CN117948045A - 一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻头技术领域，具体公开了一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括钻杆以及与钻杆连接的正向钻头，所述正向钻头上固定连接有若干个正向触齿，其特征在于，还包括；反向钻头以及反向钻头上连接的若干个反向触齿，所述反向钻头套设在所述正向钻头上，相对于所述正向钻头反向转动的若干个反向触齿连接在所述反向钻头上；反向传动机构，用于将所述钻杆上转动动力提供给所述反向触齿进行反向转动的反向传动机构设置在所述反向钻头上，若干个所述动力齿条设置在所述环形槽内；本发明通过设置反向转动的反向钻头能够在反向钻头进行正向转动的同时进行相反转动，如此提高对岩土的切割效果。

Description

一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头

技术领域

本发明涉及钻头技术领域，具体为一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头。

背景技术

隧道地质钻探调查，是指对钻探区域进行详细的地质调查,包括地质构造、岩性分布等。-收集现有地下水位、地下水流动方向等相关资料；

例如中国公开号CN117145395B一种高效钻进钻头包括刀盘，连接在传动组件的输出端，刀盘背离传动组件的一面设置有多个平行设置的转动杆，转动杆沿刀盘的中心至外圈依次设置，所述刀盘上设置有刀盘盖，当设置的刀具碰触到硬物时，其相邻的两个刀具向碰到硬物的刀具靠近，同时连接这两个刀具的支撑杆沿凹槽滑动，使得这两个刀具切割程度加深，从而提高对硬物两侧泥土的去除；

上述技术通过设置刀具的配合解决了当钻头碰到难以钻进的硬物时，钻头直接将其进行破碎，对钻头会造成很大磨损，进而影响钻进设备的钻进效率的问题，但现有的取芯钻头依然只是单向转动，无法在转动的同时还能进行反向转动，但遇到复杂环境时，就无法达到相互剪切的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括钻杆以及与钻杆连接的正向钻头，所述正向钻头上固定连接有若干个正向触齿，还包括反向钻头，所述反向钻头套设在所述正向钻头上，反向触齿，相对于所述正向钻头反向转动的若干个所述反向触齿连接在所述反向钻头上；反向传动机构，用于将所述钻杆上转动动力提供给所述反向触齿进行反向转动的反向传动机构设置在所述反向钻头上。

优选地，所述反向传动机构包括贯穿所述反向钻头管体的动力传输杆和所述钻杆上的若干个动力齿条，所述钻杆与所述正向钻头之间开设有环形槽，若干个所述动力齿条设置在所述环形槽内。

优选地，所述动力传输杆朝向所述环形槽的一端连接有传动齿轮，远离所述环形槽的一端连接有动力齿轮，所述动力齿轮设置在所述反向钻头内。

优选地，所述反向钻头内还设置有转动钢带，所述转动钢带朝向所述动力齿轮的一侧固定连接有若干个与所述动力齿轮配合的钢带齿，所述转动钢带为环形结构。

优选地，所述反向触齿连接在所述转动钢带背向所述动力齿轮的一侧上。

优选地，所述正向钻头朝向所述反向钻头内壁的一面设置有若干个环形分布的管道滚珠。

优选地，所述反向钻头与所述转动钢带接触的上下面上安装有若干个滑动滚珠；设置的滑动滚珠减少转动钢带与反向钻头之间的摩擦力，提高能量传递效果。

优选地，所述正向触齿和反向触齿均为等腰梯形结构或直角梯形结构，若所述正向触齿和反向触齿为直角梯形结构，则正向触齿与反向触齿相向的一面平行，所述正向触齿和反向触齿上均连接有弧形体。

优选地，所述反向触齿上安装有撞针以及撞针上连接的受力板，所述反向触齿上开设有安装槽孔，所述撞针和受力板活动连接在所述安装槽孔内，所述受力板材质是永磁体。

优选地，所述正向触齿上安装有将所述撞针推出的动力机构，当正向触齿与反向触齿上下相互重合时，正向触齿上的动力机构对撞针提供动力，让其顶出。

优选地，所述动力机构是电磁发生器。

优选地，所述动力机构是高压喷水头。

本发明至少具备以下有益效果：

1、通过设置反向转动的反向钻头能够在反向钻头进行正向转动的同时进行相反转动，如此提高对岩土的切割效果；

2、通过设置的梯形结构，提高受力效果，且共同为直角梯形结构的正向触齿和反向触齿可以形成一个更大的梯形结构，提高整体效果；

3、通过设置的电磁发生器能够推动受力板进行受力，从而让撞针露出，提高反向触齿周向的破坏效果；高压喷水头连通外界水源并通过水泵将水喷出时高压喷水头不仅能够提供降尘的作用，还能对撞针提高向上的动力。

附图说明

图1为本发明实施例一钻杆和反向钻头整体立体结构示意图；

图2为本发明实施例一钻杆和反向钻头分离立体结构示意图；

图3为本发明实施例一反向钻头立体对比结构示意图其中（a）为反向钻头正向（b）为反向钻头背向；

图4为本发明实施例一转动钢带和动力传输杆立体连接结构示意图；

图5为本发明图4中A处局部放大结构示意图；

图6为本发明实施例一转动钢带和动力齿轮内部连接结构示意图；

图7为本发明实施例二触齿等腰梯形和直角梯形对比立体结构示意图其中（a）为等腰梯形（b）为直角梯形；

图8为本发明实施例三弧形体与反向触齿和正向触齿连接立体结构示意图；

图9为本发明实施例四动力机构倾斜设置与竖直设置立体对比结构示意图其中（a）为倾斜设置（b）为竖直设置；

图10为本发明实施例四安装槽孔倾斜设置与竖直设置内部对比结构示意图其中（a）为倾斜设置（b）为竖直设置；

图11为本发明实施例四反向触齿和正向触齿接重合时与非重合时内部对比结构示意图其中（a）为非重合时（b）为重合时；

图12为本发明实施例五动力机构立体结构示意图；

图13为本发明实施例五动力机构内部结构示意图。

图中：1、钻杆；2、反向钻头；201、反向触齿；202、滑动滚珠；203、撞针；204、受力板；205、弧形体；3、正向钻头；301、动力齿条；302、管道滚珠；303、正向触齿；304、电磁发生器；305、高压喷水头；4、动力传输杆；401、动力齿轮；402、传动齿轮；5、转动钢带；501、钢带齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-图6，一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括钻杆1以及与钻杆1连接的正向钻头3，正向钻头3上固定连接有若干个正向触齿303，还包括反向钻头2，反向钻头2套设在正向钻头3上，反向触齿201，相对于正向钻头3反向转动的若干个反向触齿201连接在反向钻头2上；反向传动机构，用于将钻杆1上转动动力提供给反向触齿201进行反向转动的反向传动机构设置在反向钻头2上；通过设置反向转动的反向钻头2能够在反向钻头2进行正向转动的同时进行相反转动，如此提高对岩土的切割效果；

反向传动机构包括贯穿反向钻头2管体的动力传输杆4和钻杆1上的若干个动力齿条301，钻杆1与正向钻头3之间开设有环形槽，若干个动力齿条301设置在环形槽内；

动力传输杆4朝向环形槽的一端连接有传动齿轮402，远离环形槽的一端连接有动力齿轮401，动力齿轮401设置在反向钻头2内；

反向钻头2内还设置有转动钢带5，转动钢带5朝向动力齿轮401的一侧固定连接有若干个与动力齿轮401配合的钢带齿501，转动钢带5为环形结构；

反向触齿201连接在转动钢带5背向动力齿轮401的一侧上；

正向钻头3朝向反向钻头2内壁的一面设置有若干个环形分布的管道滚珠302；

反向钻头2与转动钢带5接触的上下面上安装有若干个滑动滚珠202；设置的滑动滚珠202减少转动钢带5与反向钻头2之间的摩擦力，提高能量传递效果；

具体的，当钻杆1进行转动时钻杆1上的动力齿条301进行转动，如此与动力齿条301啮合的传动齿轮402带动动力传输杆4上的动力齿条301进行转动，动力齿条301带动通过钢带齿501啮合的转动钢带5进行受力，受力的转动钢带5进行环形转动，此时钻杆1向左转动时，连接的动力齿条301向右转动，如此整个转动钢带5相对于钻杆1进行反方向转动，如此转动钢带5上的反向触齿201进行反向转动，对岩土进行切割时，相反转动的反向触齿201和正向触齿303相当于剪刀，不仅能够对岩土进行研磨还能进行剪切，提高对复杂地层的钻探效果。

实施例二

请参阅图7，本实施例在实施例一的基础上进一步的，一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括正向触齿303和反向触齿201均为等腰梯形结构或直角梯形结构，若正向触齿303和反向触齿201为直角梯形结构，则正向触齿303与反向触齿201相向的一面平行；通过设置的梯形结构，提高受力效果，且共同为直角梯形结构的正向触齿303和反向触齿201可以形成一个更大的梯形结构，提高整体效果，正向触齿303和反向触齿201上均连接有弧形体205；

具体的，设置的梯形结构能够形成更佳的受力结构，提高强度，且设置的弧形体205，能够更好的模拟剪刀结构，提高剪切效果。

实施例三

请参阅图8，本实施例在实施例二的基础上再进一步的，一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括反向触齿201上安装有撞针203以及撞针203上连接的受力板204，反向触齿201上开设有安装槽孔，撞针203和受力板204活动连接在安装槽孔内，受力板204材质是永磁体；正向触齿303上安装有将撞针203推出的动力机构，当正向触齿303与反向触齿201上下相互重合时，正向触齿303上的动力机构对撞针203提供动力，让其顶出；

具体的，在进行旋转切割钻孔时，反向触齿201和正向触齿303竖直方向一旦重合，设置的动力机构对撞针203提供动力，如此撞针203向上顶出，如此钻头不仅能够在横向进行推进，还能对钻头的周向进行施压受力，当竖直方向的反向触齿201和正向触齿303不重合时，则撞针203没有动力顶出，如此钻头在进行旋转的同时撞针203实际是在同步上下运动，达到阶段性的破坏的效果；

若撞针203一直突出，则钻头摩擦力较大，旋转效果未必会较佳，且撞针203容易磨损，寿命不长，通过阶段性且具有频率的顶出，则解决了该问题，转动的速度越大则撞针203上下频率则越快。

实施例四

请参阅图9-图11，本实施例在实施例三的基础上更进一步的，一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括动力机构是电磁发生器304；通过设置的电磁发生器304能够推动受力板204进行受力，从而让撞针203露出，提高反向触齿201周向的破坏效果；

具体的，设置的动力机构可以是电磁发生器304，通过磁力进行推动，且由于反向触齿201和正向触齿303均为梯形结构，如此内部的撞针203和动力机构可以斜向设置也可以竖直设置。

实施例五

请参阅图10，本实施例在实施例四的基础上还进一步的，一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括动力机构是高压喷水头305；高压喷水头305连通外界水源并通过水泵将水喷出时高压喷水头305不仅能够提供降尘的作用，还能对撞针203提供向上的动力；

具体的，本实施例的动力机构设置为高压喷水头305，如此高压喷水头305不仅能够喷水降尘，在反向触齿201和正向触齿303上下重合时，高压水柱直接击打在受力板204上，带动撞针203顶出，高压喷水头305通过管道如何连接到水源并进行抽水降尘为现有技术不作赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，包括钻杆（1）以及与钻杆（1）连接的正向钻头（3），所述正向钻头（3）上固定连接有若干个正向触齿（303），其特征在于，还包括：

反向钻头（2），所述反向钻头（2）套设在所述正向钻头（3）上，反向触齿（201），相对于所述正向钻头（3）反向转动的若干个所述反向触齿（201）连接在所述反向钻头（2）上；

反向传动机构，用于将所述钻杆（1）上转动动力提供给所述反向触齿（201）进行反向转动的反向传动机构设置在所述反向钻头（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述反向传动机构包括贯穿所述反向钻头（2）管体的动力传输杆（4）和所述钻杆（1）上的若干个动力齿条（301），所述钻杆（1）与所述正向钻头（3）之间开设有环形槽，若干个所述动力齿条（301）设置在所述环形槽内。

3.根据权利要求2所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述动力传输杆（4）朝向所述环形槽的一端连接有传动齿轮（402），远离所述环形槽的一端连接有动力齿轮（401），所述动力齿轮（401）设置在所述反向钻头（2）内；

所述反向钻头（2）内还设置有转动钢带（5），所述转动钢带（5）朝向所述动力齿轮（401）的一侧固定连接有若干个与所述动力齿轮（401）配合的钢带齿（501），所述转动钢带（5）为环形结构；

所述反向触齿（201）连接在所述转动钢带（5）背向所述动力齿轮（401）的一侧上。

4.根据权利要求1所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述正向钻头（3）朝向所述反向钻头（2）内壁的一面设置有若干个环形分布的管道滚珠（302）。

5.根据权利要求3所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述反向钻头（2）与所述转动钢带（5）接触的上下面上安装有若干个滑动滚珠（202）。

6.根据权利要求1所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述正向触齿（303）和反向触齿（201）均为等腰梯形结构或直角梯形结构，若所述正向触齿（303）和反向触齿（201）为直角梯形结构，则正向触齿（303）与反向触齿（201）相向的一面平行，所述正向触齿（303）和反向触齿（201）上均连接有弧形体（205）。

7.根据权利要求6所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述反向触齿（201）上安装有撞针（203）以及撞针（203）上连接的受力板（204），所述反向触齿（201）上开设有安装槽孔，所述撞针（203）和受力板（204）活动连接在所述安装槽孔内，所述受力板（204）材质是永磁体。

8.根据权利要求7所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述正向触齿（303）上安装有将所述撞针（203）推出的动力机构，在动力机构带动下所述撞针（203）在正向触齿（303）内上下运动。

9.根据权利要求8所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述动力机构是电磁发生器（304）。

10.根据权利要求8所述的一种隧道复杂地层的正反双向双管取芯钻头，其特征在于：所述动力机构是高压喷水头（305）。