一种切削破岩混合型PDC钻头的制作方法

一种切削破岩混合型pdc钻头
技术领域
1.本发明涉及岩石开采设备技术领域，特别涉及一种切削破岩混合型pdc钻头。


背景技术：

2.钻探技术在地质矿产、城基、能源、交通等行业都多有涉及，在钻探过程中钻头是破碎岩石的主要工具，传统的pdc钻头是靠切削钻进，而地下的岩石分层明显，当遇到较硬岩石层后，钻头钻进能力较差，且对钻头磨损极大，现有技术cn202021265943.4公开了一种抗冲击pdc钻头，包括钻头柱体，所述钻头柱体的顶部固定连接有外刀翼，所述外刀翼远离钻头柱体的一侧固定连接有外切削齿，所述钻头柱体顶部的中部固定连接有内刀翼，所述内刀翼的顶部固定连接有内切削齿，所述钻头柱体的底部固定连接有连接件，所述连接件的底部固定连接有安装件，通过设置外刀翼为弯折形，能够增大外刀翼与钻头柱体之间的接触面积，通过设置内刀翼，能够减小外刀翼切削受到的阻力，通过设置安装件，能够方便安装和拆卸本钻头，但是该钻头不能对其他岩石层进行冲击破碎，不能很好的保证切削质量和钻探速度，无法降低钻探成本，同时无法实现钻进过程中的破碎岩石和泥土清理功能，给使用带来了不便，因此本发明提出一种切削破岩混合型pdc钻头，在切削的同时进行破岩，保证了开采的质量，同时可对破碎的岩石和泥土进行清理，使用方便。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种切削破岩混合型pdc钻头，包括安装接头、动力组件、传动组件、切削组件、出尘组件，所述的安装接头第一端与动力组件固定连接，安装接头第二端设有用于实现该切削破岩混合型pdc钻头安装固定的内螺纹；所述的出尘组件与动力组件固定连接，出尘组件固定安装在圆台上；圆台内部设有与圆台同轴的传动组件，传动组件中的转动外壳同轴转动安装在圆台内部，所述的转动外壳的第一端与动力组件连接，动力组件驱动转动外壳转动，转动外壳的第二端设有切削组件；所述的出尘组件通过圆台与转动外壳内部连通，所述的转动外壳内部设有与转动外壳同轴的刀杆，刀杆转动同时滑动安装在转动外壳端部，所述的刀杆上设有用于输送泥土的螺旋刀片；所述的动力组件用于驱动刀杆在转动外壳轴线方向上滑动以及驱动刀杆绕自身轴线转动，同时动力组件用于驱动出尘组件将转动外壳中的泥土排出钻头。
4.所述的动力组件包括固定安装在安装接头上的齿轮箱，所述的齿轮箱上固定安装有第一电机，所述的第一电机的输出轴上固定安装有曲柄，所述的曲柄的端部与连杆的第一端转动连接，连杆的第二端转动安装在安装块的第一端，安装块的第二端转动安装在刀杆的第一端，刀杆的第二端固定安装有圆锥破碎头。
5.进一步的，所述的刀杆上设有滑槽，刀杆通过滑槽与第一齿轮滑动连接，第一齿轮转动安装在齿轮箱内部，第一齿轮与第五齿轮形成齿轮传动，第五齿轮转动安装在齿轮箱内，所述的第五齿轮与第四齿轮形成齿轮传动，第四齿轮同轴固定安装在转轴上，转轴转动安装在齿轮箱上，转轴第一端还同轴固定安装有锥齿轮一，所述的锥齿轮一与锥齿轮二形
成锥齿轮传动，所述的锥齿轮二同轴固定安装在第二电机的输出轴上，所述的第二电机固定安装在齿轮箱上。
6.进一步的，所述的转轴的第二端同轴固定安装有第三齿轮，所述的第三齿轮与第二齿轮形成齿轮传动，第二齿轮同轴固定安装在转动外壳端部，刀杆滑动同时转动安装在第二齿轮上，所述的转动外壳上与圆台重合的部位设有用于排出泥土的孔，转轴通过带传动驱动出尘组件动作。
7.进一步的，所述的出尘组件包括固定安装在齿轮箱上的转座，所述的转座上转动安装有第四带轮，所述的第四带轮通过第三皮带与转轴形成带传动，出尘组件还包括固定安装在圆台上的出尘口，出尘口通过圆台与转动外壳内部连通，所述的出尘口上固定安装有支架，支架和出尘口之间转动安装有传动轴，传动轴上同轴固定安装有第三带轮和第二带轮，所述的第三带轮与第二带轮之间的传动轴上设有单向转轴，第三带轮通过第二皮带与第四带轮形成带传动，第二带轮通过第一皮带与第一带轮形成带传动，第一带轮转动安装在外罩上，第一带轮上同轴固定安装有风扇，所述的风扇位于外罩内部，位于外罩下方的出尘口上设有透气孔。
8.进一步的，所述的出尘口的端部转动安装有挡板，所述的出尘口上设有液压缸，所述的液压缸的活动端上设有连杆，连杆滑动安装在挡板上，连杆用于控制挡板开合。
9.进一步的，所述的转动外壳内部设有至少一个滑道，滑道上滑动安装有滑块，螺旋刀片设置在滑块内，滑块用于清理螺旋刀片表面上的泥土，所述的滑道的两端分别固定安装有第一弹簧，第一弹簧用于辅助滑块改变滑动方向。
10.进一步的，所述的切削组件包括切削基座，切削基座上设有多个进土口，所述的切削基座同轴固定安装在转动外壳上，切削基座上圆周均匀安装多个切削齿，切削齿上滑动安装有活动组件，所述的圆锥破碎头同轴滑动安装在切削基座上，圆锥破碎头为圆锥形状，圆锥破碎头滑动的同时驱动活动组件在切削齿上滑动。
11.进一步的，所述的活动组件包括滑动安装在切削齿上的滑动刀片，所述的滑动刀片靠近切削基座圆心的一端与圆锥破碎头接触，所述的滑动刀片上固定安装有弹簧挡板，弹簧挡板上固定安装有滑杆，滑杆滑动安装在滑座上，滑座固定安装在切削基座上，所述的弹簧挡板和滑座之间设有与滑杆同轴的第三弹簧。
12.进一步的，所述的滑动刀片上设有固定斜板，切削基座上滑动安装有滑柱，滑柱上设有与固定斜板形状契合的斜槽，固定斜板设置在滑柱的斜槽内，滑柱用于防止泥土堵塞进土口，所述的滑柱和切削基座上均设有安装板，滑柱和切削基座上的安装板之间安装有第二弹簧。
13.本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明设置的动力组件同时驱动切削、岩石破碎和泥土清除过程，节约能源，开采效果好；（2）本发明设置的进土口和螺旋刀片能够及时将碎石和泥土排出，方便实用；（3）本发明设置的风扇和清洁块能够实现钻头的清洁，保证钻头的钻进质量；（4）本发明设置的切削组件在破岩的同时能够自动扩大切削半径，结构巧妙，自动化程度高。
附图说明
14.图1为本发明整体结构示意图一。
15.图2为本发明整体结构示意图二。
16.图3为本发明整体结构示意图三。
17.图4为本发明整体结构示意图四。
18.图5为本发明动力组件结构示意图。
19.图6为本发明转动外壳剖切后的结构示意图。
20.图7为本发明局部结构示意图一。
21.图8为本发明出尘组件结构示意图一。
22.图9为本发明局部结构示意图二。
23.图10为本发明出尘组件结构示意图二。
24.图11为本发明整体结构示意图五。
25.图12为本发明切削组件结构示意图一。
26.图13为本发明整体结构示意图六。
27.图14为本发明切削组件结构示意图二。
28.附图标号：101
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安装接头；102
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动力组件；103
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传动组件；104
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切削组件；105
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出尘组件；106
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齿轮箱；107
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曲柄；108
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第一电机；109
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连杆；110
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安装块；111
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刀杆；112
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滑槽；113
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第一齿轮；114
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第二齿轮；115
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第三齿轮；116
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第四齿轮；117
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锥齿轮一；118
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锥齿轮二；119
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第二电机；120
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转轴；121
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第五齿轮；122
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转动外壳；123
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圆台；124
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螺旋刀片；125
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滑道；126
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滑块；127
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第一弹簧；128
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圆锥破碎头；129
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出尘口；130
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液压缸；131
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挡板；132
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外罩；133
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第一带轮；134
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第一皮带；135
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第二带轮；136
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透气孔；137
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风扇；138
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支架；139
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单向转轴；140
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传动轴；141
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第三带轮；142
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第二皮带；143
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第四带轮；144
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第三皮带；145
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转座；146
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切削基座；147
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切削齿；148
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活动组件；149
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进土口；150
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滑动刀片；151
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固定斜板；152
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滑柱；153
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第二弹簧；154
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安装板；155
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弹簧挡板；156
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滑杆；157
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第三弹簧；158
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滑座。
具体实施方式
29.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
30.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.实施例：如图1、图2、图6所示，一种切削破岩混合型pdc钻头，包括安装接头101、动力组件102、传动组件103、切削组件104、出尘组件105，安装接头101第一端固定安装在动力组件102上，安装接头101第二端设有用于安装固定该切削破岩混合型pdc钻头的内螺纹，出尘组件105固定安装在动力组件102上，同时出尘组件105与圆台123固定连接，圆台123内转动安装有传动组件103，传动组件103第一端与动力组件102固定连接，传动组件103第二端固定安装有切削组件104，出尘组件105通过圆台123与传动组件103内部连通，动力组件102用于为传动组件103、切削组件104、出尘组件105提供动力，工作时产生的泥土通过切削组件104进入传动组件103内部，在动力组件102的驱动下，出尘组件105将传动组件103中的泥土排出钻头。
32.如图3、图4、图5、图6、图7所示，传动组件103中的转动外壳122转动安装在圆台123内部，转动外壳122内部设有与转动外壳122同轴的刀杆111，刀杆111转动同时滑动安装在转动外壳122端部，刀杆111上设有螺旋刀片124，螺旋刀片124用于将切削组件104产生的泥土输送到出尘组件105，刀杆111第一端上固定安装有圆锥破碎头128，刀杆111第二端与动力组件102中的安装块110的第一端转动连接，安装块110的第二端与连杆109的第一端转动连接，连杆109的第二端与曲柄107的端部转动连接，曲柄107固定安装在第一电机108的输出轴上，第一电机108固定安装在齿轮箱106上，第一电机108的输出轴带动曲柄107转动，曲柄107通过连杆109带动安装块110和刀杆111在传动组件103轴线方向滑动，刀杆111滑动的同时通过圆锥破碎头128实现岩石的破碎。
33.如图3、图4、图5、图6所示，传动组件103中的刀杆111上设有滑槽112，刀杆111通过滑槽112与第一齿轮113滑动连接，第一齿轮113转动安装在齿轮箱106内部，第一齿轮113与第五齿轮121形成齿轮传动，第五齿轮121转动安装在齿轮箱106内部，第五齿轮121与第四齿轮116形成齿轮传动，第四齿轮116同轴固定安装在转轴120上，转轴120转动安装在齿轮箱106上，转轴120的第一端同轴固定安装有锥齿轮一117，锥齿轮一117与锥齿轮二118形成锥齿轮传动，锥齿轮二118同轴固定安装在第二电机119的输出轴上，第二电机119固定安装在齿轮箱106上，第二电机119驱动锥齿轮二118转动，锥齿轮二118带动锥齿轮一117转动，锥齿轮一117带动第四齿轮116转动，第四齿轮116通过第五齿轮121带动第一齿轮113转动，第一齿轮113通过滑槽112带动刀杆111转动，刀杆111进而带动螺旋刀片124转动，螺旋刀片124转动即实现了泥土的输送。
34.如图3、图4、图5、图6所示，动力组件102中的转轴120上还同轴固定安装有第三齿轮115，第三齿轮115与第二齿轮114形成齿轮传动，第二齿轮114同轴固定安装在转动外壳122端部，刀杆111滑动同时转动安装在第二齿轮114上，锥齿轮一117在第二电机119的作用下转动，锥齿轮一117带动转轴120转动，转轴120带动第三齿轮115转动，第三齿轮115驱动第二齿轮114转动，第二齿轮114带动转动外壳122转动，转动外壳122带动切削组件104转动，进行切削，同一个第二电机119一方面通过第四齿轮116、第五齿轮121、第一齿轮113带动刀杆111转动，另一方面通过第三齿轮115和第二齿轮114驱动传动组件103中的转动外壳122转动，目的是使刀杆111和转动外壳122获得不同的转速，进而同时实现切削组件104的切削和传动组件103内部泥土的输送，转动外壳122内部设有两个滑道125，滑道125上滑动安装有滑块126，螺旋刀片124设置在滑块126内部，滑块126用于清理螺旋刀片124上的泥土，滑道125的两端分别安装有一个第一弹簧127，在滑块126滑动到滑道125底端时，第一弹簧127被压缩，滑块126在第一弹簧127产生的回弹力的作用下实现高效换向。
35.如图2、图3、图5、图7、图8、图9、图10所示，出尘组件105中的出尘口129固定安装在圆台123上，出尘口129通过圆台123与转动外壳122内部连通，转动外壳122与圆台123重合的位置设有用于排出泥土的孔，出尘组件105中的转座145固定安装在齿轮箱106上，转座145上转动安装有第四带轮143，第四带轮143通过第三皮带144与转轴120形成带传动，同时出尘口129上还固定安装有支架138，支架138与出尘口129之间转动安装有传动轴140，传动轴140上同轴固定安装有第二带轮135和第三带轮141，第二带轮135和第三带轮141之间的传动轴140上设有单向转轴139，单向转轴139用于控制第二带轮135单向转动，第三带轮141通过第二皮带142与第四带轮143形成带传动，第二带轮135通过第一皮带134与第一带轮
133形成带传动，第一带轮133转动安装在外罩132上，外罩132固定安装在出尘口129上，第一带轮133上同轴固定安装有风扇137，风扇137设置在外罩132内部，位于外罩132下方的出尘口129上设有透气孔136，出尘口129的端部转动安装有挡板131，出尘口129上固定安装有液压缸130，液压缸130的活动端固定安装有连杆，连杆滑动安装在挡板131上，液压缸130通过连杆控制挡板131的开合，在转轴120转动时，转轴120通过第三皮带144带动第四带轮143转动，第四带轮143通过第二皮带142带动第三带轮141转动，第三带轮141通过单向转轴139带动第二带轮135单向转动，第二带轮135通过第一皮带134带动第一带轮133单向转动，第一带轮133带动风扇137单向转动，风扇137单向转动保证出尘口129处保持负压状态，有利于泥土排出。
36.如图5、图6、图7、图11、图12、图13、图14所示，切削组件104中的切削基座146同轴固定安装在转动外壳122上，圆锥破碎头128为圆锥形状，圆锥破碎头128在切削基座146上同轴滑动，切削基座146上圆周均匀设有3个切削齿147，切削基座146上还设有进土口149，切削齿147上滑动安装有活动组件148，圆锥破碎头128滑动的同时驱动活动组件148滑动，活动组件148中的滑动刀片150滑动安装在切削齿147上，切削齿147上固定安装有固定斜板151，切削基座146上还滑动安装有滑柱152，滑柱152上设有与固定斜板151形状契合的斜槽，滑柱152和切削基座146上均固定安装有安装板154，两个安装板154之间固定安装有第二弹簧153，同时滑动刀片150上固定安装有弹簧挡板155，弹簧挡板155上固定安装有滑杆156，滑杆156滑动安装在滑座158上，滑座158固定安装在切削基座146上，第三弹簧157第一端固定安装在弹簧挡板155上，第三弹簧157第二端固定安装在滑座158上，第三弹簧157与滑杆156同轴，圆锥破碎头128在刀杆111的带动下在切削基座146上滑动，圆锥破碎头128推动滑动刀片150在切削齿147上滑动，滑动刀片150滑动的同时通过固定斜板151带动滑柱152在切削基座146上滑动，当滑柱152滑动到进土口149上方时，在第二弹簧153的作用下，滑柱152进入到进土口149内部，将进土口149内的泥土清除掉，第三弹簧157起到帮助滑动刀片150复位的作用。
37.本发明公开的一种切削破岩混合型pdc钻头的工作原理如下：首先利用安装接头101将该切削破岩混合型pdc钻头安装固定，启动动力组件102中的第一电机108，第一电机108带动曲柄107转动，曲柄107转动的同时通过连杆109和安装块110驱动刀杆111在传动组件103轴线方向滑动，刀杆111带动圆锥破碎头128进行往复滑动，利用圆锥破碎头128进行破岩，同时启动第二电机119，第二电机119通过锥齿轮二118和锥齿轮一117驱动转轴120在齿轮箱106上转动，一方面转轴120通过第五齿轮121、第一齿轮113、驱动刀杆111转动，刀杆111带动螺旋刀片124转动，实现传动组件103内泥土的输送，另一方面，转轴120通过第三齿轮115和第二齿轮114驱动转动外壳122转动，转动外壳122进一步带动切削组件104转动，切削组件104转动同时通过切削基座146上的活动组件148进行切削，同时切削产生的泥土通过进土口149进入到传动组件103内部，螺旋刀片124将泥土输送到出尘组件105，通过出尘口129排出，圆锥破碎头128滑动过程中，驱动滑动刀片150在切削齿147上滑动，进而扩大切削范围，破岩的同时实现高效切削。
38.本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。