一种安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮的制作方法

1.《一种安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮》主要用于旋转地质钻机在各工程领域中进行不取芯全断面钻孔作业，为扩大地质旋转钻机功能，解决地质旋转钻机难于进行不取芯全断面钻进问题，加快工程进度，满足工程需要创造了条件。


背景技术：

2.现有旋转式不取芯钻头(专利号200520050172.6)，因钻孔单位圆面积内滚齿轮破岩体面呈直线状，滚齿轮绕钻孔圆心转动时，因外圆线速度快，靠近圆心慢，而直线滚齿轮两头直径大小相差不大，达不到外快内慢的这种旋转要求，转动起来不相匹配，起不到很好的破岩作用，硬质合金颗粒呈直线布置，大小头硬质合金颗粒布置相当，硬质合金颗粒工作时受力基本为垂直于钻孔圆载平面进行破碎，造成钻进阻力大，同时硬质合金颗粒布置数量有限，少于本实用新型的圆弧形滚齿轮，再加上中心部分旋转线速度慢，孔越大转速慢，靠孔中心部位线速度更慢，使中心部位硬质合金齿形成不了冲击破碎岩石的力量，起到了一个相反的阻碍钻进作用，即无法钻进作业，因此大口径和硬质岩层的不取芯全断面钻孔均无法钻进，只能钻小孔径的软岩层，当遇到硬质岩层时连小孔径也无法钻进。针对这些缺陷，本申请进行了如下改进。


技术实现要素：

3.《一种安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮》其技术特征是：圆弧形滚齿轮的圆弧面为，外凸圆弧形面或内凹圆弧形面两种形状，钻进中圆弧形面作为破碎岩石的接触面，圆弧形面上嵌入硬质合金颗粒，用于破碎岩石，圆弧形滚齿轮中心钻有圆孔，圆孔套装在固定轴上，另一端焊接在地质钻头钢体的钻孔内，圆弧形滚齿轮安装在地质钻头内，在旋转钻进压力带动下，自行绕钻孔中心旋转，带动圆弧形面上的硬质合金颗粒进行滚动楔入挤压冲击式的碾压破岩方式，工作时受力状态属于侧面压力(滚动式的楔入挤压冲击力)，不同于垂直钻压，垂直钻压阻力大，圆弧形侧面受压减小了钻进阻力，增加了滚齿轮硬质合金颗粒的破岩力度，另外，圆弧线长度大于直线长度，参与破碎岩层的硬质合金颗粒多于直线轮，因此在同等钻压条件和钻进条件下，增加了硬质合金颗粒的冲击力的同时，也增加了破碎岩石的硬质合金颗粒数量，从整体上加大了破碎岩石力度，使硬质岩层在强大的碾压冲击力下得到破碎，从而解决了硬岩层难于进行不取芯全断面钻进的问题，由于圆弧形滚齿轮是一个从外到内(钻孔圆心部位)逐渐均匀减小的圆周线，使滚齿轮绕钻孔中心旋转基本啮合，也使硬质合金颗粒布置由多到少趋于更合理的工作状态，解决了直线滚齿轮绕钻孔中心转动不相匹配的问题，解决了钻大口径及硬质岩层无法进行不取芯全断面钻孔的问题，安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮数量，可以是2至3个，2轮安装可以是1轮一轴，也可是2轮一轴，3轮安装时每轮一轴，安装在同一地质钻头内的圆弧形滚齿应选取相同圆弧形面的滚齿轮。圆弧形滚齿轮带来的有益效果是：改变了钻进中的受力状态，使垂直受力变为圆弧形侧面滚动楔入冲击式的受力破碎岩体，由于圆弧形滚齿轮是一个由外到内逐渐均匀减小
的圆周线，使滚齿轮绕钻孔中心旋转基本啮合，使硬质合金颗粒布置由多到少趋于合理的工作状态，这些为大口径和硬岩层的不取芯全断面钻进找到了一个新的方法，为地质旋转钻机找到了又一种简单易行快速高效寿命长的不取芯的全断面钻头，使旋转式地质钻机的功能得到了新的扩展。
附图说明
4.下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
5.图1图2是本实用新型外凸内凹圆弧形滚齿轮结构原理示意图，图3是2轮一轴安装结构图，图(4)为3 轮中的单轴单轮安装示意图。图1，外凸圆弧形面滚齿轮结构图，图中：(1)为圆弧形滚齿轮钢体，(2)为分布在外凸弧形面上的硬质合金颗粒，(3)为安装滚齿轮轴的内孔，(5)为外凸圆弧形面，加工好的圆弧形滚齿轮套装在滚齿轮轴上，在旋转的钻进压力趋动下，圆弧形滚齿绕钻孔中心滚动，并形成滚动楔入挤压冲击力进行破碎岩石。图2为内凹弧形面滚齿轮结构图，图中，(4)为与滚齿轮内孔配合的轴，(6) 为内凹圆弧形面，其他同于外凸圆弧形。图3中，(7)为钻头钢体，(8)为加工好的外凸圆弧形滚齿轮， (9)为滚齿轮轴。当钻孔作业时，受钻头旋转下压的作用力带动，圆弧形滚齿轮作绕钻孔中心转动，形成滚动楔入挤压冲击力进行岩石破碎钻进。图4为安装在地质钻头内的3个圆弧形滚齿轮单轮单轴安装示意图，安装3轮目的是，在两轮的基础上又增加了三分之一的破岩体，使其发挥更好的钻进作用，去应对那些难于钻进的岩层和加快钻进速度，提高滚齿寿命。图中(10)为巳加工好的内凹圆弧形滚齿轮，(7) 为钻头钢体，(9)为滚齿轮轴，轴的一端焊接在钻头钢体上。
具体实施方式
6.根据图3在地质钻头钢体上钻滚齿轮轴孔，将加工好的圆弧形滚齿轮置于钻头钢体内，然后再将滚齿轮轴穿入钢体与滚齿轮轴孔内，将滚齿轮轴的两端焊接在地质钻头钢体上，即变成了一个安装有圆弧形滚齿轮的不取芯全断面钻头。钻头的有益效果是：解决了旋转式钻机不能进行大口径和硬岩层的不取芯全断面钻孔问题，钻进速度快，软硬岩层均可钻的不取芯全断面钻头，圆弧形滚齿轮寿命长，减少频繁提钻作业，减少操作者劳动强度，减小了钻进压力，减少了钻机维护，满足了工程建设的需要，加速了工程进度等。


技术特征：
1.一种安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮，其特征是：圆弧形滚齿轮形状为，外凸圆弧形面或内凹圆弧形面两种，安装在地质钻头内时，选择其中一种形状的滚齿轮进行组装，外凸圆弧形面或内凹圆弧形面上嵌入硬质合金颗粒，安装在圆弧形面上的硬质合金颗粒在旋转钻压带动下，呈滚动楔入挤压冲击式的圆弧形侧面受力破岩，圆弧形滚齿轮轴安装在圆弧形滚齿轮内孔中，另一端穿入地质钻头钢体钻孔内并进行焊接，安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮数量，是2轮单轴或2轮两轴，或3轮三轴。

技术总结
一种安装在地质钻头内的圆弧形滚齿轮，公开了一种地质旋转式钻机，用于各工程领域中的一种不取岩芯的全断面钻头，其特征是：滚齿轮呈外凸或内凹圆弧形面与岩层接触，滚齿工作中受力状态，形成一个滚动楔入挤压冲击式的圆弧形侧面破岩方式，减少了垂直钻进压力，且由于弧形轮弧线长度远大于直线轮长度，增加了破岩体硬质合金齿数，增加了对岩体的破碎量，加速了钻进速度，增加了滚齿轮寿命，减少了钻进压力，圆弧形滚齿轮绕钻孔中心转动更接近画圆式的转动轨迹，使滚齿轮工作状态趋于更合理状态，从而解决了地质旋转钻机钻大口径和硬质岩层的全断面钻孔问题。层的全断面钻孔问题。层的全断面钻孔问题。


技术研发人员：成松桥
受保护的技术使用者：成松桥
技术研发日：2021.03.14
技术公布日：2022/3/22