CN211115794U - 一种偏心钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种偏心钻具，包括钻头、偏心扩孔套和稳杆器，所述钻头前部为头部、后部为连接杆部、中部为偏心颈杆部，所述偏心扩孔套的偏心孔套设在所述偏心颈杆部上且之间转动配合，所述稳杆器的前部具有套设在所述连接杆部外侧的连接孔，且所述连接孔与所述连接杆部之间螺纹连接，连接孔在螺纹孔段前侧部分为圆柱孔，连接杆部在螺纹柱段前侧的部分为与所述圆柱孔配合的圆柱部，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分与后侧部分之间比值不大于1.19。结合杠杆原理，减小钻头露出部分的长度，使得钻头露出部分长度与钻头长度比例减小，进而减小受力载荷，减少承受扭矩，避免钻头失效报废。

Description

一种偏心钻具

技术领域

本实用新型涉及工具器械技术领域，更具体地说，涉及一种偏心钻具。

背景技术

冲击钻头是一种广泛应用于矿石探测、地下岩样采集、建筑工程、水电、港口、高速工路以及城市建设项目等一系列工程项目的前期岩样探测，同时将粉尘收集起来，避免了环境污染，具有很好的环保功效。钻头是由钻头本体和合金齿组成，钻头将冲击器或动力头传递来的冲击击打的应力波，通过钻头本体传给合金齿，合金齿再击碎岩石进行破岩。

冲击钻头中存在一种偏心钻具，该偏心钻具主要包括钻头、偏心扩孔套和与钻头连接的稳杆器，其中钻头前段为头部、后段为连接杆部、中部为偏心颈杆部，其中钻头的后部插入至稳杆器中，与稳杆器螺纹连接，而前段露出，露出段的前部即为头部、后部为偏心颈杆部。偏心扩孔套的偏心孔套设在偏心颈杆部上且之间转动配合，而其中稳杆器前部的安装孔套设在连接杆部外侧，且之间螺纹连接。其中钻头的头部主要用于钻孔，而其中偏心扩孔套则是在钻头钻孔的基础上进一步扩孔，进而形成与管道配合的孔洞，在钻孔的过程中，同时在孔洞内装入管道，其中钻头直径小于管道内径，而偏心扩孔套在偏心状态下，能够进行扩孔工作，而在缩回状态，能够降低偏心程度，即呈现向中部靠拢的状态，以使偏心扩孔套能够和钻头均从管道管腔移出。

目前常见的偏心钻，露出段长度一般在192毫米左右，而插入段的长度一般152毫米左右。钻头的头部转动轴线相对自身轴线偏离且具有一定间距，一般间距在18毫米左右。偏心钻具在钻进过程中，因受力载荷原因，承受较大的扭矩，进而出现偏心钻具失效报废。

综上所述，如何有效地解决钻头容易损害的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种偏心钻具，该偏心钻具可以有效地解决钻头容易损害的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种偏心钻具，包括钻头、偏心扩孔套和稳杆器，所述钻头前部为头部、后部为连接杆部、中部为偏心颈杆部，所述偏心扩孔套的偏心孔套设在所述偏心颈杆部上且之间转动配合，所述稳杆器的前部具有套设在所述连接杆部外侧的连接孔，且所述连接孔与所述连接杆部之间螺纹连接，连接孔在螺纹连接处的前侧部分为圆柱孔，连接杆部在螺纹连接处的前侧部分为与所述圆柱孔配合的圆柱部，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分与后侧部分之间比值不大于1.19。

在该偏心钻具中，钻头在钻进的过程中，需要转转和上下冲击运动，以稳杆器与偏心钻具接触位置的端面为支撑点，将偏心钻具长度设为固定。结合杠杆原理，减小钻头露出部分的长度，使得钻头露出部分长度与钻头长度比例减小，进而减小受力载荷，减少承受扭矩，避免钻头失效报废。综上所述，该偏心钻具能够有效地解决钻头容易损害的问题。

优选地，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分长度与所述头部直径的比值在0.74至0.77之间。

优选地，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分长度在177毫米至179毫米之间，所述钻头位于所述稳杆器前端面后侧的部分长度在151毫米至153毫米之间，所述头部的直径在231毫米至236毫米之间，所述头部的自身轴线相对于转动轴线偏距在17毫米至19毫米之间。

优选地，所述连接杆部包括外周具有连接螺纹的螺纹柱段，所述连接孔内具有与所述螺纹柱段螺纹连接的螺纹孔段，所述连接杆部在所述螺纹柱段后侧具有定位圆柱段，所述连接孔在所述螺纹孔段后侧具有与所述定位圆柱段配合的定位圆孔段。

优选地，所述连接孔在所述螺纹孔段与所述定位圆孔段之间具有孔径从前至后连续渐缩的喇叭孔段，且所述喇叭孔段后部与所述定位圆孔段前部之间平滑过渡。

优选地，所述连接孔前段为所述圆柱孔，所述圆柱孔的前部孔沿呈倒圆角型，所述连接杆部的前部靠近所述偏心颈杆部偏心的一侧具有限位肩，所述限位肩与所述圆柱部之间倒圆角设置，且所述限位肩与所述稳杆器的前部端面相抵。

优选地，所述偏心扩孔套的一端与所述头部相抵、另一端与所述稳杆器的端部相抵，所述偏心扩孔套与所述钻头之间设置有转动锁止，以在所述偏心扩孔套相对所述钻头朝预定方向转动至偏心状态时阻止所述偏心扩孔套继续转动，并在所述偏心扩孔套相对所述钻头朝预定方向的反向转动至缩回状态时阻止所述偏心扩孔套继续转动。

优选地，所述稳杆器内部设置有前后贯通的轴孔，所述头部内部后侧设置有与所述轴孔对齐设置并连通的盲孔，所述盲孔底部开设有多个呈四散设置并延伸至所述头部钻面的分流孔，所述头部的钻面对应设置有与所述分流孔连通且引向侧边的槽体。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的偏心钻具的剖面结构示意图。

附图中标记如下：

头部1、螺纹柱段2、定位圆柱段3、圆柱部4、螺纹孔段5、定位圆孔段6、圆柱孔7、限位套8、锁定销9、偏心颈杆部10。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种偏心钻具，以有效地解决钻头容易损害的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的偏心钻具的剖面结构示意图。

在一种具体实施例中，本实施例提供了一种偏心钻具，具体的该偏心钻具包括钻头、偏心扩孔套8和稳杆器。

其中钻头前部为头部1，后部为连接杆部、中部为偏心颈杆部10，其中稳杆器前部具有与套设在连接杆部外侧的连接孔，后部为杆部，该杆部的轴线即为偏心钻具的转动轴线，其中头部1的自身轴线与该转动轴线位于同一条直线上。

而其中偏心颈杆部10为圆柱杆部，且其轴线与上述转动轴线并非位于同一条直线，即该偏心颈杆部的自身轴线相对于转动轴线偏心设置。其中偏心扩孔套8的偏心孔套设在偏心颈杆部10上，且之间转动配合，即偏心孔的孔直径与偏心颈杆部10的外直径相等，以使偏心扩孔套8能够转动至偏心状态，且在偏心状态时，钻头或者稳杆器的扭矩传动至偏心扩孔套8处，以使偏心扩孔套8能够在钻头钻孔的基础上实现扩孔操作，而转动至收回状态时，使得偏心侧不再凸出设置，以能够从管道管腔中脱离出来。具体的，其中偏心扩孔套8整体呈圆柱状，且外侧圆柱侧面轴线与偏心孔的轴线偏心设置，且优选在转回至收缩状态时，偏心扩孔套8的外侧圆柱侧面的轴线与上述转动轴线，即钻头轴线所在直线，位于同一条直线上。

其中连接孔与连接杆部之间螺纹连接，具体的连接杆部包括外周具有连接螺纹的螺纹柱段2，对应的，连接孔内具有与螺纹柱段2螺纹连接的螺纹孔段5，以通过螺纹孔段5与螺纹柱段2实现螺纹连接，即完成固定连接。需要说明的是，为了保证连接杆部能够插入至连接孔内，并完成螺纹连接，其中连接杆部在螺纹柱段2后侧的部分应当能够穿过螺纹孔段5。

连接孔在螺纹连接处的前侧部分，即螺纹孔段5前侧部分为圆柱孔7，连接杆部在螺纹连接处的前侧部分，即螺纹柱段2前侧的部分为与所述圆柱孔7配合的圆柱部4，其中圆柱孔7与圆柱部4之间优选间隙配合，以通过圆柱孔7与圆柱部4形成一定的定位，同使通过圆柱孔7的孔端，即连接孔的孔端形成杠杆支撑的支点，以保证杠杆支撑效果。为了更好的固定钻头与稳杆器，此处优选圆柱孔7与圆柱部4之间设置有锁定销9，锁定销9一半位于圆柱孔7孔壁相配合的凹槽中，另一半位于圆柱部4外侧面相配合的凹槽中。其中锁定销9横截面一般为圆形，圆柱孔7以及圆柱部4上对应凹槽均呈半圆形。

其中钻头位于稳杆器前端面前侧的部分与后侧部分之间比值不大于1.19，且优选在1.15至1.19之间，即前侧部分主要为头部1和偏心颈杆部10，而后侧部分主要为连接杆部，即钻头位于圆柱孔7前端面前侧的长度与位于后侧部分的长度之间的比值不大于1.19，且优选在1.15至1.19之间。其中圆柱部4在圆柱孔7的前侧形成支点，以限定支点前部头部露出长度，以避免头部形成的扭矩过大。具体的来说，对于，后侧部分长度为152毫米的钻头来说，那么前侧部分的长度一般优选为178毫米，且一般不大于181毫米，相比目前的192毫米明显缩小。

在该偏心钻具中，钻头在钻进的过程中，需要转转和上下冲击运动，以稳杆器与偏心钻具接触位置的端面为支撑点，将偏心钻具长度设为固定。结合杠杆原理，减小钻头露出部分的长度，使得钻头露出部分长度与钻头长度比例减小，进而减小受力载荷，减少承受扭矩，避免钻头失效报废。综上所述，该偏心钻具能够有效地解决钻头容易损害的问题。

进一步的，在有效地调整钻头露出段长与非露出段长度之间的比例后，此处优选钻头位于稳杆器前端面前侧的部分长度与头部1直径的比值在0.74至0.77之间，以通过控制头部1的直径，进一步控制钻头位于稳杆器前端面前侧的部分。具体的，可以使钻头位于稳杆器前端面前侧的部分长度在177毫米至179毫米之间，其中钻头位于所述稳杆器前端面后侧的部分长度在151毫米至153毫米之间，头部1的直径在231毫米至236毫米之间，头部1的自身轴线相对于转动轴线偏距在17毫米至19毫米之间。

其中连接孔与连接杆部进行螺纹连接，具体的连接杆部包括外周具有连接螺纹的螺纹柱段2，对应的，连接孔内具有与螺纹柱段2螺纹连接的螺纹孔段5，以通过螺纹孔段5与螺纹柱段2实现螺纹连接，即完成固定连接。需要说明的是，为了保证连接杆部能够插入至连接孔内，并完成螺纹连接，其中连接杆部在螺纹柱段2后侧的部分应当能够穿过螺纹孔段5。

进一步的，考虑到在长期工作过程中，螺纹处因为形成上述受力区，所以因为受力大会导致螺牙变形损坏，导致后期脱离困难大。基于此，此处优选其中连接杆部在螺纹柱段2后侧具有定位圆柱段3，定位圆柱段3与螺纹柱段2之间可以是连续衔接，也可以是在之间设置有其它结构。其中连接孔在螺纹孔段5后侧具有与定位圆柱段3配合的定位圆孔段6，以在螺纹柱段2与螺纹孔段5完成螺纹连接后，其中定位圆柱段3插入至定位圆孔段6中，两者紧密配合，起到定位轴线的作用。其中定位圆柱段3与定位圆孔段6之间可以是间隙配合，且间隙误差越小越好。

工作时，偏心扩孔套8一侧受力，根据力学原理，即杠杆理论，此时连接孔孔沿靠近偏心扩孔套8受力的一侧，即偏心侧，受到支点力，而连接杆部后部端部远离偏心扩孔套8受力的一侧与连接孔壁之间具有挤压力，因为连接杆部在螺纹柱段2后侧设置有定位圆柱段3，所以此时定位圆柱段3与定位圆孔段6之间受到较大挤压力，所以降低了螺纹柱段2与螺纹孔段5之间的挤压力。

进一步的，考虑到螺纹柱段在螺纹孔段5内旋进时，以使得定位圆柱段3先经过螺纹孔段5，然后再进入到定位圆孔段6内。因为定位圆孔段6与定位圆柱段3之间紧密配合，而螺纹柱段2与螺纹孔段5之间具有间隙，容易导致两者轴线存在偏离，那么定位圆柱段3很难精准进入到定位圆孔段6中，导致安装困难。基于此，此处优选，其中连接孔在螺纹孔段5与定位圆孔段6之间具有孔径从前至后连续渐缩的喇叭孔段，且喇叭孔段后部与定位圆孔段6前部之间平滑过渡，以使得喇叭孔段起到导向的作用。以使得在旋进过程中，其中定位圆柱段3先进入到喇叭孔段中，由喇叭孔段进行导向以保证对中，然后再逐渐进入到定位圆柱段3中，使得安装方便简单。

进一步的，为了充分对钻头与稳杆器之间进行定位，此处优选连接孔在螺纹孔段5前侧部分为圆柱孔7，而对应的，连接杆部在螺纹柱段2前侧的部分为与圆柱孔7配合的圆柱部4，其中圆柱孔7与圆柱部4之间优选间隙配合，且配合精度优选与定位圆柱段3与定位圆孔段6之间的配合精度相等。为了更好的固定钻头与稳杆器，此处优选圆柱孔7与圆柱部4之间设置有锁定销9，锁定销9一半位于圆柱孔7孔壁相配合的凹槽中，另一半位于圆柱部4外侧面相配合的凹槽中。其中锁定销9横截面一般为圆形，圆柱孔7以及圆柱部4上对应凹槽均呈半圆形。

进一步的，此处优选连接孔前段为圆柱孔7，圆柱孔7的前部孔沿呈倒圆角型，因为此处起到支点的作用，采用倒圆角型，能够有效地保证支撑强度，进而保证整体使用寿命。同样的，为了保证钻头强度，此处优选连接杆部的前部靠近偏心颈杆部10偏心的一侧具有限位肩，其中限位肩与圆柱部4之间倒圆角设置，以有效地避免此处容易出现断裂。且限位肩与稳杆器的前部端面相抵，以保证限位肩与稳杆器之间能够承受一部分挤压力，以避免连接杆部后部压力过大。

其中偏心颈杆部10位于头部1与连接杆部之间，两端分别与头部1与连接杆部衔接，其中偏心颈杆部10的后部端面形成上述限位肩，为了保证整体结构的强度，优选其中偏心扩孔套8的一端与头部1相抵、另一端与稳杆器的端部相抵。

其中偏心扩孔套8在偏心颈杆部10上转动，以在偏心状态和缩回状态之间切换，其中驱动偏心扩孔套8相对偏心颈杆部10的转动，可以通过外部机构驱动实现，但是这种驱动方式会导致整体结构较为复杂，基于此，此处优选偏心扩孔套8与钻头之间设置有转动锁止，以在偏心扩孔套8相对所述钻头朝预定方向转动至偏心状态时阻止偏心扩孔套8继续转动，并在偏心扩孔套8相对钻头朝预定方向的反向转动至缩回状态时阻止偏心扩孔套8继续转动。当前偏心扩孔套8相对偏心颈杆部10转动至缩回状态时，此时稳杆器带动钻头朝预定方向的反向转动，此时偏心扩孔套8在孔壁的摩擦力作用下，相对于孔壁保持不动，即使得偏心扩孔套8相对于偏心颈杆部朝预定方向转动，直到进入到偏心状态，而此时转动锁止使偏心扩孔套8与所述偏心颈杆部10保持相对固定，以通过转动锁止，将驱动扭矩传递至偏心扩孔套8，进而带动偏心扩孔套8转动，以实现扩孔操作。而当钻头朝预定方向转动时，在孔道壁摩擦力作用下，偏心扩孔套8反向转动至缩回状态后，由转动锁止使偏心扩孔套8停留在缩回状态。其中转动锁止一般包括相互配合的凸起和弧形凹槽，凸起在弧形凹槽滑动，并由弧形凹槽的两端槽壁阻挡限位，如偏心扩孔套8上设置有径向凸起，而偏心颈杆部10设置有弧形凹槽，偏心扩孔套相对偏心颈杆部转动时，径向凸起在弧形凹槽内滑动。

其中，为了更好的进行排屑，以及方便降温，此处优选稳杆器内部设置有前后贯通的轴孔，钻头内部后侧设置有与轴孔对齐设置并连通的盲孔，盲孔底部开设有多个呈四散设置并延伸至头部1钻面的分流孔，头部1的钻面对应设置有与分流孔连通且引向侧边的槽体。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种偏心钻具，包括钻头、偏心扩孔套和稳杆器，所述钻头前部为头部、后部为连接杆部、中部为偏心颈杆部，所述偏心扩孔套的偏心孔套设在所述偏心颈杆部上且之间转动配合，所述稳杆器的前部具有套设在所述连接杆部外侧的连接孔，且所述连接孔与所述连接杆部之间螺纹连接，所述连接孔在螺纹连接处的前侧部分为圆柱孔，所述连接杆部在螺纹连接处的前侧部分为与所述圆柱孔配合的圆柱部，其特征在于，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分与后侧部分之间比值不大于1.19。

2.根据权利要求1所述的偏心钻具，其特征在于，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分长度与所述头部直径的比值在0.74至0.77之间。

3.根据权利要求2所述的偏心钻具，其特征在于，所述钻头位于所述稳杆器前端面前侧的部分长度在177毫米至179毫米之间，所述钻头位于所述稳杆器前端面后侧的部分长度在151毫米至153毫米之间，所述头部的直径在231毫米至236毫米之间，所述头部的自身轴线相对于转动轴线偏距在17毫米至19毫米之间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的偏心钻具，其特征在于，所述连接杆部包括外周具有连接螺纹的螺纹柱段，所述连接孔内具有与所述螺纹柱段螺纹连接的螺纹孔段，所述连接杆部在所述螺纹柱段后侧具有定位圆柱段，所述连接孔在所述螺纹孔段后侧具有与所述定位圆柱段配合的定位圆孔段。

5.根据权利要求4所述的偏心钻具，其特征在于，所述连接孔在所述螺纹孔段与所述定位圆孔段之间具有孔径从前至后连续渐缩的喇叭孔段，且所述喇叭孔段后部与所述定位圆孔段前部之间平滑过渡。

6.根据权利要求5所述的偏心钻具，其特征在于，所述连接孔前段为所述圆柱孔，所述圆柱孔的前部孔沿呈倒圆角型，所述连接杆部的前部靠近所述偏心颈杆部偏心的一侧具有限位肩，所述限位肩与所述圆柱部之间倒圆角设置，且所述限位肩与所述稳杆器的前部端面相抵。

7.根据权利要求6所述的偏心钻具，其特征在于，所述偏心扩孔套的一端与所述头部相抵、另一端与所述稳杆器的端部相抵，所述偏心扩孔套与所述钻头之间设置有转动锁止，以在所述偏心扩孔套相对所述钻头朝预定方向转动至偏心状态时阻止所述偏心扩孔套继续转动，并在所述偏心扩孔套相对所述钻头朝预定方向的反向转动至缩回状态时阻止所述偏心扩孔套继续转动。

8.根据权利要求7所述的偏心钻具，其特征在于，所述稳杆器内部设置有前后贯通的轴孔，所述头部内部后侧设置有与所述轴孔对齐设置并连通的盲孔，所述盲孔底部开设有多个呈四散设置并延伸至所述头部钻面的分流孔，所述头部的钻面对应设置有与所述分流孔连通且引向侧边的槽体。

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