CN201546617U - 弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，包括中心钻头、偏心扩孔钻头和导向定位器，中心钻头的偏心轴上设置有定位传动块和定位传动柄，偏心扩孔钻头上设有与中心钻头上的定位传动块配合定位的偏心扩孔钻头定位传动槽，导向定位器上设有偏心孔，偏心孔内设有与中心钻头上的定位传动柄配合定位的导向定位器定位传动槽。本实用新型钻具联接简单、实用、可靠，工作现场装拆方便，钻具定位和传递扭矩机构扭矩传递效率高，容易加工，零件寿命长，设置排粉气道和通道，不留排粉死角，提高破岩效率，并且设置有冷却润滑通道，可提高零件使用寿命。

Description

弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具

技术领域

本实用新型涉及一种地矿、水电、公路、铁路等领域用的钻具，尤其涉及一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具。

背景技术

跟管钻进技术是在岩土锚固工程钻进成孔过程中逐步发展起来的一门新的钻进技术。与其它钻进方法相比较，跟管钻进为复杂地层钻进过程中的破岩、护壁和堵漏问题提供了较为全面的解决方案。随着近几十年来跟管钻进技术的发展和应用范围的扩大，跟管钻进技术已逐渐成为工程施工中用于复杂地层钻进的常用手段。

潜孔锤跟管钻进技术是跟管钻具与空气潜孔锤(潜孔冲击器)相结合的扩底钻进并同步跟进套管的一种钻进技术。国内外跟管钻进技术分偏心跟管钻进和同心跟管钻进两种类型。偏心跟管钻进技术是把常规潜孔冲击器由套管内下至孔底，下接能张敛收缩的偏心跟管钻具，整套钻具通过导向定位器上的花键与潜孔冲击器联接在一起。中心钻头和偏心扩孔钻头的前端面嵌有硬质合金齿，用于破碎岩石。钻具破碎岩石所需要的扭矩和推进力由钻机提供，所需要的冲击能量由潜孔冲击器提供。随着钻机的旋转，偏心跟管钻具不断地在新的位置冲击凿碎岩石；从空气压缩机来的压缩空气经由钻杆中心孔、冲击器内部相关气道、钻具中心孔道及相关气道吹入孔底，将钻具破碎下来的岩粉经由钻具排粉槽、冲击器与套管之间的环形间隙、钻杆与套管之间的环形间隙吹到孔外。这样不断地凿碎岩石、排出岩粉，便形成了圆形岩孔。钻具工作时，钻机正转(顺时针旋转)，偏心扩孔钻头甩开到最大位置，钻出的岩孔直径大于管靴和套管的外径。在导向定位器上设有台阶，钻具钻进的同时，通过这个台阶带动管靴和套管同步跟进。当工作结束或需要取出钻具时，可将钻机反转(逆时针旋转)，偏心扩孔钻头便会收拢到最小位置。偏心跟管钻进技术适合于各种复杂地层的高效钻进，可有效地防止钻孔垮塌、提高钻进效率、降低钻孔成本，可广泛应用于基坑支挡、边坡加固、滑坡整治、结构抗浮抗倾、坝基稳定和悬索结构的锚碇基础等工程建设领域中。

目前，国内外普遍使用的偏心跟管钻具主要有二件套偏心跟管钻具和三件套偏心跟管钻具。二件套偏心跟管钻具主要由偏心扩孔钻头和导向定位器组成，由联接销将两者结合在一起。三件套偏心跟管钻具主要由中心钻头(也叫导向钻头)、偏心扩孔钻头和导向定位器组成。在中心钻头的尾部设有波形螺纹与导向定位器联接，联接销的作用在于防止钻具反转时螺纹联接松脱，在偏心扩孔钻头的前端有一凸台，凸台的侧面加工成螺旋面与中心钻头上相应的螺旋面接触，来自钻机的扭矩通过导向定位器上的波形螺纹传递给中心钻头，再通过中心钻头上的螺旋面传递给偏心扩孔钻头，来自潜孔冲击器的冲击能量通过相互接触的端面传递。此种结构的三件套偏心跟管钻具在结构上主要存在以下几方面的缺点：1、导向定位器结构上存在缺陷，导致与之配合的中心钻头偏心轴尾部波形螺纹处变细了很多，造成中心钻头容易在波形螺纹处折断，一旦折断，中心钻头就会带着偏心扩孔钻头一起掉到孔底，出现这种情况时，就需要停工取出掉到孔底的钻头，一般需要一、二天时间，如果取不出来，就会形成报废孔。2、钻具工作过程中，波形螺纹连接处越打越紧，工作现场难于拆卸钻具。3、偏心扩孔钻头前端面没有设置排风口，导致此处破碎下来的岩屑不能及时排走，造成岩屑重复破碎严重，破岩效率降低，钻头温度过高，寿命降低。4、波形螺纹和螺旋面加工较困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有偏心跟管钻具存在的上述问题，提供一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，本实用新型钻具联接简单、实用、可靠，工作现场装拆方便，钻具定位和传递扭矩机构扭矩传递效率高，容易加工，零件寿命长，设置排粉气道和通道，不留排粉死角，提高破岩效率，并且设置有冷却润滑通道，可提高零件使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，包括中心钻头、偏心扩孔钻头和导向定位器，其特征在于：所述中心钻头的偏心轴上设置有定位传动块和定位传动柄，偏心扩孔钻头上设有与中心钻头上的定位传动块配合定位的偏心扩孔钻头定位传动槽，导向定位器上设有偏心孔，偏心孔内设有与中心钻头上的定位传动柄配合定位的导向定位器定位传动槽。

本实用新型还包括将中心钻头、偏心扩孔钻头和导向定位器联接成一整体的弹性圆柱销组件，弹性圆柱销组件包括依次设置在导向定位器的联接销孔内的堵头、联接销、弹簧垫圈和弹性圆柱销。

所述偏心孔与导向定位器内的主气道连通。

所述偏心扩孔钻头定位传动槽为扇形槽，导向定位器定位传动槽为方形槽。

所述中心钻头上设有主排粉槽，导向定位器上对应主排粉槽设置有与主排粉槽连通的排粉槽。

所述中心钻头上的主排粉槽和导向定位器上的排粉槽均为两个。

所述偏心扩孔钻头与中心钻头配合的端面上设置有偏心扩孔钻头气道。

所述中心钻头的偏心轴上设置有中心钻头气道。

所述导向定位器上设置有与导向定位器的偏心孔底部连通的导向定位器气道。

所述导向定位器定位传动槽与定位传动柄之间有间隙。

采用本实用新型的优点在于：

一、本实用新型钻具联接简单、实用、可靠，工作现场装拆方便，钻具定位和传递扭矩机构扭矩传递效率高，容易加工，零件寿命长，设置排粉气道和通道，不留排粉死角，提高破岩效率，并且设置有冷却润滑通道，可提高零件使用寿命。

二、本实用新型设置了定位传动块、定位传动柄、偏心扩孔钻头定位传动槽和导向定位器定位传动槽结构作为钻具的定位和传递扭矩机构，取代了传统的波形螺纹和螺旋面结构，解决了传统的波形螺纹和螺旋面结构存在的上述问题。

三、本实用新型中由于导向定位器上设置有偏心孔，使得中心钻头上的偏心轴没有明显的变径，没有薄弱环节，因而不易折断。

四、本实用新型中，导向定位器偏心孔底部的导向定位器定位传动槽是方形槽，与中心钻头偏心轴尾部的方形定位传动柄接触面积大，受力条件好，扭矩传递效率高。

五、本实用新型中，中心钻头偏心轴前部的定位传动块和偏心扩孔钻头定位传动槽的两受力边的延长线均通过同一偏心圆的中心，且偏心扩孔钻头定位传动槽为扇形槽，形成了扇形块与扇形槽的配合，保证了偏心扩孔钻头在收拢到最小位置和甩开到最大位置时，其上的偏心扩孔钻头定位传动槽与中心钻头上的定位传动块有良好的平面接触，大大改善了受力条件。

六、本实用新型还包括将中心钻头、偏心扩孔钻头和导向定位器联接成一整体的弹性圆柱销组件，弹性圆柱销组件包括依次设置在导向定位器的联接销孔内的堵头、联接销、弹簧垫圈和弹性圆柱销，将偏心扩孔钻头、中心钻头和导向定位器简单、可靠地联接到一起，在中心钻头的撞击下，联接销可在孔内自由转动，在很大程度上减缓了中心钻头对联接销的冲击力，提高了联接销的使用寿命，弹性圆柱销组件联接结构简单、实用，现场装拆方便，且具有良好的可靠性，较好地解除了用户的掉钻之忧。

七、本实用新型中，中心钻头上设有主排粉槽，导向定位器上对应主排粉槽设置有与主排粉槽连通的排粉槽，且中心钻头上的主排粉槽和导向定位器上的排粉槽均为两个，有利于排粉顺畅。

八、本实用新型中，偏心扩孔钻头与中心钻头配合的端面上设置有偏心扩孔钻头气道，具有排粉和冷却的作用，有利于及时排走偏心扩孔钻头破碎下来的岩粉，冷却偏心扩孔钻头。

九、本实用新型中，中心钻头的偏心轴上设置有中心钻头气道，具有排粉、冷却和润滑的作用，可将含有润滑油的压缩空气吹向定位传动块与偏心扩孔钻头定位传动槽的接触面，起到润滑与冷却接触面的作用。

十、本实用新型中，导向定位器上设置有与导向定位器的偏心孔底部连通的导向定位器气道，具有冷却、润滑的作用，可将来自主气道的压缩空气吹向管靴与导向定位器台阶的接触面。

十一、本实用新型中，导向定位器定位传动槽与定位传动柄之间有间隙，使来自主气道的压缩空气很容易进入两者的接触面。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为图1中的A-A剖面图

图3为图2中的弹性圆柱销组件放大图

图4为中心钻头左视图

图5为中心钻头右视图

图6为图4中的A-A剖视图

图7为图5中的B-B剖视图

图8为图5中的n-n剖视图

图9为图6中的e-e剖视图

图10为偏心扩孔钻头左视图

图11为偏心扩孔钻头后视图

图12为图10中的A-A剖视图

图13为导向定位器左视图

图14为图13中的B-B剖视图

图15为图13中的C-C剖视图

图16为图14中的D-D剖面图

图中标记为：1、中心钻头，2、偏心扩孔钻头，3、导向定位器，4、定位传动块，5、定位传动柄，6、偏心扩孔钻头定位传动槽，7、偏心孔，8、导向定位器定位传动槽，9、弹性圆柱销组件，10、联接销孔，11、堵头，12、联接销，13、弹簧垫圈，14、弹性圆柱销，15、主气道，16、主排粉槽，17、排粉槽，18、偏心扩孔钻头气道，19、偏心轴，20、中心钻头气道，21、导向定位器气道，22、潜孔冲击器，23、管靴，24、套管，25、联接销槽。

具体实施方式

一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，包括中心钻头1、偏心扩孔钻头2和导向定位器3，中心钻头1的偏心轴19上设置有定位传动块4和定位传动柄5，偏心扩孔钻头2上设有与中心钻头1上的定位传动块4配合定位的偏心扩孔钻头定位传动槽6，导向定位器3上设有偏心孔7，偏心孔7内设有与中心钻头1上的定位传动柄5配合定位的导向定位器定位传动槽8。

本实用新型还包括将中心钻头1、偏心扩孔钻头2和导向定位器3联接成一整体的弹性圆柱销组件9，弹性圆柱销组件9包括依次设置在导向定位器3的联接销孔10内的堵头11、联接销12、弹簧垫圈13和弹性圆柱销14。

本实用新型中，偏心孔7与导向定位器3内的主气道15连通。偏心扩孔钻头定位传动槽6为扇形槽，导向定位器定位传动槽8为方形槽，定位传动块4与偏心扩孔钻头定位传动槽6的配合为扇形块与扇形槽的配合，定位传动柄5与导向定位器定位传动槽8的配合为方形柄与方形槽的配合。在中心钻头1上设有主排粉槽16，导向定位器3上对应主排粉槽16设置有与主排粉槽16连通的排粉槽17，且中心钻头1上的主排粉槽16和导向定位器3上的排粉槽均为两个。

在偏心扩孔钻头2与中心钻头1配合的端面上设置有偏心扩孔钻头气道18。在中心钻头1的偏心轴19上设置有中心钻头气道20。在导向定位器3上设置有与导向定位器3的偏心孔7底部连通的导向定位器气道21。另外，导向定位器定位传动槽8与定位传动柄5之间有间隙。

以下对本实用新型作展开说明：

弹性圆柱销组件9由堵头11、联接销12、弹簧垫圈13和弹性圆柱销14组成。装配时，先将偏心扩孔钻头2套在中心钻头1的偏心轴19上，再整体装入导向定位器3的偏心孔7内，最后装上弹性圆柱销组件9。弹性圆柱销组件9的装配过程为：在导向定位器3的联接销孔10内依次装入堵头11、联接销12、弹簧垫圈13，将弹性圆柱销14小端朝内装入，用手锤和铁棒打到底即可。将铁棒插入联接销孔10小端，用手锤打出弹性圆柱销组件9，即可方便地拆卸钻具。

在中心钻头1的偏心轴19前部设有定位传动块4，尾部设有定位传动柄5，在偏心扩孔钻头2的前端面设有偏心扩孔钻头定位传动槽6，偏心扩孔钻头定位传动槽6与中心钻头1前部的定位传动块4配合，在导向定位器3的偏心孔7的底部设有导向定位器定位传动槽8，导向定位器定位传动槽8与中心钻头1尾部的定位传动柄5配合，来自钻机的扭矩通过潜孔冲击器22传递给导向定位器3，再通过导向定位器定位传动槽8传递给中心钻头1，再通过中心钻头1前部的定位传动块4传递给偏心扩孔钻头2，完成扭矩的传递。中心钻头1上的主排粉槽16与导向定位器3的排粉槽17位置相同，有利于排粉顺畅。在偏心扩孔钻头2的前端面(嵌有硬质合金齿)设有偏心扩孔钻头气道18，具有排粉、冷却的作用，有利于及时排走偏心扩孔钻头破碎下来的岩粉，冷却偏心扩孔钻头。

除常规钻具所具有的排粉冷却气道外，本实用新型还特别设置了几处冷却润滑气道：设在中心钻头偏心轴前端的中心钻头气道20，具有排粉、冷却、润滑的作用，可将含有润滑油的压缩空气吹向定位传动块4与偏心扩孔钻头定位传动槽6的接触面，起到润滑与冷却接触面的作用；设置在导向定位器3的偏心孔7底部的导向定位器气道21，具有冷却、润滑的作用，可将来自主气道15的压缩空气吹向管靴23与导向定位器3台阶的接触面；在导向定位器3的偏心孔7底部的导向定位器定位传动槽8与中心钻头1的偏心轴19尾部的定位传动柄5之间特意留有间隙，来自主气道15的压缩空气很容易进入两者的接触面。

本实用新型中，定位传动块4、定位传动柄5、偏心扩孔钻头定位传动槽6和导向定位器定位传动槽8组成钻具的定位和传递扭矩机构，取代了传统的波形螺纹和螺旋面结构。由于导向定位器3上设置有偏心孔7，使得中心钻头1上的偏心轴19没有明显的变径，没有薄弱环节，因而不易折断；导向定位器3的偏心孔7底部的导向定位器定位传动槽8是方形槽，与中心钻头1的偏心轴19尾部的方形定位传动柄5接触面积大，受力条件好，扭矩传递效率高；中心钻头1的偏心轴19前部的定位传动块4和偏心扩孔钻头定位传动槽6的两受力边的延长线均通过同一偏心圆的中心，且偏心扩孔钻头定位传动槽6为扇形槽，形成了扇形块与扇形槽的配合，保证了偏心扩孔钻头2在收拢到最小位置和甩开到最大位置时，其上的偏心扩孔钻头定位传动槽6与中心钻头1上的定位传动块4有良好的平面接触，大大改善了受力条件。另外，还设置有主气道15，工作时，含有润滑油的压缩空气源源不断地由潜孔冲击器22流向偏心跟管钻具中心孔，再经主气道吹向定位和扭矩传递机构的各个接触面，使受力面得到充分冷却和润滑。采用本实用新型结构的偏心跟管钻具，确保了定位和扭矩传递机构在钻具寿命期内几乎无磨损，很好地起到了定位和传递扭矩的作用，并解除了中心钻头早期折断的后顾之忧。本实用新型的定位和传递扭矩机构在加工难度上也要比传统结构容易。

本实用新型中，通过弹性圆柱销组件联接结构，将偏心扩孔钻头2、中心钻头1和导向定位器3简单、可靠地联接到一起。设置在导向定位器3上的联接销孔10，除孔口那段装弹性圆柱销的部分需要铰孔外，其余部分可直接钻孔而成，加工制造方便，堵头11、联接销12和弹性圆柱销14都可用棒料直接加工，弹簧垫圈13是标准件。在中心钻头1的偏心轴19的相应部位设置有带小角度的联接销槽25，弹性圆柱销组件9就从联接销槽25中穿过，凿岩时没有零件能撞到弹性圆柱销组件9，利用高级弹簧钢的弹性，将整个弹性圆柱销组件9与导向定位器3溶为一体，提钻时，弹性圆柱销组件9挡住中心钻头1，使中心钻头掉不下去。在中心钻头1的撞击下，联接销12可在联接销孔10内自由转动，在很大程度上减缓了中心钻头1对联接销12的冲击力，提高了联接销12的使用寿命。

本实用新型在偏心扩孔钻头2的前端面(嵌有硬质合金齿)特别设置了偏心扩孔钻头气道18，具有排粉、冷却的作用，有利于及时排走偏心扩孔钻头2破碎下来的岩粉，冷却偏心扩孔钻头2。在偏心扩孔钻头定位传动槽6的边缘开了个排风口作为排粉、冷却气道，来自中心钻头排粉、冷却、润滑气道的压缩空气，在吹过偏心扩孔钻头定位传动槽6与定位传动块4接触面的同时，源源不断的从这个排风口吹向偏心扩孔钻头2的工作面，把硬质合金破碎下来的岩粉及时排走，避免了岩粉的重复破碎，从而提高破岩效率，同时还能使偏心扩孔钻头2得到充分冷却，提高钻头的使用寿命。而传统结构只是在偏心扩孔钻头的侧面设置了排风孔道，没有在前端面设置排风口，导致此处排粉不畅，岩粉重复破碎严重，冷却不充分，偏心扩孔钻头寿命偏低。

本实用新型将中心钻头1上的主排粉槽16设计成与导向定位器3的排粉槽17连通，有利于钻具整体的排粉顺畅。本实用新型与管靴23、套管24和潜孔冲击器22配合使用。

显然，本领域的普通技术人员根据所掌握的技术知识和惯用手段，根据以上所述内容，还可以作出不脱离本实用新型基本技术方案的多种形式，这些形式上的变换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，包括中心钻头(1)、偏心扩孔钻头(2)和导向定位器(3)，其特征在于：所述中心钻头(1)的偏心轴(19)上设置有定位传动块(4)和定位传动柄(5)，偏心扩孔钻头(2)上设有与中心钻头(1)上的定位传动块(4)配合定位的偏心扩孔钻头定位传动槽(6)，导向定位器(3)上设有偏心孔(7)，偏心孔(7)内设有与中心钻头(1)上的定位传动柄(5)配合定位的导向定位器定位传动槽(8)。

2.根据权利要求1所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：还包括将中心钻头(1)、偏心扩孔钻头(2)和导向定位器(3)联接成一整体的弹性圆柱销组件(9)，弹性圆柱销组件(9)包括依次设置在导向定位器(3)的联接销孔(10)内的堵头(11)、联接销(12)、弹簧垫圈(13)和弹性圆柱销(14)。

3.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述偏心孔(7)与导向定位器(3)内的主气道(15)连通。

4.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述偏心扩孔钻头定位传动槽(6)为扇形槽，导向定位器定位传动槽(8)为方形槽。

5.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述中心钻头(1)上设有主排粉槽(16)，导向定位器(3)上对应主排粉槽(16)设置有与主排粉槽(16)连通的排粉槽(17)。

6.根据权利要求5所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述中心钻头(1)上的主排粉槽(16)和导向定位器(3)上的排粉槽(17)均为两个。

7.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述偏心扩孔钻头(2)与中心钻头(1)配合的端面上设置有偏心扩孔钻头气道(18)。

8.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述中心钻头(1)的偏心轴(19)上设置有中心钻头气道(20)。

9.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述导向定位器(3)上设置有与导向定位器(3)的偏心孔(7)底部连通的导向定位器气道(21)。

10.根据权利要求1或2所述的弹性圆柱销组件联接的三件套空气潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于：所述导向定位器定位传动槽(8)与定位传动柄(5)之间有间隙。

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