CN107725968B - 旋转清障钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转清障钻头，包括钻头本体，钻头本体内设置有高压水容纳腔体，高压水容纳腔体的腔壁内设置有多条沿腔壁由上至下贯通的螺旋水道，螺旋水道均包括进水口和出水口，以使得高压水容纳腔体中的高压水由进水口进入相对应的螺旋水道并由出水口流出以对旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力，通过设置螺旋水道，使该旋转清障钻头在排水管道中高速旋转前进，即可疏通被垃圾堵塞物堵塞的排水管道，通过在钻头本体的外表面上设置有用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片，使该旋转清障钻头对排水管道中的大型软质垃圾堵塞物和硬质垃圾堵塞物都具有很大的破碎能力，对于难以疏通的排水管道，该旋转清障钻头都能顺利疏通。

Description

旋转清障钻头
技术领域
本发明涉及管道清障装置技术领域，具体涉及一种旋转清障钻头。
背景技术
随着城市建设向着现代化的方向发展，城市的排水设施的建设与维护也需要紧跟城市发展壮大的步伐，排水设施是城市正常运转的重要保障，排水设施的畅通能够确保城市环境干净卫生、居民健康生活。
目前，由于设施老化及监管不到位等原因，许多城市的排水管道存在淤堵严重的现象，直接影响到排水管道的排水能力，在雨季甚至会形成内涝，道路上到处是雨水或污水，严重影响人们的交通出行，更严重还会造成住宅房屋被淹，进而造成巨大的经济损失，严重影响到居民生活及城市形象。
对排水管道中堵塞物的清理是市政管理部门维护城市排水设施畅通的一项重要工作。通常的做法是采用清障设备对排水管道中的堵塞物进行清理，但是现有的清障设备在使用过程中尚存在以下有待解决的技术问题：
一是不能清理排水管道中的柔软堵塞物，因排水管道中的垃圾种类繁多，有许多是柔软的垃圾，比如，有破烂衣物、破棉被、尼龙编织袋等大型的软体垃圾，这些垃圾在排水管道中逐渐累积，最后形成堵塞在排水管道中垃圾团，直至将排水管道堵死，排水管道中的水无法将其冲走，除人工清理外，也没有一种能够省时省力的现有设备能够将其清理出来。
二是不能清理排水管道中的硬质堵塞物，排水管道内存在着大小不同、形状各异的硬性垃圾，例如，有砖头大小的石头块、凝结成块状的水泥砂浆等，这些硬质垃圾刚进入排水管道中时不会对排水管道的流通造成影响，当时间长久之后许多硬质垃圾堆积在一起就会降低排水管道的排水能力，硬质堵塞物无法被排水管道中的水流冲走，并且从上游漂流下来的软性垃圾会把硬质垃圾中的缝隙堵死，软性垃圾包裹住硬质垃圾形成的垃圾团更加难以清理，最终造成排水管道中的积水越来越多，污水会漫延到地面上污染环境，给居民生活造成严重影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种旋转清障钻头，解决现有技术中排水管道中的垃圾堵塞物难以清理，尤其是由软质垃圾和硬质垃圾混合在一起的垃圾团堵塞物难以清理的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种旋转清障钻头，包括钻头本体，该钻头本体内设置有高压水容纳腔体，该钻头本体的后端设置有用于向该高压水容纳腔体中注入高压水的注水口，该高压水容纳腔体的腔壁内设置有多条沿该腔壁由上至下贯通的螺旋水道，该螺旋水道均包括进水口和出水口，该进水口均位于该高压水容纳腔体顶部的壁面上，该出水口均位于该钻头本体下部的外表面上，以使得该高压水容纳腔体中的高压水由该进水口进入相对应的该螺旋水道并由该出水口流出以对该旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力。
优选的，钻头本体的外表面上设置有用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片组。
优选的，该钻头本体为子弹头形状，且该高压水容纳腔体为相对应的子弹头形状，该钻头本体的长度在120～140mm之间，外径在70～90mm之间，内径在60～68mm之间，该高压水容纳腔体的腔壁的厚度在7～9mm之间，该螺旋水道的直径在3～5mm之间。
优选的，该刀片组包括四列均匀布设在该钻头本体的外周面上的周面刀片，每列该周面刀片包含有三个，还包括两个对称设置在该钻头本体顶部的顶部刀片。
优选的，该刀片均呈月牙形状，包括两端的尖端部和中间的凸起部，该凸起部的最高处高度在5～7mm之间；该刀片的下表面贴合在该钻头本体的外表面，该刀片在该钻头本体的外表面上沿135°角平行排列，且倾斜方向与该螺旋水道的旋向一致。
优选的，该刀片的近安装端向下逐渐增宽，该刀片与该钻头本体一体成型设置。
优选的，该螺旋水道设置有六条，六条该螺旋水道构造相同，并在该高压水容纳腔体的腔壁内均匀分布，该螺旋水道的出水口均位于该高压水容纳腔体的下端面上。
优选的，该旋转清障钻头的顶端开设有喷水孔，以使得该高压水容纳腔体中的高压水喷出对排水管道中的堵塞物进行冲洗。
优选的，该钻头本体的尾部设置有用于与管道清障车的高压水管自由旋转密封连接的水管接头，该水管接头与该钻头本体一体成型。
优选的，该螺旋水道呈螺旋弧形，该螺旋水道的出水口与该旋转清障钻头的中轴线的夹角在30°～60°之间。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1. 本发明旋转清障钻头能够在排水管道中旋转前进，该旋转清障钻头包括钻头本体，钻头本体内设置有高压水容纳腔体，钻头本体的后端设置有用于向高压水容纳腔体中注入高压水流的注水口，高压水容纳腔体的腔壁内设置有多条沿腔壁由上至下贯通的螺旋水道，螺旋水道均包括进水口和出水口，进水口均位于高压水容纳腔体顶部的壁面上，出水口均位于钻头本体下部的外表面上，以使得高压水容纳腔体中的高压水由进水口进入相对应的螺旋水道并由出水口流出以对旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力，通过设置螺旋水道，使该旋转清障钻头在排水管道中高速旋转前进，能够疏通被垃圾堵塞物堵塞的排水管道。
2. 本发明旋转清障钻头可以破碎排水管道中的垃圾堵塞物，通过在钻头本体的外表面上设置用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片，使该旋转清障钻头对排水管道中的垃圾堵塞物具有很大的破碎力，无论是砖块、混凝土块等硬质垃圾堵塞物还是破棉被、破编织袋等软质垃圾堵塞物，或者硬质垃圾与软质垃圾结合在一起形成的堵塞物，该旋转清障钻头都能成功清理掉。
附图说明
图1为本发明旋转清障钻头实施例1的立体图；
图2为图1中钻头本体的腔壁内螺旋水道的示意图；
图3为图1中旋转清障钻头的螺旋水道中喷出的高压水对旋转清障钻头反作用力的示意图；
图4为图1中旋转清障钻头的后视图；
图5为图1中旋转清障钻头的侧视图；
图6为图1中旋转清障钻头的前视图；
图7为图1中旋转清障钻头的刀片的结构示意图；
图8为本发明旋转清障钻头实施例2的立体图；
图9为图8中旋转清障钻头的后视图；
图10为图8中旋转清障钻头与高压水管前端的接头相连接的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
以下实施例中所涉及的零部件、材料等，如无特别说明，则均为常规市售产品。
实施例1
请一并参阅图1至图7，图1为本发明旋转清障钻头实施例1的立体图，图2为图1中钻头本体的腔壁内螺旋水道的示意图，图3为图1中旋转清障钻头的螺旋水道中喷出的高压水对旋转清障钻头反作用力的示意图，图4为图1中旋转清障钻头的后视图，图5为图1中旋转清障钻头的侧视图，图6为图1中旋转清障钻头的前视图，图7为图1中旋转清障钻头的刀片的结构示意图。
本发明旋转清障钻头包括钻头本体11，钻头本体11内设置有高压水容纳腔体111，钻头本体11的后端设置有用于向高压水容纳腔体111中注入高压水流的注水口112，该旋转清障钻头的注水口112处连接高压水管用于向高压水容纳腔体111中注入高压水。
高压水容纳腔体111的腔壁114内设置有多条沿腔壁114由上至下贯通的螺旋水道113，如图2所示，图2相当于将腔壁114沿螺旋水道113剖开后的内部视图，腔壁114内形成有多条螺旋状的孔道，这些孔道为螺旋水道113，如图4所示，从该旋转清障钻头的后方观测，螺旋水道113均包括进水口1131和出水口1132，进水口1131均位于高压水容纳腔体111顶部的壁面上，出水口1132均位于钻头本体11下部的外表面上，以使得高压水容纳腔体111中的高压水由进水口1131进入相对应的螺旋水道113并由出水口1132流出以对旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力。
该旋转清障钻头后端连接的水管中输送的高压水进入高压水容纳腔体111中，再从高压水容纳腔体111的顶端的进水口1131进入螺旋水道113，并由位于该旋转清障钻头后部外表面的出水口1132流出，相当于该旋转清障钻头后端连接的水管中输送的高压水进入高压水容纳腔体111中之后向相反的方向高速流动，高压水向后流动的同时对该旋转清障钻头施加了一个反向作用力F（图3所示）。
高压水容纳腔体111中的高压水经出水口1132喷出时具有动能，其瞬时能量的大小可用公式W=1/2mv²，其中，m代表出水口1132每秒喷出水的质量，v代表出水口1132出水的瞬时速度，W代表出水口1132喷出的水的动能大小， m和/或v越大，W越大。根据牛顿第三定律可知，出水口1132喷出的水作用在旋转清障钻头上有一个反向作用力F，通过控制m和/或v的大小可以调节反向作用力F的大小。
图3中的轴X1代表该旋转清障钻头的中轴线，轴X2代表出水口1132的倾斜方向，夹角α代表螺旋水道113的出水口1132与旋转清障钻头的中轴线的夹角。如图3所示，该反向作用力F可分解为轴向力F2和径向力F1，由于螺旋水道113绕着腔壁114有回旋角度，所以当高压水容纳腔体111中的高压水由螺旋水道113中高速流过时，从出水口1132流出的高压水对旋转清障钻头施加的反向作用力F可以分解为与腔壁114的表面相切的的径向力F1和与旋转清障钻头的中轴线平行的轴向力F2，径向力F1对旋转清障钻头施加回转的径向力矩促使旋转清障钻头高速自转，而轴向力F2推动旋转清障钻头向前高速运动。
螺旋水道113整体上呈螺旋弧形，螺旋水道113的出水口1132与旋转清障钻头的中轴线的夹角α在30°～60°之间，出水口1132与旋转清障钻头的中轴线的夹角α越大，旋转清障钻头受到的径向力F1越大，旋转清障钻头转动越快，出水口1132与旋转清障钻头的中轴线的夹角α越小，旋转清障钻头受到的轴向力F2越大，旋转清障钻头前进越快，根据不同的使用需求，将出水口1132与旋转清障钻头的中轴线的夹角α设置为不同大小的角度。螺旋水道113呈螺旋弧形，能够使高压水容纳腔体111中的高压水更加顺畅的流出。
如图4所示，螺旋水道113设置有六条，六条螺旋水道113构造相同，并在高压水容纳腔体111的腔壁114内均匀分布，螺旋水道113的出水口1132均位于高压水容纳腔体111的下端面1111上。图4中对应有六个位于高压水容纳腔体111顶部壁面上的进水口1131和六个位于高压水容纳腔体111的下端面1111上的出水口1132。螺旋水道113在腔壁114内均匀分布有利于对旋转清障钻头施加均匀的推力，且将出水口1132设置在高压水容纳腔体111的下端面1111上，使得从出水口1132流出的高压水对旋转清障钻头施加的反作用力完全分解为轴向力F2和径向力F1，反作用力F被更加高效的利用。该旋转清障钻头受到的力是六条螺旋水道113的出水口1132喷出的高压水对旋转清障钻头施加的合力。
本实施例中，腔壁114内的螺旋水道113是横截面为圆形的光滑螺旋弧形的孔，但螺旋水道113的形状不限于此，还可以是沿腔壁114具有回旋角度的、横截面为三角形或方形的光滑螺旋弧形的孔，还可以是沿腔壁114贯通、具有回旋角度的多段直线形孔连通而成的通孔，只要在腔壁114内贯通并沿旋转清障钻头的中轴线回转一定角度的孔在通入高压水后都能促使旋转清障钻头前进和自转的要求。
钻头本体11为子弹头形状，且高压水容纳腔体111为相对应的子弹头形状，如图4和图5所示，钻头本体11的长度L1在120～140mm之间，外径D1在70～90mm之间，内径D2在60～68mm之间，内径D2的大小即高压水容纳腔体111的直径的大小，高压水容纳腔体111的腔壁114的厚度L2在7～9mm之间，螺旋水道113的直径D3在3～5mm之间。需要说明的是，外径D1是指钻头本体11外表面的最大横截面的直径，内径D2是指高压水容纳腔体111内最宽处的间距大小。子弹头形状的钻头本体11更加利于破碎前进过程中遇到的障碍物，且在排水管道中前行时受到的污水的阻力较小。在其他实施例中，钻头本体也可以是锥形、棱锥形或者由前端锥形与后端圆柱组合成的形状。
进一步的，钻头本体11的外表面上设置有用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片组，刀片组包括多个刀片115，刀片115由耐磨金属材质制作而成，对于排水管道中的软质垃圾堵塞物和硬质垃圾堵塞物都具有快速破碎的能力。
如图6所示，刀片115包括四列均匀布设在钻头本体11的外周面上的周面刀片，每列周面刀片包含有三个，还包括两个对称设置在钻头本体11顶部的顶部刀片，顶部刀片起到快速进入垃圾堵塞物中的作用，周面刀片起到对垃圾堵塞物快速破碎的作用，周面刀片和顶部刀片相结合使得该旋转清障钻头在破碎垃圾堵塞物时不会被包裹在堵塞物中，提高对垃圾堵塞物的清理成功率。
如图7所示，刀片115均呈月牙形状，包括两端的尖端部1151和中间的凸起部1152，凸起部1152的最高处高度H1在5～7mm之间，刀片115的下表面贴合在钻头本体11的外表面。
刀片115在钻头本体11的外表面上沿135°角平行排列，如图5所示，刀片115沿135°角平行排列是指刀片115与水平线之间夹角β为135°。刀片115的倾斜方向与螺旋水道113的旋向一致，刀片115的长度均在70mm左右，刀片115近安装端向下逐渐增宽，刀片115均与钻头本体11一体成型设置。
月牙形状的刀片115与钻头本体的外表面刚好相匹配，且切削能力强，刀片较长使得使用时间更加长久。刀片的倾斜角度与螺旋水道113的旋向相同能够使刀刃1153与垃圾堵塞物接触力度大，进一步增强刀片对垃圾堵塞物的破碎能力。刀片115近安装端增宽并与钻头本体一体成型，使得刀片115不会轻易发生断裂，刀片115的强度好。
实施例2
请一并参阅图8至图10，图8为本发明旋转清障钻头实施例2的立体图，图9为图8中旋转清障钻头的后视图，图10为图8中旋转清障钻头与高压水管前端的接头相连接的剖视图。在钻头本体21的尾部设置有用于与管道清障车的高压水管自由旋转密封连接的水管接头22，水管接头22与钻头本体21一体成型，水管接头22的后端口221即为向高压水容纳腔体211中注入高压水的注水口。旋转清障钻头在与管道清障车的高压水管密封连接的同时还要能够自由旋转，设置水管接头22使得连接更加方便，可以通过密封轴承连接水管接头22和管道清障车的高压水管。
如图10，在水管接头22的外表面套设有轴承座23，轴承座23的前端内部安装有前端轴承231，并在轴承座23的前端面上安装有轴承盖233用于将前端轴承231固定在轴承座23内部；轴承座23的后端内部安装有后端轴承232，并通过卡在水管接头22上的卡簧234将后端轴承232固定在轴承座23内部，然后采用螺栓将高压水管接头24固定连接在轴承座23的后端面上，高压水管25中的高压水即可进入高压水容纳腔体211中。
进一步的，在旋转清障钻头的顶端开设有喷水孔216，以使得高压水容纳腔体211中的高压水喷出对排水管道中的堵塞物进行冲洗。旋转清障钻头在破碎垃圾堵塞物时会产生垃圾碎屑，通过喷水孔216对垃圾碎屑进行冲洗，使得旋转清障钻头与未被破碎的垃圾堵塞物接触，对垃圾堵塞物继续切割破碎，如果不对垃圾碎屑进行冲洗，旋转清障钻头可能被垃圾碎屑包裹住而无法继续转动或降低旋转清障钻头的转速。
基于以上实施例，本发明旋转清障钻头包括钻头本体，钻头本体内设置有高压水容纳腔体，钻头本体的后端设置有用于向高压水容纳腔体中注入高压水的注水口，高压水容纳腔体的腔壁内设置有多条沿腔壁由上至下贯通的螺旋水道，螺旋水道均包括进水口和出水口，进水口均位于高压水容纳腔体顶部的壁面上，出水口均位于钻头本体下部的外表面上，以使得高压水容纳腔体中的高压水由进水口进入相对应的螺旋水道并由出水口流出以对旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力，通过设置螺旋水道，使该旋转清障钻头在排水管道中高速旋转前进，能够疏通被垃圾堵塞物堵塞的排水管道，通过在钻头本体的外表面上设置用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片，使该旋转清障钻头对排水管道中的软质垃圾堵塞物和硬质垃圾堵塞物都具有很大的破碎能力，对于难以疏通的排水管道，该旋转清障钻头都能顺利排通。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种旋转清障钻头，包括钻头本体，其特征在于，所述钻头本体内设置有高压水容纳腔体，所述钻头本体的后端设置有用于向所述高压水容纳腔体中注入高压水流的注水口，所述高压水容纳腔体的腔壁内设置有多条沿所述腔壁由上至下贯通的螺旋水道，所述螺旋水道均包括进水口和出水口，所述进水口均位于所述高压水容纳腔体顶部的壁面上，所述出水口均位于所述钻头本体的底面上，在使用时以使注入所述高压水容纳腔体中的高压水流经由所述进水口进入相对应的螺旋水道并由对应的出水口流出，以对所述旋转清障钻头施加向前的驱动力和转动的回转力；
所述钻头本体的外表面上设置有用于切割破碎排水管道中堵塞物的刀片组；在所述钻头本体的尾部设置有用于与管道清障车的高压水管自由旋转密封连接的水管接头，所述水管接头与所述钻头本体一体成型。
2.根据权利要求1所述的旋转清障钻头，其特征在于，所述钻头本体为子弹头形状，且所述高压水容纳腔体为相对应的子弹头形状，所述钻头本体的长度为120～140mm，外径为70～90mm，内径为60～68mm，所述高压水容纳腔体的腔壁的厚度为7～9mm，所述螺旋水道的直径为3～5mm。
3.根据权利要求1或2所述的旋转清障钻头，其特征在于，所述刀片组包括四列均匀布设在所述钻头本体的外周面上的周面刀片，以及两个对称设置在所述钻头本体顶部的顶部刀片，每列所述周面刀片包含有三个刀片。
4.根据权利要求3所述的旋转清障钻头，其特征在于，所述刀片均呈月牙状，包括两端的尖端部和中间的凸起部，所述凸起部的最高处高度为5～7mm；所述刀片的安装端贴合在所述钻头本体的外表面，所述刀片在所述钻头本体的外表面上沿135°角平行排列，且倾斜方向与所述螺旋水道的旋向相一致。
5.根据权利要求4所述的旋转清障钻头，其特征在于，所述刀片的近安装端向下逐渐增宽，所述刀片与所述钻头本体一体成型设置。
6.根据权利要求1所述的旋转清障钻头，其特征在于，在所述高压水容纳腔体的腔壁内均匀分布有六条构造相同的螺旋水道，且各螺旋水道的出水口均位于所述高压水容纳腔体的下端面上。
7.根据权利要求1至2任一项权利要求所述的旋转清障钻头，其特征在于，在所述旋转清障钻头的顶端开设有喷水孔，在使用时以使得所述高压水容纳腔体中的高压水喷出对排水管道中的堵塞物进行冲洗。
8.根据权利要求1所述的旋转清障钻头，其特征在于，所述螺旋水道呈螺旋弧形，所述螺旋水道的出水口与所述旋转清障钻头的中轴线的夹角为30°～60°。
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