CN205577857U - 潜孔钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种潜孔钻头，包括钻头本体，所述钻头本体包括垂直于钻头本体轴线的冲压工作面，所述冲压工作面的边沿位置向下倾斜形成磨削工作面，所述冲压工作面上设置有锥形钻齿，所述磨削工作面上设置有半球形钻齿。冲压工作面是首先与岩层发生接触的，锥形钻齿与岩层发生点接触，点接触位置的压强大，破坏坚硬的岩层更加容易，当锥形钻齿插入岩层后，锥形钻齿的整体呈锥形，截面的面积是呈线性增大的，每次的增大量都很小，所以锥形钻齿在插入时受到的正压力每次增加的很小，使潜孔钻头更够进入更深的岩层，提高钻孔效率。

Description

潜孔钻头

技术领域

本实用新型涉及勘探设备领域，特别涉及潜孔钻头。

背景技术

潜孔钻头是露天和地下矿山、采石场、水电工程、水井钻进、矿物勘探等施工场地大量使用，在传统的技术中，潜孔钻头由硬质合金齿头组成。潜孔钻头通过冲击和旋转的方式，对岩层内的硬质土壤进行钻孔。

现有技术中，公告号为“CN 203867471 U”的实用新型专利公开了一种潜孔钻头，其钻头机体上设置有凸出于钻头机体的表面的钻齿。在实际使用的过程中，该种钻头能够适用于土质较为松软的情况；但是对于硬度较高的花岗岩地质时，该种钻头向下的冲击力较低，下层的岩层很难被打穿，工作效率过低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种工作效率更高的潜孔钻头。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种潜孔钻头，包括钻头本体，所述钻头本体包括垂直于钻头本体轴线的冲压工作面，所述冲压工作面的边沿位置向下倾斜形成磨削工作面，所述冲压工作面上设置有锥形钻齿，所述磨削工作面上设置有半球形钻齿。

通过采用上述技术方案，潜孔钻头在竖直方向移动时，冲压工作面是首先与岩层发生接触的，冲压工作面上的钻齿呈锥形时，其与岩层之间发生点接触，该点的压强大，方便破坏坚硬的岩层，当锥形钻齿插入岩层后，锥形钻齿的整体呈锥形，截面的面积是呈线性增大的，每次的增大量都很小，所以在锥形钻齿插入时受到的正压力每次增加的很小，使潜孔钻头更够进入更深的岩层，提高钻孔效率；当潜孔钻头发生旋转时，磨削工作面和冲压工作面上的钻齿相互配合，将岩层破坏，但是冲压工作面上的岩层已经被破坏，所以锥形钻齿受到的摩擦力较小，不容易磨损，但是磨削工作面上的半球形钻齿直接接触没有被打碎的岩层，该位置的岩层的结构强度高，所以磨削工作面上的半球形钻齿受到的摩擦力较强，很容易发生磨损，半球形钻齿的结构强度高，同时表面光滑，不容易损坏；同时其侧面轮廓是呈圆形的，当潜孔钻头发生旋转时，其轮廓能够很好的将摩擦力平摊到每个面上，使每个面的受力一致，相对的延长了潜孔钻头的使用寿命；通过将磨削工作面设置成倾斜的，岩层上的碎屑随着倾斜设置的磨削工作面的旋转，被带动至钻头本体上方，使碎屑不影响正常的钻削，提高工作效率。

作为优选，所述钻头本体包括软质基层和硬质壳层，所述冲压工作面和磨削工作面设置在硬质壳层上，所述软质基层上设置有固定锥形钻齿和半球形钻齿的固定槽，所述硬质壳层上设置有供锥形钻齿和半球形钻齿穿设的穿设孔。

通过采用上述技术方案，由于硬质壳层是直接与岩层发生接触的，通过硬质壳层提高了钻头本体的耐磨强度，延长了潜孔钻头的使用寿命，但是如果全部采用了硬质壳层的材料，将会导致潜孔钻头过脆，容易断裂，通过在硬质壳层下设置有软质基层，软质基层提高了钻头本体的抗震、抗弯曲、抗冲击能力，能够将硬质基层和钻齿上传递过来的力进行传递，避免钻头本体断裂，提高了钻头本体的使用寿命；钻头本体是通过两种材料制成的，在生产过程中，软质基层上设置有固定槽来固定钻齿，同时在硬质壳层上设置有供钻齿穿设过的穿设孔，使钻齿的工作面暴露在钻头外，该种设置方式，简化了钻头本体的加工，也方便锥形钻齿和半球形钻齿的加工和安装，减少了潜孔钻头的成本，同时锥形钻齿和半球形钻齿能够将作用力更加直接的传递至软质基层上，避免通过硬质壳层传递冲击力，避免硬质壳层发生断裂。

作为优选，所述钻头本体内贯穿设置有气孔，所述气孔延伸至冲压工作面上，所述冲压工作面上设置有与气孔连通的表面气道。

通过采用上述技术方案，气孔起到了两个作用，其一为潜孔钻头向下的过程中，将气体带动至冲压工作面上，使工作面上的颗粒、碎屑吹除，其二，在钻头本体高频率的转动和上下移动的过程中，其表面发热量过高，会导致钻齿的软化，在钻头软化时进行工作，钻头寿命大大降低，同时开凿效率也降低，通过气孔将冷却风吹到冲压工作面上的钻齿上，降低钻齿的表面温度，避免钻齿的软化；在冲压工作面完全与岩层接触时，两者之间的间隙很小，冷却风很难传递，通过设置在冲压工作面上的表面气道，冷却风可以通过表面气道被吹至钻齿或者硬质壳层表面，避免其发生软化，延长潜孔钻头的使用寿命。

作为优选，所述表面气道呈网状设置在冲压工作面上。

通过采用上述技术方案，网状的表面气道的对冷却风的扩散效果更好，能够均匀的作用在潜孔钻头的表面，延长潜孔钻头的使用寿命。

作为优选，所述钻头本体的侧面沿钻头本体的轴向延伸有导气槽，所述导气槽与表面气道连通。

通过采用上述技术方案，通过设置有导气槽，导气槽可以容纳岩层的碎屑，在潜孔钻头的转动过程中，将碎屑从导气槽内排出正在凿岩的表面；导气槽与表面气道相连通，导气槽起到了气体通道的作用，方便冷却风排向钻头本体的后方，避免在开凿位置产生较高的气压，影响潜孔钻头的上下运动，同时也提高了冷却风的风速。

作为优选，所述软质基层与硬质壳层之间形成有间隙气道，所述间隙气道与气孔连通。

通过采用上述技术方案，通过设置有间隙气道，使潜孔钻头的内部也发生冷却，提高冷却效率。

作为优选，所述锥形钻齿包括第一底座和锥形齿体，所述第一底座上设置有加强柱，所述锥形齿体上设置有与加强柱配合的通孔，所述底座和锥形齿体固定连接。

通过采用上述技术方案，第一底座与固定槽相配合，加强了锥形钻头的连接强度，第一底座的上表面能与穿设孔的下表面相抵接，避免锥形钻齿的向外移动，方便加工，同时避免锥形钻头脱落；锥形齿体与第一底座通过焊接固定，锥形齿体一般采用昂贵的硬质合金钢制成，通过这种结构可以减少材料成本；锥形齿体的上表面是受到冲击力最大的位置，通过将该位置增设加强柱，锥形齿体上设置有与加强柱配合的通孔，使冲击力能够直接传递至第一底座上，增强其抗冲击能力，提高了锥形钻齿的结构强度；通孔与加强柱之间的间隙可供气体流动，具有降温的作用。

作为优选，所述半球形钻齿包括第二底座和半球形齿体，所述第二底座与半球形齿体固定连接，所述第二底座向上凸起形成加强块，所述半球形齿体上设置有与加强块配合的凹槽。

通过采用上述技术方案，加强块和凹槽，减少了生产半球形齿体的材料成本，同时增强了半球形齿体的抗冲击强度，避免发生半球形齿体发生碎屑。

作为优选，所述锥形钻齿的轴向剖面的轮廓形状呈半椭圆形。

通过采用上述技术方案，椎形钻齿的整体呈半椭圆形，扩大了锥形钻齿侧向的体积，提高锥形齿体的结构强度，在潜孔钻头旋转的过程中，避免锥形钻齿在旋转的过程中发生断裂。

作为优选，所述锥形钻齿和半球形钻齿上依次设置有金刚石耐磨层和表面防锈层。

通过采用上述技术方案，通过设置有金刚石耐磨层提高了潜孔钻头的表面强度，使其更加耐磨，延长锥形钻齿的使用寿命；同时通过设置有表面防锈层，防止未钻齿上未被金刚石覆盖的位置生锈，防止其质量下降。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、冲压工作面是首先与岩层发生接触的，锥形钻齿与岩层发生点接触，点接触位置的压强大，破坏坚硬的岩层更加容易，当锥形钻齿插入岩层后，锥形钻齿的整体呈锥形，截面的面积是呈线性增大的，每次的增大量都很小，所以锥形钻齿在插入时受到的正压力每次增加的很小，使潜孔钻头更够进入更深的岩层，提高钻孔效率；

2、半球形钻齿的结构强度较高，不容易损坏，同时其侧面轮廓是呈圆形的，当潜孔钻头发生旋转时，其轮廓能够很好的将摩擦力平摊到每个面上，使每个面的受力一致，相对的延长了潜孔钻头的使用寿命；

3、在钻头本体高频率的转动和上下移动的过程中，其表面发热量过高，会导致钻齿的软化，在钻头软化时进行工作，钻头寿命大大降低，同时开凿效率也降低，通过气孔将冷却风吹到冲压工作面上的钻齿上，降低钻齿的表面温度，避免钻齿的软化。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是图1所示A部放大示意图；

图3是实施例1的剖面示意图；

图4是实施例2的结构示意图；

图5是图4所示B部放大示意图；

图6是实施例2的剖面示意图；

图7是图6所示C部放大示意图；

图8是实施例2中半球形钻齿的剖面示意图；

图9是金刚石耐磨层和表面防锈层的剖面示意图。

图中，1、钻头本体；11、冲压工作面；12、磨削工作面；21、锥形钻齿；211、第一底座；212、锥形齿体；213、通孔；214、加强柱；22、半球形钻齿；221、第二底座；222、半球形齿体；223、加强块；224、凹槽；31、软质基层；32、硬质壳层；33、固定槽；34、穿设孔；4、气孔；41、表面气道；42、导气槽；43、间隙气道；51、金刚石耐磨层；52、表面防锈层。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：如图1至图3所示，一种潜孔钻头，包括呈柱状的钻头本体1，钻头本体1的一端为工作面，钻头本体1的另一面与驱动机构连接，驱动机构例如气缸等动力元件，其属于现有技术，与本实用新型的无关，在此不做赘述；

钻头本体1的工作面包括圆形的冲压工作面11和磨削工作面12，磨削工作面12是冲压工作面11的边沿位置向下倾斜延伸形成的；

在圆形的冲压工作面11上均匀分布有锥形钻齿21，锥形钻齿21沿自身的轴向剖面可以是呈梯形的，也可以是呈半椭圆形状的，在本实施例中，选用半椭圆的锥形钻齿21；

在磨削工作面12上均匀分布有半球形锥齿，半球形锥齿的整体是呈半球形的，其体积大于锥形钻齿21的体积，半球形锥齿起到了磨削侧面的岩层的作用；

锥形钻齿21和半球形钻齿22通过CNC在潜孔钻头表面加工出来的，也可以是通过拼焊等方式固定在钻头本体1上。在如图9所示，锥形钻齿21和半球形钻齿22上依次设置有金刚石耐磨层51和表面防锈层52，金刚石耐磨层51通过申请号为“201310371895.5”的中国发明专利中公开了等离子堆焊技术设置在钻齿上的，其属于现有技术，在此不做赘述，同时表面防锈层52是通过将防锈漆涂覆在钻齿表面形成。

如图3所示，在钻头本体1内贯穿设置有气孔4，气孔4在冲压工作面11上对称设置有两个，同时在冲压工作面11上设置有与气孔4连接的表面气道41，表面气道41呈网状设置在冲压工作面11上，表面气道41是冲压工作面11向下凹陷形成的；同时在钻头本体1的侧面沿钻头本体1的轴向延伸有导气槽42，导气槽42的剖面呈半圆形，同时表面气道41与导向槽相连通。

实施例1的工作原理是，潜孔钻头向下进行冲击，然后锥形钻齿21与岩层相接触，起到了碎岩的效果，半球形钻齿22防止潜孔钻头的冲击力过大，然后潜孔钻头发生旋转，半球形钻齿22和锥形钻齿21将已经碎裂和正在碎裂的岩层碎片通过导气槽42向上运送，避免其影响正常开凿；同时在潜孔钻头的升降过程中，气孔4内的气流通过表面气道41对钻齿进行冷却，然后通过导向槽向后排出，避免困气。

实施例2：实施例2与实施例1的区别之处在于，如图4至图8所示，实施例2中，钻头本体1包括软质基层31和硬质壳层32，硬质壳层32由硬质合金钢制成，软质基层31由普通钢材制成，硬质壳层32和软质基层31通过焊接或者其他方式固定，冲压工作面11和磨削工作面12都处于硬质壳层32上，软质基层31与硬质壳层32之间形成有间隙气道43，间隙气道43的截面呈圆形，间隙气道43与气孔4连通。

如图5至图7所示，软质基层31上设置有固定锥形钻齿21和半球形钻齿22的固定槽33，固定槽33的横截面形状呈正方形，硬质壳层32上设置有供锥形钻齿21和半球形钻齿22穿设的穿设孔34，穿设孔34的形状与两种钻齿的侧面相配合；

如图7所示，锥形钻齿21包括第一底座211和锥形齿体212，第一底座211的形状与固定槽33的形状一致，方便进行焊接固定，第一底座211上设置有加强柱214，加强柱214与第一底座211一体成型，采用结构强度较高的钢材制成，锥形齿体212上设置有与加强柱214配合的通孔213，加强柱214穿设过通孔213后，加强柱214的顶部与锥形齿体212的顶部处于同一平面内，底座和锥形齿体212固定连接，加强柱214与通孔213之间可以留有一定的间隙。

如图8所示，半球形钻齿22包括第二底座221和半球形齿体222，第二底座221与半球形齿体222通过焊接固定，第二底座221向上凸起形成加强块223，加强块223的形状呈半球形或者半椭圆形，半球形齿体222上设置有与加强块223配合的凹槽224，凹槽224与加强块223之间通过焊接固定。

实施例2的工作原理与实施例1相同，但是材料成本更低，加工成本更低，同时冷却效果更好，能够适应高硬度的岩体的开凿。

实施例2中，在气孔4进风时，冷却风会经过间隙气道43内，对第一底座211、第二底座221、锥形齿体212、半球形齿体222进行冷却，提高了冷却效果。

Claims (10)

1.一种潜孔钻头，包括钻头本体(1)，其特征在于：所述钻头本体(1)包括垂直于钻头本体(1)轴线的冲压工作面(11)，所述冲压工作面(11)的边沿位置向下倾斜形成磨削工作面(12)，所述冲压工作面(11)上设置有锥形钻齿(21)，所述磨削工作面(12)上设置有半球形钻齿(22)。

2.根据权利要求1所述的潜孔钻头，其特征在于：所述钻头本体(1)包括软质基层(31)和硬质壳层(32)，所述冲压工作面(11)和磨削工作面(12)设置在硬质壳层(32)上，所述软质基层(31)上设置有固定锥形钻齿(21)和半球形钻齿(22)的固定槽(33)，所述硬质壳层(32)上设置有供锥形钻齿(21)和半球形钻齿(22)穿设的穿设孔(34)。

3. 根据权利要求2所述的潜孔钻头，其特征在于：所述钻头本体(1)内贯穿设置有气孔(4)，所述气孔(4)延伸至冲压工作面(11)上，所述冲压工作面(11)上设置有与气孔(4)连通的表面气道(41)。

4. 根据权利要求3所述的潜孔钻头，其特征在于：所述表面气道(41)呈网状设置在冲压工作面(11)上。

5. 根据权利要求4所述的潜孔钻头，其特征在于：所述钻头本体(1)的侧面沿钻头本体(1)的轴向延伸有导气槽(42)，所述导气槽(42)与表面气道(41)连通。

6. 根据权利要求3所述的潜孔钻头，其特征在于：所述软质基层(31)与硬质壳层(32)之间形成有间隙气道(43)，所述间隙气道(43)与气孔(4)连通。

7. 根据权利要求1或2所述的潜孔钻头，其特征在于：所述锥形钻齿(21)包括第一底座(211)和锥形齿体(212)，所述第一底座(211)上设置有加强柱(214)，所述锥形齿体(212)上设置有与加强柱(214)配合的通孔(213)，所述底座和锥形齿体(212)固定连接。

8.根据权利要求7所述的潜孔钻头，其特征在于：所述半球形钻齿(22)包括第二底座(221)和半球形齿体(222)，所述第二底座(221)与半球形齿体(222)固定连接，所述第二底座(221)向上凸起形成加强块(223)，所述半球形齿体(222)上设置有与加强块(223)配合的凹槽(224)。

9. 根据权利要求7所述的潜孔钻头，其特征在于：所述锥形钻齿(21)的轴向剖面的轮廓形状呈半椭圆形。

10. 根据权利要求1所述的潜孔钻头，其特征在于：所述锥形钻齿(21)和半球形钻齿(22)上依次设置有金刚石耐磨层(51)和表面防锈层(52)。