CN205025361U - 一种大直径反循环牙轮钻机的四叶轮齿钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大直径反循环牙轮钻机的四叶轮齿钻头，包括一钻头体，钻头体是一倒置的圆桶结构，顶部连接一圆筒状的泥浆筒，钻头体内设有四个钻头叶片，四个钻头叶片的一端分别沿钻头体的轴向与钻头体的内侧壁焊接，另一端汇聚在钻头体的轴心处并焊接在一起；在钻头体的下部环形边缘上，每隔一定间距设置一个环边掌爪，环边掌爪是一弧形金属板，其一弧形边与所述钻头体的边缘交叉，交叉处焊接连接；在钻头体的外壁上，每隔一定间距设置一个环壁齿爪，环壁齿爪是一条形金属板，沿钻头体的轴向焊接在钻头体外壁上；钻头叶片及环边掌爪和环壁齿爪上，均设有多个钻头牙齿。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种桥梁桩基桩孔施工的钻孔设备，具体涉及一种采用牙轮钻机钻孔施工的钻机钻头。
背景技术
反循环钻是一种常用的桩基钻孔施工设备。反循环钻机的钻杆是空心的，反循环钻机钻孔时，将泥浆泵从钻孔口(钻杆外面)向钻孔里输送，再向孔底输送压缩空气，使把泥浆携带钻渣从钻杆的中间排出来。反循环钻机排渣能力比较强，排渣比较干净，可用于水中桩基钻孔，但一般只适用于地质比较松软的地层。
牙轮钻机也是一种常见的钻孔设备。牙轮钻机钻孔时，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用，切削冲击破碎岩石。将一定压力和流量流速的压缩空气，通过钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆不断地排至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。牙轮钻机在硬质或极硬岩层地质条件下穿孔效率高，但目前多于大、中型露天矿的开采和油井的钻孔，不适用于水中桩基钻孔。
本申请人受反循环钻机和牙轮钻工作原理启发，尝试在矿用牙轮钻基础上开发一种适用于水中桩孔施工的大直径反循环牙轮钻机，将牙轮钻头用于反循环钻机，结合反循环、牙轮钻的优点，进行硬质或极硬岩层地质条件下水中桩基成孔作业，以提高施工效率。
钻头是钻机的重要部件，其工作性能的好坏将直接影响钻孔质量、钻孔效率和钻孔成本。目前的矿用牙轮钻头设计大多是根据实践经验和具体的地质条件，通过结合试凑的方法，反复进行设计与计算而制作的，每次计算只能设计出一个钻头，且钻孔孔径较小。现有的牙轮钻头不适用于上述大直径反循环牙轮钻机，因此设计出应用于硬质或极硬岩层地质条件下水中挖孔施工的反循环牙轮钻钻头，使大直径反循环牙轮钻机得以推广应用，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于硬质或极硬岩层地质条件下水中挖孔施工的大直径反循环牙轮钻机的钻头。
本实用新型的技术方案如下：
一种大直径反循环牙轮钻机的四叶轮齿钻头，其特征在于：包括一钻头体，所述钻头体是一倒置的圆桶结构，顶部中心设一圆孔，圆孔处连接一圆筒状的泥浆筒，所述泥浆筒的轴心与所述钻头体的轴心重合；所述钻头体内设有四个钻头叶片，所述钻头叶片是一矩形金属板，四个钻头叶片的一端分别沿所述钻头体的轴向与钻头体的内侧壁焊接，另一端汇聚在钻头体的轴心处并焊接在一起；在所述钻头体的下部环形边缘上，每隔一定间距设置一个环边掌爪，所述环边掌爪是一弧形金属板，其一弧形边与所述钻头体的边缘交叉，交叉处焊接连接；在所述钻头体的外壁上，每隔一定间距设置一个环壁齿爪，所述环壁齿爪是一条形金属板，沿钻头体的轴向焊接在钻头体外壁上；所述钻头叶片及所述环边掌爪和所述环壁齿爪上，均设有多个钻头牙齿。
本实用新型所提供的钻头具有很强的切岩、扭转旋挖、轴压能力，尤其适合在硬质或极硬岩层时使用，在进行水中挖孔使用时，在进入强风化、中风化粉砂岩时平均进尺为3m/h,在进入中风化砂岩时平均进尺为2m/h。具体使用过程中，一个桩长35米的桩孔仅需12小时即可完成，其中连接钻杆每节消耗15分钟，13节钻杆连接耗时约3.5小时，即真正有效钻孔时间为8.5小时，达到4m/h，凸显本实用新型在钻进硬质或极硬岩层时的优越性，大大提高了施工效率。
附图说明
图1是本实用新型一种实施例的侧视结构示意图；
图2是本实用新型一种实施例的底部平面结构示意图；
图3是一个钻头叶片的结构示意图；
图4是一个环边掌爪的结构示意图；
图5是一个环壁齿爪的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型包括一钻头体1，所述钻头体1是一倒置的圆桶结构，顶部中心设一圆孔，圆孔处连接一圆筒状的泥浆筒2，所述泥浆筒2的轴心与所述钻头体1的轴心重合；所述钻头体内设有四个钻头叶片3，所述钻头叶片3是一矩形金属板，结构如图3所示。四个钻头叶片3的一端分别沿所述钻头体的轴向与钻头体的内侧壁焊接，另一端汇聚在钻头体的轴心处并焊接在一起；在所述钻头体1的下部环形边缘上，每隔一定间距设置一个环边掌爪4，所述环边掌爪4是一弧形的金属板，其平面结构如图4所示。其一弧形边与所述钻头体的边缘交叉，交叉处焊接连接；在所述钻头体的外壁上，每隔一定间距设置一个环壁齿爪5，所述环壁齿爪5是一条形金属板，结构如图5所示。沿钻头体1的轴向焊接在钻头体外壁上；所述钻头叶片3及所述环边掌爪4和所述环壁齿爪5上，均设有多个钻头牙齿6。
本实用新型具体实施时为减轻钻头牙齿的磨损，可在钻头牙齿端部镶嵌平顶硬质合金柱或堆焊碳化坞耐磨合金。
本实用新型在钻头端、侧、交角部位均设有牙齿，便于嵌入岩层和产生大扭矩。并且整个钻体成筒状，有利于岩土产生内压，便于钻渣排出孔外。
本实用新型在使用时，将泥浆筒与牙轮钻机的钻杆连接。钻孔时，钻机转动轴带动钻杆及钻头旋转，并通过对钻杆加压，对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。通过辐射状钻头叶片切岩和碎岩，通过环边掌爪和环壁齿爪旋挖岩层，钻头牙齿在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石；将有一定压力和流量流速的压缩空气通往孔底，将岩渣从孔底通过泥浆筒和钻杆内腔不断地吸至孔外，直至形成所需孔深的桩孔。
Claims (2)
1.一种大直径反循环牙轮钻机的四叶轮齿钻头，其特征在于：包括一钻头体，所述钻头体是一倒置的圆桶结构，顶部中心设一圆孔，圆孔处连接一圆筒状的泥浆筒，所述泥浆筒的轴心与所述钻头体的轴心重合；所述钻头体内设有四个钻头叶片，所述钻头叶片是一矩形金属板，四个钻头叶片的一端分别沿所述钻头体的轴向与钻头体的内侧壁焊接，另一端汇聚在钻头体的轴心处并焊接在一起；在所述钻头体的下部环形边缘上，每隔一定间距设置一个环边掌爪，所述环边掌爪是一弧形金属板，其一弧形边与所述钻头体的边缘交叉，交叉处焊接连接；在所述钻头体的外壁上，每隔一定间距设置一个环壁齿爪，所述环壁齿爪是一条形金属板，沿钻头体的轴向焊接在钻头体外壁上；所述钻头叶片及所述环边掌爪和所述环壁齿爪上，均设有多个钻头牙齿。
2.根据权利要求1所述的大直径反循环牙轮钻机的四叶轮齿钻头，其特征在于：所述钻头牙齿尖部镶嵌有平顶硬质合金柱或堆焊碳化坞耐磨合金。
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| CN112855031A (zh) * | 2021-03-01 | 2021-05-28 | 辽宁石油化工大学 | 一种具有滚动齿的水力冲击钻头 |
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