一种大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种桥梁粧基粧孔施工的钻孔设备，具体涉及一种采用牙轮钻机钻孔施工的钻机钻头。
【背景技术】
[0002]反循环钻是一种常用的粧基钻孔施工设备。反循环钻机的钻杆是空心的，反循环钻机钻孔时，将泥浆栗从钻孔口(钻杆外面)向钻孔里输送，再向孔底输送压缩空气，使把泥浆携带钻渣从钻杆的中间排出来。反循环钻机排渣能力比较强，排渣比较干净，可用于水中粧基钻孔，但一般只适用于地质比较松软的地层。
[0003]牙轮钻机也是一种常见的钻孔设备。牙轮钻机钻孔时，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用，切削冲击破碎岩石。将一定压力和流量流速的压缩空气，通过钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆不断地排至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。牙轮钻机在硬质或极硬岩层地质条件下穿孔效率高，但目前多于大、中型露天矿的开采和油井的钻孔，不适用于水中粧基钻孔。
[0004]本申请人受反循环钻机和牙轮钻工作原理启发，尝试在矿用牙轮钻基础上开发一种适用于水中粧孔施工的大直径反循环牙轮钻机，将牙轮钻头用于反循环钻机，结合反循环、牙轮钻的优点，进行硬质或极硬岩层地质条件下水中粧基成孔作业，以提高施工效率。
[0005]钻头是钻机的重要部件，其工作性能的好坏将直接影响钻孔质量、钻孔效率和钻孔成本。目前的矿用牙轮钻头设计大多是根据实践经验和具体的地质条件，通过结合试凑的方法，反复进行设计与计算而制作的，每次计算只能设计出一个钻头，且钻孔孔径较小。现有的牙轮钻头不适用于上述大直径反循环牙轮钻机，因此设计出应用于硬质或极硬岩层地质条件下水中挖孔施工的反循环牙轮钻钻头，使大直径反循环牙轮钻机得以推广应用，是目前亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种适用于硬质或极硬岩层地质条件下水中挖孔施工的大直径反循环牙轮钻机的钻头。
[0007]本实用新型的技术方案如下:
[0008]—种大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，其特征在于:包括一钻头体，所述钻头体是一金属板制成的圆环，一圆筒形泥浆筒贯穿所述钻头体中心，所述泥浆筒的轴心与所述钻头体的轴心重合，所述泥浆筒的两端分别突出于所述钻头体的两端之外；所述钻头体与所述泥浆筒之间通过三块连接板连接，每块连接板的一端与所述钻头体焊接，另一端与所述泥浆筒的中部焊接，两相邻的连接板之间的夹角为120度；所述泥浆筒的一端设有钻杆连接件，泥浆筒的另一端与所述钻头体之间，设有三个钻头叶片，每个钻头叶片的一端与所述钻头体的边缘焊接，另一端与所述泥浆筒的端部外壁焊接，两相邻的钻头叶片之间的夹角为120度；在泥浆筒焊接所述钻头叶片的一端的端部，还设有一 U形的钻头锥头，所述钻头锥头的两端分别与所述泥浆筒的端部的外壁焊接；所述钻头叶片和所述钻头锥头上，均设有多个突出的柱状的钻头牙齿。
[0009]进一步，本实用新型具体实施时还可包括以下技术特征:
[0010]所述钻头牙齿包括长齿和短齿，长齿和短齿间隔设置；所述短齿的长度是所述长齿长度的四分之一。
[0011]所述钻头牙齿在所述钻头叶片两侧和所述钻头锥头两侧均为交错设置。
[0012]本实用新型所提供的钻头具有很强的切岩、扭转旋挖、轴压能力。在进行水中挖孔使用时，在进入强风化、中风化粉砂岩时平均进尺为3m/h，在进入中风化砂岩时平均进尺为2m/h。具体使用过程中，一个粧长35米的粧孔仅需12小时即可完成，其中连接钻杆每节消耗15分钟，13节钻杆连接耗时约3.5小时，即真正有效钻孔时间为8.5小时，达到4m/h，凸显本实用新型在钻进硬质或极硬岩层时的优越性，大大提高了施工效率。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型一种实施例的侧视结构示意图；
[0014]图2是本实用新型一种实施例的顶部平面结构示意图；
[0015]图3是本实用新型一种实施例的底部平面结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]如图1、图2、图3所示，本实用新型包括一钻头体1，所述钻头体1是一金属板制成的圆环，一圆筒形泥浆筒2贯穿所述钻头体1中心，所述泥浆筒2的轴心与所述钻头体1的轴心重合，所述泥浆筒2的两端分别突出于所述钻头体1的两端之外；所述钻头体1与所述泥浆筒2之间通过三块连接板3连接，每块连接板3的一端与所述钻头体1焊接，另一端与所述泥浆筒2的中部焊接，两相邻的连接板3之间的夹角为120度；所述泥浆筒2的一端设有钻杆连接件4，泥浆筒的另一端与所述钻头体之间，设有三个钻头叶片5，每个钻头叶片5的一端与所述钻头体1的边缘焊接，另一端与所述泥浆筒2的端部外壁焊接，两相邻的钻头叶片5之间的夹角为120度；在泥浆筒焊接所述钻头叶片的一端的端部，还设有一 U形的钻头锥头6，所述钻头锥头6的两端分别与所述泥浆筒2的端部的外壁焊接；所述钻头叶片5和所述钻头锥头6上，均设有多个突出的柱状的钻头牙齿7。
[0017]钻头牙齿形式的变化会直接影响钻进速度和切岩效率。本实用新型具体实施时，可将所述钻头牙齿7设置为长齿和短齿，将长齿和短齿间隔设置，将所述短齿的长度设置为长齿长度的四分之一。还可将所述钻头牙齿在所述钻头叶片两侧和所述钻头锥头两侧均为交错设置。
[0018]为减轻牙齿的磨损，可在牙齿端部镶嵌平顶硬质合金柱或堆焊碳化坞耐磨合金。
[0019]本实用新型在使用时，通过泥浆筒一端的钻杆连接件，将泥浆筒与牙轮钻机的钻杆连接。钻孔时，钻机转动轴带动钻杆及钻头旋转，并通过对钻杆加压，对钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。本实用新型为倒锥形结构，钻进时，锥头部分先嵌切入岩，再以钻头叶片钻进；钻头牙齿在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石；将有一定压力和流量流速的压缩空气通往孔底，将岩渣从孔底通过泥浆筒和钻杆不断地吸至孔外，直至形成所需孔深的粧孔。
【主权项】
1.一种大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，其特征在于:包括一钻头体，所述钻头体是一金属板制成的圆环，一圆筒形泥浆筒贯穿所述钻头体中心，所述泥浆筒的轴心与所述钻头体的轴心重合，所述泥浆筒的两端分别突出于所述钻头体的两端之外；所述钻头体与所述泥浆筒之间通过三块连接板连接，每块连接板的一端与所述钻头体焊接，另一端与所述泥浆筒的中部焊接，两相邻的连接板之间的夹角为120度；所述泥浆筒的一端设有钻杆连接件，泥浆筒的另一端与所述钻头体之间，设有三个钻头叶片，每个钻头叶片的一端与所述钻头体的边缘焊接，另一端与所述泥浆筒的端部外壁焊接，两相邻的钻头叶片之间的夹角为120度；在泥浆筒焊接所述钻头叶片的一端的端部，还设有一 U形的钻头锥头，所述钻头锥头的两端分别与所述泥浆筒的端部的外壁焊接；所述钻头叶片和所述钻头锥头上，均设有多个突出的柱状的钻头牙齿。2.根据权利要求1所述的大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，其特征在于:所述钻头牙齿包括长齿和短齿，长齿和短齿间隔设置。3.根据权利要求2所述的大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，其特征在于:所述短齿的长度是所述长齿长度的四分之一。4.根据权利要求1所述的大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，其特征在于:所述钻头牙齿在所述钻头叶片两侧和所述钻头锥头两侧均为交错设置。
【专利摘要】本实用新型涉及一种大直径反循环牙轮钻机的三叶锥形钻头，包括一钻头体，一圆筒形泥浆筒贯穿钻头体，泥浆筒的两端分别突出于钻头体的两端之外，钻头体与泥浆筒之间通过三块连接板连接，两相邻的连接板之间的夹角为120度；泥浆筒的一端设有钻杆连接件，另一端与钻头体之间设有三个钻头叶片，每个钻头叶片的一端与钻头体的边缘焊接，另一端与泥浆筒的端部外壁焊接，在泥浆筒焊接钻头叶片的一端的端部，还设有一U形的钻头锥头，钻头锥头的两端分别与所述泥浆筒的端部的外壁焊接；钻头叶片和钻头锥头上均设有多个突出的柱状的钻头牙齿。
【IPC分类】E21B10/08
【公开号】CN205025360
【申请号】CN201520772881
【发明人】王安, 韩瑞生, 那礼春, 张旭烽, 陶连清, 何淼
【申请人】中交第四公路工程局有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月6日