CN202125249U - 一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头及其连接套 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头及其连接套。现有的钻头虽然经过改进和完善取得了一定效果，但是并没有解决钻头装卸困难和加工工艺复杂的问题。本实用新型的钻头体的下端连接有连接杆，连接杆外壁的下端设置有连接销孔，切削翼的两翼端面呈180°反向对称设置，切削翼的切削端顶部呈圆弧状并且平滑延伸至翼部保径端，在两个切削翼之间设置有两个循环介质通道，循环介质通道设置在钻头体的外部并且其通道延伸至连接杆外壁的底部；焊接面与钻头体垂面成锐角角度。本实用新型简化了钻头前期制作流程，提高了生产效率，使钻头装卸更方便，避免了在装卸过程中对钻头切削齿造成损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头及其连接套，主要用于煤矿井下对巷道顶板或两帮实施湿式（水力）钻孔作业，属于巷道支护与加固技术领域。
背景技术
锚杆（锚索）支护是近年来发展较快的一种井巷加固支护方法，其优点是：主动支护、施工简单方便、巷道支护成本低等。随着加固支护技术的发展及推广，支护过程中钻孔进尺工作量也越来越多,据不完全统计，2009年我国煤巷支护各类锚孔累计进尺总量上亿米，其中用于煤矿巷道支护的PDC锚杆钻头的消耗就达400万只左右,这就要求锚杆钻头具有生产加工工艺简单、成品制作效率高；实际使用寿命长、钻进效率高，方便装卸等特点，能够快速高效成孔。
目前，我国煤矿井下所用的金刚石复合片锚杆钻头的结构型式和连接方式主要执行MT/T984-2006《煤矿用金刚石复合片锚杆钻头》标准，钻头体切削齿普遍采用两翼结构，循环介质通道（水眼）一般位于钻头体中部，接头连接形式采用螺纹结构。这种结构形式的钻头存在以下五个问题：（1）装卸不方便,锚孔施工过程中锚杆钻头的消耗量很大，需要频繁装卸钻头，现有螺纹连接结构，虽能保证足够的连接强度，但使钻头装卸很不方便，且经常由于钻进过程中卡钻或给进压力过大致使螺纹连接锁死，导致钻头卸扣困难，强行扣又容易造成钻头切削刃的损伤，使钻头提前报废；（2）较软岩层钻进时排粉不畅。钻头采用中心单通道水力循环系统，由于受钻头整体结构的限制，通道数量和截面积受到一定的限制，在软岩钻进过程中，产生的大量岩屑不能及时排除，经常发生钻头堵塞的现象，由于循环通道堵塞，钻头切削齿不能得到及时的冷却，容易造成掉片或烧钻事故；（3）钻头与钎杆的连接都需要一个变径接头，由于钻头、变径接手、钎杆均采用螺纹连接形式，在钻进过程中容易锁死，经常更换钻头需要和连接头一起更换，增加了钻孔施工的成本；（4）钻进过程中遇破碎岩层经常会发生卡钻现象，卡钻后有时需要反转活动钻具，但丝扣形式的连接如果反转容易造成脱扣，而将发生掉钻事故；（5）制作加工工艺复杂，钻头的制作方法依然沿用着早期的加工工艺，一只成品锚杆钻头需要经过打眼、攻丝、铣加工、焊接、修磨等多个环节，加工制造工艺较为复杂，加工制造效率偏低，制造成本高。
近年来关于金刚石复合片钻头的研究也有了一些新的进展，中国专利ZL:200820069609,两翼锚杆钻头，通过在钻头体两翼间设置直角退屑，增大了钻头循环介质通道的过流面积，改善了钻头体的循环排粉和冷却系统；ZL:201020167062,一种复合片锚杆钻头，对钻头体的保径部分做了改进，钻头体翼端圆柱面上镶嵌焊接有硬质合金保径条，提高了钻头体的耐磨性和保径效果，以上改进和完善虽取得了一定效果，但是并没有解决钻头装卸困难和加工工艺复杂的问题。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是提供一种能够解决现有锚杆钻头生产制作效率低，制作工艺复杂；锚孔施工过程中装卸不便，改善钻头体排粉冷却效果问题的铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头。
为解决现有的技术问题，本实用新型采取的技术方案：
一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，包括钻头体，钻头体由切削齿、切削翼构成，切削齿设置在切削翼的焊接面上，钻头体的下端连接有连接杆，连接杆外壁的下端设置有连接销孔，切削翼的两翼端面呈180°反向对称设置，切削翼的切削端顶部呈圆弧状并且平滑延伸至翼部保径端，在两个切削翼之间设置有两个循环介质通道，循环介质通道设置在钻头体的外部并且其通道延伸至连接杆外壁的底部；所述的焊接面与钻头体垂面成锐角角度。
上述的循环介质通道采用直角槽式结构，循环介质通道的直角槽面分别与切削翼的前后面在同一平面，槽体设置在连接杆的平面方向内，槽深为3～15mm ，直角处采用0.5～2mm的圆弧。
上述的焊接面与钻头体垂面之间的夹角为5°～15°。
上述的切削翼的翼部保径端的直径在25mm～40mm之间。
上述的连接杆采用正四方或六方结构，其中连接杆的两个面中线位于两个切削翼中部，另外两个面的中心位于切削翼之间，任意一边的长度10～15mm之间，直角处采用0.5～2mm的圆弧倒角。
上述的连接杆设置在循环介质通道的两个平面的中心线上，连接杆上的连接销孔直径在5～10mm之间。
上述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头的连接套，连接套的内腔上部设置有插孔，插孔的内壁上设置有水槽，连接套的内腔下部设置有水眼并且延伸至连接套的底端，插孔和水眼之间设置有退屑槽，连接套的上部设置有销孔，钻头体下端的连接杆设置在连接套的插孔内并且通过设置在销孔内的固定销与连接杆的连接销孔固定连接，连接套下端的连接头与钎杆连接。
上述的连接套的插孔采用内四方或内六方结构。
上述的固定销采用弹簧固定销，包括带有内腔并且两端设置有开口的销体、销头、弹簧，销体两端内分别设置销头，两个销头之间设置弹簧。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1、改变了钻头体的加工工艺，以精密铸造工艺替代机加工艺，简化了钻头前期制作流程，提高了生产效率；
2、改变了钻头的接头连接形式，改传统螺旋丝扣连接式为四方或六方插接式，使钻头装卸更方便，同时避免了在装卸过程中对钻头切削齿造成损伤；
3、改变了循环介质通道的结构形式，改传统中心孔通道为体外槽式通道，使钻头体水力结构及参数更合理，钻头排粉、冷却效果更好，适用性更强；
4、改变了钻进扭矩的传递方式，改传统的螺旋丝扣传扭为四方或六方插接式传扭，，是钻杆接头可实现正、反转操作，改进了以往卡钻后只能正转、不能反转的问题，提高了锚杆钻头的孔内事故处理能力；
5、填补了国内锚杆钻头铸造体加工和插接式连接的空白，丰富了锚杆钻头产品系列。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是图1的侧视图；
图3是连接杆为正四方结构的结构示意图；
图4是连接杆为六方结构的结构示意图；
图5是本实用新型的连接套的结构示意图；
图6是本实用新型的固定销的结构示意图；
图7是本实用新型的装配图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参见图1-7，本实用新型包括钻头体4，钻头体4由切削齿1、切削翼2构成，切削齿1设置在切削翼2的焊接面7上，其特征在于：钻头体4的下端连接有连接杆5，连接杆5外壁的下端设置有连接销孔6，切削翼2的两翼端面呈180°反向对称设置，切削翼2的切削端顶部呈圆弧状并且平滑延伸至翼部保径端，在两个切削翼2之间设置有两个循环介质通道3，循环介质通道3设置在钻头体4的外部并且其通道延伸至连接杆5外壁的底部；所述的焊接面7与钻头体垂面8成锐角角度。
切削齿1选用优质金刚石复合片，采用火焰或感应钎焊工艺实现与钻头体的焊接。
钻头体4采用精密铸造工艺和钻铣工艺加工而成。具体加工工艺：首先，优选合金钢或碳钢材料，采用铸造工艺加工钻头体毛胚，然后按照要求铣出焊接面；根据钻头体基体强度要求，可进行热处理提高表面强度。
上述的循环介质通道3采用直角槽式结构，循环介质通道3的直角槽面分别与切削翼2的前后面在同一平面，槽体设置在连接杆5的平面方向内，槽深为3～15mm ，直角处采用0.5～2mm的圆弧。
上述的焊接面7与钻头体垂面8之间的夹角为5°～15°。
上述的切削翼2的翼部保径端的直径在25mm～40mm之间。
上述的连接杆5采用正四方或六方结构，其中连接杆5的两个面中线位于两个切削翼中部，另外两个面的中心位于切削翼2之间，任意一边的长度10～15mm之间，直角处采用0.5～2mm的圆弧倒角。
上述的连接杆5设置在循环介质通道3的两个平面的中心线上，连接杆5上的连接销孔6直径在5～10mm之间。
上述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头的连接套，连接套19的内腔上部设置有插孔9，插孔9的内壁上设置有水槽10，连接套19的内腔下部设置有水眼15并且延伸至连接套19的底端，插孔9和水眼15之间设置有退屑槽12，连接套19的上部设置有销孔11，钻头体4下端的连接杆5设置在连接套19的插孔9内并且通过设置在销孔11内的固定销15与连接杆5的连接销孔6固定连接，连接套19下端的连接头14与钎杆连接。
上述的连接套19的插孔9采用内四方或内六方结构。
连接套19是为方便钻头装卸，避免装卸过程造成钻头体或钎杆损伤而专门设计的过度接头，不但起到连接锚杆钻头和钎杆的作用，同时起到传递钻进扭矩的作用。目前常用的锚杆钻头的连接套均采用两端螺旋丝扣连接形式，而本实用新型的连接套钻头连接端接头形式采用插接式（内四方或六方形式），钎杆连接端接头形式根据钎杆的接头形式确定，可以是螺旋丝扣式，也可是插接式。
连接套一般采用优特碳钢（如45#钢）经冲压成型工艺加工而成。由于内四方（六方）插孔比较深，为保证内孔成型质量和避免冲压过程中刀具的损伤，采用热冲压成型工艺。即，在冲压前，先采用高频加热装置将工件加热至600℃左右，然后放入冲压模具中进行冲压。
上述的固定销15采用弹簧固定销，包括带有内腔并且两端设置有开口的销体18、销头16、弹簧17，销体两端内分别设置销头16，两个销头16之间设置弹簧17。
弹簧固定销是为了固定钻头体和连接套，防止在起下钻过程中钻头体从连接套上脱落而设计的一种定位销。为了弹簧固定销装卸方便，该固定销采用了弹簧销定位的原理，采取两端设置伸缩头的方式。该弹簧固定销可与钻头体和连接套装配在一起，在与钻头体和连接套连接时，先将弹簧固定削插入钻头体四方（六方）连接杆的固定销孔11里，然后把钻头体的四方（六方）连接杆压入连接套的内四方（六方）孔里，弹簧销在到达连接套的固定销孔位置后会自动弹出，从而起到固定钻头体和连接套的作用；卸钻头时，先用专用卡钳将固定销两端的弹簧压缩，然后将钻头体从连接套拔出即可，为防止连接销生锈失效，固定销一般采用不锈钢材料制作。
Claims (9)
1.一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：包括钻头体(4)，钻头体(4)由切削齿(1)、切削翼(2)构成，切削齿(1)设置在切削翼(2)的焊接面(7)上，钻头体(4)的下端连接有连接杆(5)，连接杆(5)外壁的下端设置有连接销孔(6)，切削翼(2)的两翼端面呈180°反向对称设置，切削翼(2)的切削端顶部呈圆弧状并且平滑延伸至翼部保径端，在两个切削翼(2)之间设置有两个循环介质通道(3)，循环介质通道(3)设置在钻头体(4)的外部并且其通道延伸至连接杆(5)外壁的底部；所述的焊接面(7)与钻头体垂面(8)成锐角角度。
2.根据权利要求1所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：所述的循环介质通道(3)采用直角槽式结构，循环介质通道(3)的直角槽面分别与切削翼(2)的前后面在同一平面，槽体设置在连接杆(5)的平面方向内，槽深为3～15mm ，直角处采用0.5～2mm的圆弧。
3.根据权利要求1或2所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：所述的焊接面(7)与钻头体垂面(8)之间的夹角为5°～15°。
4.根据权利要求3所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：所述的切削翼(2)的翼部保径端的直径在25mm～40mm之间。
5.根据权利要求4所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：所述的连接杆(5)采用正四方或六方结构，其中连接杆(5)的两个面中线位于两个切削翼中部，另外两个面的中心位于切削翼(2)之间，任意一边的长度10～15mm之间，直角处采用0.5～2mm的圆弧倒角。
6.根据权利要求3所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头，其特征在于：所述的连接杆(5)设置在循环介质通道(3)的两个平面的中心线上，连接杆(5)上的连接销孔(6)直径在5～10mm之间。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头的连接套，其特征在于：所述的连接套(19)的内腔上部设置有插孔(9)，插孔(9)的内壁上设置有水槽(10)，连接套(19)的内腔下部设置有水眼(13)并且延伸至连接套(19)的底端，插孔(9)和水眼(13)之间设置有退屑槽(12)，连接套(19)的上部设置有销孔(11)，钻头体(4)下端的连接杆(5)设置在连接套(19)的插孔(9)内并且通过设置在销孔(11)内的固定销(15)与连接杆(5)的连接销孔(6)固定连接，连接套(19)下端的连接头(14)与钎杆连接。
8.根据权利要求7所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头的连接套，其特征在于：所述的连接套(19)的插孔(9)采用内四方或内六方结构。
9.根据权利要求8所述的一种铸造插接式金刚石复合片锚杆钻头的连接套，其特征在于：所述的固定销(15)采用弹簧固定销，包括带有内腔并且两端设置有开口的销体(18)、销头(16)、弹簧(17)，销体两端内分别设置销头(16)，两个销头(16)之间设置弹簧(17)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: XI'AN RESEARCH INSTITUTE OF CHINA COAL TECHNOLOGY Free format text: FORMER NAME: CHINA COAL TECHNOLOGY + ENGINEERING GROUP XI'AN RESEARCH INSTITUTE |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710075 No. 82, Kam Road, Xi'an hi tech Development Zone, Shaanxi, China Patentee after: Xi'an Research Institute, CCTEG Address before: 710075 Xi'an high tech Industrial Development Zone, Shaanxi, Jin Jin Road, No. 82 Patentee before: China Coal Technology & Engineering Group Xi'an Research Institute |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20120125 |