CN104329029A - 一种冲击钻头 - Google Patents

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薛维培
经纬
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/36—Percussion drill bits
    • E21B10/38—Percussion drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids

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Abstract

本发明提供了一种冲击钻头，包括钻头本体和钻杆，所述钻头本体头部设有圆形的端面，位于所述端面外周设有环状斜面，所述环状斜面从上到下由内向外倾斜设置，所述端面与所述钻头本体的轴线垂直，所述端面上设有若干个内齿，所述环状斜面上设有若干个边齿，在所述钻头本体的前方侧面开设有侧气孔，所述侧气孔与所述钻杆内设置的主气孔相连通，所述侧气孔从上到下由外向内倾斜设置，所述端面上设有与所述侧气孔相连通的端面气孔，所述端面气孔的内部开口位于所述侧气孔中。本发明能够同时适用于含泥量较少的岩体部位和含水、含泥量较多的岩体部位，冲击器均能正常工作，且保持一个总体较高的效率。

Description

一种冲击钻头
技术领域
本发明涉及一种钻头，特别是涉及一种用于较软岩层的冲击钻头。
背景技术
钻头是钻机用于钻孔作业的工具，钻头在工作时与冲击器相连接，冲击器在带动钻头旋转的同时又借助冲击锤对钻头的反复作用促使钻头不断冲击岩石，达到破碎岩石的目的。对于岩石这种耐磨但易碎的材料，钻头的冲击与旋转相结合将大大加快钻机的钻孔速度。由于钻机在钻孔过程中会有大量岩渣产生，碎渣会聚集在钻杆与孔壁之间对旋转的钻杆产生阻力矩，迫使钻机停止工作，因此现有技术中钻头的底部都设置了一个气孔，来自冲击器的高压气流的一部分会通过这一气孔吹击钻头前方已破碎的岩渣，并带着岩渣顺着钻杆与孔壁之间的通道排出钻孔。对于含泥量较少的岩石，底部开孔的钻头表现出了很好的效果，但在含泥量较大的岩体中，这种钻头表现不佳，甚至导致冲击器停止工作，冲击器停止工作的原因主要在于含泥量较大的岩石在浸水的环境中经冲击器的不断冲击形成膏状物质，这种膏状物质会通过钻头底部的气孔进入冲击器的腔体内，堵实冲击器腔体内的所有气流通道，使其丧失工作动力，从而停止工作。现有技术中也有将气孔设置在钻头的侧面，虽然冲击器不会出现停止工作的情况，但排渣效果大幅降低，钻孔效率明显削弱。煤矿巷道底板岩层多数情况下并不是一个均质体，岩性的变化较大，含泥量较少的岩体部位不会出现膏状物质挤入冲击器腔体的情况，此时底部开设气孔的钻头会有较高的效率；含泥量较多的岩体部位，侧向开孔的钻头可以保持冲击器的正常工作，效率虽会降低，但仍会保持钻进。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种冲击钻头，能够同时适用于含泥量较少的岩体部位和含泥量较多且含水较多的岩体部位，并保持一个总体较高的效率。
本发明采用的技术方案是：
一种冲击钻头，包括钻头本体和钻杆，所述钻头本体头部设有圆形的端面，位于所述端面外周设有环状斜面，所述环状斜面从上到下由内向外倾斜设置，所述端面与所述钻头本体的轴线垂直，所述端面上设有若干个内齿，所述环状斜面上设有若干个边齿，在所述钻头本体的前方侧面开设有侧气孔，所述侧气孔与所述钻杆内设置的主气孔相连通，所述侧气孔从上到下由外向内倾斜设置，所述端面上设有与所述侧气孔相连通的端面气孔，所述端面气孔的内部开口位于所述侧气孔中。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述侧气孔和所述端面气孔的断面总和略小于所述主气孔的断面。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述端面气孔的内部开口距所述侧气孔的孔底端有一定距离。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述端面气孔的内部开口距所述侧气孔的孔底端之间的距离为主气孔孔径的60％～70％。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述侧气孔与所述端面的夹度为15°。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述环状斜面与所述端面之间的夹角在40°～45°之间。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述钻头本体的外周表面设有若干个排渣通道，其中与所述测气孔重合的排渣通道设置的较深较宽且贯穿钻头本体的前部。
本发明所述的冲击钻头，其中，所述排渣通道和所述边齿分别为5个，所述边齿与所述排渣通道相互间隔排列，所述内齿有3个。
本发明冲击钻头的有益效果：
本发明提供的冲击钻头，钻头本体的侧面设有侧气孔，钻头本体的头端设有端面气孔，钻头本体的端面气孔在钻进含水较少的软岩巷道底板或较硬岩石时发挥主导作用，有助提高钻进效率；钻头本体的侧气孔在钻进含水较大的软岩时发挥作用，且可以有效地将端面气孔挤压进来的膏状物质从侧气孔排出去，防止膏状物质进入冲击器腔体内。本发明能够同时适用于含泥量较少的岩体和含水、含泥量较多的岩体，可以保证冲击器始终处于正常工作状态，且保持一个总体较高的效率。
附图说明
图1为本发明所述的冲击钻头的主视图；
图2为本发明所述的冲击钻头的俯视图；
图3为沿图2中A-A线的剖视图。
下面将结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
如图1，图2和图3所示，一种冲击钻头，包括钻头本体1和钻杆2，钻头本体1头部设有圆形的端面11，位于端面11外周设有环状斜面14，环状斜面14从上到下由内向外倾斜设置，端面11与钻头本体1的轴线垂直，端面11上设有3个内齿15，环状斜面14上设有5个边齿16，环状斜面14与端面11之间的夹角在40°～45°之间。在钻头本体1的前方侧面开设有侧气孔12，侧气孔12与钻杆2内设置的主气孔21相连通，侧气孔12从上到下由外向内倾斜设置，其与端面11的夹角为15°，侧气孔12的出口对准环状斜面14的下侧边缘，端面11上设有与侧气孔12相连通的端面气孔13，端面气孔13的内部开口位于侧气孔12中且距侧气孔12的孔底端有一定距离，所述距离大小等于主气孔21的孔径的60％～70％。侧气孔12和端面气孔13的断面总和略小于主气孔21的断面，钻头本体1的外周表面设有5个排渣通道17，其中与测气孔12重合的排渣通道17设置的较深较宽且贯穿钻头本体1的前部。
本实施例所述的冲击钻头，侧气孔12在钻进含水较大的软岩时发挥作用，且可以有效地将端面气孔挤压进来的膏状物质从侧气孔12排出去，防止膏状物质进入冲击器腔体内；端面气孔13在钻进含水较少的软岩巷道底板或较硬岩石时发挥作用，且有助提高钻进效率；端面气孔13一是作为从端面气孔13的内部开口中流出气体的通道，二是可以增大钻孔头端碎渣的容纳空间，当碎渣进入端面气孔13的内部开口后很容易被来自侧气孔12中的气流吹走，提高排渣效果；侧气孔12从上到下由外向内倾斜设置，其与端面的夹角为15°，侧气孔12的出口对准环状斜面14的下侧边缘，这样设置便于吹起碎渣，提高排渣效率，排渣效率越高，钻头碎岩的效率也就越高；端面气孔13的内部开口距侧气孔12的孔底端有一定距离，保留一定距离的目的在于钻进浸水软岩时给从端面气孔13中挤压进来的膏状物质一侧向气压，以便将其从侧气孔12中排出去；侧气孔12和端面气孔13的断面总和略小于主气孔21的断面，这样可以保证气流进入侧气孔12和端面气孔13后不仅不会减速，反而会增速，有利提高排渣效果。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种冲击钻头，其特征在于：包括钻头本体(1)和钻杆(2)，所述钻头本体(1)头部设有圆形的端面(11)，位于所述端面(11)外周设有环状斜面(14)，所述环状斜面(14)从上到下由内向外倾斜设置，所述端面(11)与所述钻头本体(1)的轴线垂直，所述端面(11)上设有若干个内齿(15)，所述环状斜面(14)上设有若干个边齿(16)，在所述钻头本体(1)的前方侧面开设有侧气孔(12)，所述侧气孔(12)与所述钻杆(2)内设置的主气孔(21)相连通，所述侧气孔(12)从上到下由外向内倾斜设置，所述端面(11)上设有与所述侧气孔(12)相连通的端面气孔(13)，所述端面气孔(13)的内部开口位于所述侧气孔(12)中。
2.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述侧气孔(12)和所述端面气孔(13)的断面总和略小于所述主气孔(21)的断面。
3.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述端面气孔(13)的内部开口距所述侧气孔(12)的孔底端有一定距离。
4.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述端面气孔(13)的内部开口距所述侧气孔(12)的孔底端之间的距离为主气孔(21)孔径的60％～70％。
5.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述侧气孔(12)与所述端面(11)的夹角为15°。
6.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述环状斜面(14)与所述端面(11)之间的夹角在40°～45°之间。
7.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于：所述钻头本体(1)的外周表面设有若干个排渣通道(17)，其中与所述测气孔(12)重合的排渣通道(17)设置的较深较宽且贯穿钻头本体(1)的前部。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的冲击钻头，其特征在于：所述排渣通道(17)和所述边齿(16)分别为5个，所述边齿(16)与所述排渣通道(17)相互间隔排列，所述内齿(15)有3个。
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