91)与中心管(11)之间存在小于九十度的夹角,所述导管(91)的端口朝向导向叶片(92)。

6.根据权利要求1所述的一种深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述调控系统包括:

7.根据权利要求6所述的一种深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述监测模块还包括液体流速监测器,所有喷管(10)中共同连接有液体流速监测器,通过液体流速监测器监测各个喷管(10)之间的液体流速差值;所述存储模块能够记录各个喷管(10)之间的最大液体流速差值,处理模块调取存储模块中当前时刻各个喷管(10)之间的最大液体流速差值信息并形成判断信息。

8.根据权利要求7所述的一种深基坑水平定向钻机,其特征在于,所述处理模块用于调取存储模块中当前时刻各个喷管(10)之间的最大液压力差值信息以及各个喷管(10)之间的最大液体流速值差信息,将二者与预设的液压力差阈值以及流速差阈值进行对应对比,若其中至少一个超过相应阈值,则形成判断信息;


技术总结
本发明属于水平定向钻机技术领域,提供了一种深基坑水平定向钻机,所述套筒的端面转动连接有若干根喷管,所有喷管均以套筒为中心环形且等间距设置,所述套筒的中心位置固定设置有中心管,所述套筒中滑动连接有滑板,所述滑板与中心管滑动并密封连接,所述滑板与套筒的内端面之间连接有若干根可弹性伸缩的弹性杆;所述喷管均通过橡胶管与滑板连通,所述滑板背面设置有截流机构。本发明中,调控系统能够通过感应机构以及液体流速监测器监测所有喷管的导通情况,在部分喷管发生堵塞时,通过截流机构控制喷管与中心管的通断,实现将喷管疏通的同时控制水流持续向外输送。

技术研发人员:崔永钢,周汝超,张兆龙,滕佃臣
受保护的技术使用者:中铁建工集团第二建设有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/7/25
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