CN212317855U - 一种水刀式钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水刀式钻头，其涉及地质钻探技术领域，有助于解决对圆砾、硬质基岩等地层难以切割的技术问题，其包括中空设置的钻头本体，其特征在于：所述钻头本体内部开设有通孔，所述通孔与钻头本体同轴设置；所述钻头本体的一端设置有连接高压水泵的入水口，所述钻头本体的另一端设置有水喷头；所述通孔的直径朝水喷头的一端逐渐减少。通过高压水泵将水从入水口排入通孔中，然后从水喷头内喷射出高压的水刀，水刀通过高压水泵给水流增加压强，形成一道威力极强劲的水柱，以此为水刀的刀刃用来切割难以钻进的岩土层。本实用新型具有不容易存在采取的岩样不完整的现象，以确保勘探成果的准确性的效果。

Description

一种水刀式钻头

技术领域

本实用新型涉及地质钻探技术领域，尤其是涉及一种水刀式钻头。

背景技术

目前，钻探施工中采用的钻头多以合金钻头为主，多应用于淤泥、软土及硬土等土质地层中。

当需要对小面积的硬质基岩进行钻探的时候，需要使用体型较小的钻头，对基岩进行采样。

现有的技术方案存在以下缺陷：当钻头钻进基岩至一定深度后，遇圆砾、硬质基岩等地层时，由于钻头较小，钻头能够承受的冲击力将会下降，当钻头遇到硬度较高的基岩，需要承受较大的冲击力，钻探很容易折断，以至于无法采取到完整的岩样进行岩石试验，对勘探成果的准确性造成影响。

实用新型内容

根据现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种水刀式钻头，具有起到能够对有限的施工或者钻探空间内的硬度较大的基岩层进行有效切割的效果。

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：

一种水刀式钻头，包括中空设置的钻头本体，其特征在于：所述钻头本体内部开设有通孔，所述通孔与钻头本体同轴设置；

所述钻头本体的一端连接有高压水泵，所述钻头本体连接高压水泵的一端设置为的入水口，所述钻头本体的另一端设置有水喷头；

所述通孔的直径朝水喷头的一端逐渐减少。

通过采用上述技术方案，通过高压水泵将水从入水口排入通孔中，然后从水喷头内喷射出高压的水刀，水刀通过高压水泵和通孔直径的减小给水流增加压强，形成一道威力极强劲的水柱，以此为水刀的刀刃用来切割难以钻进的岩土层，从而不容易存在采取的岩样不完整的现象，以确保勘探成果的准确性。当流量一定的情况下，通孔的直径变小，水流的流速将增大，由于高压水泵起初施加给水的压力是一定的，当水流的流速增大，喷射出来的水刀的冲击力将增大，从而能够对基岩进行有效切割。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述水喷头设置为环形柱状，所述水喷头沿其轴向分布有若干放置槽，若干所述放置槽内分别安装有若干挡环，所述挡环与水喷头同轴设置；

若干所述挡环的内径朝远离钻头本体的方向逐渐减小，所述挡环与放置槽侧壁之间设置有固定组件。

通过采用上述技术方案，当需求切割圆砾的时候，需要水刀的直径较小，此时，在放置槽内安装所需直径的挡环，并且通过固定组件对挡环进行固定，高压的水经过挡环内部的时候，由于挡环的直径较小，水穿过挡环内部的时候，形成的水刀的直径将会变小，以对圆砾进行切割。若干挡环的设置，能够根据实际需求安装挡环，以改变水刀的直径。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：每相邻两个所述放置槽之间形成有固定板，所述固定组件包括若干固定于所述固定板侧壁的第一固定环和固定于所述挡环外壁的若干第二固定环；

若干所述第一固定环和若干所述第二固定环同轴设置，若干所述第一固定环和若干第二固定环之间插设有固定柱，所述固定柱朝向钻头本体的一端设置有与固定柱垂直的限位柱。

通过采用上述技术方案，将挡环安装在放置槽内部以后，将若干第一固定环和若干第二固定环同轴设置，然后将固定柱从靠近钻头本体的那个第二固定环朝远离钻头本体的位置插设，从而将挡环固定在水喷头上。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述挡环的内孔设置为锥形。

通过采用上述技术方案，将挡环的内孔设置为锥形，因为当流量一定的时候，挡环喷射口的直径减小时，水的流速将增大，从而能够增大水刀的冲击力，以便于后续的切割。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：若干所述放置槽的深度朝向钻头本体的一端逐渐增大。

通过采用上述技术方案，由于位于水喷头端部的挡环的内径最小，此处水的冲击力将最大，此处的固定板承受的压力将最大，若将此处的放置槽开设的较深，将容易削弱水喷头端部的强度，从而容易使水喷头端部的固定板断裂，难以对水喷头端部的挡环进行支撑固定。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一固定环和第二固定环的内孔分别设置为椭圆形，所述固定柱的截面设置椭圆形，所述水喷头朝向钻头本体的端部设置有与限位柱卡接的卡块。

通过采用上述技术方案，当挡环安装完成以后，通过固定柱进行固定，然后转动固定柱，一方面能够将限位柱和卡块之间进行卡紧，对挡环进行固定，另一方面，转动固定柱的时候，固定柱将与第一固定环和第二固定环之间由于摩擦力将相互卡接，对挡环进行可靠固定。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述水喷头的内径为挡环最大内径的1.1倍至1.3倍。

通过采用上述技术方案，能够减少水喷头对挡环内喷射出来的水柱造成干扰，从而确保水刀的压力，以便于切割。

本实用新型在一较佳示例中可以进一步配置为：所述固定板的厚度为挡环厚度的1.5倍至2倍。

通过采用上述技术方案，能够有足够的强度承受高压水泵给水刀施加的压力。

综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过通孔和水喷头的设置，能够通过高压水泵给水流增加压强，形成一道威力极强劲的水柱，起到不容易存在采取的岩样不完整的现象，以确保勘探成果的准确性的效果；

2.通过若干放置槽和若干挡环的设置，能够起到调节水刀直径大小的效果；

3.通过第一固定环、第二固定环、固定柱和限位柱的设置，能够起到对挡环进行有限固定的效果。

附图说明

图1是钻头本体的整体结构示意图。

图2是钻头本体的全剖结构示意图。

图3是用于体现挡环和水喷头之间的连接结构的爆炸结构示意图。

图4是图3中A部的局部放大示意图。

图5是图3中B部的局部放大示意图。

图中，1、钻头本体；11、通孔；12、入水口；2、水喷头；21、放置槽； 3、固定组件；31、固定板；32、第一固定环；33、第二固定环；34、固定柱；35、限位柱；36、卡块；4、挡环；5、限位槽。

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。

参照图1和图2，本实用新型公开的一种水刀式钻头，包括钻头本体1，在钻头本体1内部开设有通孔11，将通孔11的一端设置为入水口12，在入水口12的位置连接有高压水泵（图中未示出），通过高压水泵对水进行加压，使排出通孔11的水形成一个水柱，通过高压的水柱对岩石进行切割，喷射出来的水柱即为水刀（图中未示出）。本实施例中，高压水泵采用南京必通科技有限公司的超高压水泵。将通孔11设置为锥形，即通孔11的直径朝远离入水口12的方向逐渐减少，从而能够使水刀从通孔11内部喷射出来的冲击力更大。

参照图2，在钻头本体1远离入水口12的一端焊接有水喷头2，水喷头2设置为环形柱状，在水喷头2的侧壁开设有若干放置槽21，若干放置槽21沿水喷头2的轴向分布，相邻两个放置槽21之间的水喷头2设置为固定板31，在每个固定板31上分别放置有挡环4，挡环4内孔与水喷头2的内孔相通设置，并且挡环4内孔与水喷头2的内孔同轴设置。固定板31的厚度为挡环4厚度的1.5倍至2倍，本实施例中，固定板31的厚度为挡环4厚度的2倍，以增大固定板31对水流的冲击力的承压力。若干放置槽21的深度朝向钻头本体1的方向逐渐增大，减少由于水刀的冲击力，造成水喷头2断裂的现象。挡环4的内孔设置为锥形，高压水泵给予水的压力是一定的，由于挡环4内孔设置为锥形，内径直径将逐渐减小，水流将堆积在挡环4的上方，流量将增大，出水面积减小，水流的流速将增大，从而能够增大水刀的冲击力，以便于后续的切割。若干挡环4的内孔直径朝靠近钻头本体1的方向呈递增的趋势，为了能够减少水喷头2对挡环4内喷射出来的水柱造成干扰，将水喷头2的内径为挡环4最大内径的1.1倍至1.3倍，本实施例中，水喷头2的内径为挡环4最大内径的1.1倍。由于挡环4的直径小于水喷头2的直径，高压水泵给予水刀较大的冲击力，水刀能够以挡环4的直径形成水柱，即水柱的直径小于水喷头2的直径，因此水刀在工作的时候，难以与水喷头2的侧壁接触。当需要对大体积的物体进行切割的时候，工作人员将远离钻头本体1的位置的挡环4拆除，留下靠近钻头本体1位置的挡环4，工作人员根据切割线的宽度安装挡环4。切割线越细，挡环4的内孔直径越小，因此当需要很细的切割线的时候，就需要内孔直径较小的挡环4安装在放置槽21内。

参照图3，在挡环4与固定板31之间设置有固定组件3，固定组件3包括若干固定于固定板31侧壁的第一固定环32和固定于挡环4外壁的若干第二固定环33，将挡环4安装在放置槽21内部以后，将若干第一固定环32和若干第二固定环33同轴设置，在第一固定环32和第二固定环33内部插设有固定柱34，通过固定柱34对挡环4进行固定，使挡环4不容易从放置槽21内部脱落。

参照图4和图5将第一固定环32和第二固定环33的内孔分别设置为椭圆形，并且将固定柱34的截面设置椭圆形，在固定柱34靠近钻头本体1的端部垂直设置有限位柱35（参照图3），在限位柱34上设置开设有若干限位槽5，若干限位槽5分别与第一固定环32和第二固定环33对应位置设置。固定柱34插设在第一固定环32和第二固定环33内部以后，转动限位柱35，通过限位槽5的上下两端的壁面对第一固定环32和第二固定环33进行限位，限制固定柱34在轴向上的位移，达到对固定柱34的固定。在水喷头2朝向钻头本体1的端部设置有与限位柱35卡接的卡块36，将转动的限位柱35端部卡设在卡块36内部，对限位柱35进行周向上的限位，从而能够对挡环4进行可靠固定。

上述实施例的实施原理为：对岩层进行切割的时候，首先，根据实际情况，选择安装挡环4。即当切割缝较宽的时候，选择内孔直径较大的挡环4，安装在水喷头2靠近钻头本体1的位置，当切割缝较细的时候，选择内孔直径较小的挡环4，安装在水喷头2远离钻头本体1的位置。然后将固定柱34插设在第一固定环32和第二固定环33内部，转动限位柱35，以对挡环4进行可靠固定。当需要较细的切割线的时候，较大内孔直径的挡环4不需要从放置槽21内取出，但是当需要较宽的切割线的时候，水刀的直径能够采用较大的值，即可将较小内孔直径的挡环4从放置槽21内取出，留下较大直径的挡环4。然后，通过高压水泵给水流增加压强，形成一道威力极强劲的水柱，以此为刀刃用来切割难以钻进的岩土层。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水刀式钻头，包括中空设置的钻头本体(1)，其特征在于：所述钻头本体(1)内部开设有通孔(11)，所述通孔(11)与钻头本体(1)同轴设置；

所述钻头本体(1)的一端连接有高压水泵，所述钻头本体(1)连接高压水泵的一端设置为的入水口(12)，所述钻头本体(1)的另一端设置有水喷头(2)；

所述通孔(11)的直径朝水喷头(2)的一端逐渐减少。

2.根据权利要求1所述的一种水刀式钻头，其特征在于：所述水喷头(2)设置为环形柱状，所述水喷头(2)沿其轴向分布有若干放置槽(21)，若干所述放置槽(21)内分别安装有若干挡环(4)，所述挡环(4)与水喷头(2)同轴设置；

若干所述挡环(4)的内径朝远离钻头本体(1)的方向逐渐减小，所述挡环(4)与放置槽(21)侧壁之间设置有固定组件(3)。

3.根据权利要求2所述的一种水刀式钻头，其特征在于：每相邻两个所述放置槽(21)之间形成有固定板(31)，所述固定组件(3)包括若干固定于所述固定板(31)侧壁的第一固定环(32)和固定于所述挡环(4)外壁的若干第二固定环(33)；

若干所述第一固定环(32)和若干所述第二固定环(33)同轴设置，若干所述第一固定环(32)和若干第二固定环(33)之间插设有固定柱(34)，所述固定柱(34)朝向钻头本体(1)的一端设置有与固定柱(34)垂直的限位柱(35)。

4.根据权利要求3所述的一种水刀式钻头，其特征在于：所述挡环(4)的内孔设置为锥形。

5.根据权利要求4所述的一种水刀式钻头，其特征在于：若干所述放置槽(21)的深度朝向钻头本体(1)的一端逐渐增大。

6.根据权利要求3所述的一种水刀式钻头，其特征在于：所述第一固定环(32)和第二固定环(33)的内孔分别设置为椭圆形，所述固定柱(34)的截面设置椭圆形，所述水喷头(2)朝向钻头本体(1)的端部设置有与限位柱(35)卡接的卡块(36)。

7.根据权利要求2所述的一种水刀式钻头，其特征在于：所述水喷头(2)的内径为挡环(4)最大内径的1.1倍至1.3倍。

8.根据权利要求3所述的一种水刀式钻头，其特征在于：所述固定板(31)的厚度为挡环(4)厚度的1.5倍至2倍。

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