[发明专利]一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置

权利要求书

1.一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，包括取心打捞机构(1)、套管(2)、转动架(8)、外管(9)、穿插杆(19)、壳体(23)和取心钻头(24)；

取心钻头(24)设置在取心打捞机构(1)输出端，取心打捞机构(1)设置在套管(2)内侧，壳体(23)为管状结构，套管(2)、外管(9)和壳体(23)由内之外依次设置，转动架(8)上设置有与外管(9)外周面滑动连接的安装孔(801)，转动架(8)位于外管(9)和壳体(23)之间，安装孔(801)的中心轴与壳体(23)的中心轴偏心设置，壳体(23)内部设置有用于驱动转动架(8)转动的偏心机构；穿插杆(19)沿径向贯穿壳体(23)并与壳体(23)滑动连接，穿插杆(19)绕壳体(23)中心轴均匀设置有多个，壳体(23)内部设置有用于驱动多个穿插杆(19)沿壳体(23)径向移动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，偏心机构包括第一电机(3)、第一支架(4)、第一齿轮(5)、齿圈(6)、转动环(7)和轴承(22)，第一支架(4)和轴承(22)均设置在壳体(23)内表面上，第一电机(3)设置在第一支架(4)上，第一电机(3)与第一齿轮(5)驱动连接，第一齿轮(5)与齿圈(6)啮合连接，齿圈(6)设置在转动环(7)上，转动环(7)转动设置在轴承(22)上，转动架(8)设置在转动环(7)内周面上。

3.根据权利要求2所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，转动环(7)上设置有花键，花键与轴承(22)连接。

4.根据权利要求2所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，齿圈(6)为外齿圈。

5.根据权利要求1所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，穿插杆(19)绕壳体(23)中心轴均匀设置有四个；驱动机构包括传动组件和用于驱动传动组件运行的动力机构，动力机构设置在壳体(23)内表面上，传动组件绕壳体(23)中心轴均匀设置有四组，传动组件与穿插杆(19)一一对应，传动组件包括第一锥齿轮(14)、转动杆(15)、固定架、第二锥齿轮(16)、第二齿轮(17)和齿条(18)，第一锥齿轮(14)和第二锥齿轮(16)分别设置在转动杆(15)两端，转动杆(15)转动设置在固定架上，固定架设置在壳体(23)内表面上，第二齿轮(17)设置在转动杆(15)上，第二齿轮(17)与齿条(18)啮合连接，齿条(18)沿壳体(23)径向设置，齿条(18)端部与穿插杆(19)连接，壳体(23)内部沿径向设置有对齿条(18)进行导向的导向组件，任意一组传动组件中的第一锥齿轮(14)与相邻传动组件中的第二锥齿轮(16)啮合连接。

6.根据权利要求5所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，动力机构包括第二支架(10)、第二电机(11)、蜗杆(12)和蜗轮(13)，第二支架(10)设置在壳体(23)内表面上，第二电机(11)设置在第二支架(10)上，第二电机(11)与蜗杆(12)驱动连接，蜗杆(12)与蜗轮(13)啮合连接，蜗轮(13)设置在任意一个转动杆(15)上。

7.根据权利要求6所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，导向组件包括滑块(20)和滑轨(21)，滑块(20)与齿条(18)连接，滑块(20)滑动设置在滑轨(21)上，滑轨(21)沿壳体(23)径向设置在壳体(23)内表面上。

8.根据权利要求1所述的一种花键式水平定向钻进工程地质勘察控向装置，其特征在于，使用方法包括如下步骤：

S1、将本装置移动至隧道出入口处，并水平放置；

S2、本装置向隧道内部钻进预定距离；

S3、通过驱动机构驱动多个穿插杆(19)沿壳体(23)径向向外移动，直至穿插杆(19)插入土壤内部；

S4、通过偏心机构驱动转动架(8)转动，转动架(8)通过安装孔(801)带动外管(9)弯曲变形，实现外管(9)方位角度的偏置，进而实现套管(2)、取心打捞机构(1)和取心钻头(24)的偏置；

S5、通过取心钻头(24)和取心打捞机构(1)进行钻进作业；

S6、完成目标距离的钻进段后，通过驱动机构驱动多个穿插杆(19)沿壳体(23)径向向内移动，直至穿插杆(19)从土壤内部移出；

S7、重复步骤S2-S6，进行递进式的钻进作业。