专利名称：扩孔钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种沙砾、岩石的地层钻头。
背景技术：
在进行地层钻孔时，由于地质条件的要求，有时要在钻头外设置铁管，以防止钻孔侧壁的泥砾坍塌。通常铁管要在钻头的带动下一起向地层深处行进，所以带铁管的钻头通常要采用具有扩孔功能的钻头，也就是说具有对主钻头钻出的孔进行扩张的功能，为了使钻头能从铁管里抽出，现有的扩孔钻头有如下几种形式①、偏心扩孔法，利用偏心轴原理向外移动而得到扩孔效果，但由于其圆周越大偏心力随着增加，影响轴心线导向，所以对口径大于323mm者基本在市场上已没人使用；②、钻头连钻头套扩孔法，是利用钻头外加套型钻头而达到安装铁管的扩孔法，由于套型钻头是固定焊接在铁管上，其扩孔部分不能缩回本体，所以当铁管完成所需工序后，抽离地层时将很困难，如果铁管永久留在地层下，由于套型钻头造价较高，会造成很大浪费；③、二个或三个板型钻头扩孔法是利用板型钻头磨擦地面，其特殊轴心位置令对等的二个或三个板型钻头向外移动而得到扩孔效果，但因轴心关系，其板型钻头扩孔的工作表面面积是同类型产品的最小者，因此钻头磨损非常快，而钻进速度却很慢；④、曲型件钻头利用法是利用主体转动、导向钻头与地面接触，其不足之处是冲击力损失大，脱离铁管时有不良影响；⑤、方型钻头扩孔法是利用方型件钻头倾斜向上移动达到扩孔效果，其不足之处是当用于穿越松软沙砾、泥层时使用不便。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单，冲击力传递直接、损耗小，受力合理，扩孔工作面大，操作方便、使用寿命长的扩孔钻头。
解决上述问题的技术方案是(参见实施例图)本实用新型设有下端面带硬质合金珠(4)的主钻基体(3)，其特征在于主钻基体下端面中心孔设有动配合插入的中心导向钻头(5)，中心导向钻头体上设有扩径部位(10)，扩径部位侧壁上设有圆周向均匀分布的不少于两个的轴向弧面凸角(10a)，凸角的弧面与主钻基体(3)圆孔壁面滑动配合连接，各凸角所对应的主钻基体侧壁上设有导向孔(13)，每个导向孔内动配合地嵌有带复位弹簧的扩孔钻块(2)，扩孔钻块里端与中心导向钻头扩径部位(10)接触连接，中心导向钻头上还设有联动部位(11)，联动部位侧壁上圆周向均匀设有不少于二条的轴向凸棱(11a)，凸棱(11a)分别位于套在其外的主钻基体(3)圆孔壁上对应拉开距离的凸棱(14)之间，主钻基体及与其动配合连接的中心导向钻头体内设有上下连通的轴向风孔(8)，风孔与钻头下端面的凹进风槽(6a)及延伸到主钻基体外侧壁上的轴向风槽(6b)连通。
本实用新型的工作原理是参见图4，当主钻基体(3)正向旋转时，其内孔壁面上的凸棱(14)推动中心导向钻头联动部位的凸棱(11a)一起转动，此时中心导向钻头扩径部位的凸角(10a)分别对准主钻基体上设置的导向孔(13)，将对应孔内的扩孔钻块(2)径向顶出，形成半径大于主钻基体半径的扩径工作面，对主钻基体的钻孔进行扩孔，钻孔过程中，通过主钻基体内的轴向风孔(8)向钻头下部送高压风，并顺下端面和侧壁的风槽(6a、6b)流出，使钻出的泥砾等向上排出；参见图5，当主钻基体反向旋转时，其内孔壁上的凸棱(14)反向转动一角度卡到中心导向钻头上相邻的另一凸棱(11a)部位，带动中心导向钻头反向旋转，此时，中心导向钻头扩径部位的凸角(10a)分别与主钻基体上的导向孔(13)错开位置，扩孔钻块(2)在复位弹簧(9)的作用下径向缩回复位，钻头直径缩小，即可从铁管的通脚位置上脱离，抽出钻头结束本程序，或反向在没有钻头套铁管系统的情况下继续向下掘进岩层。
本实用新型在工作中，冲击力可从钻头顶部直接轴向传递到底部的工作端面，力传递损耗小，效率高；用于扩径的扩孔钻块(2)只须与导向孔(13)之间作单一的径向运动即可实现扩孔功能，部件磨损小，使用寿命长；而且各部位受力均匀合理，扩孔工作面大，并可在完成一次掘进后反向在没有钻头套铁管系统的情况下继续向下掘进岩层。
图1、本实用新型实施例剖面结构示意图图2、本实用新型实施例零件分解状态示意图图3、图1的A向视图图4、图1的B-B向剖面结构示意图图5、图4扩孔钻块2缩回状态结构示意图1-定位销 2-扩孔钻块 2a-弹簧导向槽 3-主钻基体 4-硬质合金珠
5-中心导向钻头 6a、6b-风槽 8-风孔 9-弹簧 10-扩径部位 10a-凸角11-联动体 11a-凸棱 12-销杆 13-导向孔 14-凸棱 15-定位销孔 16-凹槽17-侧风孔 18-侧风孔具体实施方案本例中心导向钻头5从主钻基体3下端面滑动配合地插入主钻基体的中心孔内，中心导向钻头体侧壁上部设有圆周向的环形凹槽16，主钻基体3侧壁两对称的定位销孔15内分别穿过横向的定位销1，定位销穿过主钻基体中心孔内的部位动配合地嵌在中心导向钻头侧壁的凹槽16内，使中心导向钻头轴向定位，且不影响其旋转；安装时，先插入中心导向钻，再将两定位销杆1从主钻基体侧壁插入，即可将中心导向钻轴向定位。
中心导向钻头5下端面设有硬质合金珠4，并向下高出主钻基体3带硬质合金珠的环形工作面，从而对钻头的整个工作下端面来说，中心向下凸起的中心导向钻可起到中心导向定位的作用。
中心导向钻头5侧壁的凹槽16下方是扩径部位10，本例扩径部位的横截面呈圆弧角的正三角形，三个圆弧角与主钻基体中心孔内壁滑动配合连接，主钻基体侧壁上圆周向均匀开有三个与内孔连通的横截面呈方形的导向孔13，扩孔钻块2滑动配合地嵌入导向孔，钻块壁面上设有径向凹进的弹簧导向槽2a，穿过主钻基体的销杆12滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽2a，弹簧9径向嵌在导向槽内，其外端与销杆12固定连接。上述弹簧导向槽2a是设置在扩孔钻块的水平向壁面上，销杆12从主钻基体上部的台阶面插入基体，并滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽2a和弹簧外端的套环，扩孔钻块外端下部设有带硬质合金珠的扩孔工作面。当中心导向钻头扩径部位的凸角向外顶出扩孔钻块2时，因为销杆12与主钻基体是径向相对固定的，所以弹簧9被压缩，扩孔钻块外端伸出主钻基体侧壁面，扩大了钻头钻径；当中心导向钻上的凸角11a转动与扩孔钻块2错开位置时，扩孔钻块在复位弹簧9的作用下缩回。扩孔钻块的安装方法是先将弹簧放入钻块的导向槽，把钻块插入主钻基体的导向孔，再将销杆12插入主钻基体，并使其穿过扩孔钻块的导向槽及复位弹簧外端的套环，即安装完毕。
中心导向钻头扩径部位下部是联动部位11，联动部位的外壁设有圆周向拉开距离均匀分布的三条凸棱11a，凸棱外端弧面与主钻基体中心孔壁滑动配合连接，主钻基体中心孔内壁设有圆周向拉开距离均匀分布的三条凸棱14，中心导向钻头联动部位的凸棱11a分别位于主钻基体中心孔内壁上对应的相邻凸棱14之间。当主钻基体正向旋转时，其中心孔内的凸棱14即推动中心导向钻联动部位的凸棱11a一起转动，反向旋转时，主钻基体先反向空转一角度，当其内孔凸棱14触到中心导向钻的另一凸棱11a时，又可带动中心导向钻5反向旋转。上述主钻基体的反向空转过程，也正是改变中心导向钻凸角10a与扩孔钻块2之间相对位置的过程，从而形成扩孔钻块的径向伸缩。
风孔8位于主钻基体与中心导向钻的中心轴线上，其下部通到中心导向钻体内的部位向斜下方分成三个岔路通道分别开口于中心导向钻头下端面三条凹下的径向风槽6a内，中心导向钻头下端面的风槽6a与主钻基体下端面上的延伸到外侧壁上端的风槽6b连通。
在中心导向钻头5轴向风孔侧壁开有与外侧壁连通的侧风孔17，扩孔钻块2径向里端面与外端面之间开有侧风孔18。这样在钻孔过程中，高压风的一部分可向侧部吹出，起到防止泥砂进入主钻基体的作用。
中心导向钻5的结构为中心重量不对称的结构，本例采用中心重量不对称结构的方案是风孔8从下部通到中心导向钻头体5内部位向下端面分开几个岔路，几个分路风孔8a孔径不相同，孔径较大分路风孔所开口的中心导向钻头端面上的风槽6a深度也较其它风槽大，从而形成重量上的中心不对称，其作用是在重量中心对称的状况下，当主钻基体停转时，中心导向钻头也会随之停止转动，这样就需要中心导向钻头下方必须触地，再将主钻基体反转，使二者作圆周向的移位，才能使扩孔钻块缩回；而采用中心重量不对称结构后，当主钻基体停转时，中心导向钻头不必触地，其本身即可在中心重量不对称而形成的离心贯力作用下继续相对主钻基体转动一角度，使扩孔钻块自动缩回，大大便利了实际操作。
权利要求1.扩孔钻头，设有下端面带硬质合金珠(4)的主钻基体(3)，其特征在于主钻基体下端面中心孔设有动配合插入的中心导向钻头(5)，中心导向钻头体上设有扩径部位(10)，扩径部位侧壁上设有圆周向均匀分布的不少于二个的轴向弧面凸角(10a)，凸角的弧面与主钻基体(3)圆孔壁面滑动配合连接，各凸角所对应的主钻基体侧壁上设有导向孔(13)，每个导向孔内动配合地嵌有带复位弹簧的扩孔钻块(2)，扩孔钻块里端与中心导向钻头扩径部位(10)接触连接，中心导向钻头上还设有联动部位(11)，联动部位侧壁上圆周向均匀设有不少于二条的轴向凸棱(11a)，凸棱(11a)分别位于套在其外的主钻基体(3)圆孔壁上对应拉开距离的凸棱(14)之间，主钻基体及与其动配合连接的中心导向钻头体内设有上下连通的轴向风孔(8)，风孔与钻头下端面的凹进风槽(6a)及延伸到主钻基体外侧壁上的轴向风槽(6b)连通。
2.根据权利要求1所述的扩孔钻头，其特征在于所述的中心导向钻头(5)下端面设有硬质合金珠(4)，并向下高出主钻基(3)带硬质合金珠的环形工作面。
3.根据权利要求1或2所述的扩孔钻头，其特征在于所述中心导向钻头(5)轴向风孔侧壁开有与外侧壁连通的侧风孔(17)，扩孔钻块(2)径向里端面与外端面之间开有侧风孔(18)。
4.根据权利要求1或2所述的扩孔钻头，其特征在于所述中心导向钻(5)的结构为中心重量不对称的结构风孔(8)从下部通到中心导向钻头体(5)内部位向下端面分开几个岔路，几个分路风孔(8a)孔径不相同，孔径较大分路风孔所开口的中心导向钻头端面上的风槽(6a)深度较其它风槽大。
5.根据权利要求3所述的扩孔钻头，其特征在于所述中心导向钻(5)的结构为中心重量不对称的结构风孔(8)从下部通到中心导向钻头体(5)内部位向下端面分开几个岔路，几个分路风孔(8a)孔径不相同，孔径较大分路风孔所开口的中心导向钻头端面上的风槽(6a)深度较其它风槽大。
6.根据权利要求1或2所述的扩孔钻头，其特征在于所述主钻基体(3)侧壁上圆周向均匀开有与内孔连通的横截面呈方形的导向孔(13)，扩孔钻块(2)滑动配合地嵌入导向孔，穿过主钻基体的销杆(12)滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽(2a)，弹簧(9)径向嵌在导向槽内，其外端与销杆(12)固定连接。
7.根据权利要求3所述的扩孔钻头，其特征在于所述主钻基体(3)侧壁上圆周向均匀开有与内孔连通的横截面呈方形的导向孔(13)，扩孔钻块(2)滑动配合地嵌入导向孔，穿过主钻基体的销杆(12)滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽(2a)，弹簧(9)径向嵌在导向槽内，其外端与销杆(12)固定连接。
8.根据权利要求4所述的扩孔钻头，其特征在于所述主钻基体(3)侧壁上圆周向均匀开有与内孔连通的横截面呈方形的导向孔(13)，扩孔钻块(2)滑动配合地嵌入导向孔，穿过主钻基体的销杆(12)滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽(2a)，弹簧(9)径向嵌在导向槽内，其外端与销杆(12)固定连接。
9.根据权利要求5所述的扩孔钻头，其特征在于所述主钻基体(3)侧壁上圆周向均匀开有与内孔连通的横截面呈方形的导向孔(13)，扩孔钻块(2)滑动配合地嵌入导向孔，穿过主钻基体的销杆(12)滑动配合地穿过扩孔钻块的导向槽(2a)，弹簧(9)径向嵌在导向槽内，其外端与销杆(12)固定连接。
10.根据权利要求1或2所述的扩孔钻头，其特征在于所述中心导向钻头体(5)侧壁上部设有圆周向环形凹槽(16)，主钻基体(3)侧壁两对称的定位销孔(15)内分别穿过横向的定位销(1)，定位销穿过主钻基体中心孔内的部位动配合地嵌在中心导向钻头侧壁的凹槽(16)内。
专利摘要扩孔钻头，设有主钻基体(3)，其特征在于主钻基体下端面中心孔内设有动配合插入的中心导向钻头(5)，中心导向钻头体上设有扩径部位(10)，该部位侧壁上设有轴向弧面凸角(10a)，凸角的弧面与主钻基体圆孔壁面滑动配合连接，凸角对应的主钻基体侧壁上设有导向孔(13)，每个导向孔内动配合地嵌有带复位弹簧的扩孔钻块(2)，扩孔钻块里端与中心导向钻头扩径部位接触连接，中心导向钻头上还设有联动部位(11)，联动部位侧壁上设有凸棱(11a)，凸棱分别位于主钻基体(3)圆孔壁上的对应凸棱(14)之间，主钻基体及与其动配合连接的中心导向钻头体内设有上下连通的轴向风孔(8)。本实用新型冲击力传递直接，损耗小，各部位受力均匀合理，扩孔工作面大，使用寿命长。
文档编号E21B10/26GK2685530SQ20042004328
公开日2005年3月16日 申请日期2004年3月9日 优先权日2004年3月9日
发明者伍利钱 申请人:伍利钱