专利名称：固定孔用风动反循环钻具的制作方法
技术领域：
本发明属于土木工程中钻凿岩土的工具，具体涉及一种开拓锚杆固定孔用的固定 孔用风动反循环钻具。
背景技术：
在土木工程施工中，经常要钻凿锚杆固定孔，有些工程要求无振动，无粉尘。特别 是文物保护工程，有的文物周围岩层裂隙发育，循环介质(水、泥浆、乳状液、压缩空气)会 沿岩层裂隙进入文物区内，不可避免地破坏或污染文物。目前常用的钻孔方法为金刚石钻 进，其虽然具有效率高，成孔质量好，无振动等优点，但必须用乳状液作为循环介质，难以避 免地对环境造成污染，即使采用压缩空气作为循环介质也会携带粉尘污染周围环境。基于 上述原因，人们又研制了一种风动贯通式反循环冲击钻具，其是由给风排渣接头、双壁钻杆 及冲击钻头组成。给风排渣接头安装在双壁钻杆的上部，并通过轴承支撑在双壁钻杆的外 管上，以在双壁钻杆转动时，保持静止。给风排渣接头上开有与双壁钻杆外管与内管之间的 夹腔相通的进风口。冲击钻头安装在双壁钻杆的下端。该钻具的优点是无粉尘，钻进效率 高，但冲击碎岩过程中振动及对孔底的压力均较大，容易对岩体或文物本体造成破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种固定孔用风动反循环钻具，采用该钻具不但无粉尘、无 泥浆，避免了对环境的污染，而且振动较小，不会对被钻凿物造成破坏。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为该钻具包括给风排渣接头和双壁钻 杆，给风排渣接头安装在双壁钻杆的上部，其上的进风口与双壁钻杆外管与内管之间的夹 腔相通，其特点是在双壁钻杆的下端依次安装有射流器及碎岩钻头；射流器由分别与双 壁转杆内、外管相接的腔管及外壳构成，腔管与外壳之间设有与双壁钻杆外管与内管之间 的夹腔相通的风道，腔管由上部的扩散腔及下部的承喷腔构成，在腔管的侧下部设有进气 口、喷气孔分别与风道及腔管的内腔相通、并可由下至上向腔管内腔喷射气体的喷嘴；碎岩 钻头包括中空的钻头体及其下端的硬质合金头，钻头体与射流器的外壳相接，在钻头体内 安装有下端带有硬质合金头的碎岩板，碎岩板的上端安装有吸渣管，吸渣管上、下开口分别 与射流器的腔管内腔及钻头体的内腔相通。采用上述结构，使用时，从给风排渣接头的进风口吹入的压缩空气，先后经过双壁 钻杆外管与内管之间的夹腔及射流器腔管与外壳之间风道进入喷嘴，由喷嘴从下至上向腔 管内喷射高速空气射流，使得腔管的承喷腔入口处形成负压区，产生强大抽吸力，将下部碎 岩钻头切削下来的岩屑吸进来，并随高速气流向上经扩散腔增压后，从双壁钻杆的内管内 腔排出。因整个钻进过程采用空气为循环介质，且始终在钻具内流动，岩屑又是靠射流器抽 吸力集中排出的，作业区无粉尘，更无泥浆，避免了对环境的污染；同时，由于空气对钻孔底 部的岩层没有压力，碎岩钻头的钻进又是靠硬质合金头的锐角进行切削，所以钻凿过程中 不会产生振动，避免了对被钻凿物造成破坏。四
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的K区放大图；图3为本发明的碎岩钻头的结构示意图。
五具体实施例方式如图1、图2及图3所示，本发明包括给风排渣接头1和双壁钻杆2，给风排渣接头 1套装在双壁钻杆2的上部，并通过轴承支撑在双壁钻杆2的外管上，以在双壁钻杆2转动 时，保持静止。给风排渣接头1的侧面开有与双壁钻杆2外管与内管之间的夹腔25相通的 进风口 30。给风排渣接头1的上端还安装有后端与集渣桶5相通的排渣弯管24，排渣弯管 24的前端与双壁钻杆2的内管内腔26相通；在双壁钻杆2的下端依次安装有射流器3及碎 岩钻头4。射流器3包括外壳12，外壳12的内腔由下至上依次安装有密封套17、喷嘴体19、 腔管23及限位环11，并由通过螺纹连接在外管12上部的接手8对密封套17、喷嘴体19、腔 管23及限位环11进行定位。密封套17与外壳12之间、密封套17与喷嘴体19之间、喷嘴 体19与腔管23之间及接手8与外壳12之间采用0型密封圈15、29、30及10密封。内腔 23从下至上由承喷腔27、喉腔31及扩散腔9构成。承喷腔27及扩散腔9分别为下大上小 及下小上大的锥形结构，喉腔31为上下同径结构。喷嘴体19上开有喷嘴14，其位于腔管 23侧下部，其中心线与腔管23轴线的过夹角为15°。喷嘴14上部的喷气孔与承喷腔27 相通，并可由下至上向腔管23内腔喷射气体，下部的进气口与密封套17上的喷嘴气腔13 的出口端相通。喷嘴14可为6个，均布在腔管23下端的圆周上。喷嘴气腔13的进口端与 外壳12和腔管23之间的风道28相通。风道28经接手8与腔管23之间的通道与双壁钻 杆2外管与内管之间的夹腔25相通。腔管23上端插接在双壁钻杆2内管内腔26内，并通 过0型密封圈6密封。接手8通过螺纹与和双壁钻杆2外管连接的接手相接，并通过0型 密封圈7密封；碎岩钻头4包括中空的圆柱形钻头体18及其下端的硬质合金头21，钻头体 18与射流器3的外壳相接，在钻头体18内安装有竖向的碎岩板20，该碎岩板20为从中间 向两边逐级降低的阶梯形结构，在各阶梯的下表面上安装有硬质合金头21。碎岩板20及密 封套17之间设有吸渣管22，吸渣管22的上端插接在密封套17的内侧，并通过0型密封圈 16密封，其下端固定碎岩板20上。吸渣管22的上、下开口分别与射流器3的腔管23内腔 及钻头体18的内腔相通。本发明的工作过程如下首先给风排渣接头1套装在双壁钻杆2的外侧，然后在双 壁钻杆2的下端依次连接射流器3及碎岩钻头4。工作时，先用空压机通过风管向给风排渣 接头1送入的压缩空气，压缩空气在先后经双壁钻杆2外管与内管之间的夹腔25、射流器3 外壳与腔管23之间的风道28及喷嘴气腔13后，由锥形喷嘴14向承喷腔27内喷出高速空 气射流，并在此处形成负压区，产生强大的抽吸力。当钻具回转，碎岩钻头切削岩石钻进时， 被硬质合金头切削下来的岩屑随同被射流器3抽吸的空气向上流动，进入承喷腔27后，被 抽吸进来的空气和岩屑与高速空气射流混合，并进行能量交换，高空气速射流失去能量，被 吸进的岩屑获得能量，然后经喉腔31进入扩散腔9，流速由大变小，使气流的速度转慢而压 力增大。在压力的作用下，气流携带岩屑经双壁钻杆2内管内腔26及给风排渣接头1上端的排渣弯管24，排入集渣桶5内。
权利要求
一种固定孔用风动反循环钻具，包括给风排渣接头(1)和双壁钻杆(2)，给风排渣接头(1)安装在双壁钻杆(2)的上部，其上的进风口(30)与双壁钻杆(2)外管与内管之间的夹腔(25)相通，其特征是在双壁钻杆(2)的下端依次安装有射流器(3)及碎岩钻头(4)；射流器(3)由分别与双壁转杆(2)内、外管相接的腔管(23)及外壳(12)构成，腔管(23)与外壳(12)之间设有与双壁钻杆(2)外管与内管之间的夹腔(25)相通的风道(28)，腔管(23)由上部的扩散腔(9)及下部的承喷腔(27)构成，在腔管(23)的侧下部设有进气口、喷气孔分别与风道(28)及腔管(23)的内腔相通、并可由下至上向腔管(23)内腔喷射气体的喷嘴(14)；碎岩钻头(4)包括中空的钻头体(18)及其下端的硬质合金头(21)，钻头体(18)与射流器(3)的外壳(12)相接，在钻头体(18)内安装有下端带有硬质合金头(21)的碎岩板(20)，碎岩板(20)的上端安装有吸渣管(22)，吸渣管(22)上、下开口分别与射流器(3)的腔管(23)内腔及钻头体(18)的内腔相通。
2.根据权利要求1所述的固定孔用风动反循环钻具，其特征是喷嘴(14)为6个，均 布在腔管(23)下端的圆周上。
3.根据权利要求1或2所述的固定孔用风动反循环钻具，其特征是喷嘴(14)的中心 线与腔管(23)轴线的过夹角为15°。
全文摘要
本发明公开了一种固定孔用风动反循环钻具，包括给风排渣接头、双壁钻杆、射流器及碎岩钻头；射流器由腔管及外壳构成，腔管与外壳之间设有与双壁钻杆外管与内管之间的夹腔相通的风道，在腔管的侧下部设有进气口、喷气孔分别与风道及腔管的内腔相通的喷嘴；碎岩钻头包括中空的、带有硬质合金头钻头体，在钻头体内安装有下端带有硬质合金头的碎岩板，碎岩板的上端安装有吸渣管，吸渣管上、下开口分别与射流器的腔管内腔及钻头体的内腔相通。钻进过程采用始终在钻具内流动空气为介质，岩屑又是靠射流器抽吸力集中排出的，无粉尘，更无泥浆，避免了对环境的污染；钻进又是靠硬质合金头的锐角进行切削，不会产生振动，避免了对被钻凿物造成破坏。
文档编号E21B7/18GK101886521SQ20091001162
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月17日 优先权日2009年5月17日
发明者佟宝华, 侯兴芝, 兰立志, 宁甲旭, 杨建立, 赵殿有 申请人:辽宁有色一○一勘测工程公司