CN107747475A - 一种射流反循环钻头 - Google Patents

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赵宗智
王贵和
孙建平
刘宝林
任军
李辉
张真
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
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Abstract

本申请涉及一种射流反循环钻头，所述的钻头包括双壁管道，所述的双壁管道的管壁上设置有多个翼片，每个所述的翼片沿所述的管壁的长度方向设置，所述的翼片大致呈上宽下窄的倒三角形，所述的射流反循环钻头还包括固定环，固定环的内侧与所述的多个翼片的上端部相固定连接并将所述的多个翼片圈在固定环内，所述的翼片具有远离所述的双壁管道的截齿钻头安装面，所述的截齿钻头安装面为从上至逐渐向双壁管道靠近的斜面，所述的截齿钻头安装面上安装有多个截齿钻头。

Description

一种射流反循环钻头
技术领域
本申请涉及一种射流反循环钻头，尤其涉及一种用于致密砂卵石地层的射流反循环钻头。
背景技术
由于旋挖钻机进行水下开挖存在部分盲区部位难以清理彻底，遂采用射流式反循环设备作为辅助开挖手段对阴角和盲区部位进行开挖处理。但是在致密砂卵石地层时，现有技术中的一般反循环钻机难以直接抽吸真空高差大于10m的土体(本工程为地铁基坑，地表至土体存在23m的真空高差且基坑面积大难以将水位回灌至10m真空差之内)，而常规的射流反循环虽然能直接进行抽吸，但对致密砂卵石地层的扰动能力和抽吸能力明显不足。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够用于致密砂卵石地层的射流反循环钻头。
为解决以上技术问题，本申请采取如下技术方案：
一种射流反循环钻头，所述的钻头包括双壁管道，所述的双壁管道的管壁上设置有多个翼片，每个所述的翼片沿所述的管壁的长度方向设置，所述的翼片大致呈上宽下窄的倒三角形，所述的射流反循环钻头还包括固定环，固定环的内侧与所述的多个翼片的上端部相固定连接并将所述的多个翼片圈在固定环内，所述的翼片具有远离所述的双壁管道的截齿钻头安装面，所述的截齿钻头安装面为从上至逐渐向双壁管道靠近的斜面，所述的截齿钻头安装面上安装有多个截齿钻头。
优选地，所述的多个截齿钻头的自由端部朝下设置。
优选地，所述的双壁管道的下端连接有反向高速射流装置，所述的反向高速射流装置的下端连接有锥形端部，所述的锥形端部上还设置有多个自由端部朝下的截齿钻头。
优选地，所述的双壁管道包括内管和外管，所述的内管和外管之间形成环状流道，所述的内管内形成上返流道，所述的反向高速射流装置内形成高压腔，所述的环状流道与所述的高压腔相连通，所述的反向高速射流装置上还设置有用于将所述的高压腔与外界连通的反向高速射流喷嘴，所述的反向高速射流喷嘴朝向所述的上返流道。
优选地，所述的反向高速射流喷嘴为环形喷嘴。
优选地，所述的双壁管道靠近所述的反向高速射流装置的位置的侧壁上设置有吸入孔，所述的吸入孔使所述的上返通道与外部环境相连通。
优选地，所述的吸入孔设置在相邻的两个翼片之间，所述的吸入孔与所述的上返通道之间形成土体吸入通道。
优选地，所述的截齿钻头的端部为金刚石材料制成。
优选地，所述的双壁管道的上端还设置有用于连接钻杆的接头。
由于以上技术方案的实施，本申请与现有技术相比具有如下优点：
本申请所述的射流反循环钻头，用于致密砂卵石地层的清理，由于所述的射流反循环钻头包括了多个翼片，使整个射流反循环钻头呈锥形结构，在翼片的上端使用固定环固定，使结构更加牢固，多个翼片上设置了多个截齿钻头，增加了钻头旋转过程中的搅动能力。因此，相比现有技术，本申请所述的射流反循环钻头的结构更牢固，搅动能力更强。
附图说明
下面结合附图和具体的实施方式对本申请做进一步详细的说明。
图1为本申请所述的一种射流反循环钻头的结构示意图；
图2为本申请所述的一种射流反循环钻头的截面结构示意图；
图3为本申请所述的一种射流反循环钻头的截面结构示意图；
图4为本申请所述的一种射流反循环系统的结构示意图，
其中：1、双壁管道；2、翼片；3、固定环；4、截齿钻头；5、锥形端部；6、反向高速射流装置；7、接头；8、土体吸入通道；11、吸入孔；12、外管；13、内管；14、环形流道；15、上返流道；21、截齿钻头安装面；61、反向高速射流喷嘴；62、高压腔；91、射流泵；911、抽吸管；912、出水管；913、排水管；914、第一阀门；915、第二阀门；916、过滤网；100、钻头装置；921、进水管；922、排渣管；923、钻杆；10、钻头；93、驱动机；94、联轴器；95、清水池；96、土体；97、弃渣池；98、接管。
具体实施方式
如图1～3所示，为本申请所述的一种射流反循环钻头，所述的射流反循环钻头具有一双壁管道1，双壁管道1包括外管12和设置在外管12内的内管13，外管12和内管13之间形成用于输送清水的环形流道14，内管13内形成用于向上输送泥水混合物的上返流道15。所述的双壁管道1的下端连接有反向高速射流装置6，反向高速射流装置6内形成高压腔62，高压腔62与环形流道14相连通，反向高速射流装置6还设置有反向高速射流喷嘴61，所述的反向高数射流喷嘴用于将高压腔62内的清水喷射至上返通道内。双壁管道1的下端开设有多个用于供泥水混合物通过的吸入孔11，吸入孔11设置在靠近反向高速射流装置6的位置，在吸入孔11与上返流道15之间形成土体吸入通道8，当反向高速射流喷嘴61向上返通道内喷射清水时，在上返流道15内形成负压，通过吸入孔11将外部的泥水混合物通过土体吸入通道8吸入上返流道15内。反向高速射流装置6只有在所述的反向高速射流喷嘴61处与外部环境相连通。在一种优选的实施方案中，反向高速射流喷嘴61为环形喷嘴，即喷嘴的出水口为环形，这样使向上喷水的水流更大，增加了射流反循环装置的抽吸能力。
本申请所述的射流反循环钻头在结构在进行进一步的改进，以使之能够用于致密砂卵石地层的清理，该项技术的改进为本申请的重要发明点。在双壁管道1上设置了多个翼片2，翼片2的一边沿双壁管道1的长度方向设置，翼片2大致呈上宽下窄的倒三角形，翼片2包括与所述的双壁管道1连接的竖边、与竖边垂直的从双壁管道1向外延伸的横边、从上至下逐渐靠近双壁管道1的斜边。翼片2为3个或3个以上。所述的射流反循环钻头还包括固定环3，固定环3的内侧与所述的多个翼片2的上端部相固定连接并将所述的多个翼片2圈在固定环3内，使整个射流反循环钻头呈上大下小的锥形，并且结构牢固。斜边为用于安装截齿钻头4的截齿钻头安装面21，在截齿钻头安装面21上安装了多个截齿钻头4，截齿钻头4的端部是使用金刚石材料制成，多个截齿钻头4沿斜边从上至下依次均匀的分布。所述的反向高速射流装置6的下端部还设置有锥形端部5，在锥形端部5的表面也设置了多个截齿钻头4。所述的双壁管道1的上端还设置有用于连接钻杆的接头7。
如图4所示，为本申请还涉及一种射流反循环系统，它包括射流泵91、钻头装置92，所述的射流泵91连接有用于抽吸清水的抽吸管911和出水管912，所述的钻头装置100包括钻杆923、设于钻杆23下端的射流反循环钻头10，所述的钻杆923包括外壁和内壁，所述的外壁和内壁之间形成清水通道，所述的清水通道与环状流道14相连通，所述的内壁内形成反向混合物通道，所述的反向混合物通道与所述的内管13相连通，所述的钻杆923上设置有与清水通道相连通的进水管921和与反向混合物通道相连通的排渣管922，所述的进水管921与所述的射流泵91的出水管912相连通。所述的射流反循环系统还包括一排水管913，所述的排水管913与所述的出水管912相连通，所述的排水管913上还设置有第一阀门914。所述的射流泵91的出水管912与所述的钻头装置100的进水管921之间通过接管98相连通。所述的射流反循环系统还包括用于驱动所述的射流泵91的驱动机93，所述的驱动机93与所述的射流泵91之间设置有联轴器94。所述的抽吸管911的一端部连接在所述的射流泵91上，另一端设置在清水池95内并设置有一过滤网916。所述的出水管912上设置有第二阀门915。本申请所述的一种射流反循环系统，在射流泵91的出水管912上设置了排水管913，排水管913上还设置有第一阀门914，用于将射流泵91管道内的多余的水排入清水池95，防止管内水沉积对设备造成损坏。
本申请所述的一种射流反循环系统的工作过程如下：
驱动机93驱动射流泵91工作，射流泵91的抽吸管911从清水池95内抽吸清水，通过出水管912输送钻头装置100的内壁和外壁之间的清水通道内，清水沿着环状的清水通道至下端的射流反循环钻头10，清水经过环形流道14流至高压腔62内，在高压腔62内形成高压，清水从反向高速射流喷嘴61处喷射至上返流道15内，在上返流道15内形成负压，泥水混合物从吸入口进入土体吸入通道8后，被输送至上返流道15内，流经反向混合物通道向上流动通过排渣管922排入弃渣池97内。同时，射流反循环钻头在旋转时，将水与地层的泥土和卵石等混合形成泥水混合物。
清水经过环形流道14流至高压腔62内，在高压腔62内形成高压，清水从反向高速射流喷嘴61处喷射至上返流道15内，在上返流道15内形成负压，泥水混合物从吸入口进入土体吸入通道8后，被输送至上返流道15内。同时，射流反循环钻头在旋转时，将水与地层的泥土和卵石等混合形成泥水混合物。
本申请所述的射流反循环钻头，用于致密砂卵石地层的抽排，由于所述的射流反循环钻头包括了多个翼片2，使整个射流反循环钻头呈锥形结构，在翼片2的上端使用固定环3固定，使结构更加牢固，多个翼片2上设置了多个截齿钻头4，增加了钻头旋转过程中的搅动能力。因此，相比现有技术，本申请所述的射流反循环钻头的结构更牢固，对土体的搅动能力更强。
以上对本申请做了详尽的描述，但本申请不限于上述的实施例。凡根据本申请的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的钻头包括双壁管道，所述的双壁管道的管壁上设置有多个翼片，每个所述的翼片沿所述的管壁的长度方向设置，所述的翼片大致呈上宽下窄的倒三角形，所述的射流反循环钻头还包括固定环，固定环的内侧与所述的多个翼片的上端部相固定连接并将所述的多个翼片圈在固定环内，所述的翼片具有远离所述的双壁管道的截齿钻头安装面，所述的截齿钻头安装面为从上至逐渐向双壁管道靠近的斜面，所述的截齿钻头安装面上安装有多个截齿钻头。
2.根据权利要求1所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的多个截齿钻头的自由端部朝下设置。
3.根据权利要求1所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的双壁管道的下端连接有反向高速射流装置，所述的反向高速射流装置的下端连接有锥形端部，所述的锥形端部上还设置有多个自由端部朝下的截齿钻头。
4.根据权利要求3所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的双壁管道包括内管和外管，所述的内管和外管之间形成环状流道，所述的内管内形成上返流道，所述的反向高速射流装置内形成高压腔，所述的环状流道与所述的高压腔相连通，所述的反向高速射流装置上还设置有用于将所述的高压腔与外界连通的反向高速射流喷嘴，所述的反向高速射流喷嘴朝向所述的上返流道。
5.根据权利要求4所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的反向高速射流喷嘴为环形喷嘴。
6.根据权利要求4所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的双壁管道靠近所述的反向高速射流装置的位置的侧壁上设置有吸入孔，所述的吸入孔使所述的上返通道与外部环境相连通。
7.根据权利要求6所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的吸入孔设置在相邻的两个翼片之间，所述的吸入孔与所述的上返通道之间形成土体吸入通道。
8.根据权利要求6所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的截齿钻头的端部为金刚石材料制成。
9.根据权利要求1所述的一种射流反循环钻头，其特征在于：所述的双壁管道的上端还设置有用于连接钻杆的接头。
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