CN104989282A - 一种喷射钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于LS旋挖机的喷射钻头，包括滑杆座、泥浆过滤器、调压装置、泥浆压缩腔和底座；其特征在于钻头通过调压装置的控制分配压力，部份压力用于钻头切割岩石，另一部份压力传递给泥浆压缩腔压缩泥浆，泥浆经过支流管从钻头冠部的喷射口喷射高压射流，辅助切割岩石并将岩石碎屑返出孔外。同时冷却钻头合金并延长钻头使用寿命，提高了钻孔的效率及降低油耗和钻头的使用成本。

Description

一种喷射钻头

技术领域

本发明属于石油天然气钻探工程、矿山开采、地质钻探、建筑工程、隧道工程、盾构及非开挖等技术设备领域，具体涉及一种旋挖机用喷射钻头。

背景技术

现有的旋挖机在钻岩石施工时，钻头截齿合金在钻进岩石时，因高温不能充分冷却，合金在高温的情况下易磨损或断裂，严重时钻头会变形，钢部件易融化卡死在岩石中，岩石钻进难度大，旋挖机钻进速度慢，耗油量大等问题。为了在钻头进行钻岩时得到充分冷却，有研究者通过在钻头冠部上设置水嘴，水嘴可喷射水流，在钻岩的过程中起到清洗、冲刷和冷却的作用，但此种钻头冷却方式在使用时，仍存在一些问题，如：在钻岩时，固体小颗粒容易通过水嘴进入钻头中，导致水嘴堵塞，无法起到清洗，冷却和冲刷的作用；钻头供水量较大，不利于节约用水；岩石碎屑不易返出。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的提供一种喷射钻头，通过在钻头内部设置泥浆压缩囊，通过泥浆压缩囊喷射出一定压力的射流循环，起到对钻头的冲刷、冷却及岩石碎屑的返出。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种喷射钻头，其特征在于：包括滑杆座、筒体、滑杆、调压装置、底座、泥浆过滤器和泥浆压缩囊，调压装置与底座和泥浆压缩囊连接，泥浆过滤器位于滑杆座内部，滑杆座通过滑杆与筒体上的滑杆套连接，筒体与底座固定连接，位于筒体内部的泥浆压缩囊上部与泥浆过滤器通过单向阀连通，泥浆压缩囊内壁横切面形状与泥浆过滤器外壁横切面形状相同并相匹配，泥浆压缩囊下部与底座上的泥浆主流管通过单向阀连通,调压装置与泥浆压缩囊与底座相连。

进一步的，所述底座下方中部装配振动盘，振动盘下装配组合截齿钻头合金圆盘，底座下方四周装配合金主滚齿、边滚齿及合金喷射钻头。

进一步的，所述底座设置有与泥浆主流管连通的喷射管道及喷射嘴，合金喷射钻头内设置有与喷射管道连通的合金钻头喷射管，所述组合截齿钻头合金圆盘内部设置有与泥浆主流管连通的泥浆支流管。

以上所述滑杆数量为2个以上。

以上所述调压装置为液压调压装置、齿轮调压装置、链条调压装置、气压调压装置、水压调压装置、电动调压装置、弹簧调压装置中的一种。

以上所述泥浆压缩囊的填充物为水、空气、泥浆的一种或几种的混合物。所述泥浆压缩囊数量为1个以上；其横切面为圆形、椭圆形或多边形中的一种。

以上所安装的合金喷射钻头转动时覆盖整个筒体内的圆周面。

以上所安装的合金主滚齿、边滚齿转动时覆盖整个筒体内的圆周面。

以上所述的底座装配的合金喷射钻头根据孔径的大小调整数量。

进一步的，在于底座装配的合金主滚齿、边滚齿根据孔径的大小调整长度、直径和齿数。

进一步的，所述调压装置分配压力分别传送到底座和泥浆压缩囊。

进一步的，所述滑杆包裹有护套。

上述所述的钻头循环射流方法，当泥浆通过泥浆过滤器过滤后，通过单向阀流入泥浆压缩囊，调压装置控制滑杆座的移动对泥浆压缩囊施加压力，当泥浆加压至预设值后通过单向阀流向泥浆主流管，泥浆从泥浆主流管经钻头喷射嘴喷出。

本发明的有益效果

1、本发明钻头通过调压装置的控制分配压力，部份压力用于钻头切割岩石，另一部份压力传递给泥浆压缩腔压缩泥浆，泥浆经过支流管从钻头冠部的喷射口喷射高压射流，辅助切割岩石并将岩石碎屑返出孔外。同时冷却钻头合金并延长钻头使用寿命，提高了钻孔的效率及降低油耗和钻头的使用成本。

2、钻岩时，喷水口喷出高压射流，固体小颗粒不易通过水嘴进入钻头中，水嘴不易堵塞。

3、钻头喷射出的高压射流不仅能起到清洗，冷却和冲刷钻头合金的作用，还可以辅助钻头切割岩石。

4、本发明喷射钻头钻岩的效率高，钻头作业时冷却系统好，不易受到高温变形或损害；钻头喷射的泥浆或水可循环利用，节约新水用量。高压射流还起到辅助钻岩碎屑返出的作用。

附图说明

图1为本发明喷射钻头实施例所提供的主视图。

图2为图1的整体剖视图。

图3为图1的钻头底座视图。

图4为钻头底座1/4剖视图。

图中：

1为滑杆座，2为筒体，3为护套，4为调压装置，5为油袋，6为底座，7为泥浆过滤器，8为滑杆，9为单向阀，10为油缸盖，11为泥浆压缩囊，12为泥浆出口，13为单向阀，14为滑杆套，15为泥浆主流管，16为合金钻头喷射管，17为喷射管道，18为合金主滚齿，19为边滚齿，20为合金喷射钻头，21为喷射嘴，22为泥浆支流管，23为组合截齿钻头合金圆盘，24为震动盘。

具体实施方式

实施例1

一种喷射钻头，包括滑杆座1、筒体2、滑杆8、调压装置4、底座6、泥浆过滤器7和泥浆压缩囊11，调压装置4与底座6和泥浆压缩囊11连接，泥浆过滤器7位于滑杆座1内部，滑杆座1通过滑杆8与筒体2上的滑杆套14连接，筒体2与底座6固定连接，位于筒体2内部的泥浆压缩囊11上部与泥浆过滤器7通过单向阀9连通，泥浆压缩囊11内壁横切面形状与泥浆过滤器7外壁横切面形状相同并相匹配，泥浆压缩囊11下部与底座6上的泥浆主流管15通过单向阀13连通。所述底座6下方中部装配振动盘24，振动盘24下装配组合截齿钻头合金圆盘23，底座6下方四周装配合金主滚齿18、边滚齿19及合金喷射钻头20。所述底座6设置有与泥浆主流管15连通的喷射管道17及喷射嘴21，合金喷射钻头20内设置有与喷射管道17连通的合金钻头喷射管16，所述组合截齿钻头合金圆盘23内部设置有与泥浆主流管15连通的泥浆支流管22。

本发明的喷射钻头在使用前将泥浆压缩囊11内加满水或泥浆，将钻杆套入滑杆座1并放置在需钻孔的中心位置开钻。在钻杆旋转的同时上部加压，加压的大小可根据岩石和土层的硬度而定，滑杆套14与油袋5通过调压装置4连通并分配压力，压力一部分分配到钻头底座6，另一部分分配到泥浆压缩囊11。钻头底座6上的合金在受分配到的压力作用下旋转切割土体和岩体往下钻进，泥浆压缩囊11在受分配到的压力作用下喷射泥浆辅助切割，同时带动震动盘24产生震动起到冲击及破碎岩石加快钻进速度的作用。在泥浆压缩囊11完全压缩并喷完泥浆时需往上提升钻头让泥浆压缩囊11吸满泥浆后在往下钻进重复以上动作。泥浆压缩囊11的工作原理：泥浆通过泥浆过滤器7吸进泥浆通过进口的单向阀9进入泥浆压缩囊11，然后通过上部压力经过泥浆主流管15、合金钻头喷射管16、喷射管道17、喷射嘴21及泥浆支流管22喷射出水或泥浆。

应用实施例

在广西某工地的隧道施工，隧道的花岗岩比较坚硬，用普通钻头截齿合金在钻进岩石时，温度达到300℃，没有加水冷却，合金在高温的情况下工作3-4天即磨损或断裂，后使用本发明喷射钻头，由于加冷水冷却，钻头钻进岩石的温度仅仅150℃，使用寿命为25天，钻岩效率大大提高。

Claims (12)

1.一种喷射钻头，其特征在于：包括滑杆座（1）、筒体（2）、滑杆（8）、调压装置（4）、底座（6）、泥浆过滤器（7）和泥浆压缩囊（11），所述的调压装置（4）与底座（6）和泥浆压缩囊（11）连接，泥浆过滤器（7）位于滑杆座（1）内部，滑杆座（1）通过滑杆（8）与筒体（2）上的滑杆套（14）连接，筒体（2）与底座（6）固定连接，位于筒体（2）内部的泥浆压缩囊（11）上部与泥浆过滤器（7）通过单向阀（9）连通，泥浆压缩囊（11）内壁横切面形状与泥浆过滤器（7）外壁横切面形状相同并相匹配，泥浆压缩囊（11）下部与底座（6）上的泥浆主流管（15）通过单向阀（13）连通。

2.如权利要求1所述的喷射钻头，其特征在于：所述底座（6）下方中部装配振动盘（24），振动盘（24）下装配组合截齿钻头合金圆盘（23），底座（6）下方四周装配合金主滚齿（18）、边滚齿（19）及合金喷射钻头（20）。

3.如权利要求2所述的喷射钻头，其特征在于：所述底座（6）设置有与泥浆主流管（15）连通的喷射管道（17）及喷射嘴（21），合金喷射钻头（20）内设置有与喷射管道（17）连通的合金钻头喷射管（16），所述组合截齿钻头合金圆盘（23）内部设置有与泥浆主流管（15）连通的泥浆支流管（22）。

4.如权利要求1所述的种喷射钻头，其特征在于：所述滑杆（8）数量为2个以上，滑杆（8）包裹有护套（3）。

5.如权利要求1所述的喷射钻头，其特征在于：所述调压装置为液压调压装置、齿轮调压装置、链条调压装置、气压调压装置、水压调压装置、电动调压装置或弹簧调压装置中的一种。

6.如权利要求1所述的喷射钻头，其特征在于：所述泥浆压缩囊（11）数量为1个以上；其横切面为圆形、椭圆形或多边形中的一种；泥浆压缩囊（11）内部有填充物，填充物为水、空气、泥浆的一种或几种的混合物。

7.如权利要求2或3任一项所述的喷射钻头，其特征在于：所安装的合金喷射钻头（20）转动时覆盖整个筒体内的圆周面。

8.如权利要求2或3任一项所述的喷射钻头，其特征在于：所安装的合金主滚齿（18）、边滚齿（19）转动时覆盖整个筒体内的圆周面。

9.如权利要求2或3任一项所述的喷射钻头，其特征在于：底座（6）装配的合金喷射钻头（20）根据孔径的大小调整数量。

10.如权利要求2或3任一项所述的喷射钻头，其特征在于底座（6）装配的合金主滚齿（18）、边滚齿（19）根据孔径的大小调整长度、直径和齿数。

11.如权利要求1或5任一项所述的喷射钻头，其特征在于所述调压装置（4）分配压力分别传送到底座（6）和泥浆压缩囊（11）。

12.一种钻头循环射流方法，其特征在于泥浆通过泥浆过滤器（7）过滤后，通过单向阀（9）流入泥浆压缩囊（11），调压装置控制滑杆座（1）的移动对泥浆压缩囊（11）施加压力，泥浆加压后通过单向阀（13）流向泥浆主流管（15）经钻头喷射嘴喷出。