CN102767335B

CN102767335B - 一种改进型多功能组合钻头

Info

Publication number: CN102767335B
Application number: CN201210237200.XA
Authority: CN
Inventors: 周建明; 汤寿昌; 陆晓明
Original assignee: NENGGENG FUNDATION ENGINEERING Co Ltd SUZHOU CITY
Current assignee: NENGGENG FUNDATION ENGINEERING Co Ltd SUZHOU CITY
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: CN102767335A

Abstract

本发明公开了一种改进型多功能组合钻头，水管接头位于钻头本体的后端；钻头头部设置在钻头本体的前端；前端喷嘴位于钻头头部内；前端喷嘴与设置在钻头本体内部的主通道相连通；转动杆可旋转地设置在钻头本体上；侧喷嘴设置在转动杆的外端部；侧喷嘴与次通道连通；通道换向器通过水压力大小来控制主通道、次通道与水管接头的连通或阻断；所述扩孔刀有多把，均匀地设置在钻头本体的外圆周上；本发明方案可以在钻进的同时通过扩孔刀进行扩孔，此外在钻进的同时可以通过前端喷嘴喷出的高压水流将钻头头部钻下的泥土冲走；当钻进到扩大头上端时，增大水压力，单向挡板闭塞主通道，高压水流就通过侧喷嘴喷出进行扩孔，以形成扩大头。

Description

一种改进型多功能组合钻头

技术领域

本发明涉及一种钻头，尤指一种适用于泥沙等易塌陷易冒砂的土层的操作简单、使用效率高的既可钻孔和扩孔又能分段进行扩孔且在钻孔的同时方便插入护壁套管的改进型多功能组合钻头，属于基建工具技术领域。

背景技术

在基建工程中，如果需要在松软土层中进行钻孔作业，一般采取套管钻孔的方式，在钻进的同时套管有护壁作用可防止塌孔；但由于套管钻孔时清水由套管内冲出，和钻出的土体一起沿套管外壁从孔口返出，如遇到砂层，会导致泥砂从套管外部冒出，产生冒砂现象并会引起周围地面的沉降。解决上述问题的办法就是先用钻杆进行钻孔，然后用套管跟进；这样又会带来两个问题：1、如果钻头直径小于套管外径，由于会碰到原状土层，当钻杆开孔完毕后难以直接跟进套管，如继续采用水冲的方式钻进套管，泥砂还是会从套管外流出；2、如果钻头直径大于或等于套管外径，当钻杆开孔完毕后跟进套管，虽可以解决冒砂的问题，但是如果套管不先拔出。钻杆也无法取出进行后续的施工；如果先取出套管，再取出钻杆，则会导致塌孔现象，这样不利于后续孔内和孔底作业的进行。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种适用于泥沙等易塌陷易冒砂的土层的操作简单、使用效率高的既可钻孔和扩孔又能分段进行扩孔且在钻孔的同时方便插入护壁套管的改进型多功能组合钻头。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改进型多功能组合钻头，包含钻头本体、转动杆、前端喷嘴、侧喷嘴、水管接头、钻头头部、扩孔刀、通道换向器；所述水管接头位于钻头本体的后端；所述钻头头部设置在钻头本体的前端；所述前端喷嘴位于钻头头部内；所述前端喷嘴与设置在钻头本体内部的主通道相连通；所述转动杆可旋转地设置在钻头本体上；所述侧喷嘴设置在转动杆的外端部；所述侧喷嘴与次通道连通；所述通道换向器控制主通道、次通道与水管接头的连通或阻断；所述扩孔刀有多把，均匀地设置在钻头本体的外圆周上；所述每把扩孔刀均伸出钻头本体的外圆周；当扩孔刀受到与钻进方向相同的外力时，所述扩孔刀的半径会缩小。

优选的，所述钻头本体的后端的外圆周上沿圆周方向均匀设置有多个凹槽；所述每个凹槽的中心线与钻头本体的中心线平行；所述每个凹槽中设置有旋转轴，所述旋转轴的中心线与凹槽的中心线相互垂直；每根旋转轴上设置有一扩孔刀。

优选的，所述转动杆有多个，均匀地设置在钻头本体的外圆周上；所述每个转动杆的外端部设置有侧喷嘴；所述每个侧喷嘴分别与次通道连通。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明方案可以在钻进的同时通过扩孔刀进行扩孔，这样即可在孔中插入外径大于钻头而小于或等于扩孔刀的外径的护壁管，防止孔壁塌陷；并且在开孔时，泥浆从护壁管内部返出，不会导致冒砂的现象，可以防止周围地面沉降；当需要拔出本发明所述的改进型多功能组合钻头时，由于扩孔刀的圆弧边受到护壁管的反作用力后绕旋转轴旋转回到凹槽中，其半径会缩小，这样即可方便的将改进型多功能组合钻头从护壁管中拔出；此外，本发明方案在钻进的同时可以通过前端喷嘴喷出的高压水流将钻头头部钻下的泥土冲走；当钻进到扩大头上端时，可通过转动杆的旋出，利用转动杆上的侧喷嘴喷出高压水流进行扩孔，以形成扩大头，并且转动杆也可以起到扩孔的作用，使得相同压力条件下，扩大头的孔径更大。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

附图1为本发明的所述的改进型多功能组合钻头的第一实施例的钻孔状态时的局部剖视图；

附图2为本发明的所述的改进型多功能组合钻头的第一实施例的扩孔状态时的局部剖视图；

附图3为本发明的所述的改进型多功能组合钻头的第二实施例的钻孔状态时的局部剖视图；

附图4为本发明的所述的改进型多功能组合钻头的第二实施例的扩孔状态时的局部剖视图；

其中：1、钻头本体；2、钻头头部；3、前端喷嘴；4、转动杆；5、侧喷嘴；6、转动杆旋转轴；7、主通道；8、次通道；9、通道换向器；10、水管接头；11、扩孔刀； 21、钻头本体；22、钻头头部；23、转动杆；24、侧喷嘴；25、转动杆旋转轴；26、主通道管；27、弹簧；28、单向挡板；29、次通道；30、水管接头；31、扩孔刀；32、空腔；33、齿条；34、齿轮；35、通道换向器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图1、2为本发明所述的改进型多功能组合钻头的第一实施例，包含钻头本体1、转动杆4、前端喷嘴3、侧喷嘴5、水管接头10、钻头头部2、扩孔刀11、通道换向器9；所述水管接头10位于钻头本体1的后端；所述钻头头部2设置在钻头本体1的前端；所述前端喷嘴3位于钻头头部2内；所述前端喷嘴3与设置在钻头本体1内部的主通道7相连通；所述转动杆4可旋转地设置在钻头本体1上；所述侧喷嘴5设置在转动杆4的外端部；所述侧喷嘴5与次通道8连通；所述通道换向器9控制主通道7、次通道8与水管接头10的连通或阻断；所述次通道8，由钻头本体1内部一部分管道、高压软管及转动杆23内的管道组成，并形成一个流体流通通道；所述钻头本体1的后端的外圆周上沿圆周方向均匀设置有多个凹槽（未示出）；所述每个凹槽的中心线与钻头本体1的中心线平行；所述每个凹槽中设置有旋转轴（未示出），所述旋转轴的中心线与凹槽的中心线相互垂直；每根旋转轴上设置有一扩孔刀11；所述每把扩孔刀11均伸出钻头本体1的外圆周；当扩孔刀11的圆弧边受到护壁管的反作用力后绕旋转轴旋转回到凹槽中，所述扩孔刀11的半径会缩小；本实施例中，所述转动杆有1个，所述每个侧喷嘴5分别与次通道8连通。

如附图3、4所示的本发明所述的改进型多功能组合钻头的第二实施例，包括钻头本体21、钻头头部22、扩孔刀31、前端喷嘴（未示出）、侧喷嘴24、转动杆23、转动杆旋转轴25、主通道管26、弹簧27、单向挡板28、次通道29、齿条33、齿轮34、水管接头30、通道换向器35；所述水管接头30位于钻头本体21的后端；所述钻头头部22设置在钻头本体21的前端；所述前端喷嘴位于钻头头部22内；所述主通道管26设置在钻头本体21的内空腔32；所述主通道管26的前端与钻头本体21之间设置有弹簧27；所述主通道管26的内部设置有主通道（未标示）；所述主通道与前端喷嘴连通；所述单向挡板28在主通道内部；所述主通道管26的外部设置有齿条20；本发明方案中有2个转动杆23；每个转动杆23通过转动杆旋转轴25可旋转地设置在钻头本体21的侧部上；所述侧喷嘴24设置在转动杆23的外端部；所述侧喷嘴24与次通道29连通；所述次通道29，由钻头本体21内部一部分管道、高压软管及转动杆23内的管道组成，并形成一个流体流通通道；所述转动杆23的转动部分的外部设置有齿轮21；所述齿轮21与齿条20配合安装；所述通道换向器35控制所述主通道、次通道29与水管接头30连通与阻断；所述钻头本体21的后端的外圆周上沿圆周方向均匀设置有多个凹槽（未示出）；所述每个凹槽的中心线与钻头本体21的中心线平行；所述每个凹槽中设置有旋转轴（未示出），所述旋转轴的中心线与凹槽的中心线相互垂直；每根旋转轴上设置有一扩孔刀31；所述每把扩孔刀31均伸出钻头本体21的外圆周；当扩孔刀31的圆弧边受到护壁管的反作用力后绕旋转轴旋转回到凹槽中，所述扩孔刀31的半径会缩小；本实施例中，所述转动杆有2个，所述每个转动杆23的外端部设置有侧喷嘴24；所述每个侧喷嘴24分别与次通道29连通。

本发明方案的第二实施例的使用过程：钻孔时，当水压为5MPa时，如附图3所示，前端喷嘴开始工作，冲走钻头头部钻下的泥土；当水压在5MPa-15MPa时，水流使主通道管26克服弹簧27的阻力慢慢往前移动，直至单向挡板28完全堵死主通道，此过程中，齿条33带动齿轮34旋转，使转动杆23旋转，而伸出钻头本体21，如附图4所示，此时通道换向器35控制主通道与次通道29连通，侧喷嘴24可喷出高压水流进行扩孔作业。

本发明方案可以在钻进的同时通过扩孔刀进行扩孔，这样即可在孔中插入外径大于钻头而小于或等于扩孔刀的外径的护壁管，防止孔壁塌陷；当需要拔出本发明所述的改进型多功能组合钻头时，由于扩孔刀的圆弧边受到护壁管的反作用力后绕旋转轴旋转回到凹槽中，其半径会缩小，这样即可方便的将改进型多功能组合钻头从护壁管中拔出；此外，本发明方案在钻进的同时可以通过前端喷嘴喷出的高压水流将钻头头部钻下的泥土冲走；当钻进到扩大头上端时，可通过转动杆的旋出，利用转动杆上的侧喷嘴喷出高压水流进行扩孔，以形成扩大头。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1. 一种改进型多功能组合钻头，其特征在于：包含钻头本体、钻头头部、扩孔刀、前端喷嘴、侧喷嘴、转动杆、主通道管、单向挡板、次通道、水管接头、通道换向器；所述水管接头位于钻头本体的后端；所述钻头头部设置在钻头本体的前端；所述前端喷嘴位于钻头头部内；所述主通道管设置在钻头本体的内空腔；所述主通道管的前端与钻头本体之间设置有弹簧；所述主通道管的内部设置有主通道；所述主通道与前端喷嘴连通；所述单向挡板在主通道内部；所述主通道管的外部设置有齿条；所述转动杆通过转动杆旋转轴可旋转地设置在钻头本体的侧部上；所述侧喷嘴设置在转动杆的外端部；所述侧喷嘴与次通道连通；所述次通道，由钻头本体内部一部分管道、高压软管及转动杆内的管道组成，并形成一个流体流通通道；所述转动杆的转动部分的外部设置有齿轮；所述齿轮与齿条配合安装；当主通道管在水压的作用下向前移动时，所述转动杆上的齿轮沿齿条运动，而朝外旋转；所述通道换向器控制所述主通道、次通道与水管接头连通与阻断；所述扩孔刀有多把，均匀地设置在钻头本体的外圆周上；每把所述扩孔刀均伸出钻头本体的外圆周；当扩孔刀受到与钻进方向相同的外力时，所述扩孔刀的半径会缩小。

2.根据权利要求1所述的改进型多功能组合钻头，其特征在于：所述钻头本体的后端的外圆周上沿圆周方向均匀设置有多个凹槽；每个所述凹槽的中心线与钻头本体的中心线平行；每个所述凹槽中设置有旋转轴，所述旋转轴的中心线与凹槽的中心线相互垂直；每根旋转轴上设置有一扩孔刀。

3.根据权利要求1所述的改进型多功能组合钻头，其特征在于：所述转动杆有多个，均匀地设置在钻头本体的外圆周上；每个所述转动杆的外端部设置有侧喷嘴；每个所述侧喷嘴分别与次通道连通。