一种圆筒导向型冲击钻头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种圆筒导向型冲击钻头，包括钻头体和提引器，所述钻头体为圆筒钻头体，提引器固定焊接在钻头体上方，连接卷扬钢丝绳。钻头体圆筒外壁上设有转向螺旋钢筋，转向螺旋钢筋倾斜环绕焊接在钻头体圆筒上，钻头体的底部设有钻头肋板，钻头肋板底部设有梳齿状形排列的冲击刃，冲击刃设有8个边锤牙和多个梳齿状中锤牙，钻头肋板外壁上设有保径块，钻头体长度一般大于6m，具体钻头体长=所钻嵌岩孔段深度+1m。本实用新型专利技术有益效果在于：采用轻便、高效、低成本的冲击钻进设备应用于倾斜钻孔灌注桩的施工，成功替代大型回转钻机斜桩施工设备，扩大了大口径嵌岩斜桩的应用范围，有利于水域作业安全。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种圆筒导向型冲击钻头
本技术涉及一种嵌岩斜桩工程用的冲击钻头，更具体地说，涉及一种圆筒导向型冲击钻头。
技术介绍
—般桩工机械只适合垂直桩孔施工,而在建设工程中常会有倾斜嵌岩灌注桩的施工需求。钻孔灌注桩成孔工艺方法现今可归纳为两大类:一是冲击钻进成孔；二是回转钻进成孔。现实中既可以打大直径斜桩又可以打硬岩的钻机只有RCD反循环回转钻机，而这种钻机每台售价在数百万元以上，主机重达30t以上，每天的设备租赁费也在I万元以上，高昂的生产费用，笨重的机械设备，限制了它的推广使用。冲击钻进一般只能用于垂直孔施工，是由于斜孔钻进中冲击钻头不能转动和无良好的导向，所以先前无人尝试利用它来打斜孔。常规冲击钻头，其结构特征是钻头上小下大、上轻下重，锤体由钢丝绳牵引，钻头体的下部用低碳钢铸造成一字型、十字形或五爪冲击刃，刃部焊接耐磨块。这种钻头体设计为变截面形态，由于重心垂直向下，上下冲击运动时会由钢丝绳螺旋拧向聚集能量，小角度转动钻头。钻头在上下冲击运动中，不断改变钻头空间朝向，保证数量不多的冲击刃能有效覆盖和破碎全孔底断面。但它应用于斜孔便失去了钻头自动转向的条件。
技术实现思路
本技术目的是为了解决冲击钻打斜孔，实现轻便、高效、低成本的冲击钻进工艺应用于倾斜钻孔灌注桩的施工，提供了一种实用方便的圆筒导向型冲击钻头，替代大型斜桩施工设备。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下所述:一种圆筒导向型冲击钻头，包括钻头体和提引器，提引器固定在钻头体上方，其特征在于:所述钻头体为圆筒钻头体，钻头体圆筒外壁上设有转向螺旋钢筋，转向螺旋钢筋倾斜环绕在钻头体上，钻头体的底部设有钻头肋板，钻头肋板底部设有梳齿状形排列的冲击刃。所述钻头体底部钻头肋板外壁上设有保径块。所述冲击刃上设有8个边锤牙和多个梳齿状中锤牙。所述钻头体长度大于6m，钻头体长=所钻嵌岩深度+lm。所述圆筒导向型冲击钻头的质量m满足如下公式:Go= [ (mXg)/L]Xk式中:Go——相对重力值，单位:N/cm，取300N/cnT800N/cm ；g——工作地段的重力加速度,单位:cm/s2 ；L——钻头冲击刃的总长度，单位:cm ；k——斜孔摩擦系数。在冲击软岩时，所述圆筒导向型冲击钻头的相对重力值Go取25(T300N/cm ；在冲击中硬岩时，所圆筒导向型冲击钻头的相对重力值Go取35(T400N/cm ；在冲击硬岩时，所述圆筒导向型冲击钻头的相对重力值Go取50(T600N/cm ；在冲击极硬岩时，所述圆筒导向型冲击钻头的相对重力值Go取65(T800N/cm。本技术有益效果在于:实现了冲击打斜桩，达到了采用轻便、高效、低成本的冲击钻机,替代大型回转钻机施工嵌岩斜桩的目的,扩大了大口径嵌岩斜桩的应用范围，有利于水域作业安全。附图说明以下结合附图以及实施例对本技术做进一步的说明。图1为本技术剖面图；图中:1、钻头体；2、提引器；3、转向螺旋钢筋；4、钻头肋板；5、保径块；6、边锤牙；7、中锤牙具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对技术进行进一步详细说明。一种圆筒导向型冲击钻头，包括钻头体I和提引器2，提引器2固定焊接在钻头体I上方，用以连接卷扬钢丝绳，所述钻头体I为圆筒钻头体，一般长度在6米以上，上下直径相同，长筒的作用是导向保直，防止斜桩向下延深出现孔斜、抛物线孔形等弊病；钻头体I圆筒外壁上设有转向螺旋钢筋3，转向螺旋钢筋3倾斜环绕焊接在钻头体I圆筒上，转向螺旋钢筋3的作用是促使钻头体I在上下冲击时，转向螺旋钢筋3沿孔壁运动会协力钻头体I进行小角度的变位，解决冲击刃有效覆盖桩孔全断面而不留盲区的问题，转向螺旋钢筋3还能减少钻头体与孔壁的接触面，减少上下运动的摩擦阻力，同时形成钻头体I在孔壁间的外环空隙，有利于钻头冲击下行时泥浆排泄上返，减小水阻，提高冲击功。钻头体的底部为8组钻头肋板4，钻头肋板4上设有梳齿状形排列的冲击锤牙，6和7钻头体I圆筒底部外壁设有保径块5，钻头体I采用厚壁钢管，钻头体外径比钢管桩内径小100mm。所述钻头体长度大于6m，具体钻头体I长=嵌岩深度+lm，所述钻头体I采用厚壁钢管，厚度为16_18mm。决定冲击钻进相对重力值的重要参数是冲击钻头本身的质量。设计长筒型冲击钻头体1，除了加长导向之外，本身也有加大钻头重力的功能，而且钻头质量是可调可控的，依据岩石性质，因地制宜加以调整。所述的圆筒导向型冲击钻头生产效率取决于钻头体I的重力，实际计算时采用单位厘米钻头刃长上的钻具的相对重力，即相对重力值G0.所述圆筒导向型冲击钻头的质量m满足如下公式:Go= [ (mXg)/L]Xk式中:Go-相对重力值，N/cm ；m——钻头工作部分的质量，包括钻头、导向、绳索连接器等，kg ；g——工作地段的重力加速度，cm/s2 ；L——钻头冲击刃的总长度，cm ；k—斜孔摩擦系数。相对重力值Go在软岩中取25(T300N/cm ;在中硬岩中取35(T400N/cm ;在硬岩中取 50(T600N/cm ;在极硬岩中取 65(T800N/cm。钻头下冲时所受阻力包括:钻头体I与孔壁的摩擦阻力、泥浆的粘滞阻力和钻头下行时泥浆排泄上返阻力。要特别注意，尽量加大泄水断面，以减小冲击时泥浆对钻头的下行阻力，提闻冲击功。钻头体I的底部设有梳齿状形排列的冲击刃，斜桩冲击钻头要求的冲击刃尽可能多刃，以实现全断面的有效破碎岩石，但增加冲击刃数量和满足相对重力值的要求是相矛盾的。通常冲击钻头的冲击刃是十字形的(4爪)，斜桩冲击刃考虑覆盖全断面，不留盲区，冲击刃要有所增加，这必然带来相对重力值的下降，直接影响生产效率。为解决这个矛盾，将斜桩钻头的冲击刃设计为梳齿状形排列，并改变锤牙形状，用小型锤牙替代大型锤牙，冲击刃上设计有8个梳齿状边锤牙6和多个梳齿状中锤牙7，这样就把原本常规的十字型的冲击刃，改进成不同半径多圆点分布梳齿状锤牙，在满足增加冲击刃的情况下，控制冲击刃的总长度，以满足破碎岩石的相对重力值的要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆筒导向型冲击钻头，包括钻头体和提引器，提引器固定在钻头体上方，其特征在于：所述钻头体为圆筒钻头体，钻头体圆筒外壁上设有转向螺旋钢筋，转向螺旋钢筋倾斜环绕在钻头体上，钻头体的底部设有钻头肋板，钻头肋板底部设有梳齿状形排列的冲击刃。

【技术特征摘要】
1.一种圆筒导向型冲击钻头，包括钻头体和提引器，提引器固定在钻头体上方，其特征在于:所述钻头体为圆筒钻头体，钻头体圆筒外壁上设有转向螺旋钢筋，转向螺旋钢筋倾斜环绕在钻头体上，钻头体的底部设有钻头肋板，钻头肋板底部设有梳齿状形排列的冲击刃。2.根据权利要求1所述的一种圆筒导向型冲击钻头，其特征在于:所述钻头体底部钻头肋板外壁上设有保径块。3.根据权利要求1所述的一种圆筒导向型冲击钻头，其特征在于:所述冲击刃上设有8个梳齿状边锤牙和若干个梳齿状中锤牙。4.根据权利要求1所述的一种圆筒导向型冲击钻头，其特征在于:所述钻头体长度>6m,钻头体长=所钻嵌岩深度+lm。5.根据权利要求1所述的一种圆筒导向型冲击钻头，其特征在于，所述圆筒导向型冲击钻头的质量m满足如下公式:Go= [ (mX g) /L] X k 式中:Go——...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世京，雷健，陈珉皓，刘延敏，
申请(专利权)人：深圳市孺子牛建设工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：