专利名称：螺旋冲击钻头及包括该钻头的工程机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械技术领域，特别设计一种螺旋冲击钻头。此外，本实用新型还 涉及一种包括螺旋冲击钻头的工程机械。
背景技术：
随着我国经济建设的快速发展，对于工程机械，尤其旋挖钻机的需求也越来越大。目前，旋挖钻机所采用的螺旋钻头主要为岩石螺旋钻头、锥螺岩石钻头和直螺岩 石钻头，该三种钻头的结构大体包括钻头本体和沿钻头本体周向设置的螺旋叶片，同时螺 旋叶片的边缘上设有钻齿。该三种螺旋钻头可以分别钻进风化基岩、比较坚硬的基岩、中硬 至硬风化地层。在上述三种螺旋钻头中，他们虽然优缺点各有差异，但他们的共同点是对硬岩无 能为力。其主要存在问题是多采用轴加压，或通过钻头上下反复动作产生交替的载荷来使 硬岩石疲劳损坏，从而达到入岩的目的。然而，在岩石破碎领域，岩石的破碎分为三个阶段， 分别为研磨破碎、疲劳破碎和跃进破碎，现有螺旋钻头的工作都局限在研磨破碎、疲劳破碎 的层次上，工作效率低，且钻头磨损大进尺慢。为了提高钻进速度和提高能源利用效率，只 有在跃进破碎区段才能得到好的效果，因而必须让钻头上的压比大到使岩石出现体积破碎 状态进而达到跃进破碎阶段，在该跃进破碎阶段，岩石的破碎效率才是最高的。有鉴于此，如何对现有技术中的螺旋钻头进行改进，使其提高岩石破碎效率，是本 领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容本发明要解决的技术问题为提供一种螺旋冲击钻头，该螺旋冲击钻头的结构设计 能够有效提高岩石破碎效率，且结构比较简单、制造成本较低。此外，本发明另一个要解决 的技术问题为提供一种包括该螺旋冲击钻头的工程机械。为解决上述技术问题，本发明提供一种螺旋冲击钻头，用于工程机械，包括钻头本 体，所述钻头本体沿周向设有螺旋叶片；所述钻头本体的底端部进一步连接有冲击锤。优选地，所述钻头本体为套管，所述冲击锤设有连接部和锤本体，所述连接部连接 于所述套管的底端部的内部。优选地，所述钻头本体的底端部与所述锤本体之间设有套装于所述连接部的外部 的弹性部件。优选地，所述钻头本体的圆周侧壁设有四个由外向内凹陷的凹陷部，其中相邻的 两个所述凹陷部在所述钻头本体的内部形成有第一凹槽，另外相邻的两个所述凹陷部形成 有与所述第一凹槽对称的第二凹槽；所述连接部设有与所述第一凹槽配合的第一凸出部， 及与所述第二凹槽配合的第二凸出部。优选地，所述第一凸出部通过第一销轴连接于所述第一凹槽中，所述第二凸出部 通过第二销轴连接于所述第二凹槽中。[0012]优选地，所述钻头本体的内部设有动力缸，所述动力缸包括缸筒和缸杆，所述缸筒 与所述钻头本体固定连接，所述缸杆与所述冲击锤连接。优选地，所述动力缸为液压缸。优选地，所述钻头本体的顶端部设有液压油输入口和液压油输出口，所述液压油 输入口通过输油管与所述液压缸的无杆腔连通，所述液压油输出口通过输油管与所述液压 缸的有杆腔连通。优选地，所述螺旋叶片的边缘端部连接有钻齿。此外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种工程机械，包括钻杆；该工程机械 还包括上述任一项所述的螺旋冲击钻头，所述钻杆与所述钻头本体连接。在现有技术的基础上，本发明所提供的螺旋冲击钻头的钻头本体的底端部进一步 连接有冲击锤。并且，具体地，螺旋叶片的边缘端部可以设有钻齿。在工作过程中，冲击锤居于钻头的中心位置，首先接触岩石，通过冲击锤的冲击作 用把岩石破碎，并在自重和轴压的作用下不断钻进；然后，布置在螺旋叶片上并且靠近冲击 锤的钻齿借助于钻头的旋转将中心区以外的已经破裂的岩石切削下来；接着，布置螺旋叶 片最外侧的钻齿对孔壁进行切削修整使其光滑规则。所有破碎后并被剥离岩石基体的岩石 碎块通过钻头上螺旋叶片的作用，不断的被输送到外面，从而实现不间断钻进的目的。由上述工作过程可知，本发明所提供的螺旋冲击钻头能够有效提高岩石破碎效 率；此外，本发明仅仅是在现有螺旋钻头的基础上增加了冲击锤，因而结构比较简单、制造 成本较低。本发明所提供的包括该螺旋冲击钻头的工程机械的技术效果与上述螺旋冲击钻 头的技术效果基本相同，在此不再赘述。
图1为本发明一种实施例中螺旋冲击钻头的结构示意图；图2为图1中的螺旋冲击钻头在另一视角下的结构示意图；图3为图1中螺旋冲击钻头的A向剖视图；图4为包括图1中螺旋冲击钻头的旋挖钻机的结构示意图。其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为1钻头本体；11第一凹槽；12第二凹槽；13液压油输入口 ； 14液压油输出口 ；2螺 旋叶片；3冲击锤；31连接部；31a第一凸出部；31b第二凸出部；32锤本体；4弹性部件；51 第一销轴；52第二销轴；6钻齿；7钻杆。
具体实施方式
本发明的核心为提供一种螺旋冲击钻头，该螺旋冲击钻头的结构设计能够有效提 高岩石破碎效率，且结构比较简单、制造成本较低。此外，本发明另一个核心为提供一种包 括该螺旋冲击钻头的工程机械。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，
以下结合附图和具体实 施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图1和图2，图1为本发明一种实施例中螺旋冲击钻头的结构示意图；图2为图1中的螺旋冲击钻头在另一视角下的结构示意图。在一种实施例中，本发明所提供的螺旋冲击钻头，用于工程机械，包括钻头本体1， 钻头本体1沿周向设有螺旋叶片2，该螺旋叶片2的边缘端部可以进一步设有钻齿6 ；在此 现有技术的基础上，如图1和图2所示，钻头本体1的底端部进一步连接有冲击锤3。在工作过程中，冲击锤3居于钻头的中心位置，首先接触岩石，通过冲击锤3的冲 击作用把岩石破碎，并在自重和轴压的作用下不断钻进；然后，布置在螺旋叶片2上并且靠 近冲击锤3的钻齿6借助于钻头的旋转将中心区以外的已经破裂的岩石切削下来；接着，布 置螺旋叶片2最外侧的钻齿6对孔壁进行切削修整使其光滑规则。所有破碎后并被剥离岩 石基体的岩石碎块通过钻头上螺旋叶片2的作用，不断的被输送到外面，从而实现不间断 钻进的目的。由上述工作过程可知，本发明所提供的螺旋冲击钻头能够有效提高岩石破碎效 率；此外，本发明仅仅是在现有螺旋钻头的基础上增加了冲击锤3，因而结构比较简单、制 造成本较低。需要说明的是，在上述实施例中，冲击锤3的驱动方式可以是液压式、气动式、电 动式和内燃机式，当然该冲击锤3也可以由潜孔锤代替；当采用液压驱动时，液压油可以是 普通液压油，也可以是生物可降解油；冲击锤3可以是带有旋转功能的锤或冲击钻具。冲击 锤3的头部的锤体可以是圆柱、球状、楔状等形状；钻头为螺旋式结构，可以是直螺旋、锥螺 旋、单头单旋、双头单旋、双头双旋等形式。请同时参考图1、图2和图3，图3为图1中螺旋冲击钻头的A向剖视图。在上述实施例中，可以对钻头本体1与冲击锤3之间的连接关系作出进一步设计。 具体地，如图1和图2所示，钻头本体1为套管，冲击锤3设有连接部31和锤本体32，连接 部31连接于所述套管的底端部的内部。同时，为了使得冲击锤3具有减振功能，从而减少对冲击锤3造成的损坏，如图1 和图2所示，钻头本体1的底端部与锤本体32之间设有套装于连接部31的外部的弹性部 件4，该弹性部件4具体可以为弹簧，当然亦可以为其他类型的减振部件。如图3所示，钻头本体1的圆周侧壁设有四个由外向内凹陷的凹陷部，其中相邻的 两个所述凹陷部在钻头本体1的内部形成有第一凹槽11，另外相邻的两个所述凹陷部形成 有与第一凹槽11对称的第二凹槽12 ；连接部31设有与第一凹槽11配合的第一凸出部31a， 及与第二凹槽12配合的第二凸出部31b。需要说明的是，本发明对于第一凹槽11和第二凹槽12的加工方式不作限制，任一 种加工方式，比如冲压或者焊接，所能够加工出的如图3所示的凹槽结构，就均应该在本发 明的保护范围之内。上述结构设计使得冲击锤3与钻头本体1在周向上的相对位置固定，亦即冲击锤 3不能相对于钻头本体1发生旋转，因而钻头本体1不仅可以向冲击锤3传递轴压力，还可 以向冲击锤3传递扭矩。进一步地，如图3所示，第一凸出部31a通过第一销轴51连接于第一凹槽11中， 第二凸出部31b通过第二销轴52连接于第二凹槽12中。该种结构设计使得钻头本体1和 冲击锤3在轴向上的相对位置固定，不能发生脱离，连接可靠性高。在上述实施例中，可以具体设计冲击锤3的驱动方式，其具体结构为钻头本体1
5的内部设有动力缸，所述动力缸包括缸筒和缸杆，所述缸筒与钻头本体1固定连接，所述缸 杆与冲击锤3连接。在工作过程中，随着缸杆的伸缩，冲击锤3对岩石形成反复冲击。具体地，该动力缸可以为液压缸；并且如图1所示，钻头本体1的顶端部设有液压 油输入口 13和液压油输出口 14，液压油输入口 13通过输油管与所述液压缸的无杆腔连通， 液压油输出口 14通过输油管与所述液压缸的有杆腔连通。需要说明是，冲击锤3的驱动方 式还可以采用气动或者泡沫驱动的方式，从而代替上述液压驱动方式。请参考图4，图4为包括图1中螺旋冲击钻头的旋挖钻机的结构示意图。本发明还提供一种工程机械，该工程机械具体为旋挖钻机，包括钻杆7 ；该工程机 械还包括上述任一种实施例中的螺旋冲击钻头，7钻杆与钻头本体1连接。该钻杆7与钻头 本体1之间的连接方式可以通过销轴连接，该连接方式便于拆装和更换。所述工程机械的 其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。需要说明的是，本发明所提供的螺旋冲击钻头不仅仅可以用在旋挖钻机上，还可 以用在普通钻机、移动式台架、固定基座设施或者其他类型工程机械上。以上对本发明所提供的螺旋冲击钻头及包括该钻头的工程机械进行了详细介绍。 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种螺旋冲击钻头，包括钻头本体(1)，所述钻头本体⑴沿周向设有螺旋叶片⑵； 其特征在于，所述钻头本体(1)的底端部进一步连接有冲击锤(3)。
2.如权利要求1所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)为套管，所述冲 击锤C3)设有连接部(31)和锤本体(32)，所述连接部(31)连接于所述套管的底端部的内部。
3.如权利要求2所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的底端部与所述 锤本体(3 之间设有套装于所述连接部(31)的外部的弹性部件0)。
4.如权利要求2所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的圆周侧壁设有 四个由外向内凹陷的凹陷部，其中相邻的两个所述凹陷部在所述钻头本体(1)的内部形成 有第一凹槽(11)，另外相邻的两个所述凹陷部形成有与所述第一凹槽(11)对称的第二凹 槽(1 ；所述连接部(31)设有与所述第一凹槽(11)配合的第一凸出部(31a)，及与所述第 二凹槽(12)配合的第二凸出部(31b)。
5.如权利要求4所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述第一凸出部(31a)通过第一销 轴(51)连接于所述第一凹槽(11)中，所述第二凸出部(31b)通过第二销轴(52)连接于所 述第二凹槽(12)中。
6.如权利要求2至5任一项所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的内 部设有动力缸，所述动力缸包括缸筒和缸杆，所述缸筒与所述钻头本体(1)固定连接，所述 缸杆与所述冲击锤( 连接。
7.如权利要求6所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述动力缸为液压缸。
8.如权利要求7所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述钻头本体(1)的顶端部设有液 压油输入口(1 和液压油输出口(14)，所述液压油输入口(1 通过输油管与所述液压缸 的无杆腔连通，所述液压油输出口(14)通过输油管与所述液压缸的有杆腔连通。
9.如权利要求1至5任一项所述的螺旋冲击钻头，其特征在于，所述螺旋叶片(2)的边 缘端部连接有钻齿(6)。
10.一种工程机械，包括钻杆(7)；其特征在于，所述工程机械还包括如权利要求1至9 任一项所述的螺旋冲击钻头，所述钻杆(7)与所述钻头本体(1)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种螺旋冲击钻头，用于工程机械，包括钻头本体(1)，所述钻头本体(1)沿周向设有螺旋叶片(2)；所述钻头本体(1)的底端部进一步连接有冲击锤(3)。具体地，所述钻头本体(1)为套管，所述冲击锤(3)设有连接部(31)和锤本体(32)，所述连接部(31)连接于所述套管的底端部的内部。该螺旋冲击钻头的结构设计能够有效提高岩石破碎效率，且结构比较简单、制造成本较低。此外，本实用新型还公开了一种包括该螺旋冲击钻头的工程机械。
文档编号E21B3/00GK201883943SQ20102063556
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者杨绍辉 申请人:北京市三一重机有限公司