一种旋挖钻机入岩钻头和旋挖钻机的制作方法

本实用新型涉及旋挖钻机技术领域，具体涉及一种旋挖钻机入岩钻头和旋挖钻机。

背景技术：

旋挖钻机是一种成孔作业的施工机械，其原理是靠动力头驱动钻杆，实现钻具回转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业直至成孔；目前旋挖钻多是采用单一的钻头碎石方式进行钻孔，常用的钻头包括斗齿钻头，截齿钻头和牙轮钻头。

较软地层施工，采用双底捞沙斗斗齿钻头进行全断面切削，较软地层全断面切削钻进效率高。

卵石地层施工，采用双底捞沙斗截齿钻头进行全断面切削。漂石施工时，采用截齿桶钻环状切削，截齿潜入挤压对漂石破碎，采用双底捞沙斗截齿钻头捞出中心钻渣，最终实现全断面切削。截齿的主要工作原理是潜入式挤压破碎。

岩石施工，采用牙轮钻头对岩层进行环状切削，钻头的公转牙轮的自转对岩石形成磨削、敲击破碎，环状切削完成后取出钻芯，如未能取出钻芯需采用双底捞沙斗截齿钻头对钻芯进行全断面切削，取出钻渣，牙轮的主要工作原理是通过钻头的公转牙轮的自转对岩层进行磨削、敲击破碎。

技术实现要素：

(一)本实用新型所要解决的技术问题是：现有的旋挖钻机钻头采用单一刀具；岩层施工时环状切削进尺速度较慢、施工效率低。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种旋挖钻机入岩钻头，包括钻筒、环状刀盘和刀具；所述钻筒为内部形成中空腔体的圆筒状结构，所述钻筒的一端设有端盖，所述端盖上设有连接部，所述钻筒的另一端为开口结构，所述环状刀盘设于所述钻筒的开口端；所述刀具设于所述环状刀盘上；所述刀具包括滚刀、斗齿和钻刀，所述钻刀为截齿和/或牙轮，所述滚刀的高度大于所述钻刀和所述斗齿的高度

根据本实用新型的一个实施例，所述环状刀盘上设有至少一个所述滚刀和至少一个斗齿；所述环状刀盘上设有刀架，所述滚刀安装于所述刀架内。

根据本实用新型的一个实施例，所述钻刀为设于所述环状刀盘上的至少一个牙轮。

根据本实用新型的一个实施例，所述环状刀盘上设有多个滚刀、多个斗齿和多个所述牙轮；多个所述滚刀、多个所述斗齿和多个所述牙轮在所述环状刀盘上间隔并均匀分布；所述牙轮切削轨迹的直径大于所述刀架的转动轨迹的外径。

根据本实用新型的一个实施例，所述钻刀为设于所述环状刀盘上的至少一个截齿。

根据本实用新型的一个实施例，所述环状刀盘上设有多个滚刀、多个斗齿和多个所述截齿；多个所述滚刀、多个所述斗齿和多个所述截齿在所述环状刀盘上间隔并均匀分布；所述截齿切削轨迹的直径大于所述刀架的转动轨迹的外径。

根据本实用新型的一个实施例，所述钻刀包括设于所述环状刀盘上的至少一个牙轮和至少一个截齿。

根据本实用新型的一个实施例，所述环状刀盘上设有多个滚刀、多个斗齿、多个牙轮和多个所述截齿；多个所述滚刀、多个所述斗齿、多个所述牙轮和多个所述截齿在所述环状刀盘上间隔并均匀分布；所述牙轮切削轨迹和所述截齿切削轨迹的直径大于所述刀架转动轨迹的外径。

根据本实用新型的一个实施例，所述钻筒的外壁上设有螺旋片。

本实用新型还提供了一种旋挖钻机，包括上述任一实施例所述的旋挖钻机入岩钻头。

本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提供的旋挖钻机入岩钻头包括环状刀盘和刀具，环状刀盘上设有滚刀、斗齿和钻刀，钻刀为牙轮和截齿中的一个或两个；针对硬岩钻孔作业时，滚刀先接触岩石，因滚刀轴能够承受较大的径向压力，所以径向预先破碎，受到径向压力后滚刀会对岩层产生较大的压强，岩石受到滚刀撵压会产生裂纹，实现预破碎。牙轮或截齿再继续跟进，通过钻头的公转和牙轮或截齿的自转，对岩层产生磨削、敲击破碎。因滚刀的碾压已经产生裂纹，牙轮或截齿能轻易潜入岩层缝隙，对岩层造成挤压破碎。斗齿跟进主要防止牙轮和截齿切削后产生的碎屑造成钻渣的二次磨削，斗齿需清除环槽内切削碎屑，经筒壁的螺旋片排出碎屑；与现有的单一钻头相比，本申请提供的钻头，能够适用于不同地质的岩层施工，适用范围更广，入岩效率更高。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例一中所述旋挖钻机入岩钻头的立体图；

图2为本实用新型实施例一中所述旋挖钻机入岩钻头的仰视图；

图3为本实用新型实施例一中所述旋挖钻机入岩钻头的侧视图；

图4为本实用新型实施例二中所述旋挖钻机入岩钻头的立体图；

图5为本实用新型实施例二中所述旋挖钻机入岩钻头的仰视图；

图6为本实用新型实施例二中所述旋挖钻机入岩钻头的侧视图

图7为本实用新型实施例三中所述旋挖钻机入岩钻头的立体图；

图8为本实用新型实施例三中所述旋挖钻机入岩钻头的仰视图；

图9为本实用新型实施例三中所述旋挖钻机入岩钻头的侧视图。

其中图1至9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、钻头，11、钻筒，111、滚刀，112、斗齿，113、截齿，114、牙轮，115、螺旋片，116、端盖，117、连接部，118、中空腔体，12、环状刀盘。

具体实施方式

为了能够更清除地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供了一种旋挖钻机入岩钻头1，包括钻筒11、环状刀盘12和刀具；所述钻筒11为内部形成中空腔体118的圆筒状结构，所述钻筒11的一端设有端盖116，所述端盖116上设有连接部117，所述环状刀盘12的端面呈圆环状，所述环状刀盘12连接于所述钻筒11的另一端，所述刀具设于所述环状刀盘12上；所述刀具包括滚刀111、斗齿112和钻刀，所述钻刀为截齿113和/或牙轮114，所述滚刀111的高度大于所述钻刀和所述斗齿112的高度

本实用新型实施例提供的旋挖钻机入岩钻头1包括钻筒11，钻筒11的开口端设有滚刀111、斗齿112和钻刀，钻刀为牙轮114和截齿113中的一个或两个。针对硬岩钻孔作业时，滚刀111先接触岩石，因滚刀111轴能够承受较大的径向压力，所以径向预先破碎，受到径向压力后滚刀111会对岩层产生较大的压强，岩层受到滚刀111撵压后会产生裂纹，实现预破碎。牙轮114在继续跟进，通过钻头1的公转和牙轮114的自转，对岩层产生磨削、敲击破碎。斗齿112跟进主要防止牙轮114和截齿113切削后产生的碎屑造成钻渣的二次磨削，斗齿112需清除环槽内切削碎屑。

本实施例中，所述钻刀为牙轮114，即本实施例中，所述环状刀盘12上设有滚刀111、斗齿112和牙轮114，其中所述滚刀111、斗齿112和牙轮114均设有至少一个。

如图1至图3所示，本实施例中，所述滚刀111、斗齿112和牙轮114均设有多个，多个所述滚刀111、多个所述斗齿112和多个所述牙轮114在所述环状刀盘12上间隔并均匀分布；所述牙轮114切削轨迹的直径大于所述刀架的转动轨迹的外径。

优选的，如图所示，如图1所示，本实施例中所述环状刀盘12上设有四个滚刀111和六个牙轮114，所述牙轮114关于所述环状刀盘12的端面倾斜设置，两个倾斜方向相反的所述牙轮114构成一个牙轮114组，所述牙轮114组内的两个所述牙轮114的关于所述钻筒11的轴线对称；如图和图所示，所述斗齿112设有两个，两个所述斗齿112关于所述钻筒11的轴线对称设置，同时所述滚刀111设有四个，四个所述滚刀111两两相对设置，且相邻两个滚刀111的圆心角为90°，即四个所述滚刀111在环状刀盘12的端面上间隔并均匀分布，此时在钻头1端面被四个所述滚刀111分呈四个区域，而牙轮114的数量为六个，其中两个区域内均设有两个牙轮114，另外两个区域中设有个牙轮114和一个斗齿112，四对牙轮114组两两对称设置，且同一牙轮114组中的两个牙轮114倾斜方向反，其中一个正向倾斜，另一个反向倾斜，相邻两个牙轮114之间的倾斜方向也是相反的。

当然，在本实施例中所述滚刀111、牙轮114和斗齿112的数量不限于上述方式，如滚刀111、牙轮114和斗齿112均设有一个，或滚刀111、牙轮114和斗齿112中的一个刀具设有仅设置一个，其他的刀具设有多个，或者滚刀111、牙轮114和斗齿112中的二个刀具仅设有一个，另外一个刀具设有多个，只要能够实现在环状刀盘12上设有滚刀111、牙轮114斗齿112三种刀具就也能够实现本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。

工作时滚刀111先接触岩石，因滚刀111轴能够承受较大的径向压力，所以径向预先破碎，受到径向压力后滚刀111会对岩层产生较大的压强，岩层受到滚刀111撵压后会产生裂纹，实现预破碎。牙轮114再继续跟进，通过钻头1的公转和牙轮114的自转，对岩层产生磨削、敲击破碎。斗齿112跟进主要防止牙轮114和截齿113切削后产生的碎屑造成钻渣的二次磨削，斗齿112需清除环槽内切削碎屑；本实施例提供的旋挖钻机入岩钻头1能够增加入岩效率，减少钻头1的磨损，提高钻头1的使用寿命，通过实验发现，本实施例提供的钻头1与现有的单一钻头1相比，能够提高1-2倍的施工效率。

如图至图所示，所述钻筒11的外壁面设有螺旋片115，在斗齿112对滚刀111和牙轮114破碎后的岩石进行清理除渣的之后。

如图1和图3所示，所述钻筒11的一端设有端盖116，所述端盖116上设有连接部117，所述连接部117用于与钻杆连接，钻杆与动力头连接，动力头驱动钻杆转动，钻杆与连接部117连接，带动钻筒11转动，进而实现钻筒11端面的刀具对岩石进行切割破碎作业。

实施例二

本实施例与实施例一的技术方案大体相同其主要区别在于，所述钻刀包括截齿113，即本实施例中，所述钻刀为截齿113，即本实施例中，所述环状刀盘12上设有滚刀111、斗齿112和截齿113，其中所述滚刀111、斗齿112和截齿113均设有至少一个。

如图4至图6所示，所述滚刀111、斗齿112和截齿113均设有多个，多个所述滚刀111、多个所述斗齿112和多个所述截齿113在所述环状刀盘12上间隔并均匀分布；所述截齿113切削轨迹的直径大于所述刀架的转动轨迹的外径。

优选的，如图4至图6所示，所述斗齿112设有两个，两个所述斗齿112关于所述钻筒11的轴线对称设置，即所述滚刀111设有六个，六个所述滚刀111两两相对设置，且相邻两个滚刀111的圆心角为60°，即六个所述滚刀111在环状刀盘12的端面上间隔并均匀分布，其中截齿是成对出现的，且同一截齿113组中的两个截齿113倾斜方向反，其中一个向内倾斜，另一个向外倾斜，相邻两个截齿113之间的倾斜方向也是相反的。

当然，在本实施例中所述滚刀111、截齿113和斗齿112的数量不限于上述方式，只要能够实现在环状刀盘12上设有滚刀111、截齿113斗齿112三种刀具就也能够实现本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。

针对硬岩钻孔作业时，滚刀111先接触岩石，因滚刀111轴能够承受较大的径向压力，所以径向预先破碎，受到径向压力后滚刀111会对岩层产生较大的压强，岩层受到滚刀111撵压后会产生裂纹，实现预破碎。因滚刀111的碾压已经产生裂纹，截齿113能轻易潜入岩层缝隙，对岩层造成挤压破碎。斗齿112跟进主要防止截齿113切削后产生的碎屑造成钻渣的二次磨削，斗齿112需清除环槽内切削碎屑，经筒壁的螺旋片115排出碎屑。本实施例提供的旋挖钻机新型入岩钻头1能够增加入岩效率，减少钻头1的磨损，提高钻头1的使用寿命，通过实验发现，本实施例提供的钻头1与现有的单一钻头1相比，能够提高1-2倍的施工效率。

实施例三

本实施例与实施例一的技术方案大体相同其主要区别在于，所述钻刀包括截齿113和牙轮114，即本实施例中，所述环状刀盘12上设有滚刀111、斗齿112、牙轮114和截齿113。

可选的，如图7至图9所示，本实施例中，所述滚刀111、斗齿112、截齿113和牙轮114均设有多个，多个所述滚刀111、多个所述斗齿112、所述截齿113和所述牙轮114在所述环状刀盘12上间隔并均匀分布；所述牙轮114切削轨迹和所述截齿113切削轨迹的直径大于所述刀架的转动轨迹的外径。

优选的，在本实施例中，所述斗齿112设有两个，所述滚刀111设有四个，所述牙轮114设有八个，所述截齿113设有十二个；如图7至图9所示，所述截齿113关于所述环状刀盘12的端面倾斜设置，两个倾斜方向相反的所述截齿113构成一个截齿113组，所述截齿113组内的两个所述截齿113的关于所述钻筒11的轴线对称；所述牙轮114关于所述环状刀盘12的端面倾斜设置，两个倾斜方向相反的所述牙轮114构成一个牙轮114组，所述牙轮114组内的两个所述牙轮114的关于所述钻筒11的轴线对称；如图7至图9所示，所述斗齿112设有两个，两个所述斗齿112关于所述钻筒11的轴线对称设置，同时所述滚刀111设有四个，四个所述滚刀111两两相对设置，且相邻两个滚刀111的圆心角为90°，即四个所述滚刀111在环状刀盘12的端面上间隔并均匀分布，此时在钻头1端面被四个所述滚刀111分成四个区域，而所述牙轮114的数量为,八个、截齿113的数量为十二个，环状刀盘12的端面被滚刀111分隔成的四个区域中，每个区域均设有两个牙轮114和三个所述截齿113，四对牙轮114组两两对称设置，且同一牙轮114组中的两个牙轮114倾斜方向反，其中一个向内倾斜，另一个向外倾斜，相邻两个牙轮114之间的倾斜方向也是相反的；六对截齿113组两两对称设置，且同一截齿113组中的两个截齿113倾斜方向反，其中一个向内倾斜，另一个向外倾斜，相邻两个截齿113之间的倾斜方向也是相反的。

需要说明的是，本实施例中所述斗齿112、滚刀111、截齿113和牙轮114不限于上述数量，只要能够满足在环状刀盘12上同上设有斗齿112、滚刀111、截齿113和牙轮114，就也能够实现本发明的设计思想，应属于本发明的保护范围。

针对硬岩钻孔作业时，滚刀111先接触岩石，因滚刀111轴能够承受较大的径向压力，所以径向预先破碎，受到径向压力后滚刀111会对岩层产生较大的压强，岩层受到滚刀111撵压会产生裂纹，实现预破碎。牙轮114在继续跟进，通过钻头1的公转和牙轮114的自转，对岩层产生磨削、敲击破碎。因滚刀111的碾压已经产生裂纹，截齿113能轻易潜入岩层缝隙，对岩层造成挤压破碎。斗齿112跟进主要防止牙轮114和截齿113切削后产生的碎屑造成钻渣的二次磨削，斗齿112需清除环槽内切削碎屑，经筒壁的螺旋片115排出碎屑；与现有的单一钻头1相比，本申请提供的钻头1，能够适用于不同地质的岩层施工，适用范围更广，入岩效率更高。

实施例四

本实施例提供了一种旋挖钻机使用实施例一、实施例二或实施例三所述的旋挖钻机入岩钻头1，本实施例提供的旋挖钻机能够适用于软质地层、硬质地层等多种工作环境，且钻进效率高，入岩取芯效率高，同时还能够提高钻头1寿命，节约使用成泵。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。