CN206693927U - 一种高压水刀钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种高压水刀钻头，包括中空的圆柱状的钻头主体，所述钻头主体上端外壁设有连接螺纹，在钻头主体的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔，所述高压水腔呈与钻头主体同轴的圆环状且设有与高压水泵相连的入水口，在高压水腔的底部设有高压水喷头，所述高压水喷头包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿高压水腔底部的两内侧壁设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔底端的左右两侧。该水刀钻头可专用于地质岩土层的快速切削，切削性能良好，可用于替代传统的金刚石钻头。

Description

一种高压水刀钻头

技术领域

本实用新型属于地质勘查钻机技术领域，尤其涉及一种地质勘查钻机用的钻头。

背景技术

目前地质勘查钻机多用的是金刚石钻头，需要机械带动其高速旋转，遇到较为坚硬的岩石，常常损毁钻头，影响钻探效率。另外遇到坡度较陡，无法安装钻机的钻孔位置，则很难得到精确的钻孔数据。另外钻头在钻探时容易导致钻杆晃动，产生较大的碰撞冲击；而水刀作为一种冷切削刀具，已被广泛应用于航空航天军事工业和部分民用机械加工领域，其具有良好的切削性，水刀的冷切割不会改变材料的物理化学性质，污染也较少，同样也适合地质勘探钻孔，然而，目前还没有专用于地质勘探的水刀钻头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种水刀钻头，该水刀钻头可专用于地质岩土层的快速切削，切削性能良好，可用于替代传统的金刚石钻头。

本实用新型的技术方案如下：

一种高压水刀钻头，包括中空的圆柱状的钻头主体，所述钻头主体上端外壁设有连接螺纹，在钻头主体的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔，所述高压水腔呈与钻头主体同轴的圆环状且设有与高压水泵相连的入水口，在高压水腔的底部设有高压水喷头，所述高压水喷头包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿所述高压水腔底部的两内侧壁设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔底端的左右两侧。

进一步地，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧均为半圆弧，两个半圆弧的四个端点皆位于钻头主体的直径上，且在所述半圆弧的两端以及中间各设有一个相应的高压水喷头。

进一步地，所述内高压水喷头和外高压水喷头各自所排列而成的圆弧的圆弧半径之比为1：2。

进一步地，在钻头主体底端嵌有两块圆弧状的镶板，所述镶板上分别设有所述内高压水喷头和外高压水喷头，在镶板和钻头主体之间设有聚四氟垫圈。

进一步地，所述外高压水喷头水流喷射方向竖直向下，内高压水喷头呈一定夹角向外高压水喷头方向喷射高压水流。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用在钻头主体内设置高压水腔和与水腔相连的高压水喷头来实现高速水流的迸射切割，两个呈圆弧状排列的内外高压水喷头旋转形成圆柱状高速水幕，由于是采用的内外设置的两个非封闭的圆弧排列结构，在旋转切削时，主要由两段圆弧水幕旋转切割，相比如呈整圆弧排列的高压水喷头或者现有的用于机械加工的圆柱状水射流而言，其用于地质岩土的切削能力更强，效率更高，只需圆弧状水幕切开一道缺口即可在旋转作用下完成封闭的圆环式的切削，切削彻底，不需要像传统金刚石钻头那样需要极大扭矩才能工作，且不会发生崩刃，断杆现象，使用安全可靠，还无金刚石钻头那样的烟尘污染；另外，由于采用水射流式切削，相对于金刚石钻头而言更容易安装钻头位置，保证钻孔位置精度；对于一些传统钻机无法到达的钻孔位置，若用该水刀钻头，可通过加长高压输水管道的方法达到目的。

此外，内、外高压水喷头成一定夹角设置，内高压水喷头和外高压水喷头之间形成一个纵切面为三角形的切割槽，同时钻头缓慢旋转向下推进，保证切割岩石后的孔的圆柱度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型仰视图。

图3为设有镶板的本实用新型仰视图。

图4为外高压水喷头竖直喷水和内高压水喷头倾斜喷水时的高压水水刀幕示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1—2所示(图1中钻头底端被剖切截断)，一种高压水刀钻头，包括中空的圆柱状的钻头主体1，所述钻头主体1上端外壁设有连接螺纹2，该连接螺纹2可拧入钻杆内而与钻杆连为一体，在钻头主体1的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔3，所述高压水腔3呈与钻头主体1同轴的圆环状且设有与高压水泵(图中未示出)相连的入水口(图中未示出)，具体的，入水口可以设置在能够向高压水腔3内注水的任意地方。在高压水腔3的底部设有高压水喷头4，所述高压水喷头4可以直接是一个用于喷射水流的小孔，也可以是市面上常见的喷头类构件。高压水喷头4包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，内高压水喷头位于外高压水喷头的圆弧内侧，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体1的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿所述高压水腔3底部的两内侧壁(外内侧壁301、内内侧壁302)设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔3底端的左右两侧；需说明的是此处的内高压水喷头与外高压水喷头根据需要来确定各自喷射出的水幕所成的角度，若孔较小，二者可以小间隔平行布置，但通常互为一定夹角，以形成一个较充分彻底的切割回转面。

进一步地，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧均为半圆弧，两个半圆弧的四个端点皆位于钻头主体的直径上，且在所述半圆弧的两端以及中间各设有一个相应的高压水喷头。使钻头在转动时可以形成内外两个层次的圆柱薄片状水幕，且在任意时刻左右两侧均有一个水幕是直接冲切在岩土层上的，切削更加均匀而迅速。

进一步地，所述内高压水喷头和外高压水喷头各自所排列而成的圆弧的圆弧半径之比为1：2，该半径之比可以达到更加均匀的切削效果，不至于使两道水幕之间的岩土层因缺少冲切力而难以切割开来或者切削不彻底，比例过大或者过小都可能影响冲切的效果。

进一步地，在钻头主体1底端嵌有两块圆弧状的镶板5，所述镶板5上分别设有所述内高压水喷头和外高压水喷头，同样的，具体可在两镶板5上钻出与高压水腔3相通的喷水孔作为喷头，后者安装相应的现有喷头构件。在镶板5和钻头主体1之间设有聚四氟垫圈(图中未示出)，聚四氟垫圈硬度稍高，承压性能较好，镶板5可通过螺栓紧固在钻头主体1底端。该结构设计是为了必要时更换高压水喷头4，以适应不同地质钻探的需要，提高钻头的利用率和适应性，对于需要尽量轻装简行的野外钻探工作尤为重要。

进一步地，如图4所示，所述外高压水喷头水流喷射方向竖直向下，内高压水喷头呈一定夹角向外高压水喷头方向喷射高压水流，内高压水喷头和外高压水喷头之间形成一个纵切面为三角形ABC的切割槽，旋转即得圆锥形，同时钻头缓慢旋转向下推进，保证切割岩石后的孔的圆柱度。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种高压水刀钻头，其特征在于：包括中空的圆柱状的钻头主体，所述钻头主体上端外壁设有连接螺纹，在钻头主体的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔，所述高压水腔呈与钻头主体同轴的圆环状并设有与高压水泵相连的入水口，在高压水腔的底部设有高压水喷头，所述高压水喷头包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，所述内高压水喷头和外高压水喷头各自所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿所述高压水腔底部的两内侧壁设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔底端的左右两侧。

2.根据权利要求1所述高压水刀钻头，其特征在于：所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧均为半圆弧，两个半圆弧的四个端点皆位于钻头主体的直径上，且在所述半圆弧的两端以及中间各设有一个相应的高压水喷头。

3.根据权利要求2所述高压水刀钻头，其特征在于：所述内高压水喷头和外高压水喷头各自所排列而成的圆弧的圆弧半径之比为1：2。

4.根据权利要求3所述高压水刀钻头，其特征在于：在钻头主体底端嵌有两块圆弧状的镶板，所述镶板上分别设有所述内高压水喷头和外高压水喷头，在镶板和钻头主体之间设有聚四氟垫圈。

5.根据权利要求2所述高压水刀钻头，其特征在于：所述外高压水喷头水流喷射方向竖直向下，内高压水喷头呈一定夹角向外高压水喷头方向喷射高压水流。