CN120402003A - 水平定向钻机用清孔器和水平定向钻机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及非开挖设备配件技术领域，提供一种水平定向钻机用清孔器和水平定向钻机，水平定向钻机用清孔器包括主轴和多个清孔组件。多个清孔组件沿主轴轴向间隔设置，每个清孔组件包含套筒、两个固定板及圆形胶圈。套筒套设于主轴，圆形胶圈和两个固定板套设于套筒外，圆形胶圈夹设在两个固定板之间。通过主轴及多个间隔设置的清孔组件结构，在扩孔后一次操作中即可有效搅动并清除孔内泥沙，减少反复拖拉扩孔器导致的孔壁损伤，同时圆形胶圈与固定板配合可维持孔洞形状稳定，具有提升清孔效率、减少孔洞变形风险的优点。

Description

水平定向钻机用清孔器和水平定向钻机

技术领域

本发明涉及非开挖设备配件技术领域，尤其涉及水平定向钻机用清孔器和水平定向钻机。

背景技术

在非开挖技术行业中，水平定向钻法穿越是采用水平定向钻机按照设计轨迹进行导向孔、扩孔作业，回拖穿越管道通过障碍物的一种非开挖管道安装施工方法，用于石油、天然气、自来水、污水、煤气、电力、电讯等管道的铺设或更新。

当前定向钻进大多采用导向钻机来进行转进，在施工中往外带泥沙的方法还是使用了传统的钻竖井往外带泥沙的方法，但因竖井跟横井的孔在角度上的不同，把钻竖井往外带沙子的方法使用在钻横井往外带泥沙中，效果是很差的。原因在于在钻井扩孔中，钻出的沙子，石子在地心引力的作用下，总是往下沉。在钻竖井时，钻杆带着钻头总是在井孔内的最底部不断地搅动带膨润土的泥浆水和泥沙，并且继续往井孔内用泵强行注水和泥浆，就能把大部分沙子和石子带出井孔外。而横井孔内的沙子也整个沉在孔内的底部，在回拖扩孔器时，扩孔器在孔洞中只能搅动一小部分的泥浆，孔内的大部分泥浆不能被搅动，而且被扩大的孔洞比扩孔器的直径要大，因此大部分泥沙从扩孔器和孔洞的缝隙中溢流在扩孔器的后方，孔内还是剩余大量的泥沙。

当前导向钻机施工作业扩孔后，为了能顺利下管线，需要多次拖拉扩孔器才能清运孔洞内的部分泥沙。但是多次拖拉扩孔器时，由于导向钻机在工作时的钻杆带动着扩孔器总是向右转动，因此孔洞的右壁被啃挖的几率远远大于其他位置，会造成孔洞变成椭圆形，孔洞变成椭圆形后支撑力大大下降，会造成孔洞塌方，路面塌陷。

导向钻机扩孔时，由于地下土层结构的软硬不同，随时可能遇到沙性土壤或粘性土壤层。当扩孔时，扩孔器遇到较硬的粘性土壤层时，扩孔速度放慢，扩出的孔基本上是圆形的，但遇到沙性土壤层时，扩孔速度加快，这时扩出的孔洞的直径要比扩孔器的直径大的多，还有扩孔器在孔洞内，由于没有能控制它摆动的部件，它在孔洞内会随意扩挖松软的孔壁，造成孔洞不能成为一条直线，出现极弯曲的孔洞，造成铺设管线失败。还有现有的导向钻机在钻横井时，由于井内的泥沙不易排出，在钻大孔铺设较大直径的管线时，成功几率不高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种水平定向钻机用清孔器及水平定向钻机，具有提升清孔效率、减少孔洞变形风险的优点。

本申请提供了一种水平定向钻机用清孔器，技术方案如下：包括：

主轴；

多个清孔组件，多个清孔组件沿主轴的轴向间隔设置，清孔组件包括套筒、两个固定板及圆形胶圈，套筒套设于主轴，圆形胶圈和两个固定板均套设于套筒外，且圆形胶圈夹设于两个固定板之间。

根据本发明的一个实施例，固定板为圆形固定板，固定板的直径小于圆形胶圈的直径。

根据本发明的一个实施例，圆形胶圈与固定板螺栓连接。根据本发明的一个实施例，主轴包括：

主体段，多个清孔组件装设于主体段；

安装段，安装段设于主体段的一端，安装段为八棱柱形；

螺纹段，螺纹段设于安装段远离主体段的一端，螺纹段设有外螺纹，螺纹段用于与外部部件连接；

八方套，八方套套设于安装段，并适于沿安装段的轴向移动，且八方套适于移动至罩盖部分螺纹段，八方套用于套设外部部件的至少部分。

根据本发明的一个实施例，主体段沿轴向间隔设置有多个定位槽，每一套筒的至少部分容纳并限位于定位槽内。

根据本发明的一个实施例，安装段设有安装孔，八方套开设有定位孔，连接件依次穿过定位孔和安装孔，以连接八方套和安装段。

根据本发明的一个实施例，主体段远离安装段的一端设有连接部，连接部开设有销孔，连接部用于连接外部部件。

根据本发明第二方面实施例的水平定向钻机，包括：

设备主体；

钻杆，钻杆的一端连接于设备主体；

扩孔器，扩孔器的一端连接于钻杆远离设备主体的一端；

上述的水平定向钻机用清孔器，主轴连接于扩孔器远离钻杆的一端。

根据本发明的一个实施例，水平定向钻机包括分动器，主轴通过分动器与扩孔器连接。根据本发明的一个实施例，圆形胶圈的外径大于等于扩孔器的最大外径。

根据本发明实施例的水平定向钻机，其包括上述水平定向钻机用清孔器，因此具有上述水平定向钻机用清孔器的所有技术效果，此处不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

由上可知，本申请提供的一种水平定向钻机用清孔器及水平定向钻机，通过主轴及多个间隔设置的清孔组件结构，在扩孔后一次操作中即可有效搅动并清除孔内泥沙，减少反复拖拉扩孔器导致的孔壁损伤，同时圆形胶圈与固定板配合可维持孔洞形状稳定，具有提升清孔效率、减少孔洞变形风险的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的水平定向钻机用清孔器的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的固定板的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的圆形胶圈的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的水平定向钻机用清孔器和扩孔器的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的水平定向钻机用清孔器与扩孔器连接处的连接结构示意图。

图6是本发明实施例提供的水平定向钻机用清孔器的轴向示意图。

附图标记：

100、水平定向钻机用清孔器；1、主轴；11、主体段；111、连接部；12、安装段；121、安装孔；13、螺纹段；14、八方套；141、定位孔；2、清孔组件；21、套筒；22、固定板；23、圆形胶圈；200、扩孔器；300、分动器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在现有技术中，水平定向钻法在横向扩孔作业中面临泥沙沉积难以有效清除的问题。由于孔洞内泥沙受重力作用沉积在底部，传统清孔方法无法形成有效泥浆循环，导致扩孔器200后方堆积大量泥沙。多次拖拉扩孔器200容易造成孔洞右壁过度磨损形成椭圆形截面，降低孔洞支撑力引发塌方风险。同时沙性土壤层扩孔时孔洞直径异常扩大，扩孔器200摆动失控导致孔洞弯曲偏离设计轨迹，严重影响管线铺设成功率。

可以理解的，采用多组间隔设置的密封单元既能够扩大清孔覆盖区域，又可通过阶梯式作用防止局部泥沙堆积。最终确定通过套筒21安装结构实现密封单元与主轴1的同步运动，配合夹持固定方式保障弹性元件的工作稳定性。

因此，如图1至图3所示，本申请提出了水平定向钻机用清孔器100，包括主轴1和多个清孔组件2。多个清孔组件2沿主轴1轴向间隔设置，每个清孔组件2包含套筒21、两个固定板22及圆形胶圈23。套筒21套设于主轴1，圆形胶圈23和两个固定板22套设于套筒21外，圆形胶圈23夹设在两个固定板22之间。

其中，套筒21是指用于承载固定板22和圆形胶圈23的环形安装基体，具体可采用过盈配合方式套接在主轴1表面，通过键槽结构实现与主轴1的同步旋转。该结构使清孔组件2具备轴向可调性，适应不同孔径的清孔需求。固定板22是指用于固定圆形胶圈23的刚性支撑件，具体可采用法兰盘结构，通过螺栓连接形成夹持作用。该设计可防止胶圈在旋转过程中发生轴向位移或径向变形。圆形胶圈23是指与孔壁直接接触的弹性密封元件，具体可采用丁腈橡胶材料制成，其外缘延伸超出固定板22边缘。该特征使胶圈在旋转时产生连续刮擦作用，将附着在孔壁的泥沙推向特定方向。

具体来说，圆形胶圈23外径大于固定板22的特征使其边缘始终与孔壁保持接触。多个清孔组件2沿轴向间隔布置形成阶梯式清孔结构，前部组件清除大颗粒泥沙后，后部组件可对残留泥沙进行二次清理。圆形胶圈23受固定板22夹持保持径向稳定性，在接触孔壁时产生弹性变形以补偿孔洞直径波动。当主轴1不旋转时，清孔器随扩孔器200前移过程中，圆形胶圈23与孔壁的密封作用可推动泥浆向前流动，形成定向排沙效果。

通过上述技术方案，本申请解决了横向扩孔作业中泥沙沉积导致的孔洞变形问题。多个清孔组件2的协同作用形成连续清孔屏障，有效阻止泥沙在扩孔器200后方堆积。圆形胶圈23的弹性接触特性可适应不同土壤层的孔径变化，防止扩孔器200摆动造成的孔洞弯曲。阶梯式清孔结构降低了单点磨损风险，延长了清孔器使用寿命。该设计在保证清孔效果的同时，避免了多次拖拉扩孔器200造成的孔壁破坏，显著提高管线铺设成功率。

需要说明的是，扩孔器200在扩孔完成后，进行跟管作业时，可在扩孔器200的后面安装水平定向钻机用清孔器，此时扩孔器200不再继续扩孔，如此，孔洞内不再产生新的扩孔泥沙，则由水平定向钻机用清孔器清除孔洞内的泥沙，有效阻止泥沙在扩孔器200后方堆积。

本申请进一步提出了固定板22为圆形固定板22，固定板22的直径小于圆形胶圈23的直径。

其中，圆形固定板22是指采用与主轴1同轴心布置的圆环形板状结构，具体可以采用钢板经车削加工形成外圆轮廓来实现，确保旋转过程中周向受力均匀。其中，固定板22直径小于圆形胶圈23直径是指胶圈外径超出固定板22外缘，具体可以通过选用不同直径规格的橡胶圈与金属固定板22配合安装来实现，使胶圈在受挤压时能够向外扩展形变。

具体来说，圆形固定板22的外轮廓与胶圈同轴设置，在清孔器移动过程中，胶圈外沿始终与孔壁保持柔性接触。当清孔组件2受到轴向压力时，胶圈在固定板22的夹持作用下产生径向膨胀，此时胶圈超出固定板22的外沿部分形成弹性刮擦带。由于固定板22直径小于胶圈，胶圈在形变过程中不会受到固定板22外缘的刚性限制，能够根据孔壁形态自适应调整接触面积。该结构在避免旋转啃挖孔壁的前提下，通过胶圈的弹性变形持续刮除附着在孔壁的泥沙沉积物。

通过上述技术方案，本申请能够有效扩大清孔组件2与孔壁的接触区域，在非旋转工况下通过胶圈的弹性形变持续刮擦孔壁，显著提升泥沙清除效率。该结构同时避免了刚性部件直接接触孔壁造成的局部应力集中，防止孔洞形状畸变，确保扩孔作业后的孔道保持稳定的圆筒形态。

本申请进一步提出了圆形胶圈23与固定板22螺栓连接。

其中，螺栓连接是指采用带有螺纹的紧固件将圆形胶圈23和固定板22进行机械锁紧，具体可以采用沿圆周方向均匀分布的多组螺栓与螺母配合结构来实现，使圆形胶圈23与固定板22之间形成可拆卸的刚性连接。该连接方式通过螺栓产生的轴向压紧力约束胶圈与固定板22的相对运动，在旋转作业中抵抗离心力与振动导致的位移。

具体来说，在清孔器工作过程中，圆形胶圈23受到孔壁反作用力而产生径向压缩变形。螺栓连接在固定板22与圆形胶圈23之间形成多点刚性约束，阻止胶圈因离心力作用发生周向滑移。螺栓的轴向预紧力可根据胶圈材料的弹性模量调整，确保胶圈受压变形量维持在预设范围内。当遇到硬质地层或异物冲击时，螺栓连接结构通过螺纹咬合分散局部应力，避免胶圈与固定板22之间产生塑性变形或脱开。

通过上述技术方案，本申请有效防止清孔器在动态作业中因振动导致的胶圈与固定板22连接失效，维持胶圈压缩量的稳定性，确保清孔作业中胶圈与孔壁的持续有效接触。螺栓连接结构还允许根据工况调整预紧力，适应不同硬度胶圈材料的弹性变形需求，延长清孔组件2的使用寿命。

如图5和图6所示，本申请进一步提出了主轴1包括主体段11、安装段12、螺纹段13及八方套14。主体段11用于装设多个清孔组件2；安装段12设于主体段11的一端并设置为八棱柱形；螺纹段13设于安装段12远离主体段11的一端并设有外螺纹，用于连接外部部件；八方套14套设于安装段12并能够沿轴向移动，可部分罩盖螺纹段13以套设外部部件。

其中，安装段12的八棱柱形结构是指横截面为八边形的柱体，具体可采用锻造或切削加工形成，通过棱面与八方套14内壁接触传递扭矩，避免打滑。螺纹段13的外螺纹是指螺旋状凸起结构，具体可通过车削或滚压工艺加工，用于与外部部件形成螺纹配合。八方套14是指内壁形状与安装段12八棱柱匹配的套筒21，可采用分体式铸造或机加工制造，通过轴向移动调整覆盖区域，包裹外部部件接口。

具体来说，主体段11作为清孔组件2的安装基础，实现模块化布置；安装段12的八棱柱结构通过棱面接触增强抗扭转能力，防止连接时相对滑动。螺纹段13与外部部件螺纹连接后，移动八方套14使其部分覆盖螺纹段13，形成对连接处的轴向限位，抑制螺纹松动。八方套14同时包裹外部部件接口，适应不同尺寸或形状的连接端，确保连接稳定性。安装段12与八方套14的八边形配合允许通过工具或者手持夹持八方套14带动安装段12旋转，便于螺纹段13的装拆操作。

通过上述技术方案，本申请能够有效防止螺纹连接因振动导致的松脱，提升安装段12与外部部件之间的扭矩传递效率，适应不同尺寸或形状的外部接口，确保清孔器在扩孔作业中保持稳定连接和可靠运行。

本申请进一步提出了主体段11沿轴向间隔设置有多个定位槽，每一套筒21的至少部分容纳并限位于定位槽内。

其中，主体段11是指用于安装清孔组件2的主轴1部分，具体可以采用圆柱形金属轴体来实现，其表面沿长度方向加工出多个凹槽结构。其中，定位槽是指沿主轴1轴向方向间隔分布的凹槽结构，具体可以采用U型或矩形截面凹槽来实现，其深度和宽度根据套筒21尺寸确定。其中，套筒21是指套设在主轴1外的环形部件，具体可以采用带有径向凸起的金属套筒21来实现，凸起部分与定位槽形状相匹配。

具体来说，在主轴1主体段11的轴向表面加工出间隔排列的定位槽，每个套筒21的内壁设置有与定位槽截面尺寸吻合的凸起结构。当套筒21安装至主体段11时，凸起结构嵌入对应定位槽中，形成轴向和周向的双重限位。在主轴1旋转过程中，定位槽与套筒21凸起的机械嵌合阻止了套筒21相对于主轴1的滑动或转动，确保清孔组件2始终保持预设间距。这种刚性连接方式避免了传统螺栓固定可能产生的松动问题，同时通过槽体间隔分布实现清孔力的均匀传递。

通过上述技术方案，确保清孔作业过程中各组件始终按预设间距保持轴向对齐。套筒21与定位槽的机械限位结构有效抑制了周向偏移和轴向滑动，提升了清孔动作的均匀性与稳定性。此外，该结构降低了因组件位移导致的清孔盲区概率，同时减少了维护时拆卸紧固件的操作步骤。

本申请进一步提出了在安装段12设置安装孔121，八方套14开设有定位孔141，连接件依次穿过定位孔141和安装孔121，以连接八方套14和安装段12。

其中，安装孔121是指沿安装段12轴向分布的贯通孔洞，具体可以采用机械钻孔或铣削加工来实现，其作用是为连接件提供贯穿通道。定位孔141是指开设于八方套14壁面的通孔，具体可采用与安装孔121对应的孔位布局来实现，其作用是与安装孔121形成对齐关系。连接件是指具有机械连接功能的部件，具体可采用螺栓、销钉或插接杆件来实现，其作用是通过贯穿安装孔121与定位孔141形成刚性约束。

具体来说，当八方套14需要沿安装段12轴向调整位置时，可解除连接件的约束，使八方套14自由移动至目标位置。此时安装段12上分布的多个安装孔121与八方套14的定位孔141形成对应关系，通过将连接件插入选定的安装孔121与定位孔141组合，使得八方套14与安装段12形成机械锁定。连接件的插入不仅阻止了八方套14的轴向滑动，还通过孔壁的接触面传递扭矩载荷，避免八方套14在外部部件连接过程中产生周向偏移。由此，安装孔121与定位孔141的配合形成离散定位节点，既保留了轴向位置的可调性，又确保锁定后的连接稳定性。

通过上述技术方案，本申请实现了八方套14在安装段12上的多级精确定位，有效防止了外部部件连接过程中因轴向位移导致的松动问题。其中，连接件的机械约束作用显著提升了八方套14与安装段12的抗扭转能力，确保外部部件与螺纹段13形成稳定连接。离散式定位孔141设计进一步降低了设备维护的复杂度，提高了施工效率。

本申请进一步提出了主体段11远离安装段12的一端设有连接部111，连接部111开设有销孔，连接部111用于连接外部部件。

其中，连接部111是指位于主体段11末端的结构部件，具体可以采用锻造或机加工方式形成，其作用是为外部部件提供接口并传递轴向力，通过空间隔离避免与安装段12的八方套14产生运动干涉。其中，销孔是指贯通连接部111的通孔，具体可以采用钻孔或铣削加工方式形成，其作用是通过插入销轴实现机械锁定，相比螺纹连接可防止旋转工况下的松动失效，同时限制径向位移。

具体来说，连接部111设置于主体段11末端，其轴向位置与安装段12分离，使得八方套14沿安装段12移动时不会影响连接部111的定位功能。销孔贯通连接部111两侧，在连接外部部件时，通过销轴插入销孔完成锁定。该机械锁定方式无需依赖螺纹预紧力，在旋转作业中不会因振动导致连接松动。连接部111作为独立结构部件，其加工精度可单独控制，例如销孔中心线与主体段11轴线的垂直度误差可控制在0.05毫米以内，从而确保外部部件安装后与清孔器保持同轴度。

通过上述技术方案，本申请实现了清孔器与外部部件的刚性连接，有效抑制设备在孔洞内的非预期摆动，保障清孔作业时设备轴线与孔洞中心线的一致性，避免因连接松动导致的孔洞弯曲变形。销孔与销轴配合形成的机械锁定可承受高频率振动工况，防止泥沙在连接间隙处残留堆积，从而提高孔洞清理效率及管线铺设成功率。

如图4所示，本申请进一步提出了一种水平定向钻机，包括设备主体、钻杆、扩孔器200及清孔器。钻杆一端连接设备主体，扩孔器200连接钻杆另一端，清孔器的主轴1连接扩孔器200末端。该钻机配置分动器300使主轴1与扩孔器200连接，圆形胶圈23的外径设定为不小于扩孔器200最大外径。

其中，分动器300是指连接主轴1与扩孔器200的传动分离装置，具体可以采用齿轮箱或离合器结构实现，用于隔离扩孔器200转动时产生的扭矩向清孔器传递。其中，圆形胶圈23的外径不小于扩孔器200最大外径是指胶圈径向尺寸的匹配标准，具体可以采用弹性橡胶材料制成，确保胶圈在孔洞内与孔壁形成面接触。其中，清孔器连接扩孔器200末端是指两者沿钻进方向形成串联结构，具体可以通过法兰盘或螺纹接口固定，使清孔器实时跟随扩孔器200进入作业区域。

具体来说，在扩孔器200完成扩孔后，清孔器通过分动器300的传动隔离随主轴1进入孔洞。圆形胶圈23与孔壁产生接触摩擦，其弹性变形能力允许适应孔洞局部尺寸变化，同时刮除附着在孔壁的泥沙。分动器300使清孔器与扩孔器200形成相对独立的运动状态，避免扩孔器200旋转产生的振动直接作用于清孔器。胶圈外径的尺寸设定使其在孔洞内形成环形密封带，阻止泥沙从清孔器后方溢出，同时约束孔洞内径的过度扩张。

通过上述技术方案，本申请实现在扩孔过程中同步清除孔洞内残留泥沙，防止孔洞因泥沙堆积产生塌陷或椭圆变形。清孔器与扩孔器200的独立运动模式降低设备振动对孔壁结构的破坏，胶圈的密封作用有效维持孔洞内径的稳定性。该技术方案尤其适用于沙性土壤层作业，避免扩孔速度突变导致的孔洞过度扩大，提升管线铺设的成功率。

本申请进一步提出了水平定向钻机包括分动器300，主轴1通过分动器300与扩孔器200连接。

其中，分动器300是指一种动力分配装置，具体可以采用齿轮组、液压系统或离合器的组合来实现，用于分离主轴1与扩孔器200的旋转动力。由于扩孔器200与钻杆连接，分动器300的作用在于允许清孔组件2独立于扩孔器200进行动力接收，避免清孔组件2随钻杆同步旋转，从而减少清孔组件2对孔壁的侧向啃挖。

具体来说，当钻杆带动扩孔器200进行旋转扩孔时，例如，当扩孔器200遇到软硬不均的地质层时，分动器300可自动调节动力输出比例，抵消扩孔器200因地质阻力变化产生的横向摆动，确保扩孔器200沿预定轴线推进。在此过程中，扩孔器200的旋转动力与主轴1的推进动力被分动器300解耦，避免清孔组件2与钻杆同步旋转而持续单侧啃挖孔壁，分动器300使清孔器与扩孔器200形成相对独立的运动状态，避免扩孔器200旋转产生的振动直接作用于清孔器。

通过上述技术方案，本申请解决了扩孔器200因缺乏动力协调装置导致孔洞偏离直线轨迹的问题。分动器300的动力分配功能使扩孔器200在软硬不均的地层中保持稳定推进方向，避免扩孔器200因单侧受力摆动而产生椭圆形孔洞。扩孔器200与主轴1的动力分离设计进一步减少了孔壁被持续啃挖的风险，从而降低孔洞塌方的可能性。

本申请进一步提出了圆形胶圈23的外径大于等于扩孔器200的最大外径。

其中，圆形胶圈23的外径是指胶圈径向最外侧端点的连线形成的圆周直径，具体可以采用橡胶材料模压成型，外径尺寸根据扩孔器200最大外径匹配设计。该外径尺寸约束条件使得胶圈在孔洞内运动时能够完全覆盖扩孔器200与孔壁之间的间隙。其中，扩孔器200的最大外径是指扩孔器200工作状态下刀具展开后形成的最大横向尺寸，具体可以采用可调节刀盘结构实现。该尺寸作为胶圈外径的基准，确保胶圈与扩孔器200在孔洞内的协同作用。

具体来说，在沙性土壤层扩孔作业时，圆形胶圈23随主轴1移动并与孔洞内壁形成面接触。由于胶圈外径不小于扩孔器200的最大外径，胶圈外表面可完全填补扩孔器200与孔壁之间的环状间隙，迫使泥沙随泥浆流动方向被胶圈推动排出，避免泥沙在孔洞底部沉积。同时，胶圈对孔壁形成连续支撑，限制扩孔器200在松软土层中因受力不均产生的横向摆动，从而约束扩孔器200沿预定轨迹移动，避免孔洞弯曲。此外，胶圈外径与扩孔器200尺寸的匹配关系使得扩孔形成的孔洞直径被限制在接近扩孔器200最大外径的范围内，防止孔洞直径异常扩大导致孔壁支撑力下降。

通过上述技术方案，本申请解决了沙性土壤层扩孔时泥沙滞留导致的孔洞直径异常扩大问题，避免了扩孔器200横向摆动引发的孔洞弯曲，同时通过维持孔洞直径的规则性增强了孔壁支撑力，防止孔洞塌陷。

最后应说明的是，以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种水平定向钻机用清孔器，其特征在于，包括：

主轴；

多个清孔组件，多个所述清孔组件沿所述主轴的轴向间隔设置，所述清孔组件包括套筒、两个固定板及圆形胶圈，所述套筒套设于所述主轴，所述圆形胶圈和两个所述固定板均套设于所述套筒外，且所述圆形胶圈夹设于两个所述固定板之间。

2.根据权利要求1所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述固定板为圆形固定板，所述固定板的直径小于所述圆形胶圈的直径。

3.根据权利要求1所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述圆形胶圈与所述固定板螺栓连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述主轴包括：

主体段，所述多个清孔组件装设于所述主体段；

安装段，所述安装段设于所述主体段的一端，所述安装段为八棱柱形；

螺纹段，所述螺纹段设于所述安装段远离所述主体段的一端，所述螺纹段设有外螺纹，所述螺纹段用于与外部部件连接；

八方套，所述八方套套设于所述安装段，并适于沿所述安装段的轴向移动，且所述八方套适于移动至罩盖部分所述螺纹段，所述八方套用于套设所述外部部件的至少部分。

5.根据权利要求4所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述主体段沿轴向间隔设置有多个定位槽，每一所述套筒的至少部分容纳并限位于所述定位槽内。

6.根据权利要求4所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述安装段设有安装孔，所述八方套开设有定位孔，连接件依次穿过所述定位孔和所述安装孔，以连接所述八方套和所述安装段。

7.根据权利要求4所述的水平定向钻机用清孔器，其特征在于，所述主体段远离所述安装段的一端设有连接部，所述连接部开设有销孔，所述连接部用于连接外部部件。

8.一种水平定向钻机，其特征在于，包括：

设备主体；

钻杆，所述钻杆的一端连接于所述设备主体；

扩孔器，所述扩孔器的一端连接于所述钻杆远离所述设备主体的一端；

如权利要求1至7中任一项所述的水平定向钻机用清孔器，所述主轴连接于所述扩孔器远离所述钻杆的一端。

9.根据权利要求8所述的水平定向钻机，其特征在于，所述水平定向钻机包括分动器，所述主轴通过所述分动器与所述扩孔器连接。

10.根据权利要求8所述的水平定向钻机，其特征在于，所述圆形胶圈的外径大于等于所述扩孔器的最大外径。