CN203701992U - 全断面钻具和旋挖钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全断面钻具和旋挖钻机。该全断面钻具包括：钻筒，其顶部设置有顶板，底部设置有底板；顶板设置有第一上连接孔和第二上连接孔；底板设置有下连接孔；若干钻头，其可转动的安装于底板，且钻头的转动轴线与钻筒的轴线垂直；排渣管，其由头部至尾部依次包括头段、中间段和尾段；中间段位于钻筒内，头段和尾段分别穿设过第一上连接孔和下连接孔；送气管，其由头部至尾部依次包括第一段和第二段；第二段位于钻筒内并与中间段相通，第一段穿设过第二上连接孔。该全断面钻具具有一种破碎效率高，二次破碎率低，以及钻头不易损坏的优点。

Description

全断面钻具和旋挖钻机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种全断面钻具和旋挖钻机。

背景技术

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，其原理是靠动力头驱动钻杆，实现钻具回转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业直至成孔。旋挖钻机主要不仅适于砂土、粘性土、粉质土等土层的施工，还适用于岩层的施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻机作为一种高效、先进的成孔设备，在高铁、桥梁等大口径施工钻孔时，其优势较为突出。

钻具是旋挖钻机的重要部件之一，其用于接受来自旋挖钻机传动装置传递的压力和扭矩，从而实现自身的旋转和进给，并以此方式来掘进切削岩土。目前旋挖钻机在超硬岩钻进时，多采用牙轮钻具，此种钻具无法形成全断面破碎，而且钻齿底部钻渣无法排除，造成大量钻渣的二次破碎，一方面容易造成牙轮合金点异常磨损，加快牙轮损坏速度，另一方面容易造成粉末状钻渣糊住牙轮，致使牙轮转动困难，造成牙轮不能转动，磨出端平面，异常损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种破碎效率高、二次破碎率低且钻头不易损坏的全断面钻具和旋挖钻机。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种全断面钻具，包括：钻筒，其顶部设置有顶板，底部设置有底板；所述顶板设置有第一上连接孔和第二上连接孔；所述底板设置有下连接孔；若干钻头，其可转动的安装于所述底板，且所述钻头的转动轴线与所述钻筒的轴线垂直；排渣管，其由头部至尾部依次包括头段、中间段和尾段；所述中间段位于所述钻筒内，所述头段和尾段分别穿设过所述第一上连接孔和下连接孔；送气管，其由头部至尾部依次包括第一段和第二段；所述第二段位于所述钻筒内并与所述中间段相通，所述第一段穿设过所述第二上连接孔。

进一步地，所述头段焊接于所述顶板的第一上连接孔处，所述尾段焊接于所述底板的下连接孔处；和/或，所述第一段焊接于所述顶板的第二上连接孔处。

进一步地，所述头段通过第一弹性密封件卡设于所述第一上连接孔，所述尾段通过第二弹性密封件卡设于所述下连接孔；和/或，所述第一段通过第三弹性密封件卡设于所述第二上连接孔。

进一步地，所述若干钻头中，至少有两个钻头的转动轴线相交。

进一步地，所述若干钻头沿所述底板的中心对称设置。

进一步地，所述钻头为球齿滚刀。

进一步地，所述底板的底部面置有连接座，所述连接座设置有连接轴，所述球齿滚刀与所述连接轴通过轴承副连接，且所述连接轴的布置方向与所述钻筒的轴线相垂直。

进一步地，所述全断面钻具还包括：设置于所述钻筒的顶板的连接方。

另一方面，本实用新型还提供一种旋挖钻机，其设置有上述任意一项所述的全断面钻具。

本实用新型提供一种全断面钻具，该钻具的钻筒为一体结构，筒底底板面积大，由此可增大钻头的设置面积，增加钻头的设置数量；钻头可沿与钻筒轴线垂直的方向转动，由此，在钻筒的转动过程中，钻头既沿着钻筒的轴线做公转，同时又绕着自身的轴线做自转，使得该钻头可对岩层面形成冲击剪切作用，加之钻头数目的增多，有利于在全岩面范围内形成破碎。此外，该全断面钻具中还设置有排气管和排渣管，将该排气管与供气设备相连后，高压气体通过排气管进入排渣管，使得排渣管内形成负压，钻具底部的钻渣将随泥浆一同在该负压的作用下从排渣管排出桩孔，由此使得钻头能始终接触原生岩层，降低了岩块的二次破碎率，也减少了对钻头的磨损；最后，采用该全断面进行钻进无需提钻，能连续钻进，既能提高施工效率又减少了钻进成本。

综上所述，本实用新型提供的全断面钻具具有如下优点：

1）该钻具能够对岩层进行全岩面破碎，适用于对超硬岩石的钻进。

2）利用空气压缩机等供气设备可通过排气管和排渣管将钻筒底部的钻渣及泥浆利用负压吸出，以保证钻头始终接触原生岩层，减少了二次破碎，提高钻进效率。

3）能够在钻进的同时进行排渣，因此钻进过程中不需提钻，进一步提高施工效率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的全断面钻具的结构示意图；

图2为本实用新型施例提供的全断面钻具的剖面示意图；

图3为本实用新型实施例提供的全断面钻具的工作状态示意图。

附图标记说明：

1  钻筒   11  顶板

12 底板   121 连接座

2  钻头   3  排渣管

31 头段   32 中间段

33 尾段   4  送气管

41 第一段 42 第二段

5  连接方 6  泥浆

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明：

请参见图1至图2，该图示出了本实用新型实施例提供的全断面钻具的结构。该种全断面钻具，包括：

钻筒1，其顶部设置有顶板11，底部设置有底板12；顶板11设置有第一上连接孔；底板12设置有下连接孔；

若干钻头2，其可转动的安装于钻筒1的底板12，且钻头2的转动轴线与钻筒1的轴线垂直；

排渣管3，其由头部至尾部依次包括头段31、中间段32和尾段33；中间段32位于钻筒1内，头段31和尾段33分别穿设过上述第一上连接孔和下连接孔；

送气管4，其由头部至尾部依次包括第一段41和第二段42；第二段42位于钻筒1内并与中间段32相通，第一段41穿设过上述第二上连接孔。

本实施例提供的全断面钻具中，采用的钻筒1为一体结构，筒底底板12面积大，由此可增大钻头2的设置面积，增加钻头2的设置数量。钻头2沿与钻筒1轴线垂直的方向可转动，由此，在钻筒1的转动过程中，钻头2一方面沿着钻筒1的轴线做公转，同时又绕着自身的轴线（与钻筒1轴线垂直的方向）做自转，由此使得该钻头2可对岩层面形成冲击剪切作用，加之钻头2数目的增多，有利于在全岩面范围内形成破碎。

此外，本实施例提供的全断面钻具中还设置有排渣管3和送气管4，该排渣管3的头段31穿设过顶板11的第一上连接孔与外界相通，工作时可将其与泥浆池相连；排渣管3的尾段33穿设过底板12的下连接孔，钻进时，与位于底板12附近的钻渣相接触。送气管4的第一段41穿设过第二上连接孔，工作时与空气压缩机等供气设备相连，其第二段42与排渣管3相通。将送气管4的第一段41与空气压缩机等供气设备相连后，高压气体通过送气管4进入排渣管3时，在送气管4和排渣管3的接口处会形成许多气泡，这些气泡受到泥浆向上的浮力并在粘滞力的作用下带动泥浆粘滞力向上运动，并且在上升过程中压力降低，体积增大，在排渣管3的气液混合段下方（即排渣管3与送气管4相连部位的下方）会形成负压区域，在负压的作用下，钻具底部的泥浆连同钻渣会进入排渣管3，并排出孔外，形成一个连续稳定的排渣过程。气体及泥浆6的走向如图3所示。由此，钻具底部的钻渣被不断排出桩孔，使得钻头2能始终接触原生岩层，防止了岩块的二次破碎，也减少了对钻头2的磨损；此外，不需提钻，能连续钻进，既能提高施工效率又减少了钻进成本。

为了防止钻渣及泥浆流入钻筒1内部或外漏，排渣管3优选与钻筒1的顶板11和底板12密封连接，具体可以采用如下两种方式的任意一种：

排渣管3的头段31焊接于顶板11的第一上连接孔处；尾段33焊接底板12的下连接孔处。

排渣管3的头段31通过第一弹性密封件卡设于顶板11的第一上连接孔；尾段33通过第二弹性密封件卡设于下连接孔。

类似的，送气管4也可以按照如下两种方式中的任意一种与顶板11密封连接；

送气管4的第一段41焊接于顶板11的第二上连接孔处。

第一段41通过第三弹性密封件卡设于第二上连接孔。

为了加强钻头2对岩层面的冲击剪切作用力，本实施例提供的全断面钻具的若干钻头2中，至少有两个钻头2的转动轴线相交，即至少有两个钻头2的转动轴线不平行，由此可使得钻头2在钻进过程中能够对岩层施加多个方向的冲击剪切力，提高全岩面范围内的破碎率。此外，上述若干钻头2还优沿底板12的中心对称设置，有利于平衡每个钻头2的受力，延长钻头2整体的使用寿命。

上述钻头2可以采用牙轮钻头、球齿滚刀等。本实施例优选采用球齿滚刀。球齿滚刀表面布满球齿，由此球齿滚刀在绕转筒1轴线的公转，以及绕自身轴线自转的过程中，球齿沿既周向对岩层断面施力破碎，又沿径向对岩层断面施力破碎，破碎效率高。

球齿滚刀具体可以按照如下方式安装于底板12：

底板12的底面设置有连接座121，该连接座121设置有连接轴，球齿滚刀与连接轴通过轴承副连接，且连接轴的布置方向与钻筒的轴线相垂直。

需要说明的是，本实施例提供的全断面钻具还可以包括现有钻具的其它结构，如还包括：设置于钻筒1的顶板11的连接方5。该连接方5用于与对该全断面钻具进行传扭加压的部件相连。

由上述内容可知，本实用新型实施例提供的全断面钻具具有如下优点：

1）该钻具能够对岩层进行全岩面破碎，解决70MPa以上超硬岩层的钻进难题。

2）利用供气压缩机等供气设备可通过送气管而后排渣管将钻筒底部的钻渣及泥浆利用负压吸出，以保证钻头始终接触原生岩层，减少了二次破碎，提高钻进效率。

3）能够在钻进的同时进行排渣，因此钻进过程中不需提钻，进一步提高施工效率。

本实用新型实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种全断面钻具，由于上述任一种全断面钻具具有上述技术效果，因此，设有该全断面钻具的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全断面钻具，其特征在于，包括：

钻筒（1），其顶部设置有顶板（11），底部设置有底板（12）；所述顶板（11）设置有第一上连接孔和第二上连接孔；所述底板（12）设置有下连接孔；

若干钻头（2），其可转动的安装于所述底板（12），且所述钻头（2）的转动轴线与所述钻筒（1）的轴线垂直；

排渣管（3），其由头部至尾部依次包括头段（31）、中间段（32）和尾段（33）；所述中间段（32）位于所述钻筒（1）内，所述头段（31）和尾段（33）分别穿设过所述第一上连接孔和下连接孔；

送气管（4），其由头部至尾部依次包括第一段（41）和第二段（42）；所述第二段（42）位于所述钻筒（1）内并与所述中间段（32）相通，所述第一段（41）穿设过所述第二上连接孔。

2.根据权利要求1所述的全断面钻具，其特征在于，所述头段（31）焊接于所述顶板（11）的第一上连接孔处，所述尾段（33）焊接于所述底板（12）的下连接孔处；和/或，所述第一段（41）焊接于所述顶板（11）的第二上连接孔处。

3.根据权利要求1所述的全断面钻具，其特征在于，所述头段（31）通过第一弹性密封件卡设于所述第一上连接孔，所述尾段（33）通过第二弹性密封件卡设于所述下连接孔；和/或，所述第一段（41）通过第三弹性密封件卡设于所述第二上连接孔。

4.根据权利要求1所述的全断面钻具，其特征在于，所述若干钻头（2）中，至少有两个钻头的转动轴线相交。

5.根据权利要求1所述的全断面钻具，其特征在于，所述若干钻头（2）沿所述底板（12）的中心对称设置。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的全断面钻具，其特征在于，所述钻头（2）为球齿滚刀。

7.根据权利要求6所述的全断面钻具，其特征在于，所述底板（12）的底面置有连接座（121），所述连接座（121）设置有连接轴，所述球齿滚刀与所述连接轴通过轴承副连接，且所述连接轴的布置方向与所述钻筒（1）的轴线相垂直。

8.根据权利要求1所述的全断面钻具，其特征在于，还包括：设置于所述钻筒（1）的顶板（11）的连接方（5）。

9.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至8任意一项所述的全断面钻具。