CN104110219B - 一种自钻式中空锚杆钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明介绍了一种自钻式中空锚杆钻头，包括十字刃、钻头裙部、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、内螺纹、过渡盲孔和2个上水孔；其还具有2个下进气孔，下进气孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向下与中心线成55°～65°夹角且通入下排渣槽末端，且所述下进气孔与上水孔在圆周方向间隔分布。本发明通过将排渣槽中4个上水孔中的2个改为下水孔，使水或空气从盲孔进入上水孔时，由于横截面积的减小，速度的增大，在上水孔的入口处形成低压，吸附下水孔中的空气进入，从而增加水或空气排出上水孔的压强，以此达到清理钻孔的目的。
Description
技术领域
本发明涉及钻头领域技术，特别是一种自钻式中空锚杆钻头。
背景技术
随着交通、能源等基础设施建设力度的加大，自钻式锚杆做为一种提高岩土工程稳定性的最有效的方法，在国内外铁路、公路、隧道施工、地下基础建设、采矿业和建筑基坑、滑坡治理、山体支护中大量使用，自钻式锚杆集钻进、注浆、锚固为一体化的功能，具有锚杆和钻杆两种功能，取消了退钻杆和插锚杆的工序，是一种先进的锚固体系，解决了普通锚杆施工时的塌孔问题，能够保证在复杂地质条件下的注浆效果。
自钻式锚杆施工过程中，根据不同的地形及岩土特征，钻头的选择也非常重要，自钻式锚杆的钻头种类比较多，每种钻头都有其特点和优势，但也存在着一些问题。
自钻式锚杆在边钻进边注浆的过程中，当气流、水或者浆液通过锚杆中空部分到达钻头部位时，由于能量的损耗，压强减弱，严重影响清理钻孔和排屑，也影响了钻头的钻进速度。
现有技术中的自钻式中空锚杆钻头包括：十字刃、钻头裙部、上排渣槽（4个）、下排渣槽（4个）、内螺纹、过渡盲孔和上水孔（4个）。其中所述十字刃位于钻头的头部，向下有3°～5°的隙角，通过圆弧与钻头裙部相接；所述上排渣槽共4个，与十字刃间隔分布，且上排渣槽呈V型，上排渣槽槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成30～40°夹角；所述下排渣槽紧接着上排渣槽，同样呈V型，且下排渣槽槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡盲孔位于内螺纹的底部，且过渡盲孔直径小于内螺纹孔直径，深度10～15mm；所述上水孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向上与中心线成30°～40°夹角且通入上排渣槽与下排渣槽交界点。现有技术在实施过程中，当水或空气通过锚杆中空部分到达钻头部位时，由于能量的损耗，压强减弱，严重影响清理钻孔和排屑，从而影响了钻头的钻进速度，并且由于排屑的不充分，使钻头的寿命明显降低。
本专利属于对上述自钻式中空锚杆钻头的技术改进，来增强钻头部位流体压强，从而提高施工效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种自钻式中空锚杆钻头，能够增强钻头部位流体压强，从而提高施工效率。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种自钻式中空锚杆钻头，包括十字刃、钻头裙部、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、内螺纹、过渡盲孔和2个上水孔；其特征在于：自钻式中空锚杆钻头具有2个下进气孔，下进气孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向下与中心线成55°～65°夹角且通入下排渣槽末端，且所述下进气孔与上水孔在圆周方向间隔分布。
具体的，本发明的一种自钻式中空锚杆钻头，所述的十字刃位于钻头的头部，向下有3°～5°的隙角，通过圆弧与钻头裙部相接。
所述4个上排渣槽与十字刃间隔分布，且上排渣槽呈V型，上排渣槽槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成30～40°夹角；所述下排渣槽紧接着上排渣槽，同样呈V型，且下排渣槽槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡盲孔位于内螺纹的底部，且过渡盲孔直径小于内螺纹孔直径；所述上水孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向上与中心线成30°～40°夹角且通入上排渣槽与下排渣槽交界点。
进一步具体的，下进气孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向下与中心线成55°～65°夹角且通入下排渣槽末端，且所述下进气孔与上水孔在圆周方向间隔分布。
自钻式中空锚杆钻头的使用时，在钻进过程中，钻头打碎的钻屑需排出钻孔才能保证钻头钻进的速度，当水或空气从过渡盲孔中以速度V1流入上水孔时，由于横截面积的突然减小，压缩水或空气的压强增大，流速也随着变大，导致速度V2>V1，根据文丘里效应，就会在上水孔的入口处会形成低压，致使下进气孔中的气流以速度V3进入过渡盲孔，增加过渡盲孔中V1的速度，使得水或空气从上水孔喷出时，压强大幅度提高，冲击钻头周围钻屑，使之沿着排渣槽向后排出。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种自钻式中空锚杆钻头，通过将排渣槽中4个上水孔中的2个改为下进气孔，使水或空气从过渡盲孔进入上水孔时，由于横截面积的减小，速度的增大，在上水孔的入口处形成低压，吸附下进气孔中的空气进入，从而增加水或空气排出上水孔的压强，以此达到清理钻孔的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的A-A剖视图。
图3为本发明的俯视图。
图中：1、十字刃；2、钻头裙部；3、内螺纹；4、过渡盲孔；5、上排渣槽（4个）；6、下排渣槽（4个）；7、上水孔（2个）；8、下进气孔（2个）。
具体实施方式
下面结合附图对本专利进一步解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。
实施例1
一种自钻式中空锚杆钻头，包括十字刃1、钻头裙部2、内螺纹3、过渡盲孔4、4个上排渣槽5、4个下排渣槽6、2个上水孔7和2个下进气孔8；所述的十字刃1位于钻头的头部，向下有3°的隙角，通过圆弧与钻头裙部2相接；所述上排渣槽5共4个，与十字刃1间隔分布，且上排渣槽5呈V型，上排渣槽5槽底由十字刃1中心开始，斜向下与水平面成30夹角；所述下排渣槽6紧接着上排渣槽5，同样呈V型，且下排渣槽6槽底斜向下与水平线成75夹角；所述内螺纹3位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3倍；所述过渡盲孔4位于内螺纹3的底部，且过渡盲孔4直径小于内螺纹3孔直径；上水孔7为通孔，一端贯入过渡盲孔4，另一端斜向上与中心线成30°夹角且通入上排渣槽5与下排渣槽6交界点。下进气孔8为通孔，一端贯入过渡盲孔4，另一端斜向下与中心线成60°夹角且通入下排渣槽6末端，且所述下进气孔8与上水孔7在圆周方向间隔分布。
例如在钻进普通花岗岩的过程中，钻头打碎的钻屑需排出钻孔才能保证钻头钻进的速度，当水或空气从过渡盲孔4中以速度2m/s流入上水孔7时，由于横截面积的突然减小，压缩水或空气的压强增大，流速也随着变大，导致速度V2>V1，根据文丘里效应，就会在上水孔7的入口处会形成低压，致使下进气孔8中的气流以速度V3进入过渡盲孔4，增加过渡盲孔4中V1的速度，使得水或空气从上水孔7喷出时，压强大幅度提高，速度增加为4m/s，冲击钻头周围钻屑，使之沿着排渣槽5、6向后排出。
实施例2
一种自钻式中空锚杆钻头，包括十字刃1、钻头裙部2、内螺纹3、过渡盲孔4、4个上排渣槽5、4个下排渣槽6、2个上水孔7和2个下进气孔8；所述的十字刃1位于钻头的头部，向下有5°的隙角，通过圆弧与钻头裙部2相接；所述上排渣槽5共4个，与十字刃1间隔分布，且上排渣槽5呈V型，上排渣槽5槽底由十字刃1中心开始，斜向下与水平面成40°夹角；所述下排渣槽6紧接着上排渣槽5，同样呈V型，且下排渣槽6槽底斜向下与水平线成85°夹角；所述内螺纹3位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的4倍；所述过渡盲孔4位于内螺纹3的底部，且过渡盲孔4直径小于内螺纹3孔直径；上水孔7一端贯入过渡盲孔4，另一端斜向上与中心线成40°夹角且通入上排渣槽5与下排渣槽6交界点。所述下进气孔8为通孔，一端贯入过渡盲孔4，另一端斜向下与中心线成55°夹角且通入下排渣槽6末端，下进气孔8与上水孔7在圆周方向间隔分布。
例如在钻进火山岩的过程中，当水或空气从过渡盲孔4中以速度2.5m/s流入上水孔7时，在上水孔7的入口处会形成低压，使得水或空气从上水孔7喷出时，压强大幅度提高，速度增加为4.5m/s，冲击钻头周围钻屑沿着排渣槽5、6向后排出。
对比例1
现有技术中的自钻式中空锚杆钻头包括：十字刃1、钻头裙部2、4个上排渣槽5、4个下排渣槽6、内螺纹3、过渡盲孔4和4个上水孔7。其中所述十字刃1位于钻头的头部，向下有3°的隙角，通过圆弧与钻头裙部2相接；所述上排渣槽5共4个，与十字刃1间隔分布，且上排渣槽5呈V型，上排渣槽5槽底由十字刃1中心开始，斜向下与水平面成33°夹角；下排渣槽6紧接着上排渣槽5，同样呈V型，且下排渣槽6槽底斜向下与水平线成80°夹角；所述内螺纹3位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡盲孔4位于内螺纹3的底部，且过渡盲孔4直径小于内螺纹3孔直径，深度10～15mm；上水孔7为通孔，一端贯入过渡盲孔4，另一端斜向上与中心线成35°夹角且通入上排渣槽5与下排渣槽6交界点。
现有技术在钻进过程中，在钻进花岗岩岩石时，以注浆泵压力为0.8MPa，中空锚杆中空直径为20mm为例，水或空气刚出注浆泵的速度为6.4m/s，当水或空气到达钻头部位时，水流或气流的速度已减为2m/s，严重影响钻孔排屑。
可见，在实施过程中，当水或空气通过锚杆中空部分到达钻头部位时，由于能量的损耗，压强减弱，严重影响清理钻孔和排屑，从而影响了钻头的钻进速度，并且由于排屑的不充分，使钻头的寿命明显降低，而改进之后的钻头可以改善这方面的缺陷。
Claims (3)
1.一种自钻式中空锚杆钻头，包括十字刃、钻头裙部、4个对称上排渣槽、4个对称下排渣槽、内螺纹、过渡盲孔和2个上水孔；其特征在于：自钻式中空锚杆钻头具有2个下进气孔，下进气孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向下与中心线成55°～65°夹角且通入下排渣槽末端，且所述下进气孔与上水孔在圆周方向间隔分布；所述的上水孔为通孔，一端贯入过渡盲孔，另一端斜向上与中心线成30°～40°夹角且通入上排渣槽与下排渣槽交界点。
2.根据权利要求1所述自钻式中空锚杆钻头，其特征是：所述的十字刃位于钻头的头部，向下有3°～5°的隙角，通过圆弧与钻头裙部相接。
3.根据权利要求1或2任一项所述自钻式中空锚杆钻头，其特征是：所述的4个上排渣槽与十字刃间隔分布，且上排渣槽呈V型，上排渣槽槽底由十字刃中心开始，斜向下与水平面成30～40°夹角；所述下排渣槽紧接着上排渣槽，同样呈V型，且下排渣槽槽底斜向下与水平线成75～85°夹角；所述内螺纹位于钻头尾部，长度为自钻式中空锚杆体螺距的3-4倍；所述过渡盲孔位于内螺纹的底部，且过渡盲孔直径小于内螺纹孔直径。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Self-drilling type hollow anchor rod drill bit Effective date of registration: 20181022 Granted publication date: 20170104 Pledgee: Zhongyuan bank Limited by Share Ltd. Luoyang branch Pledgor: LOUYANG HENGNUO ANCHOR TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2018990000984 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220707 Granted publication date: 20170104 Pledgee: Zhongyuan bank Limited by Share Ltd. Luoyang branch Pledgor: LOUYANG HENGNUO ANCHOR TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: 2018990000984 |