旋沖擠密鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種旋沖擠密鉆頭，是由第一硬質(zhì)合金球齒、鉆頭體、密封罩、下接頭、砧座、回程彈簧、第二硬質(zhì)合金球齒、密封圈、第三硬質(zhì)合金球齒構(gòu)成，鉆頭體采用單頭或多頭錐形螺旋切削刃，在錐體頂端及表面鑲焊第一、第二和第三硬質(zhì)合金球齒；鉆頭體底部徑向布置排氣孔，排氣孔用于冷卻鉆頭刃齒及鉆頭體外表面；砧座與鉆頭體分體設(shè)計(jì)，采用梯形螺紋聯(lián)接，與回轉(zhuǎn)工況良好適應(yīng)；回程彈簧使砧座在無外部載荷情況下快速?gòu)?fù)位，配合沖擊器保持連續(xù)反沖擊工況；密封罩與鉆頭體過盈配合并焊接，密封罩與下接頭之間設(shè)置氟橡膠密封圈；本實(shí)用新型可配合沖擊矛實(shí)現(xiàn)旋沖擠密鉆進(jìn)，普遍適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層，并可獲得較高鉆進(jìn)效率和良好的鉆孔質(zhì)量。
【專利說明】旋沖擠密鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種擠密鉆頭，尤其涉及一種配合沖擊器沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)的旋沖擠密鉆頭，可適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層。
【背景技術(shù)】
[0002]一般沖擊矛擠密成孔技術(shù)是在沖擊矛不回轉(zhuǎn)條件下，對(duì)所鉆地層施加沖擊荷載，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)成孔。與沖擊矛擠密成孔技術(shù)相比，沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)技術(shù)在鉆進(jìn)過程中，不但給鉆頭施加了沖擊力，還給鉆頭施加回轉(zhuǎn)力，鉆頭在沖擊力、給進(jìn)力以及回轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用下，將土擠入地層，鉆進(jìn)效率高，鉆孔質(zhì)量好。傳統(tǒng)的沖擊擠密鉆頭體僅在沖擊力及給進(jìn)力作用下鉆進(jìn)地層，鉆頭體通常采用階梯狀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，保證沖擊擠密鉆進(jìn)；鉆頭體與砧座之間通過圓柱銷聯(lián)接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低。沖擊擠密鉆頭的上述結(jié)構(gòu)不適應(yīng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工況，在利用沖擊矛進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)中無法應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供一種適用于沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)工況的旋沖擠密鉆頭。
[0004]本實(shí)用新型是由第一硬質(zhì)合金球齒、鉆頭體、密封罩、下接頭、砧座、回程彈簧、第二硬質(zhì)合金球齒、密封圈、第三硬質(zhì)合金球齒構(gòu)成，鉆頭體內(nèi)部具有梯形螺紋與砧座的聯(lián)接，下接頭套在砧座上并與鉆頭體對(duì)接，密封罩套在鉆頭體和下接頭外周，密封罩與下接頭之間設(shè)置滑動(dòng)密封圈，回程彈簧位于砧座與下接頭所構(gòu)成的環(huán)狀空間內(nèi)，第一硬質(zhì)合金球齒、第二硬質(zhì)合金球齒和第三硬質(zhì)合金球齒鑲焊在鉆頭體的表面，第一硬質(zhì)合金球齒布置于鉆頭體端部中心，第二硬質(zhì)合金球齒布置于鉆頭體螺旋切削刃表面，第三硬質(zhì)合金球齒周向布置于鉆頭體的端部；下接頭的尾部用于聯(lián)接沖擊器的下部；鉆頭體的螺旋面具有多條螺旋容渣槽和多個(gè)排氣孔，排氣孔在螺旋容渣槽內(nèi)居中布置，排氣孔與鉆頭體中心通孔連通，鉆頭體的中心通孔與砧座的中心孔連通。
[0005]所述鉆頭體的前端為圓錐段，錐角為20-40°，鉆頭體的后端為圓柱段，切削刃為單頭或多頭錐形螺旋型，螺旋容渣槽的螺距與鉆頭體的外徑及長(zhǎng)度之間存在一定的比例，螺距是鉆頭外徑1-4倍。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果:
[0007]旋沖擠密鉆頭配合沖擊矛沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭體表面第二硬質(zhì)合金球齒在鉆頭體回轉(zhuǎn)動(dòng)作下切削地層；鉆頭體端部的第一硬質(zhì)合金球齒和第三硬質(zhì)合金球齒在沖擊載荷作用下將地層中卵石、漂石擊碎后再擠壓至側(cè)壁；破碎下來的巖渣屑通過螺旋容渣槽排出至鉆頭體圓柱段，鉆頭體圓柱段將巖渣屑擠入孔壁周圍的地層中，實(shí)現(xiàn)擠密鉆進(jìn)。分體設(shè)計(jì)的鉆頭體與砧座通過梯形螺紋聯(lián)接，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與回轉(zhuǎn)工況有良好的適應(yīng)性。密封罩與鉆頭體及下接頭的聯(lián)接形式，可實(shí)現(xiàn)鉆頭體浮動(dòng)，并防止沖擊器內(nèi)部孔道氣體外逸及外部巖渣屑進(jìn)入沖擊器內(nèi)部。本實(shí)用新型可配合沖擊矛實(shí)現(xiàn)沖擊、回轉(zhuǎn)、擠密鉆進(jìn)，適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層，提高鉆進(jìn)效率，保證鉆孔質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的立體示意圖。
[0009]圖2是本實(shí)用新型的主視圖。
[0010]圖3是圖2的A-A剖視圖.[0011]圖4是本實(shí)用新型的右視圖；
[0012]圖5是圖4中的局部剖視圖。 [0013]圖中:1一第一硬質(zhì)合金球齒,2—鉆頭體,3—密封罩,4一下接頭,5—站座,6—回程彈簧，7—第二硬質(zhì)合金球齒，8—密封圈，9一排氣孔，10—螺旋容渣槽，11 一第三硬質(zhì)合金球齒。
【具體實(shí)施方式】
[0014]請(qǐng)參閱圖1、圖2及圖3所示，本實(shí)用新型是由第一硬質(zhì)合金球齒1、鉆頭體2、密封罩3、下接頭4、站座5、回程彈簧6、第二硬質(zhì)合金球齒7、密封圈8、第三硬質(zhì)合金球齒11構(gòu)成，鉆頭體2內(nèi)部具有梯形螺紋與砧座5的聯(lián)接，下接頭4套在砧座5上并與鉆頭體2對(duì)接，密封罩3套在鉆頭體2和下接頭4外周，密封罩3與下接頭4之間設(shè)置滑動(dòng)密封圈8，回程彈簧6位于砧座5與下接頭4所構(gòu)成的環(huán)狀空間內(nèi)，第一硬質(zhì)合金球齒1、第二硬質(zhì)合金球齒7和第三硬質(zhì)合金球齒11鑲焊在鉆頭體2的表面,第一硬質(zhì)合金球齒I布置于鉆頭體2端部中心，第二硬質(zhì)合金球齒7布置于鉆頭體2螺旋切削刃表面，第三硬質(zhì)合金球齒11周向布置于鉆頭體2的端部；下接頭4的尾部用于聯(lián)接沖擊器的下部。鉆頭體2的螺旋面具有多條螺旋容渣槽10和多個(gè)排氣孔9，排氣孔9在螺旋容渣槽10內(nèi)居中布置，排氣孔9與鉆頭體2中心通孔12連通，鉆頭體2的中心通孔12與砧座5的中心孔13連通。
[0015]所述鉆頭體2的前端為圓錐段，錐角為30°，鉆頭體2的后端為圓柱段，切削刃為單頭或多頭錐形螺旋型，螺旋容渣槽10的螺距與鉆頭體2的外徑及長(zhǎng)度之間存在一定的比例，螺距是鉆頭外徑的I~4倍，例如直徑135mm、錐角30°的鉆頭體，螺距選擇為500mm。鉆進(jìn)過程中破碎下來的巖渣屑通過螺旋容渣槽10排出至鉆頭體2的圓柱段，鉆頭體2的圓柱段將巖渣屑擠入孔壁周圍的地層中，實(shí)現(xiàn)擠密鉆進(jìn)。
[0016]第一硬質(zhì)合金球齒I位于鉆頭體底部中心位置；第二硬質(zhì)合金球齒7垂直螺旋面，愛螺旋面寬度方向居中布置，并沿鉆頭體軸線方向布置數(shù)排；第三硬質(zhì)合金球齒11周向布置于鉆頭體底部，布齒結(jié)構(gòu)如圖4及圖5所示，底部第三硬質(zhì)合金球齒11的數(shù)量、距離鉆頭體中心線的距離、球齒之間夾角均應(yīng)根據(jù)破碎大直徑卵石或孤石、漂石的尺寸而確定。鉆進(jìn)過程中，鉆頭體2表面第二硬質(zhì)合金球齒7在鉆頭體2回轉(zhuǎn)動(dòng)作下切削地層；鉆頭體2端部第一硬質(zhì)合金球齒I和第三硬質(zhì)合金球齒11在沖擊載荷作用下將地層中卵石、漂石擊碎后再擠壓至側(cè)壁。
[0017]所述鉆頭體2底部布置徑向排氣孔9，排氣孔9靠近鉆頭體底部，在螺旋容渣槽10內(nèi)居中布置；排氣孔數(shù)量及尺寸組合可設(shè)置為10χφ6πιηι，5χφ8ιηιη,3χφIOmm等幾種組合，排氣孔結(jié)構(gòu)合理，數(shù)量、尺寸適當(dāng)。鉆進(jìn)過程中部分壓縮空氣經(jīng)由鉆桿及沖擊矛到達(dá)鉆頭體2，通過徑向布置排氣孔9排出，在螺旋容渣槽10內(nèi)流動(dòng)，起到冷卻鉆頭刃齒及鉆頭體外表面的作用。
[0018]如圖3所示，所述砧座5與鉆頭體2分體設(shè)計(jì)，砧座5與鉆頭體2采用梯型螺紋替代圓柱銷聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，且與回轉(zhuǎn)工況具有良好適應(yīng)性；且所述砧座5與鉆頭體2緊密配合，便于拆裝、便于維護(hù)、便于更換。
[0019]如圖3所示，所述回程彈簧6可使砧座5在無外部載荷的情況下也能實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)位，確保沖擊器在提鉆過程中不空打，保持連續(xù)的反擊工況。
[0020]如圖3所示，所述密封罩3，與其下部的鉆頭體2過盈配合并焊接；與其上部的下接頭4間隙配合，密封罩3與下接頭4之間設(shè)置滑動(dòng)密封圈8，密封圈8材質(zhì)為氟橡膠。密封罩3與鉆頭體2及下接頭4的聯(lián)接形式，可保證砧座5承受活塞沖擊載荷作用后，密封罩
3、鉆頭體2和砧座5相對(duì)于與沖擊器相連的下接頭4上下滑動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)鉆頭體2浮動(dòng)；滑動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，可防止沖擊載荷作用下，密封罩3、鉆頭體2和砧座5相對(duì)下接頭4移動(dòng)時(shí)，沖擊器內(nèi)部孔道氣體外逸，同時(shí)防止外部巖渣屑進(jìn)入沖擊器內(nèi)部。
[0021]本實(shí)用新型在沖擊、回轉(zhuǎn)、擠密鉆進(jìn)工況下適應(yīng)性強(qiáng)，可有效配合沖擊矛實(shí)現(xiàn)凍土、沙土、砂卵石層等地層沖擊回轉(zhuǎn)擠密鉆進(jìn)，鉆進(jìn)效率高，鉆孔質(zhì)量好。
【權(quán)利要求】
1.一種旋沖擠密鉆頭，其特征在于:是由第一硬質(zhì)合金球齒(I)、鉆頭體(2)、密封罩(3)、下接頭(4)、砧座(5)、回程彈簧(6)、第二硬質(zhì)合金球齒(7)、密封圈(8、第三硬質(zhì)合金球齒(11)構(gòu)成，鉆頭體(2 )內(nèi)部具有梯形螺紋與砧座(5 )的聯(lián)接，下接頭((4 )套在砧座(5 )上并與鉆頭體(2)對(duì)接，密封罩(3)套在鉆頭體(2)和下接頭((4)外周，密封罩(3)與下接頭(4)之間設(shè)置滑動(dòng)密封圈(8)，回程彈簧(6)位于砧座(5)與下接頭((4)所構(gòu)成的環(huán)狀空間內(nèi)，第一硬質(zhì)合金球齒(I)、第二硬質(zhì)合金球齒(7 )和第三硬質(zhì)合金球齒(11)鑲焊在鉆頭體(2)的表面,第一硬質(zhì)合金球齒(I)布置于鉆頭體(2)端部中心,第二硬質(zhì)合金球齒(7)布置于鉆頭體(2)螺旋切削刃表面，第三硬質(zhì)合金球齒(11)周向布置于鉆頭體(2)的端部；下接頭((4)的尾部用于聯(lián)接沖擊器的下部；鉆頭體(2)的螺旋面具有多條螺旋容渣槽(10)和多個(gè)排氣孔(9)，排氣孔(9)在螺旋容渣槽(10)內(nèi)居中布置，排氣孔(9)與鉆頭體(2)中心通孔(12)連通，鉆頭體(2)的中心通孔(12)與砧座(5)的中心孔(13)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋沖擠密鉆頭，其特征在于:所述鉆頭體(2)的前端為圓錐段，錐角為20-40° ;鉆頭體(2)的后端為圓柱段，切削刃為單頭或多頭錐形螺旋型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋沖擠密鉆頭，其特征在于:螺旋容渣槽(10)的螺距是鉆頭外徑的1-4倍。
【文檔編號(hào)】E21B10/46GK203515323SQ201320710976
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】孫友宏, 時(shí)元玲, 李夢(mèng), 王清巖, 高科, 常榮劍, 周康, 范帥朋, 王哲偉, 張雨 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)