专利名称：一种旋挖钻机及其钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及旋挖钻机技术领域，特别涉及一种旋挖钻机的钻具。此外，本实用新型还涉及包括上述钻具的旋挖钻机。
背景技术：
旋挖钻机以其高效、环保、成孔质量高、机械化程度高及适应地层广泛等特点，广泛应用于桥梁、铁路、高速公路等建设领域。由于国土辽阔地层多变，所施工的地质条件复杂莫测，具体施工过程中对于不同的地层结构，其施工技术要求也各有差异，因此面对不同的地质条件如何科学选择以及合理的使用结构各异的钻头，是保证地基施工顺利进行的关键。旋挖钻机工作中使用的钻头主要为筒钻、螺旋钻头以及嵌岩捞砂斗等，旋挖钻机在施工中根据不同的地质情况，选择合适的钻头和施工方法。随着旋挖钻进工艺的推广应用，在遇到密实度和抗压强度较大的硬岩地层时，旋挖钻机一般需要先对岩石进行环槽切割，然后再将其破碎，最后捞渣，循环上述过程，最后完成作业工作，目前旋挖钻机一般采用筒钻、螺旋钻头以及嵌岩捞砂斗等多种不同形式的钻头配合使用的钻进方法。采用不同形式的钻头虽然可以解决旋挖钻机硬岩钻进问题，但是这种方法需要耗费较长时间来更换钻具和钻齿，增加了工序的复杂程度，降低了钻进效率。另外地，对于广西、湖南等地广泛分布的“半岩半土”地层，土层和岩层在密度硬度以及钻进受力方面存在较大的差异，钻具在钻进过程中切削和吃土量不均，各个钻齿磨损程度差异较大，极易出现斜孔现象。因此，如何提供一种旋挖钻机的钻具，该钻具可以显著提高旋挖钻机的钻进作业效率，并且使用范围广，使用寿命长，是本领域的技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的旨为提供一种旋挖钻机的钻具，该钻具可以显著提高旋挖钻机的钻进作业效率，并且使用范围广。此外，本实用新型的另一目的旨为提供一种包括上述钻具的旋挖钻机。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种旋挖钻机的钻具，包括主体钻筒，所述主体钻筒的前端还设置有与所述主体钻筒同轴的倒锥形钻筒，所述倒锥形钻筒的外周壁设有钻齿且其内腔与所述主体钻筒的内腔相连通，并且所述倒锥形钻筒的周壁上设置有连通其内腔的第一开口。优选地，还包括与所述倒锥形钻筒同轴并且前端面为开口结构的导正钻筒，所述导正钻筒的另一端面与所述倒锥形钻筒的端面连接，且两者的内腔相连通，并且所述导正钻筒的开口端面设置有沿其周向分布的钻齿。优选地，所述倒锥形钻筒的第一开口为纵向开口，且其尺寸沿所述倒锥形钻筒的外径的增大而增加。优选地，所述倒锥形钻筒的钻齿包括沿所述纵向开口的一纵向边缘分布的第一齿和沿其锥形周面布置的凿型截齿。优选地，所述第一开口的数量至少为两个，并且各所述第一开口的第一齿按照一定梯度等间距布置。优选地，所述主体钻筒与所述倒锥形钻筒的一端铰接，另一端通过丝杆连接。本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括钻杆和连接于所述钻杆上的钻具，所述钻具为以上任意一项所述的钻具。本实用新型提供的旋挖钻机的钻具，包括主体钻筒，所述主体钻筒的前端还设置有与所述主体钻筒同轴的倒锥形钻筒，所述倒锥形钻筒的外周壁设有钻齿且其内腔与所述主体钻筒的内腔相连通，并且所述倒锥形钻筒的周壁上设置有连通其内腔的第一开口。本实用新型提供的旋挖钻机的钻具中设置有倒锥形钻筒，钻具作业时，可以逐渐扩大切削自由面，实现分级钻进，对岩石进行破碎、掘进，并且倒锥形钻筒切削掉的渣土可以在钻具旋转的过程中，进入倒锥形钻筒以及主体钻筒的内腔，且倒锥形的内壁可以对渣土起到支撑作用，使其保留在钻筒内部，这样就实现了携渣作用，当钻筒内的渣土积累到一定程度时，可以控制旋挖钻机提起钻具，将钻具内部的渣土卸出，然后再继续进行钻进作业。本实用新型所提供的钻具对岩石可实现分级破碎，从而可以实现破岩、入岩以及掘进于一体，在对复杂结构的地层钻进时，无需更换钻具，简化作业流程，节省作业时间，提高了旋挖钻机的工作效率。一种优选的实施方式中，所述钻具还包括与所述倒锥形钻筒同轴并且前端面为开口结构的导正钻筒，所述导正钻筒的另一端面与所述倒锥形钻筒的端面连接，且两者的内腔相连通，并且开口端面设置有沿其周向分布的钻齿。当使用本实用新型的钻具进行作业时，前端的导正钻筒在钻具钻进初期可以对钻具起到很好的定向作用，随着钻具的钻进可以与主体钻筒共同起到导向的作用，避免出现托底打滑现象；并且导正钻筒的前端面上的钻齿可以将岩石逐渐切割，部分进入导正钻筒中的岩心被孤立后，在钻挖钻机较大扭矩下被扭断，然后扭断的岩芯又可以被后续钻进的岩体逐渐向上顶进入主体钻筒内，同时倒锥形钻筒切削掉的渣土也可以被导正钻筒导入的岩石带入主体钻筒的内部，进一步增强钻具携带渣土的能力。
图1为本实用新型所提供的旋挖钻机的钻具的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为图1所示钻具的俯视图；图3为图1所示钻具的仰视图；图4为图1所示钻具的局部剖视图；图5为图1所示钻具的丝杆处局部剖视图。其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为41主体钻筒；42倒锥形钻筒；421第一开口 ；422第一齿；423凿型截齿；43导正钻筒；44丝杆。
具体实施方式
本实用新型的核心旨为提供了一种旋挖钻机的钻具，该钻具可以显著提高旋挖钻机的钻进作业效率，并且使用范围广。此外，本实用新型的另一核心旨为提供一种包括上述钻具的旋挖钻机。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图1至图4，图1为本实用新型所提供的旋挖钻机的钻具的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为图1所示钻具的俯视图；图3为图1所示钻具的仰视图；图4为图 1所示钻具的局部剖视图。本实用新型提供的旋挖钻机的钻具，包括主体钻筒41，主体钻筒41可以为标准的圆柱筒，主体钻筒41的外表面一般设置有凿型截齿，凿型截齿根据实现最大切削轨迹进行选择合适的导向角度、间距等参数。主体钻筒41也可以在钻具工作时对钻进工作起到导向的作用。主体钻筒41的前端还设置有与主体钻筒41同轴的倒锥形钻筒42，该倒锥形钻筒 42的外周壁设有钻齿且其内腔与主体钻筒41的内腔相连通，并且倒锥形钻筒42的周壁上设置有连通其内腔的第一开口 421，该第一开口 421的大小和数量可以根据倒锥形钻筒42 的实际大小设定，只要不影响倒锥形钻筒42的工作强度即可。应当指出的是，本文中将钻具钻进的方向指定为前。倒锥形钻筒42的前端面的大小可以根据旋挖钻机的作业能力设定，其前端面可以设计为开口结构，也可以设计为封闭结构，前端面上也可以设置若干的钻齿。需要说明的是，本文中对钻筒各部分的命名只是根据形状结构的不同所命名，应当理解，倒锥形钻筒42和主体钻筒41可以为一体式结构，也可以加工为分体式结构。本实用新型提供的旋挖钻机的钻具中设置有倒锥形钻筒42，钻具作业时，可以逐渐扩大切削自由面，实现分级钻进，对岩石进行破碎、掘进，并且倒锥形钻筒42切削掉的渣土可以在钻具旋转的过程中，进入倒锥形钻筒42的内腔，且倒锥形的内壁可以对渣土起到支撑作用，使其保留在钻筒内部，这样就实现了携渣作用，当钻筒内的渣土积累到一定程度时，可以控制旋挖钻机提起钻具，将钻具内部的渣土卸出，然后再继续进行钻进作业。本实用新型所提供的钻具可以对岩石可实现分级破碎，从而可以实现破岩、入岩以及掘进于一体，在对复杂结构的地层钻进时，无需更换钻具，简化作业流程，节省作业时间，提高了旋挖钻机的工作效率。进一步地，钻具还可以包括与倒锥形钻筒42同轴并且前端面为开口结构的导正钻筒43，该导正钻筒43可以为标准的圆柱筒，导正钻筒43的另一端面与倒锥形钻筒42的端面连接，且两者的内腔相连通，并且开口端面设置有沿其周向分布的钻齿，钻齿可以按照 “大中小”的布齿方式进行布齿。当使用本实用新型的钻具进行作业时，前端的导正钻筒43在钻具钻进初期可以对钻具起到很好的定向作用，随着钻具的钻进可以与主体钻筒41共同起到导向的作用，避免出现托底打滑现象；并且导正钻筒43的前端面上的钻齿可以将岩石逐渐切割，部分进入导正钻筒43中的岩心被孤立后，在钻挖钻机较大扭矩下被扭断，然后扭断的岩芯又可以被后续钻进的岩体逐渐向上顶进入主体钻筒41内，同时倒锥形钻筒42切削掉的渣土也可以被导正钻筒43导入的岩石带入主体钻筒41的内部，进一步增强钻具携带渣土的能力。 需要指出的是，倒锥形钻筒42和导正钻筒43也可以设计为一体 式，只要能实现上述技术效果即可。具体地，倒锥形钻筒42的第一开口 421为纵向开口，且其尺寸沿倒锥形钻筒42的外径的增大而增加。倒锥形钻筒42随其直径的增大其切削能力也增加，被切削的渣土的两也增加，倒锥形钻筒42上的开口尺寸随其外径的增大而增加，有利于渣土的进入，保证顺利钻进。在一种具体实施例中，倒锥形钻筒42的钻齿包括沿纵向开口的一纵向边缘分布的第一齿422和沿其锥形周面布置的凿型截齿423，一般的第一齿422是可以根据具体的钻进环境拆卸和更换的钻齿，在钻进的过程中对岩层不仅起切削的作用，还可以起将岩屑挡进倒锥形钻筒42内的作用；凿型截齿423—般为不可更换的钻齿，与倒锥形钻筒42加工为一体，在钻进过程中起到切削的作用。进一步地，第一开口的数量至少为两个，并且相对设置于各开口上的第一齿422 可以按照一定的梯度间距布置，也可以交错布置，例如按照犬牙状进行布齿，交错布齿方式有利于钻具旋进岩石，顺利完成切削。上述各实施例中，主体钻筒41的筒径与倒锥形钻筒42的最大筒径相同，且导正钻筒43的筒径与倒锥形钻筒42的最小筒径相同。请参考图5，图5为图1所示钻具的丝杆处局部剖视图。进一步地，主体钻筒41与倒锥形钻筒42的一端铰接，另一端通过压簧和丝杆44 连接，压簧和丝杆44的设置可以参考图5所示；当钻具切削量达到一定量，提起钻具卸料时，可以旋转丝杆44释放主体钻筒41与倒锥形钻筒42之间的连接，倒锥形钻筒42可以绕其与主体钻筒41的另一端转动，主体钻筒41内的渣土就会卸出，使用方便。以上各实施方式中的主体钻筒41靠近其前端面的外周壁上还可以设置若干钻齿，可以用于倒锥形钻筒42的安装定位，同时也有利于顺利钻进。需要说明的是，本文中前、倒、下等方位词均为根据图1至图5中钻具中各零部件之间的相对位置而言，只是为了描述的方便，不具有实际意义，应当理解，本文中方位词的使用不应限制本专利的保护范围。除上述钻具外，本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括钻杆和连接于钻杆上的钻具，该旋挖钻机的钻具为以上任一项所述的钻具。由于该旋挖钻机中包括了以上所述的钻具，其也相应具有该钻具的技术效果，此夕卜，该旋挖钻机的其他部分的技术特征可以参见现有技术，在此不再赘述。以上对本实用新型所提供的一种旋挖钻机及其钻具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型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，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种旋挖钻机的钻具，包括主体钻筒(41)，其特征在于，所述主体钻筒(41)的前端还设置有与所述主体钻筒(41)同轴的倒锥形钻筒(42)，所述倒锥形钻筒(42)的外周壁设有钻齿且其内腔与所述主体钻筒(41)的内腔相连通，并且所述倒锥形钻筒(42)的周壁上设置有连通其内腔的第一开口(421)。
2.根据权利要求1所述的旋挖钻机的钻具，其特征在于，还包括与所述倒锥形钻筒 (42)同轴并且前端面为开口结构的导正钻筒(43)，所述导正钻筒(43)的另一端面与所述倒锥形钻筒(42)的端面连接，且两者的内腔相连通，并且所述导正钻筒的开口端面设置有沿其周向分布的钻齿。
3.根据权利要求2所述的旋挖钻机的钻具，其特征在于，所述倒锥形钻筒(42)的第一开口(421)为纵向开口，且其尺寸沿所述倒锥形钻筒(42)的外径的增大而增加。
4.根据权利要求3所述的旋挖钻机的钻具，其特征在于，所述倒锥形钻筒(42)的钻齿包括沿所述纵向开口的一纵向边缘分布的第一齿(422)和沿其锥形周面布置的凿型截齿 (423)。
5.根据权利要求4所述的旋挖钻机的钻具，其特征在于，所述第一开口的数量至少为两个，并且各所述第一开口(421)的第一齿(422)按照一定的梯度间距布置。
6.根据权利要求5所述的旋挖钻机的钻具，其特征在于，所述主体钻筒(41)与所述倒锥形钻筒(42)的一端铰接，另一端通过丝杆(44)连接。
7.一种旋挖钻机，包括钻杆和连接于所述钻杆上的钻具，其特征在于，所述钻具为权利要求1至6任一项所述的旋挖钻机的钻具。
专利摘要本实用新型一种旋挖钻机及其钻具，公开了一种旋挖钻机的钻具，包括主体钻筒(41)，所述主体钻筒(41)的前端还设置有与所述主体钻筒(41)同轴的倒锥形钻筒(42)，所述倒锥形钻筒(42)的外周壁设有钻齿且其内腔与所述主体钻筒(41)的内腔相连通，并且所述倒锥形钻筒(42)的周壁上设置有连通其内腔的第一开口(421)；本实用新型所提供的钻具，对岩石可实现分级破碎，从而可以实现破岩、入岩以及掘进于一体，在对复杂结构的地层钻进时，无需多次更换钻具，简化作业流程，节省作业时间，提高了旋挖钻机的工作效率。此外，本实用新型还提供了一种包括上述钻具的旋挖钻机。
文档编号E21B3/00GK202125269SQ20112014675
公开日2012年1月25日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者张冰, 水俊峰 申请人:北京市三一重机有限公司