一种可排粉双向气动潜孔锤钻头的制作方法

1.本实用新型属于气动潜孔锤技术领域，尤其涉及一种可排粉双向气动潜孔锤钻头。


背景技术：

2.在现有的成孔技术中，气动潜孔锤是解决深孔复杂地层成孔难的问题的有效办法。尤其在坚硬岩石、破碎带、软弱不均匀等复杂地层，气动潜孔锤相对于长螺旋钻进等普通钻进效率和效果更佳，但在坚硬岩石地层、破碎地层以及不均匀地层等复杂地层的钻进中，气动潜孔锤也容易发生卡钻、埋钻等事故，造成潜孔锤无法拔出而整体报废。
3.双向气动潜孔锤，其特点是双向冲击回转挤密成孔钻进，适用于松散土层等可压缩地层钻进，钻进速度快，成孔过程中还提高了地层的密实性，孔壁较稳定，即使提钻时遇到较大阻力，还可使用反向冲击功能避免卡钻、埋钻事故发生。但是目前所常见的双向气动潜孔锤钻头不具备排粉能力，完全靠钻具挤扩成孔，不具备排粉功能的双向气动潜孔锤钻头在钻进坚硬岩石、破碎带、软弱不均匀等复杂地层中遇到漂石、孤石时成孔困难，效率低下，进度缓慢。
4.专利2019100635731公开了一种适用于深孔复杂地层的可排粉无阀式配气双向气动潜孔锤，可以解决双向气动潜孔锤在钻进坚硬岩石、破碎带、软弱不均匀等复杂地层中遇到漂石、孤石时成孔困难，效率低下，进度缓慢的问题，其结构的功能性特征具有实现双向冲击、局部反循环排粉的能力，但是上述专利提及的钻头依然存在破岩效果不佳及岩粉在钻具与孔壁间隙堆积的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种可排粉双向气动潜孔锤钻头，该钻头在钻遇深层复杂地层时，由于采用了阶梯状的钻头，能够获得良好的钻速，而且内喷孔和风眼、风槽的设计，在提钻过程中由双向气动潜孔锤内部气流的带动下，钻头的内腔会形成高速射流，该射流具有很好的抽吸引射效果，可以将钻具与孔壁间隙的岩粉再次带入到孔底经钻头和潜孔锤的中心通道排至地表，解决了钻具与孔壁间隙的岩粉堆积问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种可排粉双向气动潜孔锤钻头，包括钻头和柄部，所述钻头为阶梯钻头，且在其切削面上设有风眼、风槽和合金柱齿，所述柄部中设有中心通道，所述中心通道延伸至所述钻头内与所述风眼和风槽连通，所述柄部的侧壁上还设有与所述中心通道连通的内喷孔。
8.具体的，所述合金柱齿在所述钻头上均匀分布。
9.具体的，所述内喷孔围绕所述柄部的圆周方向均布设置多个。
10.具体的，所述内喷孔在所述柄部上向外倾斜、向前延伸且倾角小于45
°
。
11.具体的，所述钻头的阶梯数量为九阶。
12.具体的，所述柄部为一花键轴。
13.具体的，所述风眼和风槽的数量都为2个。
14.与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果在于：1)钻头采用阶梯钻头，可以获得更快的钻进速度，钻头上的合金柱齿能够有效破碎岩石体，保证在遇到坚硬地层中能够正常钻进；2)风眼、风槽以及内喷孔配合双向潜孔锤气路的变换能够确保岩粉的顺利排出，避免岩粉堆积在钻头附近，阻碍钻进的正常进行。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本实用新型实施例提供的可排粉双向气动潜孔锤钻头结构示意图；
17.图2是本实用新型实施例提供的可排粉双向气动潜孔锤钻头横向剖视图；
18.图3是本实用新型实施例提供的可排粉双向气动潜孔锤钻头纵向剖视图；
19.图4是本实用新型实施例提供的可排粉双向气动潜孔锤钻头后视图；
20.其中：1
‑
钻头；2
‑
柄部；3
‑
风眼；4
‑
风槽；5
‑
合金柱齿；6
‑
中心通道；7
‑
内喷孔；8
‑
凹槽；9
‑
连接孔。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.参见图1
‑
图4，一种可排粉双向气动潜孔锤钻头，包括钻头1和柄部2，钻头1为阶梯钻头，且在其切削面上设有风眼3、风槽4和合金柱齿5，柄部2中设有中心通道6，中心通道6延伸至钻头内与风眼3和风槽4连通，柄部2的侧壁上还设有与中心通道6连通的内喷孔7。其中，合金柱齿5以轴为中心相互对称分布在钻头1上，合金柱齿5具有良好的耐磨性和较高的使用强度，表面进行喷丸强化处理，能够有效破碎坚硬岩石。
23.本实施例钻头在钻遇深层复杂地层时，由于采用了阶梯状的钻头，能够获得良好的钻速，而且内喷孔7和风眼3、风槽4的设计，在提钻过程中由双向气动潜孔锤内部气流的带动下，钻头的内腔会形成高速射流，该射流具有很好的抽吸引射效果，可以将钻具与孔壁间隙的岩粉再次带入到孔底经钻头和潜孔锤的中心通道6排至地表，解决了钻具与孔壁间隙的岩粉堆积问题，特别适用于深孔复杂地层的掘进。
24.其中，在具体应用中，钻头可以采用九阶梯钻头，对阶梯进行分布优化处理后阶梯呈曲线分布，优化后的阶梯面能够更好的挤密土层、适应地层广泛、导向性好、钻进速度快等特点。在阶梯钻头的顶端中部设置合金柱齿5形成开孔部，在保证利用阶梯钻头扩孔的同时，可以利用开孔部提高开孔的效率。合金柱齿5在钻头上均匀分布。
25.参见图2和图3，柄部2为一花键轴，内喷孔7分布在钻头花键轴上，且与中心通道6贯通，内喷孔7围绕花键轴的圆周方向均布设置多个，内喷孔7在花键轴上向外倾斜、向前延
伸且倾角小于45
°
，内喷孔7和钻头1轴向方向的喷射夹角小于45
°
，能够良好的实现“抽吸”钻头中心通道6内部的孔底的岩芯粉和废气，可以将钻具与孔壁间隙的岩粉在气流的带动下经钻头1上的风眼3、风槽4到中心通道6的内喷孔7运输到与钻头1配置的双向气动潜孔锤气流路径排出，解决了钻具与孔壁间隙的岩粉堆积问题，进一步提高了岩心采取率。
26.参阅图1与图3，风眼3和风槽4的数量都为2个，风槽4通过钻头1上的连接孔9与中心通道6连通，在花键轴后段有凹槽8用来安置卡环，钻头与钻头基座通过花键轴花键连接，改进了原来钻头与冲击器螺纹连接的方式，使冲击能直接作用于钻头，避免过多的冲击功浪费，钻进效果更佳。
27.本技术工作原理：潜孔锤内部气流路径的变化带动内部活塞撞击钻头区域，在冲击功的作用下，合金柱齿5冲击破碎岩层，九阶梯钻头有效冲击地层快速钻进，双向气动潜孔锤通过风眼3、风槽4对孔壁进行吸气呼气活动，孔壁的岩粉和废气也通过风眼3、风槽4进入钻头1内部的中心通道6，再由和中心通道6连通的内喷孔7进入潜孔锤内部气流路径，完成岩粉和废气的排出。
28.潜孔锤气缸气流流动方向的改变操纵着内喷孔7、风眼3、风槽4的吸气呼气，在这个过程中可以通过吸气来将钻头处孔壁岩粉吸入钻头1内，通过潜孔锤的气流路径排出钻孔，呼气时气流经过内喷孔7到达中心通道6，再由中心通道6流动到风眼3、风槽4到达井壁处，吸气时由于孔壁的气压大于潜孔锤气压，在气压压力的带动下，废气携带岩粉经过风眼3、风槽4进入钻头1中的中心通道6，再由与中心通道6的内喷孔7进入潜孔锤气路，岩粉废气实现排出。
29.上述实施例仅仅是清楚地说明本实用新型所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。