一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的制作方法

1.本实用新型涉及矿山凿岩爆破技术领域，特别是涉及一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头。


背景技术：

2.目前，在矿山巷道掘进和采矿凿岩爆破作业中，使用的设备主要是风动凿岩机、钻杆、钻头等，其中钻杆为具有中心水孔的金属杆，钻头为一字形钻头、十字形钻头和球形柱齿钻头等。这类作业的钻孔深度一般2
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3米，又称浅孔，在凿岩过程中，钻机冲击钻杆，钻杆前端套接钻头，钻头冲击岩石表面，将与刀具接触部位岩石冲击破碎成细小颗粒，这样旋转、往复冲击，细小岩石颗粒脱落并在水洗后经钻孔外排，从而完成凿岩钻孔作业。这类凿岩作业，要对钻孔进行全断面冲击破坏，所以钻头钻进的速度慢，对钻具的强度要求高、对钻进的能耗要求高。这类凿岩钻进的目的是在岩石中钻出一定数量的孔，用于装填炸药后爆破，不需要保留岩芯，所以没有套筒式钻头。
3.目前，在地质钻探施工过程中，使用的设备主要是地质钻机及钻具，主要由钻机主机、套筒式钻杆、套筒式钻头构成。这类作业的钻孔深度可达1000米，施工过程中，钻机带动套筒式钻杆旋转，套筒式钻杆前端装有套筒式钻头，套筒式钻头最前端镶嵌有刀具，该刀具在钻杆的压力和旋转作用下，对岩石实施碾压、研磨破坏，钻进过程中，岩芯进入套筒内，再由其它装备将岩芯提取到地表，在这个钻进过程中，要特别保护好岩芯，要确保岩芯的完整性和采取率，不能对岩芯产生破坏。这类钻孔的目的是为了采取到岩芯，同时由于钻孔的深度较大，不能采用冲击式钻进，只能采用回转式钻进，更不能对岩芯进行破碎，所以没有冲击式套筒钻头。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，采用套筒式钻杆，减少全断面冲击破坏岩石的作业面积，并可对形成的岩芯进行破碎，钻进速度快。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，包括套筒式钻头座，所述套筒式钻头座具有前后贯穿的通道，套筒式钻头座的前端为工作端；所述套筒式钻头座的内壁在靠近前端的位置设置有第一刀具；所述套筒式钻头座用于通过工作端破坏岩石，并在套筒式钻头座内形成岩芯；所述第一刀具使通道内形成岩芯破碎腔，用于破坏岩芯。
6.所述第一刀具的工作面凸出在套筒式钻头座的通道内，用于缩小套筒式钻头座的通道的口径，实现对岩芯的挤压。
7.所述第一刀具为多个，在套筒式钻头座的通道内环形分布。
8.所述第一刀具的工作截面为圆弧形。
9.所述第一刀具的工作面设置有前后方向的刀刃部。
10.所述套筒式钻头座的前端设置有第二刀具。
11.本实用新型的有益效果：本实用新型的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，采用套筒式钻头，套筒式钻头内增加对岩芯破坏的刀具，一方面可减少全断面冲击破坏岩石的作业面积，另一方面还可对形成的岩芯进行挤压式的破碎，岩芯破碎的颗粒可快速从通道内排出，从而提高凿岩钻进速度。
附图说明
12.图1为实施例一的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的主视示意图；
13.图2为实施例一的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的立体示意图；
14.图3为图1的a
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a的剖视示意图；
15.图4为实施例二的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的立体示意图；
16.图5为实施例二的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的主视示意图；
17.图6为图5的b
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b的剖视示意图；
18.图7为实施例三的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头的立体示意图。
具体实施方式
19.为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
20.实施例一
21.请参照图1至图3所示，本实施例提供了一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，包括套筒式钻头座1，所述套筒式钻头座1具有前后贯穿的通道2，套筒式钻头座1的前端为工作端；所述套筒式钻头座1的内壁在靠近前端的位置设置有第一刀具4；所述套筒式钻头座1用于通过工作端破坏岩石，并在套筒式钻头座1内形成岩芯；所述第一刀具4使通道内形成岩芯破碎腔，用于破坏岩芯。
22.本实施例的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头中，所述第一刀具4的工作面凸出在套筒式钻头座1的通道2内，用于缩小套筒式钻头座1的通道2的口径，实现对岩芯的挤压。
23.本实施例的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头中，所述第一刀具4为多个，在套筒式钻头座1的通道2内环形分布，具体的如图1所示，第一刀具4为四个，环形均匀分布；第一刀具的均匀分布，可对岩芯提供均匀的挤压力，可提高岩芯的破坏效率。
24.本实施例的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头中，所述第一刀具4的工作截面为圆弧形，具体的，本实施例的第一刀具4的沿长度方向的中间截面为圆弧形，圆弧形沿长度方向，向前和向后皆平滑过渡，圆弧形的设计，有利于钻头在旋转冲击的作用下，便于旋转以及对岩芯周向的破坏。
25.本实施例的一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头中，所述套筒式钻头座1的前端设置有第二刀具3；具体的，如图1所示，第二刀具3为四个，在套筒式钻头座1的前端面上沿圆周均匀分布，并如图2和图3所示，本实施例的第二刀具3为球头刀具。
26.实施例二
27.请参照图4至图6所示，本实施例提供了一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，
与实施例一的不同点在于，第一刀具4的工作面设置有前后方向的刀刃部；第二刀具3为一字型刀具；其它相同。
28.具体的，本实施例的第一刀具4的沿长度方向的中间截面为类三角形(类三角形靠近通道壁的一侧为圆弧边)，类三角形沿长度方向，向前和向后皆平滑过渡，类三角形的两侧斜边的设计，有利于钻头在旋转冲击的作用下，便于旋转以及对岩芯周向的破坏；当然，按照本实施例的设计思路，第一刀具4的中间截面还可以为类梯形、类六边形等，在中间截面向前后两端平滑过渡时形成长度方向的刀刃部；第二刀具3也可采用十字型刀具等其它常用的冲击刀具头。
29.实施例三
30.请参照图7所示，本实施例提供了一种具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，与实施例一的不同点在于，第二具3为一字型刀具；其它相同。
31.上述实施例的具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，在使用时，套筒式风钻钻头安装在套筒钻杆前端，套筒钻杆与钻机连接；套筒钻杆内的空腔向前端的套筒式钻头提供冷却水，套筒式钻头前端的第二刀具，在旋转冲击的作用下，在岩石上冲击出环形槽，该过程与普通风钻钻头作业方式相同，随着环形槽的加深，环形槽内的岩石就会形成岩芯，而岩芯就位于套筒式钻头的通道内，当岩芯到达第一刀具处时，第一刀具通过缩小通过的口径的方式对岩芯进行挤压、劈裂破坏，使岩芯破碎成相对较小的颗粒，并由连接在套筒式钻头后面的套筒钻杆中心排出；通过对第一刀具的工作面的设计，例如，设计出刀刃部，可以增加对岩芯的破坏效率，有利于岩芯快速破坏成较小颗粒。
32.上述实施例的具有岩芯破碎腔的套筒式风钻钻头，采用套筒式钻头，套筒式钻头内增加对岩芯破坏的刀具，一方面可减少全断面冲击破坏岩石的作业面积，另一方面还可对形成的岩芯进行挤压、劈裂的剪切破坏和拉破坏，破碎的块度大，能量消耗小，钻进速度快，同时，对钻具强度的要求降低，能耗低。
33.上述实施例不应以任何方式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。