旋沖擠密鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種旋沖擠密鉆頭，是由第一硬質合金球齒、鉆頭體、密封罩、下接頭、砧座、回程彈簧、第二硬質合金球齒、密封圈、第三硬質合金球齒構成，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計，采用梯形螺紋聯接，與回轉工況良好適應；回程彈簧使砧座在無外部載荷情況下快速復位，配合沖擊器保持連續反沖擊工況；密封罩與鉆頭體過盈配合并焊接，密封罩與下接頭之間設置氟橡膠密封圈；本實用新型可配合沖擊矛實現旋沖擠密鉆進，普遍適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層，并可獲得較高鉆進效率和良好的鉆孔質量。
【專利說明】旋沖擠密鉆頭
【技術領域】
[0001]本實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擠密鉆進的旋沖擠密鉆頭，可適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層。
【背景技術】
[0002]一般沖擊矛擠密成孔技術是在沖擊矛不回轉條件下，對所鉆地層施加沖擊荷載，實現鉆進成孔。與沖擊矛擠密成孔技術相比，沖擊回轉擠密鉆進技術在鉆進過程中，不但給鉆頭施加了沖擊力，還給鉆頭施加回轉力，鉆頭在沖擊力、給進力以及回轉的聯合作用下，將土擠入地層，鉆進效率高，鉆孔質量好。傳統的沖擊擠密鉆頭體僅在沖擊力及給進力作用下鉆進地層，鉆頭體通常采用階梯狀設計結構，保證沖擊擠密鉆進；鉆頭體與砧座之間通過圓柱銷聯接，結構復雜，可靠性低。沖擊擠密鉆頭的上述結構不適應回轉鉆進工況，在利用沖擊矛進行沖擊回轉擠密鉆進中無法應用。
實用新型內容
[0003]針對上述問題，本實用新型提供一種適用于沖擊回轉擠密鉆進工況的旋沖擠密鉆頭。
[0004]本實用新型是由第一硬質合金球齒、鉆頭體、密封罩、下接頭、砧座、回程彈簧、第二硬質合金球齒、密封圈、第三硬質合金球齒構成，鉆頭體內部具有梯形螺紋與砧座的聯接，下接頭套在砧座上并與鉆頭體對接，密封罩套在鉆頭體和下接頭外周，密封罩與下接頭之間設置滑動密封圈，回程彈簧位于砧座與下接頭所構成的環狀空間內，第一硬質合金球齒、第二硬質合金球齒和第三硬質合金球齒鑲焊在鉆頭體的表面，第一硬質合金球齒布置于鉆頭體端部中心，第二硬質合金球齒布置于鉆頭體螺旋切削刃表面，第三硬質合金球齒周向布置于鉆頭體的端部；下接頭的尾部用于聯接沖擊器的下部；鉆頭體的螺旋面具有多條螺旋容渣槽和多個排氣孔，排氣孔在螺旋容渣槽內居中布置，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度之間存在一定的比例，螺距是鉆頭外徑1-4倍。
[0006]本實用新型的有益效果:
[0007]旋沖擠密鉆頭配合沖擊矛沖擊回轉擠密鉆進時，鉆頭體表面第二硬質合金球齒在鉆頭體回轉動作下切削地層；鉆頭體端部的第一硬質合金球齒和第三硬質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，實現擠密鉆進。分體設計的鉆頭體與砧座通過梯形螺紋聯接，可靠性高，結構簡單，與回轉工況有良好的適應性。密封罩與鉆頭體及下接頭的聯接形式，可實現鉆頭體浮動，并防止沖擊器內部孔道氣體外逸及外部巖渣屑進入沖擊器內部。本實用新型可配合沖擊矛實現沖擊、回轉、擠密鉆進，適用于凍土、沙土、砂卵石層等地層，提高鉆進效率，保證鉆孔質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的立體示意圖。
[0009]圖2是本實用新型的主視圖。
[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 一第三硬質合金球齒。
【具體實施方式】
[0014]請參閱圖1、圖2及圖3所示，本實用新型是由第一硬質合金球齒1、鉆頭體2、密封罩3、下接頭4、站座5、回程彈簧6、第二硬質合金球齒7、密封圈8、第三硬質合金球齒11構成，鉆頭體2內部具有梯形螺紋與砧座5的聯接，下接頭4套在砧座5上并與鉆頭體2對接，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之間設置滑動密封圈8，回程彈簧6位于砧座5與下接頭4所構成的環狀空間內，第一硬質合金球齒1、第二硬質合金球齒7和第三硬質合金球齒11鑲焊在鉆頭體2的表面,第一硬質合金球齒I布置于鉆頭體2端部中心，第二硬質合金球齒7布置于鉆頭體2螺旋切削刃表面，第三硬質合金球齒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和多個排氣孔9，排氣孔9在螺旋容渣槽10內居中布置，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，實現擠密鉆進。
[0016]第一硬質合金球齒I位于鉆頭體底部中心位置；第二硬質合金球齒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排；第三硬質合金球齒11周向布置于鉆頭體底部，布齒結構如圖4及圖5所示，底部第三硬質合金球齒11的數量、距離鉆頭體中心線的距離、球齒之間夾角均應根據破碎大直徑卵石或孤石、漂石的尺寸而確定。鉆進過程中，鉆頭體2表面第二硬質合金球齒7在鉆頭體2回轉動作下切削地層；鉆頭體2端部第一硬質合金球齒I和第三硬質合金球齒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內居中布置；排氣孔數量及尺寸組合可設置為10χφ6πιηι，5χφ8ιηιη,3χφIOmm等幾種組合，排氣孔結構合理，數量、尺寸適當。鉆進過程中部分壓縮空氣經由鉆桿及沖擊矛到達鉆頭體2，通過徑向布置排氣孔9排出，在螺旋容渣槽10內流動，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分體設計，砧座5與鉆頭體2采用梯型螺紋替代圓柱銷聯接，結構簡單，可靠性高，且與回轉工況具有良好適應性；且所述砧座5與鉆頭體2緊密配合，便于拆裝、便于維護、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現快速復位，確保沖擊器在提鉆過程中不空打，保持連續的反擊工況。
[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之間設置滑動密封圈8，密封圈8材質為氟橡膠。密封罩3與鉆頭體2及下接頭4的聯接形式，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相對于與沖擊器相連的下接頭4上下滑動，即實現鉆頭體2浮動；滑動密封結構，可防止沖擊載荷作用下，密封罩3、鉆頭體2和砧座5相對下接頭4移動時，沖擊器內部孔道氣體外逸，同時防止外部巖渣屑進入沖擊器內部。
[0021]本實用新型在沖擊、回轉、擠密鉆進工況下適應性強，可有效配合沖擊矛實現凍土、沙土、砂卵石層等地層沖擊回轉擠密鉆進，鉆進效率高，鉆孔質量好。
【權利要求】
1.一種旋沖擠密鉆頭，其特征在于:是由第一硬質合金球齒(I)、鉆頭體(2)、密封罩(3)、下接頭(4)、砧座(5)、回程彈簧(6)、第二硬質合金球齒(7)、密封圈(8、第三硬質合金球齒(11)構成，鉆頭體(2 )內部具有梯形螺紋與砧座(5 )的聯接，下接頭((4 )套在砧座(5 )上并與鉆頭體(2)對接，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)之間設置滑動密封圈(8)，回程彈簧(6)位于砧座(5)與下接頭((4)所構成的環狀空間內，第一硬質合金球齒(I)、第二硬質合金球齒(7 )和第三硬質合金球齒(11)鑲焊在鉆頭體(2)的表面,第一硬質合金球齒(I)布置于鉆頭體(2)端部中心,第二硬質合金球齒(7)布置于鉆頭體(2)螺旋切削刃表面，第三硬質合金球齒(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)和多個排氣孔(9)，排氣孔(9)在螺旋容渣槽(10)內居中布置，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.根據權利要求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.根據權利要求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】E21B10/46GK203515323SQ201320710976
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】孫友宏, 時元玲, 李夢, 王清巖, 高科, 常榮劍, 周康, 范帥朋, 王哲偉, 張雨 申請人:吉林大學