旋冲挤密钻头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋冲挤密钻头，是由第一硬质合金球齿、钻头体、密封罩、下接头、砧座、回程弹簧、第二硬质合金球齿、密封圈、第三硬质合金球齿构成，钻头体采用单头或多头锥形螺旋切削刃，在锥体顶端及表面镶焊第一、第二和第三硬质合金球齿；钻头体底部径向布置排气孔，排气孔用于冷却钻头刃齿及钻头体外表面；砧座与钻头体分体设计，采用梯形螺纹联接，与回转工况良好适应；回程弹簧使砧座在无外部载荷情况下快速复位，配合冲击器保持连续反冲击工况；密封罩与钻头体过盈配合并焊接，密封罩与下接头之间设置氟橡胶密封圈；本发明可配合冲击矛实现旋冲挤密钻进，普遍适用于冻土、沙土、砂卵石层等地层，并可获得较高钻进效率和良好的钻孔质量。
【专利说明】旋冲挤密钻头
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种挤密钻头，尤其涉及一种配合冲击器冲击回转挤密钻进的旋冲挤密钻头，可适用于冻土、沙土、砂卵石层等地层。
【背景技术】
[0002]一般冲击矛挤密成孔技术是在冲击矛不回转条件下，对所钻地层施加冲击荷载，实现钻进成孔。与冲击矛挤密成孔技术相比，冲击回转挤密钻进技术在钻进过程中，不但给钻头施加了冲击力，还给钻头施加回转力，钻头在冲击力、给进力以及回转的联合作用下，将土挤入地层，钻进效率高，钻孔质量好。传统的冲击挤密钻头体仅在冲击力及给进力作用下钻进地层，钻头体通常采用阶梯状设计结构，保证冲击挤密钻进；钻头体与砧座之间通过圆柱销联接，结构复杂，可靠性低。冲击挤密钻头的上述结构不适应回转钻进工况，在利用冲击矛进行冲击回转挤密钻进中无法应用。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种适用于冲击回转挤密钻进工况的旋冲挤密钻头。
[0004]本发明是由第一硬质合金球齿、钻头体、密封罩、下接头、砧座、回程弹簧、第二硬质合金球齿、密封圈、第三硬质合金球齿构成，钻头体内部具有梯形螺纹与砧座的联接，下接头套在砧座上并与钻头体对接，密封罩套在钻头体和下接头外周，密封罩与下接头之间设置滑动密封圈，回程弹簧位于砧座与下接头所构成的环状空间内，第一硬质合金球齿、第二硬质合金球齿和第三硬质合金球齿镶焊在钻头体的表面，第一硬质合金球齿布置于钻头体端部中心，第二硬质合金球齿布置于钻头体螺旋切削刃表面，第三硬质合金球齿周向布置于钻头体的端部；下接头的尾部用于联接冲击器的下部；钻头体的螺旋面具有多条螺旋容渣槽和多个排气孔，排气孔在螺旋容渣槽内居中布置，排气孔与钻头体中心通孔连通，钻头体的中心通孔与砧座的中心孔连通。
[0005]所述钻头体的前端为圆锥段，锥角为20-40°，钻头体的后端为圆柱段，切削刃为单头或多头锥形螺旋型，螺旋容渣槽的螺距与钻头体的外径及长度之间存在一定的比例，螺距是钻头外径1-4倍。
[0006]本发明的有益效果:
[0007]旋冲挤密钻头配合冲击矛冲击回转挤密钻进时，钻头体表面第二硬质合金球齿在钻头体回转动作下切削地层；钻头体端部的第一硬质合金球齿和第三硬质合金球齿在冲击载荷作用下将地层中卵石、漂石击碎后再挤压至侧壁；破碎下来的岩渣屑通过螺旋容渣槽排出至钻头体圆柱段，钻头体圆柱段将岩渣屑挤入孔壁周围的地层中，实现挤密钻进。分体设计的钻头体与砧座通过梯形螺纹联接，可靠性高，结构简单，与回转工况有良好的适应性。密封罩与钻头体及下接头的联接形式，可实现钻头体浮动，并防止冲击器内部孔道气体外逸及外部岩渣屑进入冲击器内部。本发明可配合冲击矛实现冲击、回转、挤密钻进，适用于冻土、沙土、砂卵石层等地层，提高钻进效率，保证钻孔质量。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的立体示意图。
[0009]图2是本发明的主视图。
[0010]图3是图2的A-A剖视图.[0011]图4是本发明的右视图；
[0012]图5是图4中的局部剖视图。
[0013]图中:1一第一硬质合金球齿,2—钻头体,3—密封罩,4一下接头,5—站座,6—回程弹簧，7—第二硬质合金球齿，8—密封圈，9一排气孔，10—螺旋容渣槽，11 一第三硬质合金球齿。
【具体实施方式】
[0014]请参阅图1、图2及图3所示，本发明是由第一硬质合金球齿1、钻头体2、密封罩3、下接头4、站座5、回程弹簧6、第二硬质合金球齿7、密封圈8、第三硬质合金球齿11构成，钻头体2内部具有梯形螺纹与砧座5的联接，下接头4套在砧座5上并与钻头体2对接，密封罩3套在钻头体2和下接头4外周，密封罩3与下接头4之间设置滑动密封圈8，回程弹簧6位于砧座5与下接头4所构成的环状空间内，第一硬质合金球齿1、第二硬质合金球齿7和第三硬质合金球齿11镶焊在钻头体2的表面,第一硬质合金球齿I布置于钻头体2端部中心,第二硬质合金球齿7布置于钻头体2螺旋切削刃表面,第三硬质合金球齿11周向布置于钻头体2的端部；下接头4的尾部用于联接冲击器的下部。钻头体2的螺旋面具有多条螺旋容渣槽10和多个排气孔9，排气孔9在螺旋容渣槽10内居中布置，排气孔9与钻头体2中心通孔12连通，钻头体2的中心通孔12与砧座5的中心孔13连通。
[0015]所述钻头体2的前端为 圆锥段，锥角为30°，钻头体2的后端为圆柱段，切削刃为单头或多头锥形螺旋型，螺旋容渣槽10的螺距与钻头体2的外径及长度之间存在一定的比例，螺距是钻头外径的I~4倍，例如直径135mm、锥角30°的钻头体，螺距选择为500mm。钻进过程中破碎下来的岩渣屑通过螺旋容渣槽10排出至钻头体2的圆柱段，钻头体2的圆柱段将岩渣屑挤入孔壁周围的地层中，实现挤密钻进。
[0016]第一硬质合金球齿I位于钻头体底部中心位置；第二硬质合金球齿7垂直螺旋面，爱螺旋面宽度方向居中布置，并沿钻头体轴线方向布置数排；第三硬质合金球齿11周向布置于钻头体底部，布齿结构如图4及图5所示，底部第三硬质合金球齿11的数量、距离钻头体中心线的距离、球齿之间夹角均应根据破碎大直径卵石或孤石、漂石的尺寸而确定。钻进过程中，钻头体2表面第二硬质合金球齿7在钻头体2回转动作下切削地层；钻头体2端部第一硬质合金球齿I和第三硬质合金球齿11在冲击载荷作用下将地层中卵石、漂石击碎后再挤压至侧壁。
[0017]所述钻头体2底部布置径向排气孔9，排气孔9靠近钻头体底部，在螺旋容渣槽10内居中布置；排气孔数量及尺寸组合可设置为10xq)6mm，5><(p8mm，3><(pl0mm等几种
组合，排气孔结构合理，数量、尺寸适当。钻进过程中部分压缩空气经由钻杆及冲击矛到达钻头体2，通过径向布置排气孔9排出，在螺旋容渣槽10内流动，起到冷却钻头刃齿及钻头体外表面的作用。[0018]如图3所示，所述砧座5与钻头体2分体设计，砧座5与钻头体2采用梯型螺纹替代圆柱销联接，结构简单，可靠性高，且与回转工况具有良好适应性；且所述砧座5与钻头体2紧密配合，便于拆装、便于维护、便于更换。
[0019]如图3所示，所述回程弹簧6可使砧座5在无外部载荷的情况下也能实现快速复位，确保冲击器在提钻过程中不空打，保持连续的反击工况。
[0020]如图3所示，所述密封罩3，与其下部的钻头体2过盈配合并焊接；与其上部的下接头4间隙配合，密封罩3与下接头4之间设置滑动密封圈8，密封圈8材质为氟橡胶。密封罩3与钻头体2及下接头4的联接形式，可保证砧座5承受活塞冲击载荷作用后，密封罩
3、钻头体2和砧座5相对于与冲击器相连的下接头4上下滑动，即实现钻头体2浮动；滑动密封结构，可防止冲击载荷作用下，密封罩3、钻头体2和砧座5相对下接头4移动时，冲击器内部孔道气体外逸，同时防止外部岩渣屑进入冲击器内部。
[0021]本发明在冲击、回转、挤密钻进工况下适应性强，可有效配合冲击矛实现冻土、沙土、砂卵石层等地层冲击回转挤密钻进，钻进效率高，钻孔质量好。
【权利要求】
1.一种旋冲挤密钻头，其特征在于:是由第一硬质合金球齿(I)、钻头体(2)、密封罩(3)、下接头(4)、砧座(5)、回程弹簧(6)、第二硬质合金球齿(7)、密封圈(8、第三硬质合金球齿(11)构成，钻头体(2 )内部具有梯形螺纹与砧座(5 )的联接，下接头((4 )套在砧座(5 )上并与钻头体(2)对接，密封罩(3)套在钻头体(2)和下接头((4)外周，密封罩(3)与下接头(4)之间设置滑动密封圈(8)，回程弹簧(6)位于砧座(5)与下接头((4)所构成的环状空间内，第一硬质合金球齿(I)、第二硬质合金球齿(7 )和第三硬质合金球齿(11)镶焊在钻头体(2)的表面,第一硬质合金球齿(I)布置于钻头体(2)端部中心,第二硬质合金球齿(7)布置于钻头体(2)螺旋切削刃表面，第三硬质合金球齿(11)周向布置于钻头体(2)的端部；下接头((4)的尾部用于联接冲击器的下部；钻头体(2)的螺旋面具有多条螺旋容渣槽(10)和多个排气孔(9)，排气孔(9)在螺旋容渣槽(10)内居中布置，排气孔(9)与钻头体(2)中心通孔(12)连通，钻头体(2)的中心通孔(12)与砧座(5)的中心孔(13)连通。
2.根据权利要求1所述的一种旋冲挤密钻头，其特征在于:所述钻头体(2)的前端为圆锥段，锥角为20-40° ;钻头体(2)的后端为圆柱段，切削刃为单头或多头锥形螺旋型。
3.根据权利要求1所述的一种旋冲挤密钻头，其特征在于:螺旋容渣槽(10)的螺距是钻头外径的1-4倍。
【文档编号】E21B10/00GK103556948SQ201310559444
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】孙友宏, 时元玲, 李梦, 王清岩, 高科, 常荣剑, 周康, 范帅朋, 王哲伟, 张雨 申请人:吉林大学