一种牙轮扩孔器的制作方法

1.本实用新型属于非开挖水平定向钻探技术领域，具体涉及一种牙轮扩孔器。


背景技术：

2.非开挖水平定向钻穿越铺管方法是目前地下管网工程中的主流方法，牙轮扩孔器作为一种高效、安全的扩孔器在穿越岩石的项目中起到了不可取代的作用。水平定向施工过程中，牙轮扩孔器处于水平状态，由于牙轮扩孔器自身重量和旋转离心力的作用，旋转中的牙轮扩孔器处于一定程度的上下跳动状态，导致旋转中的牙轮掌在接触孔底部时，牙轮边齿和牙掌背部处于较大冲击磨损的工作状态。现有的牙轮扩孔器每个牙轮之间在旋转圆周上的空档，在一定程度上加剧了牙轮扩孔器的跳动，加重了孔底对牙轮边齿和牙轮掌背部的冲击和磨损，出现牙轮大量崩齿的情况，特别是掌尖磨损后极易造成牙轮掌轴承密封的失效，从而导致牙轮掌片失效。牙轮掌片失效需要频繁更换新的牙轮掌片，不仅影响了扩孔施工的效率，还大大增加了施工的成本。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种牙轮扩孔器，有效解决施工过程中因牙轮扩孔器的跳动造成的牙轮掌片失效的问题，能够延长牙轮扩孔器的使用寿命。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种牙轮扩孔器，包括：
5.中心轴，设有轴向贯通的中心孔，中心轴的两端分别与钻杆相连；
6.安装座，套设于中心轴的外周；
7.若干个牙轮组件，沿安装座的周向均布于安装座的外周，每个牙轮组件均包括固定于安装座上、且向中心轴的前端延伸的牙轮掌以及转动连接于牙轮掌前端的牙轮，牙轮能够周向旋转以切割岩石；
8.若干个后支撑板，设置于安装座背向牙轮组件的一侧，且与中心轴的周壁相连；
9.其中，在相邻两个牙轮组件之间设有沿中心轴的轴向延伸的扶正板，扶正板的外缘连接有向外周延伸的刀翼板，刀翼板的外端面上设有用于切削岩石孔壁的第一刀片组，第一刀片组靠近刀翼板朝向中心轴旋转去向的一侧壁设置；在中心轴的轴向上，第一刀片组位于牙轮的切削面的后侧。
10.作为本实用新型另一实施例，第一刀片组包括若干个沿中心轴的轴向间隔排布的第一刀片，第一刀片为pdc刀片。
11.作为本实用新型另一实施例，位于最前端的第一刀片相对中心轴轴心的旋转圆周与牙轮掌的掌尖相对中心轴轴心的旋转圆周重合。
12.作为本实用新型另一实施例，刀翼板的外端面上还设有第二刀片组，第二刀片组沿中心轴的径向向外延伸，用于与岩石孔壁接触。
13.作为本实用新型另一实施例，第二刀片组包括若干个沿中心轴的轴向间隔排布的第二刀片，第二刀片为pdc刀片。
14.作为本实用新型另一实施例，第二刀片相对中心轴轴心的旋转半径等于第一刀片相对中心轴轴心的旋转半径。
15.作为本实用新型另一实施例，扶正板的后端面与安装座相连，扶正板的前端面自后而前向中心轴的轴心处倾斜设置。
16.作为本实用新型另一实施例，相邻两个扶正板之间设有沿中心轴的周向延伸的加强弯板，位于中心轴外周的加强弯板能够围合成封闭的圆周。
17.作为本实用新型另一实施例，安装座的后端面上还连接有固定板，固定板的外周壁向外凸出于安装座设置，后支撑板连接于固定板的后端面上。
18.作为本实用新型另一实施例，后支撑板上设有贯通设置的减重孔。
19.本实用新型提供的一种牙轮扩孔器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型的牙轮扩孔器，位于牙轮扩孔器前端的扶正板突破传统的正对牙轮组件设置，改为设置在相邻两个牙轮组件之间、并且沿中心轴的轴向向后侧安装座延伸的方式。靠近牙轮掌的位置设有位于扶正板外周的刀翼板，扶正板及刀翼板的数量和牙轮组件的数量相等，扶正板和牙轮组件在中心轴的周向上间隔设置，刀翼板的外端面上设有靠近刀翼板的一侧壁设置的第一刀片组，第一刀片组可以在旋转方向上切削岩石孔壁，有效降低了岩石孔壁对牙轮掌背部的磨损。并且在中心轴的轴向上，第一刀片组相较于牙轮的切削面靠后设置，使第一刀片组不参与钻进方向上岩石的破碎，不会对牙轮的切削过程造成干扰。刀翼板及第一刀片组的设置填补了相邻两个牙轮组件之间的空档，很大程度上减小了牙轮扩孔器由于自身重量和旋转离心力造成的上下跳动幅度，从而减轻了孔底对牙轮边齿及牙轮掌掌尖部位的冲击和磨损，有效延长了牙轮扩孔器的使用寿命。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的一种牙轮扩孔器的正视结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的一种牙轮扩孔器的右视结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的刀翼板和扶正板连为一体的结构示意图。
23.图中：
24.1、中心轴；2、安装座；21、固定板；3、牙轮组件；31、牙轮掌；32、牙轮；4、刀翼板；41、第一刀片组；42、第二刀片组；5、扶正板；6、后支撑板；7、加强弯板。
具体实施方式
25.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。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或者隐含指明所指示的技术特征的数
量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的一种牙轮扩孔器进行说明。所述一种牙轮扩孔器，包括中心轴1、安装座2、若干个牙轮组件3以及若干个后支撑板6，中心轴1设有轴向贯通的中心孔，中心轴1的两端分别与钻杆相连；安装座2套设于中心轴1的外周；若干个牙轮组件3沿安装座2的周向均布于安装座2的外周，每个牙轮组件3均包括固定于安装座2上、且向中心轴1的前端延伸的牙轮掌31以及转动连接于牙轮掌31前端的牙轮32，牙轮32能够周向旋转以切割岩石；若干个后支撑板6设置于安装座2背向牙轮组件3的一侧，且与中心轴1的周壁相连；其中，在相邻两个牙轮组件3之间设有沿中心轴1的轴向延伸的扶正板5，扶正板5的外缘连接有向外周延伸的刀翼板4，刀翼板4的外端面上设有用于切削岩石孔壁的第一刀片组41，第一刀片组41靠近刀翼板4朝向中心轴1旋转去向的一侧壁设置，在中心轴1的轴向上，第一刀片组41位于牙轮32的切削面的后侧。
28.本实施例提供的一种牙轮扩孔器，与现有技术相比，位于牙轮扩孔器前端的扶正板5突破传统的正对牙轮组件3设置，改为设置在相邻两个牙轮组件3之间、并且沿中心轴1的轴向向后侧安装座2延伸的方式。靠近牙轮掌31的位置设有位于扶正板5外周的刀翼板4，刀翼板4和扶正板5可以采用一体成型的成型方式，也可以采用可拆卸连接的连接方式。扶正板5及刀翼板4的数量和牙轮组件3的数量相等，扶正板5与牙轮组件3在中心轴1的周向上间隔设置，刀翼板4的外端面上设有靠近刀翼板4的一侧壁设置的第一刀片组41，第一刀片组41可以在旋转方向上切削岩石孔壁，有效降低了岩石孔壁对牙轮掌31背部的磨损。并且在中心轴1的轴向上，第一刀片组41相较于牙轮32的切削面靠后设置，使第一刀片组41不参与钻进方向上岩石的破碎，不会对牙轮32的切削过程造成干扰。刀翼板4及第一刀片组41的设置填补了相邻两个牙轮组件3之间的空档，很大程度上减小了牙轮扩孔器由于自身重量和旋转离心力造成的上下跳动幅度，从而减轻了孔底对牙轮32边齿及牙轮掌31掌尖部位的冲击和磨损，有效延长了牙轮扩孔器的使用寿命。
29.本实施例中，中心轴1内设有轴向前后贯通的中心孔，前端设有内螺纹，后端设有外螺纹，用于连接钻杆。安装座2呈圆柱筒状，焊接在中心轴1的外壁上。在安装座2的外周壁上焊接有若干个牙轮组件3，本实施例在中心轴1的外周设有五个牙轮组件3，五个牙轮组件3沿中心轴1的周向均布，使得切削面更均匀。安装座2背向牙轮组件3的一侧设有若干个起加强作用的后支撑板6，若干个后支撑板6沿中心轴1的周向间隔焊接在中心轴1的周壁上。安装座2的前端焊接有若干个起导向支撑作用的扶正板5，每个扶正板5设置在每两个相邻的牙轮组件3之间，且沿中心轴1的轴向自前而后延伸至牙轮组件3的空档中。每个扶正板5的外缘连接有向外延伸的刀翼板4，刀翼板4的径向截面为梯形，梯形前后两个倾斜面的设置便于牙轮32切削岩石后排渣。请参阅图2，牙轮扩孔器的旋转方向为顺时针，在刀翼板4的外端面上靠近旋转去向的一侧开设有垂直于刀翼板4侧壁的座槽，将第一刀片组41对应焊接在座槽中，使第一刀片组41朝向旋转去向，能够起到辅助切削岩石孔壁的作用。由于扩孔过程中，起主导作用的是位于前端的牙轮32，因此为了避免对牙轮32的切削造成干扰，将第一刀片组41设置在牙轮32的切削面的后侧，使第一刀片组41不参与岩石的破碎工作。同时，第一刀片组41的外周高于刀翼板4的外端面，能够与岩石孔壁接触，有利于降低岩石孔壁对
刀翼板4的磨损，间接增强了刀翼板4的耐磨强度。
30.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1或图3，第一刀片组41包括若干个沿中心轴1的轴向间隔排布的第一刀片，第一刀片为pdc刀片。
31.本实施例中，第一刀片为三个，三个第一刀片沿中心轴1轴向均匀排布在刀翼板4外端面靠近侧壁的边沿上，有利于增加第一刀片组41与孔壁的切削面积及接触面积。同时，第一刀片采用pdc刀片可增强第一刀片的耐磨度，第一刀片的直径可以设定为13mm、16mm或19mm。
32.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1和图2，位于最前端的第一刀片相对中心轴1轴心的旋转圆周与牙轮掌31的掌尖相对中心轴1轴心的旋转圆周重合。
33.本实施例中，每个刀翼板4上位于最前端的第一刀片形成的最大旋转圆周与牙轮掌31的掌尖形成的最大旋转圆周重合，使得该位置的第一刀片在切削岩石修整孔壁的基础上，分担了孔壁对牙轮掌31掌尖部位的冲击，大大减轻了牙轮掌31掌尖的磨损程度。
34.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1和图2，刀翼板4的外端面上还设有第二刀片组42，第二刀片组42沿中心轴1的径向向外延伸，用于与岩石孔壁接触。
35.本实施例中，请参阅图2，第二刀片组42位于第一刀片组41靠近中心轴1旋转来向的一侧，也就是位于第一刀片组41的左侧。第二刀片组42沿中心轴1的径向向外延伸至与岩石孔壁接触，从而增加了牙轮扩孔器旋转扩孔时与孔壁的支撑点位，提高了牙轮扩孔器高速旋转扩孔时的稳定性。
36.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图2或图3，第二刀片组42包括若干个沿中心轴1的轴向间隔排布的第二刀片，第二刀片为pdc刀片。
37.本实施例中，第二刀片组42包括沿中心轴1轴向均布的三个第二刀片，第二刀片与第一刀片在中心轴1的轴向上相互交错设置。第二刀片采用pdc刀片可增强第二刀片的耐磨度，第二刀片的直径可以设定为13mm、16mm或19mm。
38.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1和图2，第二刀片相对中心轴1轴心的旋转半径等于第一刀片相对中心轴1轴心的旋转半径。
39.本实施例中，第二刀片与第一刀片在中心轴1径向上形成的旋转半径保持相等，也就是使第一刀片的最外端与第二刀片的最外端能够同时与岩石孔壁相接触，又进一步增加了牙轮扩孔器与孔壁的接触点位，更好的提高了牙轮扩孔器的稳定性。
40.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1和图3，扶正板5的后端面与安装座2相连，扶正板5的前端面自后而前向中心轴1的轴心处倾斜设置。
41.本实施例中，使扶正板5沿中心轴1的轴向延伸至与安装座2的前端面相连，使扶正板5的焊接面积增加，有利于增加扶正板5的稳固性。扶正板5的前端面向中心轴1的轴心处倾斜设置，且扶正板5前端相对中心轴1的旋转半径稍小于导向孔的半径，便于将扶正板5插入到导向孔中、且不易产生晃动。进一步的，扶正板5及位于其外端的刀翼板4的厚度均不小于30mm，保证扶正板5和刀翼板4的强度。
42.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请一并参阅图1和图2，相邻两个扶正板5之间设有沿中心轴1的周向延伸的加强弯板7，位于中心轴1外周的加强弯板7能够围
合成封闭的圆周。
43.本实施例中，每两个相邻的扶正板5之间设有两个沿中心轴1的周向延伸的加强弯板7，同一平面内的各扶正板5之间共设有五块加强弯板7，五块加强弯板7在圆周上能够形成连续的周向支撑，两组周向支撑使扶正板5的导向作用更加稳定。
44.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，安装座2的后端面连接有固定板21，固定板21的外周壁向外凸出于安装座2设置，后支撑板6连接于固定板21的后端面上，以增强固定板21的强度，保证牙轮扩孔器后部的稳定。
45.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，后支撑板6上设有贯通设置的减重孔。
46.本实施例中，后支撑板6为直角梯形的形状，为了减轻自重，在后支撑板6上开设贯通的减重孔，减重孔可以为贯穿后支撑板6内部的圆形，最大限度的减轻牙轮扩孔器的自重。
47.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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。