CN112483030A - 一种便于冷却的取芯钻筒及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种便于冷却的取芯钻筒，所述钻筒筒身一端设有多个锯齿，所述筒身外壁开设多个第一开口槽，所述第一开口槽沿筒身轴向螺旋延伸；所述第一开口槽内设置有冷却管；所述筒身靠近锯齿一端设有喷淋口，所述喷淋口与冷却管连通以用于向所述锯齿喷淋冷却液，所述喷淋口与冷却管出口距离不小于0.3倍筒径；所述筒身远离锯齿一端设有注液口，所述注液口与冷却管连通以用于向冷却管注入冷却液，所述注液口与冷却管入口距离不小于0.2倍筒径。通过在钻筒外壁开设螺旋开口槽，并在开口槽内设置冷却管，通过冷却管将冷却液经喷淋口喷洒至锯齿上，实现对锯齿的快速降温，同时，冷却管壁与钻筒壁发生热交换，实现了对钻筒侧壁的有效降温。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种便于冷却的取芯钻筒及其加工方法。
背景技术
取芯钻筒是钻孔机、打桩机上用于钻孔的关键工作部件，由于取芯钻筒在掘进作业的过程中，钻筒高速转动，将使得钻筒侧壁和前端切割锯齿急速升温，如果不能有效降温冷却，将极大地降低取芯钻头的结构强度、损耗切割锯齿的使用寿命。目前的解决办法是，在取芯钻筒高速转动过程中，通过水管向钻孔处注入冷却水，这种冷却方式存在的弊端是，冷却水无法流入到取芯钻筒前端的切割锯齿处，不能有效地对钻筒侧壁和钻筒前端切割锯齿进行降温。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种便于冷却的取芯钻筒，解决了现有钻筒冷却方式，冷却水无法流入到取芯钻筒前端的切割锯齿处，不能有效地对钻筒侧壁和钻筒前端切割锯齿进行降温的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：
一种便于冷却的取芯钻筒，所述钻筒筒身的一端设有多个锯齿，所述筒身外壁开设多个第一开口槽，所述第一开口槽沿筒身轴向螺旋延伸；所述第一开口槽内设置有冷却管；所述筒身靠近锯齿一端设有喷淋口，所述喷淋口与冷却管连通以用于向所述锯齿喷淋冷却液，所述喷淋口与冷却管出口距离不小于0.3倍筒径；所述筒身远离锯齿一端设有注液口，所述注液口与冷却管连通以用于向冷却管注入冷却液，所述注液口与冷却管入口距离不小于0.2倍筒径。
可选地，所述第一开口槽的两端均设有直线段，以便于与所述喷淋口或注液口通过内置螺纹管连通。
可选地，所述筒身外壁还开设有多个第二开口槽，所述第二开口槽与第一开口槽结构相同。
可选地，所述第一开口槽的截面呈等腰梯形，以便于排砂降阻。
可选地，所述第一开口槽靠近注液口一端设有斜口槽，以便于排砂降阻。
可选地，所述筒身内壁设有多个导流筋，每个所述导流筋的设置位置分别对应一个第一开口槽或第二开口槽。
可选地，所述第一开口槽与第二开口槽的数量的和满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。
一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，包括以下步骤：
S1、于筒身外壁预设位置钻孔，并以所述预设位置为起点，沿预设路径在筒身外壁铣削开口槽；
S2、于筒身两端分别钻设喷淋孔和注液孔，并使所述喷淋孔和注液孔分别与开口槽连通；
S3、沿所述预设路径弯制冷却管，将所述冷却管嵌入开口槽，使冷却管两端分别与喷淋孔和注液孔连通。
可选地，在步骤S1中，所述开口槽的加工数量满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。
可选地，在步骤S1中，还包括：于筒身内壁沿所述预设路径焊接导流筋，使所述导流筋设置位置与开口槽一一对应。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
第一方面，本发明提供一种便于冷却的取芯钻筒，所述钻筒筒身的一端设有多个锯齿，所述筒身外壁开设多个第一开口槽，所述第一开口槽沿筒身轴向螺旋延伸；所述第一开口槽内设置有冷却管；所述筒身靠近锯齿一端设有喷淋口，所述喷淋口与冷却管连通以用于向所述锯齿喷淋冷却液，所述喷淋口与冷却管出口距离不小于0.3倍筒径；所述筒身远离锯齿一端设有注液口，所述注液口与冷却管连通以用于向冷却管注入冷却液，所述注液口与冷却管入口距离不小于0.2倍筒径。本申请通过在钻筒外壁开设螺旋开口槽，并在螺旋开口槽内设置冷却管，通过冷却管将冷却液经喷淋口喷洒至锯齿上，实现对锯齿的快速降温，同时，冷却管壁与钻筒壁发生热交换，实现了对钻筒侧壁的有效降温。
第二方面，本发明还提供一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，包括以下步骤：S1、于筒身外壁预设位置钻孔，并以所述预设位置为起点，沿预设路径在筒身外壁铣削开口槽；S2、于筒身两端分别钻设喷淋孔和注液孔，并使所述喷淋孔和注液孔分别与开口槽连通；S3、沿所述预设路径弯制冷却管，将所述冷却管嵌入开口槽，使冷却管两端分别与喷淋孔和注液孔连通。本发明方法通过在钻筒外壁沿预设路径铣削开口槽，并根据预设路径弯制冷却管，将冷却管嵌入开口槽内与预先开设的喷淋孔和注液孔连通以形成冷却液的流动通道，在钻筒施工作业时通入冷却液，实现对锯齿的快速降温以及对钻筒侧壁的有效降温，延长了锯齿及钻筒的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为便于冷却的取芯钻筒的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为便于冷却的取芯钻筒的立体结构图；
图4为图3中B处的放大图；
图5为便于冷却的取芯钻筒加工方法的步骤流程图；
附图标记：
1-筒身、2-锯齿、3-第一开口槽、4-冷却管、5-喷淋口、6-注液口、7-斜口槽、8-第二开口槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参阅图1-4，一种便于冷却的取芯钻筒，所述钻筒筒身1的一端设有多个锯齿2，所述筒身1外壁开设多个第一开口槽3，所述第一开口槽3沿筒身1轴向螺旋延伸。所述第一开口槽3内设置有冷却管4。所述筒身1靠近锯齿2一端设有喷淋口5，所述喷淋口5与冷却管4连通以用于向所述锯齿2喷淋冷却液，所述喷淋口5与冷却管4出口距离不小于0.3倍筒径；所述筒身1远离锯齿2一端设有注液口6，所述注液口6与冷却管4连通以用于向冷却管4注入冷却液，所述注液口6与冷却管4入口距离不小于0.2倍筒径。优选地，所述第一开口槽3的两端均设有直线段，以便于与所述喷淋口5或注液口6通过内置螺纹管连通，具体是在喷淋口5或注液口6内设置水管，并使水管与冷却管4螺纹连接以保证喷淋口5、冷却管4和注液口6紧密连接，避免连接处发生冷却液泄露的情况。即所述第一开口槽3包括螺旋线段和直线段，所述螺旋线段的两端均设有直线段，所述直线段不与筒身1两侧端面连通，以保证筒身1作业端(设有锯齿一端)和筒身1连接端(与传动机构连接的一端)的结构强度。特别地，所述第一开口槽3的螺旋方向与钻筒进给时的转动方向一致，以将侵入开口槽的砂砾螺旋排除，降低了钻筒的旋转切削阻力，同时还有效减轻了侵入开口槽的砂砾对冷却管4壁的切向挤压力。本申请通过在钻筒外壁开设螺旋开口槽，并在螺旋开口槽内设置冷却管4，通过冷却管4将冷却液经喷淋口5喷洒至锯齿2上，实现对锯齿2的快速降温，同时，冷却管4壁与钻筒壁发生热交换，实现了对钻筒侧壁的有效降温。
作为对上述方案的进一步改进，所述筒身1外壁还开设有多个第二开口槽8，所述第二开口槽8与第一开口槽3结构相同，所述第二开口槽8内不设置冷却管4以专用于排除筒身1外壁的砂砾，以减少第一开口槽3的砂砾侵入量，进一步降低切削阻力和管壁压力。优选地，所述第一开口槽3的截面呈等腰梯形，以便于排砂降阻。请参阅图4，所述第一开口槽3靠近注液口6一端设有斜口槽7，以便于排砂降阻。
作为对上述方案的进一步改进，所述筒身1内壁设有多个导流筋(图中未示)，每个所述导流筋的设置位置分别对应一个第一开口槽3或第二开口槽8，所述导流筋靠近锯齿2一端设有加强齿，以用于破碎筒身1内壁附近的砂石结构，加快排砂速度和降低排砂难度。导流筋的设置，一方面加厚筒壁以增强筒身1强度，另一方面是形成螺旋推动力以加速筒身1内壁附近砂砾的排除，降低旋转切削阻力。
作为对上述方案的进一步改进，所述第一开口槽(3)与第二开口槽(8)的数量的和满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。W/πD表示开口槽宽度相对筒身的周长占比，周长占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些；S/σ表示开口槽深与筒身壁厚的深度占比，深度占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些；Lp/L表示开口槽长度与筒身长度的长度占比，长度占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些。
请参阅图5，一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，包括以下步骤：
S1、于筒身外壁预设位置钻孔，并以所述预设位置为起点，沿预设路径在筒身外壁铣削开口槽；
具体可先采用钻铣床一体机于筒壁外周预设位置完成钻孔及扩孔以便于铣刀的伸入，通过夹持机构使得筒身与机床主轴传动连接，之后铣刀伸入钻孔开始铣削作业，铣刀边进给边铣削，机床主轴同时按预定转速旋转以共同完成螺旋开口槽的加工；
S2、于筒身两端分别钻设喷淋孔和注液孔，并使所述喷淋孔和注液孔分别与开口槽连通；
S3、沿所述预设路径弯制冷却管，将所述冷却管嵌入开口槽，使冷却管两端分别与喷淋孔和注液孔连通；
具体是在喷淋口或注液口内设置水管，并使水管与冷却管螺纹连接以保证喷淋口、冷却管和注液口紧密连接，避免连接处发生冷却液泄露的情况。待冷却管与水管螺纹连接后，即将冷却管与开口槽壁点焊固定。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S1中，所述开口槽的加工数量满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。W/πD表示开口槽宽度相对筒身的周长占比，周长占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些；S/σ表示开口槽深与筒身壁厚的深度占比，深度占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些；Lp/L表示开口槽长度与筒身长度的长度占比，长度占比越小，对筒身结构强度影响越小，则开口槽的数量可相对设置多一些。
作为对上述方案的进一步改进，在步骤S1中，还包括：于筒身内壁沿所述预设路径焊接导流筋，使所述导流筋设置位置与开口槽一一对应，并在导流筋朝向锯齿一端焊接加强齿。加强齿的设置，用于破碎筒身内壁附近的砂石结构，加快排砂速度和降低排砂难度。导流筋的设置，一方面加厚筒壁以增强筒身强度，另一方面是形成螺旋推动力以加速筒身内壁附近砂砾的排除，降低旋转切削阻力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种便于冷却的取芯钻筒，所述钻筒筒身(1)的一端设有多个锯齿(2)，其特征在于：所述筒身(1)外壁开设多个第一开口槽(3)，所述第一开口槽(3)沿筒身(1)轴向螺旋延伸；所述第一开口槽(3)内设置有冷却管(4)；所述筒身(1)靠近锯齿(2)一端设有喷淋口(5)，所述喷淋口(5)与冷却管(4)连通以用于向所述锯齿(2)喷淋冷却液，所述喷淋口(5)与冷却管(4)出口距离不小于0.3倍筒径；所述筒身(1)远离锯齿(2)一端设有注液口(6)，所述注液口(6)与冷却管(4)连通以用于向冷却管(4)注入冷却液，所述注液口(6)与冷却管(4)入口距离不小于0.2倍筒径。
2.根据权利要求1所述的便于冷却的取芯钻筒，其特征在于：所述第一开口槽(3)的两端均设有直线段，以便于与所述喷淋口(5)或注液口(6)通过内置螺纹管连通。
3.根据权利要求2所述的便于冷却的取芯钻筒，其特征在于：所述筒身(1)外壁还开设有多个第二开口槽(8)，所述第二开口槽(8)与第一开口槽(3)结构相同。
4.根据权利要求3所述的便于冷却的取芯钻筒，其特征在于：所述第一开口槽(3)的截面呈等腰梯形，以便于排砂降阻。
5.根据权利要求4所述的便于冷却的取芯钻筒，其特征在于：所述第一开口槽(3)靠近注液口(6)一端设有斜口槽(7)，以便于排砂降阻。
6.根据权利要求2所述的便于冷却的取芯钻筒，其特征在于：所述筒身(1)内壁设有多个导流筋，每个所述导流筋的设置位置分别对应一个第一开口槽(3)或第二开口槽(8)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种便于冷却的取芯钻筒，其特征在于，所述第一开口槽(3)与第二开口槽(8)的数量的和满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。
8.一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、于筒身外壁预设位置钻孔，并以所述预设位置为起点，沿预设路径在筒身外壁铣削开口槽；
S2、于筒身两端分别钻设喷淋孔和注液孔，并使所述喷淋孔和注液孔分别与开口槽连通；
S3、沿所述预设路径弯制冷却管，将所述冷却管嵌入开口槽，使冷却管两端分别与喷淋孔和注液孔连通。
9.根据权利要求8所述的一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，其特征在于，在步骤S1中，所述开口槽的加工数量满足以下公式：
其中，M表示钻筒外壁开口槽数量，且W值取整数，D表示钻筒直径，W表示开口槽宽度，σ表示钻筒壁厚，S表示开口槽深度，L表示钻筒长度，Lp表示开口槽螺旋线径长度。
10.根据权利要求8或9所述的一种便于冷却的取芯钻筒加工方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括：于筒身内壁沿所述预设路径焊接导流筋，使所述导流筋设置位置与开口槽一一对应。
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- 2020-10-23 CN CN202011144975.3A patent/CN112483030B/zh active Active
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