CN208518606U - 一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，由钻头与轴柄组成，在轴柄上设有连接口，钻头包括顶面、底面、直径面、垂直外圆面、倾斜外圆面，顶面与底面相互平行，垂直外圆面、直径面垂直于顶面、底面，倾斜外圆面倾斜布置在垂直外圆面与顶面之间，直径面与垂直外圆面之间增设与直径面呈钝角的垂直迎面，直径面与倾斜外圆面之间增设位于垂直迎面上方的倾斜迎面。本实用新型在直径面与垂直外圆面之间增设垂直迎面，钻头从倾斜迎面与底面的最薄处开始受力，使得阻力得到减小，有利于钻凿破岩后形成的碎石颗粒的排渣通畅，从而提高了钻机的切削效果及掘进速度，同时钻头阻力减小后，钻头部分的钢体不易被磨蚀。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质矿产勘查设备技术领域，具体的说，是指一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具。
背景技术
跟管钻具应用于地质矿产勘查领域，在众多复杂的地层钻进施工中，塌孔、埋钻是施工人员经常遇到的并且又十分头疼的问题，采用常规的钻进工艺方法很难保证钻孔的质量和施工效率。潜孔冲击器跟管钻进技术充分利用了潜孔冲击器高效冲击破碎岩石的优势，在高效碎岩钻进的同时，跟入套管保护钻孔的孔壁，利用套管的刚性导向作用，可以抑制钻孔弯曲，保证钻孔的直线度，因此跟管扩孔钻具在国内外也被广泛应用于坚硬、破碎、松散等复杂地层的工程钻孔施工中。潜孔冲击器跟管钻进技术是通过钻杆与潜孔冲击器驱动钻具冲击和回转，带动钻具上的偏心扩孔头自转，扩孔头在偏心力作用下展开，因此被称之为“旋翼块式扩孔钻具”，之后钻头展开的直径大于跟管和管靴的外径，从而达到扩孔的目的。
现有技术中的钻具在施工现场实际工作过程中，由于钻头的直径面与外圆面相交为一锐角面，当钻头对岩层进行钻孔时阻力较大，容易造成钻凿破岩后形成的碎石颗粒排渣不畅的问题，进而影响到钻机的切削效果及掘进速度，同时如图1、图2所示，虚线左侧的钻头部分的钢体容易被加速磨蚀，致使钢体抱不住半圆齿而出现过早脱落的问题，这种钻具寿命较短，一旦被磨损后不能再继续使用，最终报废。
因此提供一种能够减小钻头对岩层进行钻孔时的阻力的旋翼块式扩孔钻具，是本技术领域的技术人员所要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，以解决现有技术中的钻头对岩层进行钻孔时阻力较大，容易造成钻凿破岩后形成的碎石颗粒排渣不畅的问题，进而影响到钻机的切削效果及掘进速度，同时如图1、图2所示，虚线左侧的钻头部分的钢体容易被加速磨蚀，致使钢体抱不住半圆齿而出现过早脱落的问题，本实用新型通过下述技术方案实现：
一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，由钻头与轴柄组成，在轴柄上设有用于连接潜孔冲击器的连接口，所述钻头包括顶面、底面、直径面、垂直外圆面、倾斜外圆面，顶面与底面相互平行，垂直外圆面、直径面垂直于顶面、底面，倾斜外圆面倾斜布置在垂直外圆面与顶面之间，直径面与垂直外圆面之间增设与直径面呈钝角的垂直迎面，直径面与倾斜外圆面之间增设位于垂直迎面上方的倾斜迎面，并且在顶面上过盈连接有锥形齿，在倾斜外圆面上过盈连接有半圆齿，在垂直外圆面上过盈连接有平顶齿。
本实用新型将现有技术中钻头的直径面与外圆面相交为一锐角面，改进为在直径面与垂直外圆面之间增设垂直迎面，并且垂直迎面与直径面呈钝角，当钻头在钻凿过程中，直径面受力面积减小，垂直迎面与碎石颗粒的相向运动协调，能够使钻头受到碎石颗粒的反作用力减小，从而减小了钻头对岩层进行钻孔时的阻力。所述直径面与倾斜外圆面之间还增设有倾斜迎面，目的是进一步减小碎石颗粒的阻力，由于倾斜迎面位于垂直迎面的上方，因此倾斜迎面进一步减小了垂直迎面的受力面积，并且倾斜迎面使得直径面至倾斜外圆面为坡度递增的形状，当钻头在钻凿过程中，总是经由倾斜迎面与底面的最薄处开始受力，从而能够达到进一步减小碎石颗粒阻力的目的。
所述顶面上过盈连接有锥形齿，以便于钻头对孔底进行钻凿；倾斜外圆面上过盈连接有半圆齿，以便于钻头对锥形齿所钻凿的岩石等进一步破碎；垂直外圆面上过盈连接有平顶齿，以防止钢体的加速磨蚀。本实用新型在钻头对岩层进行钻孔时，由倾斜迎面与底面的最薄处开始受力，使得阻力得到减小，有利于钻凿破岩后形成的碎石颗粒的排渣通畅，从而提高了钻机的切削效果及掘进速度，同时钻头阻力减小后，钻头部分的钢体不易被磨蚀，有效解决了钢体抱不住半圆齿而出现过早脱落的问题。
进一步的，所述垂直迎面与直径面之间的夹角α为120°，当垂直迎面与直径面之间的夹角α为120°时，垂直迎面与碎石颗粒的相向运动是摩擦力最小的相向运动，有利于减小钻头所受的阻力。
进一步的，所述倾斜迎面与底面之间的夹角β为55°，当倾斜迎面与底面之间的夹角β为55°时，既能保证倾斜迎面处的结构强度，同时又能保证倾斜迎面的倾斜角度使得钻头钻凿时是由倾斜迎面与底面的最薄处开始受力。
进一步的，所述钻头与轴柄的交界处设有截面形状为大于1/4圆弧的环形凹槽，现有技术中，常常在钻头与轴柄的交界处设置截面形状为1/4的圆弧结构，这种结构能够缓解一部分的应力集中现象，但是截面形状为大于1/4圆弧的环形凹槽增大了钢体内应力分布的范围，在钻头承受冲击荷载时，能够将应力更广泛的分散到钢体内，从而使钻头不易发生非正常断裂的破坏形式，保证了钻头使用寿命的长久。
进一步的，所述平顶齿、锥形齿、半圆齿采用硬质合金材料制作而成，所述钻头与轴柄采用FF710钢制作而成。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度高和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，而FF710钢具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率，适用于制造高强度连接件和轴类零件。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本实用新型将现有技术中钻头的直径面与外圆面相交为一锐角面，改进为在直径面与垂直外圆面之间增设垂直迎面，并且垂直迎面与直径面呈钝角，能够使钻头受到碎石颗粒的反作用力减小，从而减小了钻头对岩层进行钻孔时的阻力，钻头从倾斜迎面与底面的最薄处开始受力，使得阻力得到减小，有利于钻凿破岩后形成的碎石颗粒的排渣通畅，从而提高了钻机的切削效果及掘进速度，同时钻头阻力减小后，钻头部分的钢体不易被磨蚀，有效解决了钢体抱不住半圆齿而出现过早脱落的问题；
(2)本实用新型的垂直迎面与直径面之间的夹角α为120°时，垂直迎面与碎石颗粒的相向运动是摩擦力最小的相向运动，有利于减小钻头所受的阻力；
(3)本实用新型的倾斜迎面与底面之间的夹角β为55°时，既能保证倾斜迎面处的结构强度，同时又能保证倾斜迎面的倾斜角度使得钻头钻凿时是由倾斜迎面与底面的最薄处开始受力；
(4)本实用新型钻头与轴柄的交界处设有截面形状为大于1/4圆弧的环形凹槽，增大了钢体内应力分布的范围，在钻头承受冲击荷载时，能够将应力更广泛的分散到钢体内，从而使钻头不易发生非正常断裂的破坏形式，保证了钻头使用寿命的长久。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
图1为现有技术钻头的俯视图；
图2为现有技术钻头的主视图；
图3为本实用新型的立体图；
图4为本实用新型的俯视图；
图5为本实用新型的主视图；
图6为本实用新型的左视图；
图7为本实用新型的环形凹槽结构示意图；
其中：1—钻头，2—轴柄，3—平顶齿，4—锥形齿，5—半圆齿，6—垂直迎面，7—倾斜迎面，8—垂直外圆面，9—直径面，10—环形凹槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例：
一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，如图1至图7所示，由钻头1与轴柄2组成，在轴柄2上设有连接口，钻头1通过轴柄2上的连接口安装在潜孔冲击器上，所述钻头1包括顶面、底面、直径面9、垂直外圆面8、倾斜外圆面，轴柄2固定连接在钻头1的底面上，并且在钻头1与轴柄2的交界处设有截面形状为大于1/4圆弧的环形凹槽10，钻头1的顶面与底面相互平行，钻头1的垂直外圆面8、直径面9垂直于顶面、底面，钻头1的倾斜外圆面倾斜布置在垂直外圆面8与顶面之间。所述直径面9与垂直外圆面8之间增设垂直迎面6，并且垂直迎面6与直径面9之间的夹角α为120°。所述直径面9与倾斜外圆面之间增设倾斜迎面7，倾斜迎面7位于垂直迎面6的上方，并且倾斜迎面7与底面之间的夹角β为55°。
本实用新型在钻头1对岩层进行钻孔时，由倾斜迎面7与底面的最薄处开始受力，使得阻力得到减小，有利于钻凿破岩后形成的碎石颗粒的排渣通畅，从而提高了钻机的切削效果及掘进速度，同时钻头1阻力减小后，钻头1部分的钢体不易被磨蚀，有效解决了钢体抱不住半圆齿5而出现过早脱落的问题。
如图1至图7所示，所述钻头1的顶面上过盈连接有锥形齿4，所述钻头1的倾斜外圆面上过盈连接有半圆齿5，所述钻头1的垂直外圆面8上过盈连接有平顶齿3，并且所述平顶齿3、锥形齿4、半圆齿5采用硬质合金材料制作而成，所述钻头1与轴柄2采用FF710钢制作而成。
所述顶面上过盈连接有锥形齿4，以便于钻头1对孔底进行钻凿；倾斜外圆面上过盈连接有半圆齿5，以便于钻头1对锥形齿所钻凿的岩石等进一步破碎；垂直外圆面8上过盈连接有平顶齿3，以防止钢体的加速磨蚀。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度高和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，而FF710钢具有较高的断裂韧性和较低的疲劳裂纹扩展速率，适用于制造高强度连接件和轴类零件。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解为：在不脱离本实用新型的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，由钻头(1)与轴柄(2)组成，在轴柄(2)上设有用于连接潜孔冲击器的连接口，其特征在于：所述钻头(1)包括顶面、底面、直径面(9)、垂直外圆面(8)、倾斜外圆面，顶面与底面相互平行，垂直外圆面(8)、直径面(9)垂直于顶面、底面，倾斜外圆面倾斜布置在垂直外圆面(8)与顶面之间，直径面(9)与垂直外圆面(8)之间增设与直径面(9)呈钝角的垂直迎面(6)，直径面(9)与倾斜外圆面之间增设位于垂直迎面(6)上方的倾斜迎面(7)，并且在顶面上过盈连接有锥形齿(4)，在倾斜外圆面上过盈连接有半圆齿(5)，在垂直外圆面(8)上过盈连接有平顶齿(3)。
2.根据权利要求1所述的一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，其特征在于：所述垂直迎面(6)与直径面(9)之间的夹角α为120°。
3.根据权利要求1所述的一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，其特征在于：所述倾斜迎面(7)与底面之间的夹角β为55°。
4.根据权利要求1所述的一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，其特征在于：所述钻头(1)与轴柄(2)的交界处设有截面形状为大于1/4圆弧的环形凹槽(10)。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种新型迎面结构的旋翼块式扩孔钻具，其特征在于：所述平顶齿(3)、锥形齿(4)、半圆齿(5)采用硬质合金材料制作而成，所述钻头(1)与轴柄(2)采用FF710钢制作而成。
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