CN220791140U - 一种多阶球齿合金钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多阶球齿合金钻头，包括钻头本体，所述钻头本体上设置有第一硬质合金齿，所述钻头本体的顶部设置有定位单元，所述定位单元的顶部为倾斜布设的尖端部，所述尖端部用于先接触岩层并旋转钻进岩层内部。本实用新型通过在钻头本体顶部设置的定位单元、尖端部和第三硬质合金齿，施工钻进开始时，尖端部的顶部先接触岩层，并旋转钻进岩层内，起定位导向作用，避免在刚进入岩层时因受力不均导致钻孔歪斜，与现有技术中的三个合金条相比，在遇到不均匀的岩层时，不会因接触点不同而导致钻头偏移，由于尖端部已先钻入岩层，形成导向孔，钻头仍会保持处于孔中心位置持续钻进，解决了钻头容易磨损以及杆体因弯曲变形容易断裂的问题。

Description

一种多阶球齿合金钻头

技术领域

本申请涉及凿岩钻技术领域，尤其涉及一种多阶球齿合金钻头。

背景技术

随着国家基础建设的加大，以及劳动成本的不断增加，对提高施工效率的要求越来越高，自钻式锚固系统作为一种高效的施工方法，集钻进、注浆、锚固为一体，在国内越来越普及，在铁路、公路、隧道施工、地下基础建设、采矿业和建筑基坑、滑坡治理、山体支护中得到大量使用，解决了普通锚杆施工时的塌孔问题，能够保证在复杂地质条件下的注浆效果，自钻式锚固系统中的钻头为一次性钻头，为降低工程造价，在不同的地质条件下需选择不同结构的钻头。其中球齿合金钻头广泛适用于花岗岩、坚固的砂岩和石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿等中硬岩或硬岩地质条件。

市面上存在的球齿合金钻头一般为简单的单阶结构，初步钻进接触岩层时，常常因为不合理的球齿分布导致钻孔歪斜，偏离预期孔位，从而导致钻头裤体磨损严重，以及杆体受剪切断裂风险。因此，授权号为CN 216588474 U的中国专利公开了一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其通过环向均布的三个合金条在钻头旋进时形成一个圆锥体，在钻头裤体的前端起到定心效果，减小钻头的摆动，不仅减轻对钻头的磨损，该钻头在钻进过程中遇到不均匀岩层时，由于顶部顶面的高度低于合金条的高度，会导致三个合金条首先与不均匀的岩层接触，而三个合金条在不同位置与岩层接触，容易导致其整体发生倾斜，致使钻进过程中极有可能钻孔偏离预期目标，钻杆偏离动力头中心线，增加钻头失效以及钻杆断裂的风险。因此，提出一种多阶球齿合金钻头以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多阶球齿合金钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一种多阶球齿合金钻头，包括钻头本体，所述钻头本体上设置有第一硬质合金齿，所述钻头本体的顶部设置有定位单元，所述定位单元的顶部为倾斜布设的尖端部，所述尖端部用于先接触岩层并旋转钻进岩层内部。

优选的，所述钻头本体顶部为垂直于钻头本体轴线的水平台面，所述定位单元为柱形结构，所述定位单元固定连接在水平台面的中心部位上，所述尖端部呈锥形体，且锥形体的母线与轴线之间的夹角为70°。

优选的，所述钻头本体的底部向上开设有螺纹孔，所述螺纹孔的内顶壁开设有盲孔，所述钻头本体、螺纹孔和盲孔同轴，且螺纹孔和盲孔相连通。

优选的，所述定位单元呈三瓣式结构，所述定位单元的周侧环向均设有呈圆弧形的第一排屑槽，所述钻头本体和定位单元之间设置有两个顶部水孔，两个所述顶部水孔分别贯穿其中两个第一排屑槽并与盲孔相连通。

优选的，所述钻头本体为三瓣式结构，所述钻头本体的周侧环向均设有呈圆弧形的第二排屑槽，三个所述第二排屑槽两两之间的夹角为120°，所述钻头本体上设置有两个侧水孔，两个所述侧水孔分别贯穿其中两个第二排屑槽并与盲孔相连通。

优选的，所述水平台面下方周侧倾斜设置有安装斜面，所述安装斜面上设置有第一合金孔，所述第一硬质合金齿安装在第一合金孔内。

优选的，所述第一合金孔的数量为六个，六个所述第一合金孔以三个为一组平均分为两组，每组所述第一合金孔两两之间的轴线夹角为120°，两组所述第一合金孔分别设置于两个以钻头本体轴线为圆心的圆上，且两个圆的直径不同。

优选的，所述水平台面的上表面开设有第二合金孔，所述第二合金孔内安装有若干个第二硬质合金齿，若干个所述第二硬质合金齿与钻头本体轴线之间的距离各不相同。

优选的，所述尖端部的表面开设有第三合金孔，若干个所述第三合金孔呈圆周阵列均匀设置在尖端部上，若干个所述第三合金孔的轴线两两之间夹角为120°，所述第三合金孔内安装有若干个第三硬质合金齿，所述第三硬质合金齿的最高点低于尖端部的高度，所述第一排屑槽位于每两个第三合金孔之间。

优选的，所述第一硬质合金齿、第二硬质合金齿和第三硬质合金齿的材质均为钨钴合金，所述第一硬质合金齿、第二硬质合金齿和第三硬质合金齿呈圆柱形，且所述第一硬质合金齿、第二硬质合金齿和第三硬质合金齿向外的一端呈锥形，所述第一硬质合金齿、第二硬质合金齿和第三硬质合金齿向内的一端上设置有倒角。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型中，通过在钻头本体顶部设置的定位单元、尖端部和第三硬质合金齿，施工钻进开始时，尖端部的顶部先接触岩层，并旋转钻进岩层内，起定位导向作用，避免在刚进入岩层时因受力不均导致钻孔歪斜，与现有技术中的三个合金条相比，在遇到不均匀的岩层时，不会因接触点不同而导致钻头偏移，由于尖端部已先钻入岩层，形成导向孔，钻头仍会保持处于孔中心位置持续钻进，解决了现有技术钻头容易磨损以及杆体因弯曲变形容易断裂的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为：本实用新型的立体结构示意图；

图2为：本实用新型的俯视结构示意图；

图3为：本实用新型的正视结构示意图；

图4为：本实用新型图3中沿A-A线的剖视结构示意图。

图中：100、钻头本体；101、螺纹孔；102、盲孔；103、侧水孔；104、顶部水孔；105、第二排屑槽；106、第一合金孔；107、水平台面；108、安装斜面；109、第二合金孔；200、第一硬质合金齿；300、定位单元；301、第一排屑槽；302、第三合金孔；303、尖端部；400、第二硬质合金齿；500、第三硬质合金齿。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种多阶球齿合金钻头技术方案：

一种多阶球齿合金钻头，包括钻头本体100，钻头本体100上设置有第一硬质合金齿200，钻头本体100的顶部设置有定位单元300，定位单元300的顶部为倾斜布设的尖端部303，尖端部303用于先接触岩层并旋转钻进岩层内部。

钻头本体100顶部为垂直于钻头本体100轴线的水平台面107，定位单元300为柱形结构，定位单元300固定连接在水平台面107的中心部位上，尖端部303呈锥形体，且锥形体的母线与轴线之间的夹角为70°。

钻头本体100的底部向上开设有螺纹孔101，螺纹孔101的内顶壁开设有盲孔102，钻头本体100、螺纹孔101和盲孔102同轴，且螺纹孔101和盲孔102相连通。

定位单元300呈三瓣式结构，定位单元300的周侧环向均设有呈圆弧形的第一排屑槽301，钻头本体100和定位单元300之间设置有两个顶部水孔104，两个顶部水孔104分别贯穿其中两个第一排屑槽301并与盲孔102相连通。

尖端部303的表面开设有第三合金孔302，若干个第三合金孔302呈圆周阵列均匀设置在尖端部303上，若干个第三合金孔302的轴线两两之间夹角为120°，第三合金孔302内安装有若干个第三硬质合金齿500，第三硬质合金齿500的最高点低于尖端部303的高度，第一排屑槽301位于每两个第三合金孔302之间。

具体的，通过在钻头本体100顶部设置的定位单元300、尖端部303和第三硬质合金齿500，施工钻进开始时，尖端部303的顶部先接触岩层，并旋转钻进岩层内，起定位导向作用，避免在刚进入岩层时因受力不均导致钻孔歪斜，与现有技术中的三个合金条相比，在遇到不均匀的岩层时，不会因接触点不同而导致钻头偏移，由于尖端部303已先钻入岩层，形成导向孔，钻头仍会保持处于孔中心位置持续钻进，解决了现有技术钻头容易磨损以及杆体因弯曲变形容易断裂的问题。

钻头本体100为三瓣式结构，钻头本体100的周侧环向均设有呈圆弧形的第二排屑槽105，三个第二排屑槽105两两之间的夹角为120°，钻头本体100上设置有两个侧水孔103，两个侧水孔103分别贯穿其中两个第二排屑槽105并与盲孔102相连通。

水平台面107下方周侧倾斜设置有安装斜面108，安装斜面108上设置有第一合金孔106，第一硬质合金齿200安装在第一合金孔106内。

第一合金孔106的数量为六个，六个第一合金孔106以三个为一组平均分为两组，每组第一合金孔106两两之间的轴线夹角为120°，两组第一合金孔106分别设置于两个以钻头本体100轴线为圆心的圆上，且两个圆的直径不同。

水平台面107的上表面开设有第二合金孔109，第二合金孔109内安装有若干个第二硬质合金齿400，若干个第二硬质合金齿400与钻头本体100轴线之间的距离各不相同。

第一硬质合金齿200、第二硬质合金齿400和第三硬质合金齿500的材质均为钨钴合金，第一硬质合金齿200、第二硬质合金齿400和第三硬质合金齿500呈圆柱形，且第一硬质合金齿200、第二硬质合金齿400和第三硬质合金齿500向外的一端呈锥形，第一硬质合金齿200、第二硬质合金齿400和第三硬质合金齿500向内的一端上设置有倒角。

具体的，使用时，将浆液由中空锚杆注入盲孔102部分，并从侧水孔103和顶部水孔104流出至钻头本体100外部，沿第一排屑槽301和第二排屑槽105向钻进方向相反的方向排出，实现了自钻式锚固系统中边钻进边注浆的高效施工，优选的，定位单元300的直径为29mm，高度为25mm，第一排屑槽301的开口宽度为17mm，顶部水孔104的直径为9mm，保证导向孔钻进过程中顺利排渣。

工作原理：当该多阶球齿合金钻头使用时，使用者首先将浆液由中空锚杆注入盲孔102部分，施工钻进开始时，尖端部303的顶部先接触岩层，并旋转钻进岩层内，起定位导向作用，避免在刚进入岩层时因受力不均导致钻孔歪斜，在遇到不均匀的岩层时，由于尖端部303已先钻入岩层，形成导向孔，钻头仍会保持处于孔中心位置持续钻进，钻进的过程中浆液从侧水孔103和顶部水孔104流出至钻头本体100外部，沿第一排屑槽301和第二排屑槽105向钻进方向相反的方向排出，实现了自钻式锚固系统中边钻进边注浆的高效施工，解决了现有技术钻头容易磨损以及杆体因弯曲变形容易断裂的问题。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种多阶球齿合金钻头，其特征在于，包括钻头本体（100），所述钻头本体（100）上设置有第一硬质合金齿（200），所述钻头本体（100）的顶部设置有定位单元（300），所述定位单元（300）的顶部为倾斜布设的尖端部（303），所述尖端部（303）用于先接触岩层并旋转钻进岩层内部。

2.根据权利要求1所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述钻头本体（100）顶部为垂直于钻头本体（100）轴线的水平台面（107），所述定位单元（300）为柱形结构，所述定位单元（300）固定连接在水平台面（107）的中心部位上，所述尖端部（303）呈锥形体，且锥形体的母线与轴线之间的夹角为70°。

3.根据权利要求1所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述钻头本体（100）的底部向上开设有螺纹孔（101），所述螺纹孔（101）的内顶壁开设有盲孔（102），所述钻头本体（100）、螺纹孔（101）和盲孔（102）同轴，且螺纹孔（101）和盲孔（102）相连通。

4.根据权利要求1所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述定位单元（300）呈三瓣式结构，所述定位单元（300）的周侧环向均设有呈圆弧形的第一排屑槽（301），所述钻头本体（100）和定位单元（300）之间设置有两个顶部水孔（104），两个所述顶部水孔（104）分别贯穿其中两个第一排屑槽（301）并与盲孔（102）相连通。

5.根据权利要求1所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述钻头本体（100）为三瓣式结构，所述钻头本体（100）的周侧环向均设有呈圆弧形的第二排屑槽（105），三个所述第二排屑槽（105）两两之间的夹角为120°，所述钻头本体（100）上设置有两个侧水孔（103），两个所述侧水孔（103）分别贯穿其中两个第二排屑槽（105）并与盲孔（102）相连通。

6.根据权利要求2所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述水平台面（107）下方周侧倾斜设置有安装斜面（108），所述安装斜面（108）上设置有第一合金孔（106），所述第一硬质合金齿（200）安装在第一合金孔（106）内。

7.根据权利要求6所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述第一合金孔（106）的数量为六个，六个所述第一合金孔（106）以三个为一组平均分为两组，每组所述第一合金孔（106）两两之间的轴线夹角为120°，两组所述第一合金孔（106）分别设置于两个以钻头本体（100）轴线为圆心的圆上，且两个圆的直径不同。

8.根据权利要求2所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述水平台面（107）的上表面开设有第二合金孔（109），所述第二合金孔（109）内安装有若干个第二硬质合金齿（400），若干个所述第二硬质合金齿（400）与钻头本体（100）轴线之间的距离各不相同。

9.根据权利要求4所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述尖端部（303）的表面开设有第三合金孔（302），若干个所述第三合金孔（302）呈圆周阵列均匀设置在尖端部（303）上，若干个所述第三合金孔（302）的轴线两两之间夹角为120°，所述第三合金孔（302）内安装有若干个第三硬质合金齿（500），所述第三硬质合金齿（500）的最高点低于尖端部（303）的高度，所述第一排屑槽（301）位于每两个第三合金孔（302）之间。

10.根据权利要求1所述的一种多阶球齿合金钻头，其特征在于：所述第一硬质合金齿（200）、第二硬质合金齿（400）和第三硬质合金齿（500）的材质均为钨钴合金，所述第一硬质合金齿（200）、第二硬质合金齿（400）和第三硬质合金齿（500）呈圆柱形，且所述第一硬质合金齿（200）、第二硬质合金齿（400）和第三硬质合金齿（500）向外的一端呈锥形，所述第一硬质合金齿（200）、第二硬质合金齿（400）和第三硬质合金齿（500）向内的一端上设置有倒角。