一种超声波高频振动碎石钻头的制作方法

本技术涉及岩土钻孔领域，具体涉及一种超声波高频振动碎石钻头。

背景技术：

1、在矿物开采钻进过程中，随着打孔深度的增加，深层岩石强度也会增大，岩石可钻性逐渐变差。普通钻头的钻进效率降低，对钻头的磨损程度增大，极大的增加了钻进的成本。

2、超声波碎石是一种借助超声波折射、反射、衍射及精密控制，将超声波产生的高频振动作用于坚硬的结晶物质(如岩石、玻璃等)上，使其产生高强的机械振动，进而致裂。当前超声波碎石技术广泛用于医疗、管道结晶清理、超声波清洗工程等领域。

3、超声波碎石对岩石的坚固程度有一定的要求，超出范围，盲目的打钻，只会加大对钻头的损伤及延误工时。现有将超声波碎石技术应用于打钻领域的钻头未能对岩石的坚固程度进行检测判断。

4、利用超声波对岩石力学性质探测是一种非破坏性的测试方法，通过测量岩石中超声波的传播速度和衰减特性，来获取岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度等物理学参数，进而评估出来岩石的坚固程度。

5、因此，需要设计一种能及时检测岩石坚固性且能高效、快速、少磨损的完成钻孔任务的钻头。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有钻孔任务时对岩石坚固程度未知，钻孔效率低及钻头易磨损的问题，提供一种超声波高频振动碎石钻头。

2、本实用新型采取以下技术方案：一种超声波高频振动碎石钻头，包括伞状钻头和钻杆；伞状钻头与钻杆固定连接，所述伞状钻头顶端安装有超声碎石保护罩，超声碎石保护罩内设有碎石超声发生器；伞状钻头侧面设有超声探测保护罩，超声探测保护罩内部设有探测超声发生器。

3、进一步地，所述钻杆内部中心线位置设中心推杆,中心推杆活动连接在钻杆内；中心推杆前端与碎石超声发生器末端连接；钻杆内部侧边活动连接有侧面推杆，侧面推杆前端与探测超声发生器末端连接。

4、进一步地，钻杆内设置有控制指令与数据存储器，所述控制指令与数据存储器设置有中心接线端口和侧面接线端口，中心接线端口与中心推杆尾端连接，侧面接线端口与侧面推杆尾端连接。

5、进一步地，所述控制指令与数据存储器的尾端连接有航空接头，用于电源线与信号线的接入。

6、进一步地，所述伞状钻头侧面固定有多个硬质合金座，硬质合金座上设有多个硬质合金。

7、进一步地，所述钻杆外侧连接有螺旋叶片，钻杆尾部设有接头，用于延长钻杆的安装。

8、进一步地，所述伞状钻头侧面还有一个注水孔，注水孔尾端连接有注水管，注水管连接到钻孔外的水泵。

9、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

10、1.通过设置探测超声发生器，提前预判钻孔任务对钻头磨损的影响，减少无谓的磨损消耗；

11、2.根据探测超声发生器采集的数据，选择适合的超声频率，将超声波高频振动技术与传统钻孔技术结合，高效、快速的完成钻孔任务；

12、3.增设了注水孔，对钻孔内注水，协助超声振动，进一步加快钻孔，钻透岩石；

13、4.钻头上设置多个硬质合金，对传统钻头的改进。

14、本实用新型多方位对钻头进行了新的改进，实现了高效、快速、少磨损的钻头岩石。

技术特征：

1.一种超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：包括伞状钻头(104)和钻杆(108)；伞状钻头(104)与钻杆(108)固定连接，所述伞状钻头(104)顶端安装有超声碎石保护罩(101)，超声碎石保护罩(101)内设有碎石超声发生器(112)；伞状钻头(104)侧面设有超声探测保护罩(111),超声探测保护罩(111)内部设有探测超声发生器(113)。

2.根据权利要求1所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述钻杆(108)内部中心线位置设中心推杆(115),中心推杆(115)活动连接在钻杆(108)内；中心推杆(115)前端与碎石超声发生器(112)末端连接；钻杆(108)内部侧边活动连接有侧面推杆(114)，侧面推杆(114)前端与探测超声发生器(113)末端连接。

3.根据权利要求2所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述钻杆(108)内设置有控制指令与数据存储器(117)，所述控制指令与数据存储器(117)设置有中心接线端口(116)和侧面接线端口(119)，中心接线端口(116)与中心推杆(115)尾端连接，侧面接线端口(119)与侧面推杆(114)尾端连接。

4.根据权利要求3所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述控制指令与数据存储器(117)的尾端连接有航空接头(118)，用于电源线与信号线的接入。

5.根据权利要求1所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述伞状钻头(104)侧面固定有多个硬质合金座(102)，硬质合金座(102)上设有多个硬质合金(103)。

6.根据权利要求1所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述钻杆(108)外侧连接有螺旋叶片(105)，钻杆(108)尾部设有接头(109)，用于延长钻杆(108)的安装。

7.根据权利要求1所述的超声波高频振动碎石钻头，其特征在于：所述伞状钻头(104)侧面还有一个注水孔(120)，注水孔(120)尾端连接有注水管(121)，注水管(121)连接到钻孔外的水泵。

技术总结
本技术涉及岩土钻孔领域，解决现有钻孔任务时对岩石坚固程度未知，钻孔效率低及钻头易磨损的问题，提供一种超声波高频振动碎石钻头，包括伞状钻头和钻杆；伞状钻头与钻杆固定连接，所述伞状钻头顶端安装有超声碎石保护罩，超声碎石保护罩内设有碎石超声发生器；伞状钻头侧面设有超声探测保护罩，超声探测保护罩内部设有探测超声发生器。本技术超声波高频振动碎石钻头提前预判岩石坚固程度，将超声波高频振动技术与传统钻孔技术结合，高效、快速、少磨损的完成钻孔任务。

技术研发人员：吕伟,鲍青波,杨承明,冯自豪,纪杨,侯利斌
受保护的技术使用者：山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿
技术研发日：20231013
技术公布日：2024/5/8