CN107182373A - 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具 - Google Patents

石漠地区岩内植苗离心式变径钻具 Download PDF

Info

Publication number
CN107182373A
CN107182373A CN201710644394.8A CN201710644394A CN107182373A CN 107182373 A CN107182373 A CN 107182373A CN 201710644394 A CN201710644394 A CN 201710644394A CN 107182373 A CN107182373 A CN 107182373A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drill bit
variable diameter
piece
drill
centrifugal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710644394.8A
Other languages
English (en)
Inventor
罗海风
刘晋浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Forestry University
Original Assignee
Beijing Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Forestry University filed Critical Beijing Forestry University
Priority to CN201710644394.8A priority Critical patent/CN107182373A/zh
Publication of CN107182373A publication Critical patent/CN107182373A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C5/00—Making or covering furrows or holes for sowing, planting or manuring
    • A01C5/04—Machines for making or covering holes for sowing or planting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
    • E21B10/327—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools the cutter being pivoted about a longitudinal axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/04—Electric drives

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本发明公开石漠地区岩内植苗离心式变径钻具，包括：驱动控制底座，离心式变径钻头。其中，离心式变径钻头安装于驱动控制底座下方，驱动控制底座可安装于其他工程机械。通过控制离心式变径钻头的作业动作，可完成石漠地区岩石内嵌大直径孔穴钻制，从而进行石漠地区岩内植苗作业。

Description

石漠地区岩内植苗离心式变径钻具
技术领域
本发明涉及一种植树造林设备，特别是涉及一种在石漠地区的岩石内部钻制内嵌大直径孔穴以栽种苗木的机械设备。
背景技术
石漠地区的水土保持与植被恢复是我国西南省份普遍面临的生态难题，传统植树造林方法在此地区很难发挥作用。在石漠化地区可在岩石内部为树木根系生长钻制内嵌大直径孔穴，并将树苗、土壤及水分栽于此内嵌孔穴中，树苗即可在孔穴中土壤和水分滋养下存活，进而改善石漠地区的生态环境。现有岩石钻孔装备难以直接为岩内植苗法钻取岩石内嵌大直径孔穴，因此需研制可在岩石内部钻制内嵌大直径孔穴的装备。
中国专利第CN201310581272.0涉及一种大变径两翼扩眼钻头，包括主筒体与下接头丝扣连接，两个刀翼用销钉与主筒体铰链支座铰接，转筒体套入主筒体，外中心管套入主筒体，外中心管外部凸起花键嵌入转筒体内部螺旋凹槽，三个滑块分别穿过主筒体三个通槽，嵌入内中心管外部环形凹槽，外中心管与滑块用螺钉连接，内中心管上部与水嘴丝扣连接，推力轴承a 套入外中心管，并与转筒体接触，复位弹簧安装在推力轴承a 上端面，挡环与外中心管丝扣连接，弓形连杆一端与转筒体铰接，另一端与刀翼铰接，刀翼上镶嵌有切削齿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于石漠地区岩内植苗，可在岩石内部为苗木根系钻制内嵌大直径孔穴的机械设备。
为解决上述技术问题，本发明石漠地区岩内植苗离心式变径钻具予以实现的技术方案是，包括：驱动控制底座，离心式变径钻头。离心式变径钻头安装于驱动控制底座下方，驱动控制底座可安装于其他工程机械。
驱动控制底座包括：支架；通过螺栓连接到支架左上方的驱动电机；通过螺栓连接到支架左侧的支架压盖；铰接安装于支架与支架压盖之间并与驱动电机输出轴相连的钻头；浮动安装于钻头上方的进气套管；固定在钻头中部上方的固定盘；安装于固定盘上方并可绕钻头轴线转动的主动推盘；铰接安装于主动推盘边缘的锁止手柄；固定安装于钻头边缘并可在左右两个极限位置固定锁止手柄的手柄锁钩；浮动安装于钻头上并位于主动推盘上方的被动推盘；浮动安装于钻头、通过连接销连接于被动推盘并位于固定盘下方的锁止盘；上端通过弹簧铰接安装于固定盘与锁止盘之间、主体部分穿过钻头内部的锁止销；
离心式变径钻头包括：均匀分布铰接安装于钻头下侧边缘并可被锁止销锁止或解锁、外侧面为曲面形状的变径钻片；对称镶嵌于钻头底面的底面钻牙；均匀分布镶嵌于变径钻片外侧面的外侧钻牙。
本发明石漠地区岩内植苗离心式变径钻具有以下有益效果
（1）石漠地区岩内植苗离心式变径钻具可在岩石内部钻制内嵌大直径孔穴，为苗木根系、土壤、水分、养分等提供容纳和保护空间，保证水分和土壤不会流失，可提高苗木存活率，有益于石漠地区植被恢复和生态发展；
（2）石漠地区岩内植苗离心式变径钻具需要一个驱动电机即可完成岩石钻孔和内部扩孔两个作业，机构简单可靠，低成本，高效率。
附图说明
图1是本发明石漠地区岩内植苗离心式钻具整体结构示意图；
图2是本发明石漠地区岩内植苗离心式钻具驱动控制底座结构示意图；
图3是本发明石漠地区岩内植苗离心式钻具离心式变径钻头结构示意图；
图4是本发明石漠地区岩内植苗离心式钻具离心式变径钻头横截面方向工作原理图；
图5是本发明石漠地区岩内植苗离心式钻具作业流程示意图。
附图标记：
1-支架 2-驱动电机 3-支架压盖
4-钻头 5-进气套管 6-固定盘
7-主动推盘 8-被动推盘 9-连接销
10-锁止手柄 11-锁止盘 12-锁止销
13-弹簧 14-手柄锁钩 15-变径钻片
A点为变径钻片15与钻头4的铰接位置点；
M为增重块；
O点为钻头4的转动轴线位置点；
φi为变径钻片15相对于钻头4的展开角度；
Pi-1、Pi、Pi+1为变径钻片15上的若干外侧钻牙位置；
ri-1、ri、ri+1为变径钻片15上的若干外侧钻牙对应切削半径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的石漠地区岩内植苗离心式变径钻具做出详细说明。
如图1所示，本发明石漠地区岩内植苗离心式变径钻具整体结构示意图，包括驱动控制底座，离心式变径钻头。
如图2所示，所述驱动控制底座包括：支架1；通过螺栓连接到支架1左上方的驱动电机2；通过螺栓连接到支架1左侧的支架压盖3；铰接安装于支架1与支架压盖3之间并与驱动电机2输出轴相连的钻头4；浮动安装于钻头4上方的进气套管5；固定在钻头4中部上方的固定盘6；安装于固定盘6上方并可绕钻头4轴线转动的主动推盘7；铰接安装于主动推盘7边缘的锁止手柄10；固定安装于钻头4边缘并可在左右两个极限位置固定锁止手柄10的手柄锁钩14；浮动安装于钻头4上并位于主动推盘7上方的被动推盘8；浮动安装于钻头4、通过连接销9连接于被动推盘8并位于固定盘6下方的锁止盘11；上端通过弹簧13铰接安装于固定盘6与锁止盘11之间、主体部分穿过钻头4内部的锁止销12；
如图3所示，离心式变径钻头包括：均匀分布铰接安装于钻头4下侧边缘并可被锁止销12锁止或解锁、外侧面为曲面形状的变径钻片15；对称镶嵌于钻头4底面的底面钻牙；均匀分布镶嵌于变径钻片15外侧面的外侧钻牙。
下面将说明本发明石漠地区岩内植苗离心式变径钻具动作实施过程。
1．石漠地区岩内植苗离心式变径钻具变径钻片解锁及锁止
钻头4静止不转时将图2中锁止手柄10转动至其右侧工作位置并由手柄锁钩14锁定，在此过程主动推盘7和被动推盘8之间的楔形块发生相互挤压，被动推盘8被推至其最高工作位置。被动推盘8通过连接销9带动锁止盘11使其移动至最高工作位置，锁止盘11克服弹簧13的压缩力推动锁止销12运动至其最高工作位置。图3中锁止销12下端部分向上运动进入钻头4内部并解除对变径钻片15的转动阻碍，此时变径钻片15即为解锁状态。
当变径钻片15为解锁状态时，将变径钻片15转动收入钻头4内部锁止位置，参考图4所示。将图2中锁止手柄10转动至其左侧工作位置并由手柄锁钩14锁定，主动推盘7和被动推盘8之间的楔形块挤压推力解除，固定盘6通过弹簧13的压缩力向下推动锁止销12、锁止盘11、连接销9、被动推盘8向下运动至各自最低工作位置。锁止销12的下端部分即可向下伸出钻头4并阻碍变径钻片15向外转动，如图4所示，变径钻片15即处于锁止状态。
2．石漠地区岩内植苗离心式变径钻具钻制内嵌大直径孔穴及岩内植苗
图5中（a）所示当离心钻片15处于锁止状态时，钻头4的底面钻牙在驱动电机2驱动下可在岩石内部向下钻削小直径孔，如图5中（c）所示。当钻头4钻孔到达预定深度后，使钻头4停转静止并保持深度不变，将锁止手柄10转动到其右侧工作位置并由手柄锁钩14锁定，使变径钻片15处于解锁状态。
变径钻片15解锁后启动驱动电机2使钻头4重新转动，转动方向如图4所示，变径钻片15的增重块M产生离心惯性力FM，FM可驱动变径钻片15绕其与钻头4的铰接点A向钻头4外侧展开位置转动。变径钻片15在绕A点转动至任意展开角度φi时，对应的Pi位置处外侧钻牙与钻头4轴线O距离ri保证：ri>ri+1及ri>ri-1。即变径钻片15在展开角度φi时对应的外侧钻牙切削半径ri比前一展开角度φi-1时对应的外侧钻牙Pi-1的当前切削半径ri-1大。同时变径钻片15在展开角度φi时对应的外侧钻牙切削半径ri比后一展开角度φi+1时对应的外侧钻牙Pi+1的当前切削半径ri+1大。即此刻变径钻片15上只有Pi位置处的外侧钻牙参与切削作业，Pi前后相邻的Pi-1及Pi+1位置处钻牙均不参与切削作业，此刻变径钻片15的切削半径即为ri。当变径钻片15切削完半径ri对应的岩石材料后，FM驱动变径钻片15继续向外转动至下一角度φi+1，此刻变径钻片15上对应的Pi+1位置处外侧钻牙与钻头4轴线O点的新距离ri+1仍可保证：ri+1>ri及ri+1>ri+2，即此刻变径钻片15上只有Pi+1位置处外侧钻牙参与切削作业，Pi+1前后相邻的Pi及Pi+2位置处外侧钻牙均不参与切削作业，此刻变径钻片15的切削半径即变大为新的ri+1。即随着变径钻片15相对于钻头4的不断展开，如图（5）中b图所示，变径钻片15的钻削半径可从接近A点的较小值逐渐增大，从而实现岩石内嵌大直径孔穴钻制，如图（5）中d图所示。
岩石内嵌大直径孔穴钻制完成后，将钻头4及变径钻片15反向动作转为收缩状态撤出岩石后，即可将苗木、土壤、水分及养料植入其内完成岩内植苗，如图（5）e所示。

Claims (4)

1.石漠地区岩内植苗离心式变径钻具，包括：驱动控制底座，离心式变径钻头；
所述驱动控制底座包括：支架（1）；通过螺栓连接到支架（1）左上方的驱动电机（2）；通过螺栓连接到支架（1）左侧的支架压盖（3）；铰接安装于支架（1）与支架压盖（3）之间并与驱动电机（2）输出轴相连的钻头（4）；浮动安装于钻头（4）上方的进气套管（5）；固定在钻头（4）中部上方的固定盘（6）；安装于固定盘（6）上方并可绕钻头（4）轴线转动的主动推盘（7）；铰接安装于主动推盘（7）边缘的锁止手柄（10）；固定安装于钻头（4）边缘并可在左右两个极限位置固定锁止手柄（10）的手柄锁钩（14）；浮动安装于钻头（4）上并位于主动推盘（7）上方的被动推盘（8）；浮动安装于钻头（4）、通过连接销（9）连接于被动推盘（8）并位于固定盘（6）下方的锁止盘（11）；上端通过弹簧（13）铰接安装于固定盘（6）与锁止盘（11）之间、主体部分穿过钻头（4）内部的锁止销（12）；
其特征在于，离心式变径钻头安装于驱动控制底座下方。
2.根据权利要求1所述的石漠地区岩内植苗离心式钻具，其特征在于，所述的离心式变径钻头包括：均匀分布铰接安装于钻头（4）下侧边缘并可被锁止销（12）锁止或解锁、外侧面为曲面形状的变径钻片（15）；对称镶嵌于钻头（4）底面的底面钻牙；均匀分布镶嵌于变径钻片（15）外侧面的外侧钻牙。
3.根据权利要求2所述的变径钻片（15），其特征在于，所述变径钻片（15）外侧面的曲面形状可保证变径钻片（15）在绕钻头（4）转动至任意角度（φi）时对应的外侧钻牙切削半径（ri），比前一转动角度（φi-1）对应的变径钻片（15）外侧钻牙当前切削半径（ri-1）大。
4.根据权利要求2所述的变径钻片（15），其特征在于，所述变径钻片（15）外侧面的曲面形状可保证变径钻片（15）在绕钻头（4）转动至任意角度（φi）时对应的外侧钻牙切削半径（ri），比后一转动角度（φi+1）对应的变径钻片（15）外侧钻牙当前切削半径（ri+1）大。
CN201710644394.8A 2017-08-01 2017-08-01 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具 Pending CN107182373A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710644394.8A CN107182373A (zh) 2017-08-01 2017-08-01 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710644394.8A CN107182373A (zh) 2017-08-01 2017-08-01 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107182373A true CN107182373A (zh) 2017-09-22

Family

ID=59885005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710644394.8A Pending CN107182373A (zh) 2017-08-01 2017-08-01 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107182373A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110537401A (zh) * 2019-09-17 2019-12-06 安徽国防科技职业学院 一种便携式可变径环绕掘坑机的掘坑方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055226A (en) * 1976-03-19 1977-10-25 The Servco Company, A Division Of Smith International, Inc. Underreamer having splined torque transmitting connection between telescoping portions for control of cutter position
US6070677A (en) * 1997-12-02 2000-06-06 I.D.A. Corporation Method and apparatus for enhancing production from a wellbore hole
CN201412068Y (zh) * 2009-06-12 2010-02-24 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于小井眼定向井的pdc钻头
CN101701507A (zh) * 2009-10-30 2010-05-05 上海佳友市政建筑有限公司 带挤压扩壁功能的扩孔器
EA201291198A1 (ru) * 2010-05-07 2013-04-30 Обеликс Холдингз Пти Лтд. Подрезной инструмент
CN103556950A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 西南石油大学 一种大变径两翼扩眼钻头
CN204175189U (zh) * 2014-05-16 2015-02-25 北京嘉友心诚工贸有限公司 一种螺旋偏心扩底钻头
CN205189759U (zh) * 2015-12-01 2016-04-27 成都德善能科技有限公司 一种偏心扩径钻头
CN105781423A (zh) * 2016-05-04 2016-07-20 廊坊华元机电工程有限公司 一种变径扩孔器
CN205743733U (zh) * 2016-05-03 2016-11-30 周兆弟 用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件
CN207099621U (zh) * 2017-08-01 2018-03-16 北京林业大学 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4055226A (en) * 1976-03-19 1977-10-25 The Servco Company, A Division Of Smith International, Inc. Underreamer having splined torque transmitting connection between telescoping portions for control of cutter position
US6070677A (en) * 1997-12-02 2000-06-06 I.D.A. Corporation Method and apparatus for enhancing production from a wellbore hole
CN201412068Y (zh) * 2009-06-12 2010-02-24 中国石油天然气股份有限公司 一种适用于小井眼定向井的pdc钻头
CN101701507A (zh) * 2009-10-30 2010-05-05 上海佳友市政建筑有限公司 带挤压扩壁功能的扩孔器
EA201291198A1 (ru) * 2010-05-07 2013-04-30 Обеликс Холдингз Пти Лтд. Подрезной инструмент
CN103556950A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 西南石油大学 一种大变径两翼扩眼钻头
CN204175189U (zh) * 2014-05-16 2015-02-25 北京嘉友心诚工贸有限公司 一种螺旋偏心扩底钻头
CN205189759U (zh) * 2015-12-01 2016-04-27 成都德善能科技有限公司 一种偏心扩径钻头
CN205743733U (zh) * 2016-05-03 2016-11-30 周兆弟 用于桩机的可钻扩大头的钻杆组件
CN105781423A (zh) * 2016-05-04 2016-07-20 廊坊华元机电工程有限公司 一种变径扩孔器
CN207099621U (zh) * 2017-08-01 2018-03-16 北京林业大学 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110537401A (zh) * 2019-09-17 2019-12-06 安徽国防科技职业学院 一种便携式可变径环绕掘坑机的掘坑方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0301890B1 (en) Hydraulic operated reamer
US9765574B2 (en) Dual-member pipe joint for a dual-member drill string
CN102182177B (zh) 钻孔、旋扩盘、清孔一体机
NO326551B1 (no) Ekspanderbar borekrone og fremgangsmate ved utforming av en boring
US10006260B2 (en) Power tong spool valve speed limiting system
NO335122B1 (no) Ekspanderbar borekrone og borekronesystem omfattende en slik borekrone
NO322370B1 (no) Anordning for kjerneboring med uttrekkbar innersylinder
CN208768404U (zh) 一种带有浇水功能的园林工程用植树机
CN108301775A (zh) 土层变直径机械扩孔钻头及使用该钻头的钻孔方法
CN107211625B (zh) 苗木种植机
CN107182373A (zh) 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具
CN207099621U (zh) 石漠地区岩内植苗离心式变径钻具
NO325654B1 (no) Totrinns filter for borefluid, samt tilhorende nedihulls verktoy
US2809016A (en) Expansible rotary drill bits
US20070240906A1 (en) Tapered reamer bit
CN205154029U (zh) 双心井下扩眼工具体
CN100540840C (zh) 用于在地层中钻井眼的钻头
CN109083593B (zh) 一种水力推靠钻头指向式导向钻井工具
CN111236847A (zh) 一种扩孔钻
CN206374042U (zh) 可调节开孔器钻头
CN207099619U (zh) 植树用挖坑机
NO318594B1 (no) Bronnstabiliseringsverktoy samt framgangsmate ved stabilisering av ustabil sone eller formasjon.
CN109973008A (zh) 岩内植苗变径钻具空间展开机构
CN210033299U (zh) 一种用于固定非开挖钻机的可调式锚杆
CN206053875U (zh) 密闭式旋扣卡瓦

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170922

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication