钻具和旋挖钻的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻具和旋挖钻机。上述钻具包括：内钻具，和套设于所述内钻具外围的外钻具；所述内钻具的底部设置有内钻头，所述外钻具的底部设置有外钻头；所述内钻具顶部设置有用于与钻杆相连的第一传扭机构；所述内钻具和所述外钻具之间通过第二传扭机构相连。上述钻具的外钻具一方面起到护壁的作用；另一方面可以对外钻具底部的土层或石块进行切削，以保证在硬质地层钻进过程中，外钻具始终能够跟进内钻具埋设，进而降低塌方等事故的概率，还可以提高生产效率。
【专利说明】钻具和旋挖钻机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种钻具和旋挖钻机。
【背景技术】
[0002]旋挖钻机是一种用于建筑基础工程中成孔作业的施工机械，其主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层的施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中有着广泛应用。
[0003]旋挖钻机在不稳定地层施工时，通常采用跟管钻进的方式进行施工，所谓跟管钻进是指在钻头外套设套管，钻进时一边钻孔，一边下套管的钻进方式。采用上述方式可以起到防止塌方和提高施工效率的效果。
[0004]对于套管下部为土层或砂层等软层的情况，采用跟管钻进的方式钻进过程中，套管依靠压力和扭矩，可以跟进钻具埋设；但是，对于套管下端部为硬层或一部分在孔中一部分在孔外的石块等情况时，由于套管内的钻头直径小于套管内径，难以切除套管下端部的石块，套管无法跟进钻具埋设，也无法发挥护壁作用，容易引起塌方等事故。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提出一种对于硬质地层也具有较好的护壁效果的钻具和旋挖钻机。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]一方面，本实用新型提供了一种钻具，包括:内钻具，和套设于所述内钻具外围的外钻具；所述内钻具的底部设置有内钻头，所述外钻具的底部设置有外钻头；所述内钻具顶部设置有用于与钻杆相连的第一传扭机构；所述内钻具和所述外钻具之间通过第二传扭机构相连。
[0007]进一步地，所述第二传扭机构包括:设置于所述内钻具的键槽或键，以及相应设置于所述外钻具的键或键槽。
[0008]进一步地，所述内钻具设置有压扭盘，所述压扭盘上开设有键槽；所述外钻具包括:套设于所述内钻具外的外钻头部，以及套设于所述外钻头部外的套筒部；所述外钻头部的底部设置有所述外钻头，顶部设置有与所述键槽相适配的键；所述外钻头部还包括第一轴向限位部和第二轴向限位部；所述套筒部设置有位于所述第一轴向限位部和第二轴向限位部之间的第三轴向限位部。
[0009]进一步地，所述外钻头部包括:外钻筒；设置于所述外钻筒顶端的上凸起边沿，和设置于所述外钻筒底端的下凸起边沿；所述上凸起边沿的顶部设置有所述键，所述下凸起边沿的底部设置有所述外钻头；所述上凸起边沿形成所述第一轴向限位部，所述下凸起边沿形成所述第二轴向限位部。
[0010]进一步地，所述外钻头的外径不小于所述套筒部的外径。
[0011 ] 进一步地，所述第三限位部为向所述套筒部内部凸起的凸台。
[0012]进一步地，所述套筒部包括:套筒体和连接块，所述连接块上设置有所述凸台；所述套筒体的外壁设置有安装槽，所述安装槽上开设有安装孔；所述连接块可拆卸的安装于所述安装槽内，且所述凸台穿设过所述安装孔。
[0013]进一步地，所述连接块的外表面与所述套筒体的外表面平齐。
[0014]进一步地，所述第一轴向限位部和所述第二轴向限位部之间留有可供所述第三轴向限位部作轴向移动和周向转动的空间。
[0015]另一方面，本实用新型还提供一种旋挖钻机，设置有上述任意一项所述的钻具。
[0016]本实用新型提供的钻具包括有内钻具和外钻具。其中，内钻具用于与钻杆相连，是主要的钻进机构。外钻具套设于内钻具外围，并通过第二传扭机构将扭矩传递给外钻具使得设置于外钻具底部的外钻头可以进行转动切削。该钻具的动力传递过程为:钻杆通过第一传扭机构将动力传递给内钻具，内钻具底部的内钻头进行旋转切削；同时内钻具还通过第二传扭机构将一部分动力传递给外钻具，进而带动外钻具底部的外钻头对外钻具底部的地层进行旋转切割。由此外钻具一方面起到护壁的作用；另一方面可以对外钻具底部的土层或石块进行切削，以保证在硬质地层钻进过程中，外钻具始终能够跟进内钻具埋设，进而降低塌方等事故的概率，还可以提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型实施例提供的钻具的立体结构示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例提供的钻具的剖面结构示意图；
[0020]图3为本实用新型实施例提供的钻具中内钻具的立体结构示意图；
[0021]图4为本实用新型实施例提供的钻具中外钻具的剖面结构示意图；
[0022]图5为本实用新型实施例提供的钻具中外钻具的外钻头部的立体结构示意图；
[0023]图6为本实用新型实施例提供的钻具中外钻具的套筒部的立体结构示意图；
[0024]图7为本实用新型实施例提供的钻具中外钻具的套筒体的立体结构示意图；
[0025]图8为本实用新型实施例提供的钻具中外钻具的连接块的立体结构示意图。
[0026]附图标记说明:
[0027]I 内钻具
[0028]11 内钻头12 压扭盘
[0029]121 键槽13 连接方头
[0030]14 开底压杆15 内钻筒
[0031]4 外钻具
[0032]2 外钻头部
[0033]21 外钻筒22 键
[0034]23 外钻头24 上凸起边沿
[0035]25 下凸起边沿
[0036]3 套筒部
[0037]30 套筒体31 安装槽
[0038]311 安装孔32 连接块
[0039]33 凸台
【具体实施方式】
[0040]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明。
[0041]请参见图1和图2，该图示出了本实用新型实施例提供的钻具的结构。该钻具为一种适用于跟管钻进的钻具，具体包括:
[0042]内钻具1，和套设于该内钻具I外围的外钻具4 ；
[0043]上述内钻具I的底部设置有内钻头11，外钻具4的底部设置有外钻头23 ；
[0044]内钻具I顶部设置有用于与钻杆相连的第一传扭机构；
[0045]内钻具I和外钻具4之间通过第二传扭机构相连。
[0046]本实施例提供的钻具由内钻具I和外钻具4这两部分组成。其中内钻具I用于与钻杆相连，是主要的钻进机构。外钻具4套设于内钻具I的外围，一方面，起到类似于现有技术中的套管的作用，即起到护壁的作用；另一方面，该外钻具4底部设置有外钻头23，且外钻具4可以通过第二传扭机构由内钻具I驱动转动，由此外钻头23可以对外钻具4底部的土层或石块进行切削，以保证在硬质地层钻进时，外钻具4始终能够跟进内钻具I埋设，进而降低塌方等事故的概率，也提高了生产效率。
[0047]本实施例提供的钻具的动力传递过程为:钻杆通过第一传扭机构将动力传递给内钻具1，内钻具I底部的内钻头11进行旋转切削；同时内钻具I还通过第二传扭机构将一部分动力传递给外钻具4，进而带动外钻具4底部的外钻头23对外钻具4底部的地层进行旋转切割。上述第一传扭机构可以为连接方头13，即可以采用现有的钻具与钻杆相连的连接方头结构，该连接方头13的具体结构可与现有技术相同，本实用新型对此兹不赘述。上述第二传扭机构可以为键连接传扭机构。具体而言。该第二传扭机构可以包括:设置于内钻具I的键槽或键，以及相应设置于外钻具4的键或键槽。为了便于加工，请参见图3，内钻具I可以设置有压扭盘12，该压扭盘12上开设有键槽121。相应的，外钻具4设置有与该键槽121相适配的键。更进一步的，上述内钻具I具体可以包括内钻筒15，和设置于该内钻筒15外壁的压扭盘12。内钻筒15的结构可以与现有的钻具结构相同，例如捞砂钻斗、嵌岩钻筒等。内钻筒15可以设置有开底压杆14(请参见图2)，以便于打开钻底，将内钻筒15内的钻渣卸除。
[0048]上述外钻具4可以为一体结构，也可以为分体结构。一体结构的外钻具4即在钻进过程中，整个外钻具4都随内钻具I转动，其优点在于结构简单，便于安装，但是对于深孔的钻取，所需的外钻具4也较长，重量较大，转动的阻力也较大，此时若采用一体结构，则需要内钻具I提供较高的扭矩输出，能耗较大。由此，本实施例中优选采用分体结构的外钻具4，外钻具4中的一部分随着内钻具I转动实现切削，另一部分不转动，节约能耗。具体而言，请参见图4，该外钻具4可以包括:
[0049]套设于内钻具I外的外钻头部2 (请参见图5)；
[0050]以及套设于外钻头部2外的套筒部3 (请参见图6)；
[0051]外钻头部2的底部设置有上述外钻头23，外钻头部2的顶部设置有与上述键槽121相适配的键22 ；
[0052]外钻头部2还包括第一轴向限位部和第二轴向限位部；套筒部3设置有位于上述第一轴向限位部和第二轴向限位部之间的第三轴向限位部。优选地，上述第一轴向限位部和第二轴向限位部之间留有可供第三轴向限位部作轴向移动和周向转动的空间。
[0053]上述分体结构的外钻具4包括随内钻具I转动的外钻头部2，以及不随内钻具I转动的套筒部3。上述套筒部3主要起到护壁的作用，外钻头部2转动带动外钻头23转动切削，起到清除外钻具4底部土层或石块的作用。由此，内钻具I无需带动整个外钻具4转动，而是只需要带动外钻头部2转动即可，在保证较低能耗输出的情况下实现了外钻具4始终跟进内钻具I埋进。钻进过程中，土层对外钻头部2的向上的支撑作用，以及内钻具I的压扭盘12对外钻头部2设置键22的面向下的抵压作用，使得键22能够始终位于键槽121内。此外，为了防止轴向方向上套筒部3与外钻头部2相脱离，上述套筒部3与外钻头部2之间还设置有轴向限位机构，具体为上述第一轴向限位部、第二轴向限位部和第三轴向限位部。安装后，套筒部3的第三轴向限位部位于外钻头部2的第一轴向限位部和第二轴向限位部之间，由此使得外钻头部2与套筒部3之间可以有一定的轴向位移，但是二者不会相脱离。并且，成孔提钻时，拔出套管部3即可将外钻头部2连同带出。
[0054]上述第一轴向限位部和第二轴向限位部具体可以为凸沿结构，进一步地，请参见图5，上述外钻头部2具体可以包括:
[0055]外钻筒21 ；
[0056]设置于外钻筒21顶端的上凸起边沿24，和设置于外钻筒21底端的下凸起边沿25 ；
[0057]上凸起边沿24的顶部设置有上述键22，下凸起边沿25的底部设置有上述外钻头23 ；
[0058]上凸起边沿24形成上述第一轴向限位部，下凸起边沿25形成上述第二轴向限位部。
[0059]上述结构的外钻头部2中，优选设置外钻头23的外径不小于套筒部3的外径，由此保证套筒部3下方的土层和石块均可被外钻头23切削。上述外钻头23的外径是指若干外钻头围设成的形状的边缘直径。此外，上述结构的外钻头部2中，其第一轴向限位部和第二轴向限位部分别由设置于外筒体21顶端和底端的两个凸起边沿来形成，即该外钻头部2整体为一种两端较宽，中部较细的结构。套筒部3的第三轴向限位部设置于上述两个凸起边沿之间。此外，外钻头23是设置于下凸起边沿25的，因此可以通过调整下凸起边沿25的外径来调整外钻头23的设置范围。作为优选方案，下凸起边沿25的外径不小于套筒部3的外径，以使得外钻头23具有足够大的设置外径，以保证套筒部3下部的土层或石块可被外钻头23切削。
[0060]套筒部3的第三轴向限位部可以为向套筒部3内部凸起的凸台结构。该凸台可以与套筒部3为一体结构，也可以为分体结构。为了便于外钻头部2和套筒部3的安装，也为了便于更换已损坏的凸台。凸台优选是可拆卸的设置于套筒部3上的。具体而言，请参见图7和图8，该套筒部3包括:套筒体30和连接块32，连接块32上设置有凸台33 ；
[0061]套筒体30的外壁设置有安装槽31，安装槽31上开设有安装孔311 ;
[0062]连接块32可拆卸的安装于上述安装槽31内，且凸台33穿设过安装孔311。
[0063]即本案中凸台33是设置于连接块32上的，将连接块32可拆卸的安装于套筒体30的安装槽31实现凸台33的可拆卸安装。安装时，凸台33穿设过安装孔311形成上述第三轴向限位部。连接块32可以通过螺钉等紧固件安装于套筒30。进一步地，为了防止过多的钻渣堆积于安装槽31内，或是连接块32与钻孔的孔壁过多的碰撞，优选设置上述连接块32的外表面与套筒体30的外表面平齐。
[0064]此外，为了减低外钻头部2在转动过程中与套筒部3之间的摩擦，可以设置套筒部3的凸台33与外钻头部2的外壁之间留有间隙；或者，设置凸台33与外钻头部2相接触的面为光滑面，和/或套筒部3位于上凸起边沿24和下凸起边沿25之间的外壁为光滑面。上凸起边沿24和下凸起边沿25之间优选留有可供凸台33作轴向移动和周向转动的空间。
[0065]由上述内容可知，本实用新型实施例提供的钻具包括有内钻具和外钻具。其中，内钻具用于与钻杆相连，是主要的钻进机构。外钻具套设于内钻具外围，并通过第二传扭机构将扭矩传递给外钻具使得设置于外钻具底部的外钻头可以进行转动切削。该钻具的动力传递过程为:钻杆通过第一传扭机构将动力传递给内钻具，内钻具底部的内钻头进行旋转切削；同时内钻具还通过第二传扭机构将一部分动力传递给外钻具，进而带动外钻具底部的外钻头对外钻具底部的地层进行旋转切割。由此外钻具一方面起到护壁的作用；另一方面可以对外钻具底部的土层或石块进行切削，以保证在硬质地层钻进过程中，外钻具始终能够跟进内钻具埋设，进而降低塌方等事故的概率，还可以提高生产效率。
[0066]本实用新型实施例还提供了一种旋挖钻机，该旋挖钻机设有上述任一种钻具，由于上述任一种钻具具有上述技术效果，因此，设有该钻具的旋挖钻机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0067]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种钻具，其特征在于，包括: 内钻具(I)，和套设于所述内钻具(I)外围的外钻具(4)； 所述内钻具(I)的底部设置有内钻头(11)，所述外钻具(4)的底部设置有外钻头(23)； 所述内钻具(I)顶部设置有用于与钻杆相连的第一传扭机构； 所述内钻具⑴和所述外钻具⑷之间通过第二传扭机构相连。
2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于， 所述第二传扭机构包括:设置于所述内钻具(I)的键槽或键，以及相应设置于所述外钻具(4)的键或键槽。
3.根据权利要求2所述的钻具，其特征在于， 所述内钻具(I)设置有压扭盘(12)，所述压扭盘(12)上开设有键槽(121)； 所述外钻具⑷包括:套设于所述内钻具⑴外的外钻头部⑵，以及套设于所述外钻头部⑵外的套筒部⑶； 所述外钻头部(2)的底部设置有所述外钻头(23)，顶部设置有与所述键槽(121)相适配的键(22)； 所述外钻头部(2)还包括第一轴向限位部和第二轴向限位部；所述套筒部(3)设置有位于所述第一轴向限位部和第二轴向限位部之间的第三轴向限位部。
4.根据权利要求3所述的钻具，其特征在于，所述外钻头部(2)包括: 外钻筒(21)； 设置于所述外钻筒(21)顶端的上凸起边沿(24)，和设置于所述外钻筒(21)底端的下凸起边沿(25)； 所述上凸起边沿(24)的顶部设置有所述键(22)，所述下凸起边沿(25)的底部设置有所述外钻头(23)； 所述上凸起边沿(24)形成所述第一轴向限位部，所述下凸起边沿(25)形成所述第二轴向限位部。
5.根据权利要求4所述的钻具，其特征在于，所述外钻头(23)的外径不小于所述套筒部⑶的外径。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的钻具，其特征在于，所述第三限位部为向所述套筒部(3)内部凸起的凸台(33)。
7.根据权利要求6所述的钻具，其特征在于，所述套筒部(3)包括:套筒体(30)和连接块(32)，所述连接块(32)上设置有所述凸台(33)； 所述套筒体(30)的外壁设置有安装槽(31)，所述安装槽(31)上开设有安装孔(311)； 所述连接块(32)可拆卸的安装于所述安装槽(31)内，且所述凸台(33)穿设过所述安装孔(311)。
8.根据权利要求7所述的钻具，其特征在于，所述连接块(32)的外表面与所述套筒体(30)的外表面平齐。
9.根据权利要求3所述的钻具，其特征在于，所述第一轴向限位部和所述第二轴向限位部之间留有可供所述第三轴向限位部作轴向移动和周向转动的空间。
10.一种旋挖钻机，其特征在于，设置有权利要求1至9任意一项所述的钻具。
【文档编号】E21B10/42GK204002599SQ201420360903
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】崔永伟, 冯建伟, 邢树兴 申请人:北京市三一重机有限公司