筒式鑽具的製作方法
2023-09-20 07:07:25 2
專利名稱：筒式鑽具的製作方法
技術領域：
本發明涉及成孔作業用鑽具，具體涉及一種筒式鑽具。
背景技術：
鑽孔樁施工中，經常遇到漂石、塊石及大粒徑卵石、石爭石等地下障礙 物，這樣成樁工期就會數倍地延長。因此，對於成孔作業的樁工機械來說， 鑽具是最關鍵的部件之一。
目前，在成孔施工鑽機跳動嚴重或明顯感到扭矩不足的工況，鑽進施
工工藝通常採用分級鑽進方式，具體步驟為首先使用與樁孔等徑的鑽具 鑽出引導孔，然後使用小筒徑的鑽具在樁孔中央鑽出一個小孔，最後再使 用與樁孔等徑的鑽具完孔。相比於一次成孔工藝，分級鑽進工藝一方面可 以化解鑽機能力不足，另一方面有利於二級鑽進中障礙物的位移及互相撞 擊，提高成孔速度。
現有技術中，為保證鑽進時鑽具不會發生較大的傾斜現象，小孔鑽進 施工所使用的筒鑽直徑與樁孔直徑之差較小，以使得小孔鑽進過程中鑽具 與導向孔同軸，從而確保後續成孔工藝的順利進行。但是，由於該筒鑽的 直徑較大，因此，在小孔鑽進過程中還存在著鑽進阻力比較大的問題，不 能獲得較高的成孔效率。
發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於，提供一種用於分級鑽進 工藝的筒式鑽具，在小孔鑽進過程中產生較小的阻力，以獲得較高的成孔 效率。
本發明提供的筒式鑽具，包括由上至下依次設置的連接部件、筒體和 切削工具；還包括扶正部件，所述扶正部件固定設置在筒體上端部外側， 且其迴轉外徑與樁孔的孔徑 一致。 優選地，所述扶正部件包括扶正套筒和若干個連接件；所述扶正套筒 套裝在所述筒體上端部的外側；所述若干個連接件分別固定設置在所述扶 正套筒與筒體之間。
優選地，所述扶正部件還包括若干個導向條，分別沿軸向固定設置在 所述扶正套筒的外周表面。
所述若干導向條的上、下端面分別與所述扶正套筒的上、下端面齊平。 優選地，沿所述筒體的外圓柱表面呈螺旋上升狀設置有若干個外導向條。
所述若干個外導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述筒體的兩側， 每組外導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置。
優選地，沿所述筒體的內圓柱表面呈螺旋上升狀設置有若干個內導向條。
所述若干個內導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述筒體的兩側， 每組內導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置。
優選地，所述兩組外導向條與兩組內導向條分別沿周向交錯設置。
優選地，所述筒體上具有徑向貫通的開口，所述開口設置在最上方的 外導向條上端部的外周。
本發明提供的筒式鑽具與現有技術相比，本發明在筒體上端部設置有 扶正部件，該4夫正部件的迴轉外徑與樁孔的孔徑一致，在分級鑽進施工的 小孔鑽進過程中，扶正部件與樁孔內壁相抵以保證筒鑽的導正；這樣，相 對於樁孔孔徑來說，筒鑽直徑可以設計為較小尺寸；因此，基於一定的驅 動力矩，相對應的鑽進阻力(包括端承阻力和切向抗扭阻力)將大大減小， 而每個鑽齒對孔底硬巖的壓力和切向切削力卻大大提高了 ，進而提高破碎 巖石和成孔的效率;同時，可彌補加壓力不足和扭矩不足的缺陷。
另外，由於小孔直徑較小，因此在二級鑽進過程中，每個切削工具都 增大了對孔底地層的旋轉切削力和正壓力，從而提高二級鑽進效率，進一 步彌補了鑽機在硬地層加壓力不足的缺陷。
本發明的優選方案中，所述扶正套筒的外側表面上設置有若干導向條，
工作狀態只有導向條與樁孔孔壁接觸，減少了孔壁與扶正部件之間的摩擦； 在提鑽或下鑽時，確保液體保護液在導向條之間上下流通，避免扶正套筒 上方或下方的液體壓力過高。
在本發明的另一優選方案中，所述筒體的內、外筒壁上分別設置有內、 外導向條，鑽具迴轉時，內、外導向條可將鑽渣導向上方，避免重複鑽削； 另外，所述內、外導向條均分為兩組且沿周向交錯設置，使得筒體處於良 好的受力狀態，提高鑽具的使用壽命。另外，在最上方的外導向條上端部 外周的筒體上開有徑向貫通的開口，當筒體外側的鑽渣隨導向條上移至開
口處時，可經此開口落入筒體內部；並可保證在提鑽或下鑽時，液體保護 液可以順利的在筒壁內外流通。
本發明提供的筒式鑽具，可用於旋挖鑽機或者其它樁工機械，特別是 在鑽機加壓力不足的情況下進行硬質巖層的分級鑽進工藝。
圖la和圖lb是本發明所述筒式鑽具的立體圖2是本發明的主視圖3是本發明的側視圖4是本發明的剖視圖5是本發明的仰視圖
圖6是本發明的俯視圖。
圖1 -圖6中
連接部件1、加強筋11、筒體2、外導向條21、開口 22、內導向條23、 連接板24、切削工具3、扶正部件4、扶正套筒41、連接件42、導向條43。
具體實施例方式
本發明的核心是提供一種筒式鑽具，包括由上至下依次設置的連接部 件、筒體和切削工具；還包括扶正部件，所述扶正部件固定設置在筒體上 端部外側，且其迴轉外徑與樁孔的孔徑一致；鑽具迴轉過程中，扶正部件的外壁與樁孔孔壁相抵起到導正小孔鑽進作用，這樣，筒體直徑可設計成 較小的尺寸，進而大大減小鑽削阻力，提高成孔效率。
為了使本領域的技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合說 明書附圖作進 一 步的詳細說明。
請參見圖1，該圖為本發明的立體圖。其中，圖la為基於上方視角得 到的立體圖，圖lb為基於下方視角得到的立體圖。
本發明主要包括連接部件1、筒體2、切削工具3和扶正部件4，如圖 la所示，所述連接部件l設置在鑽具的上方，用於實現筒式鑽具與動力驅 動裝置的可靠連接，所述筒體2和切削工具3依次設置在連接部件1的下 方。其中，連接部件1的接口形式及尺寸要根據動力裝置的接口形式確定， 在此不予贅述。在筒體2上端部的外側設置有扶正部件4，施工時，所述 筒體2迴轉外徑的大小需要根據實際樁孔孔徑來確定，因此，本發明所述 筒式鑽具可根據建築基礎工程中樁孔孔徑的標準設計為不同的筒徑系列， 以適應不同的使用工況。當然，對於旋挖鑽機來說，在整車出廠時即可配 備不同筒徑系列的本發明所述筒式鑽具，供用戶自行選用。
特別說明的是，所述筒體2的外徑需要依據樁孔孔徑和鑽機的實際加 壓力及所鑽地層的硬度等因素計算得出，總成，確定其外徑的基本原則是 相對於樁孔孔徑來說，在滿足高效鑽進的需要的前提下，筒體外徑應該設 計為最小。
另外，如圖la所示，在連接部件1的外周設置有加強筋11，用於加 強連接部件1與筒體2之間的固定連接關係。
如圖lb所示，本發明所述切削工具3為圓錐形鑽齒，所述若干個鑽齒 沿所述筒體2的下沿均布設置，對孔底地層做旋轉切削和加壓鑽進。需要 說明的是，所述切削工具3不局限於圖中所示的圓錐形齒，它也可以是具 有切削刃的鑽齒，該齒形不是本發明的發明點，故在此不作詳細闡述。在 所述筒體2的外圓柱表面上設置有若干個外導向條21,每個所述外導向條 21呈螺旋上升狀設置，鑽具迴轉時，鑽渣會隨著鑽具的迴轉而沿著外導向
條21上移，可防止鑽渣積存在孔底，這樣，避免了重複鑽削而影響成孔效 率，同時，樁孔內的保護液可沿所述外導向條21之間形成的空間上下流通， 避免局部流體壓力過大而影響鑽具正常工作。
為減輕筒式鑽具的自重，本方案所述扶正部件4採用套筒結構。如圖 la和圖lb所示，所述扶正部件4包括扶正套筒41和若干個連接件42;所 述扶正套筒41套裝在所述筒體2上端部的外側，若干個連接件42置於所 述扶正套筒41與筒體2之間形成的環形空間內，用於實現扶正套筒41的 可靠固定。所述扶正部件4還包括若干個導向條43,分別沿軸向固定設置 在所述扶正套筒41的外周表面。工作狀態時，所述導向條43與導向樁孔 的孔壁接觸，這樣，減少了孔壁與扶正部件4之間的摩擦；在提鑽或下鑽 時，確保樁孔內的保護液在導向條43之間上下流通，避免扶正套筒41上 方或下方的液體壓力過高而影響鑽具正常工作。
與現有技術的筒式鑽具相比，本方案所^提供的筒式鑽具在筒體上端部 設置有扶正部件，在分級鑽進施工的小孔鑽進過程中，扶正部件與樁孔內 壁相抵以保證筒鑽的導正；這樣，相對於樁孔孔徑來說，筒鑽直徑可以設 計為較小尺寸。因此，基於一定的驅動力矩，相對應的鑽進阻力(包括端 承阻力和切向抗扭阻力)將大大減小，而每個鑽齒對孔底硬巖的壓力和切 向切削力卻大大提高了，進而可提高破碎巖石的效率和成孔效率；同時， 可彌補加壓力不足和扭矩不足的缺陷。另外，由於小孔直徑較小，因此在 二級鑽進過程中，每個切削工具都增大了對孔底地層的旋轉切削力和正壓 力，從而提高二級鑽進效率。
請參見圖2，該圖是本發明的主視圖。
如圖2所示，可清楚得出所述外導向條21呈螺旋上升狀設置，且若干 個外導向條21沿軸向由上至下依次間隔設置。在所述筒體2上具有徑向貫 通的開口22,所述開口 22設置在最上方的外導向條21上端部的外周，當 鑽渣隨最上方的外導向條21上移至其上端部附近時，可經所述開口 22落 入筒體2的內腔，提鑽時，即完成攜渣和卸渣的才喿作。另夕卜，樁孔內的保
護液可經開口 22流通於筒體2內夕卜，進而保證筒體2內外的液體壓力均衡。 請參見圖3，該圖是本發明的側視圖。
如圖3所示，在所述筒體2的外表面上，所述若干個外導向條21分為 兩組，且沿徑向對稱設置在所述筒體2的兩側，每組外導向條21均沿軸向 由上至下依次間隔設置。實際上，所述外導向條21不局限於圖中所示的若 幹個外導向條21,它可以採用 一根螺旋上升的導向條來實現鑽渣導向的功 能，只要滿足使用需要均本專利的保護範圍內。
如圖2和圖3所示，所述若干導向條43的上、下端面分別與所述扶正 套筒41的上、下端面分別齊平。
請參見圖4，該圖是本發明的剖視圖。
如圖4所示，在所述筒體2的內壁上也設置有導向條，沿所述筒體2 的內圓柱表面設置有若干個內導向條23,每個所述內導向條23呈螺旋上 升狀設置，鑽具迴轉時，所述筒體2內的鑽渣會隨著鑽具的迴轉而沿著內 導向條23上移，同樣地，可防止鑽渣積存在孔底，進而避免重複鑽削影響 成孔效率；同樣地，樁孔內的保護液可沿所述內導向條23之間形成的空間 上下流通，避免局部流體壓力過大。其中，所述若干個內導向條23分為兩 組且沿徑向對稱設置在所述筒體2的兩側，每組內導向條23均沿軸向由上 至下依次間隔設置。
請參見圖5，該圖是本發明的仰視圖。
如圖5所示，沿周向，所述兩組外導向條21與兩組內導向條23分別 交錯設置。內外交錯設置導向條的設計不僅可以使得筒體2在工作狀態處 於均勻受力狀態，而且在鑽具迴轉過程中各方向的轉動慣量分布均勻，從 而進一步提高鑽具的使用壽命。
圖中所示，所述若干個連接件42沿周向均布設置在所述筒體2與扶正 套筒41之間的環形空間內。所述若干個導向條43沿周向均布設置在所述 扶正套筒41的外周表面上。
請參見圖6,該圖是本發明的俯視圖。
如圖6所示，在所述筒體2的上端上設置有連接板24,以增加所述連 接部件1與筒體2之間的接觸面積，進而保證兩者之間的可靠連接，提高 鑽具的抗扭轉和抗壓能力。
綜上，針對分級鑽進工藝，本發明才是供的筒式鑽具通過扶正部件為鑽 進導正提供了可靠的保證，所述扶正部件固定設置在筒體上端部外側，且 其迴轉外徑與樁孔的孔徑一致；這樣，筒體直徑可設計成較小的尺寸，進 而大大減小鑽削阻力，提高鑽具的鑽削性能和成孔效率。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進 和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1、筒式鑽具，包括由上至下依次設置的連接部件、筒體和切削工具，其特徵在於，還包括扶正部件，固定設置在筒體上端部外側，所述扶正部件的迴轉外徑與樁孔的孔徑一致。
2、 根據權利要求1所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述扶正部件包括 扶正套筒，套裝在所述筒體上端部的外側；和若干個連接件，分別固定設置在所述扶正套筒與筒體之間。
3、 根據權利要求2所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述扶正部件還包括若干個導向條，分別沿軸向固定設置在所述扶正套筒的外周表面。
4、 根據權利要求3所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述若干導向條的 上、下端面分別與所述扶正套筒的上、下端面齊平。
5、 根據權利要求1所述的筒式鑽具，其特徵在於，沿所述筒體的外圓 柱表面呈螺旋上升狀設置有若干個外導向條。
6、 根據權利要求5所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個外導向 條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述筒體的兩側，每組外導向條均沿軸向由 上至下依次間隔設置。
7、 根據權利要求1所述的筒式鑽具，其特徵在於，沿所述筒體的內圓 柱表面呈螺旋上升狀設置有若干個內導向條。
8、 根據權利要求7所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個內導向 條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述筒體的兩側，每組內導向條均沿軸向由 上至下依次間隔設置。
9、 根據權利要求8所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述兩組外導向條 與兩組內導向條分別沿周向交錯設置。
10、 根據權利要求9所述的筒式鑽具，其特徵在於，所述筒體上具有徑 向貫通的開口，所述開口設置在最上方的外導向條上端部的外周。
全文摘要
本發明公開一種筒式鑽具，包括由上至下依次設置的連接部件、筒體和切削工具；還包括扶正部件，所述扶正部件固定設置在筒體上端部外側，且其迴轉外徑與樁孔的孔徑一致。優選地，所述扶正部件包括扶正套筒和若干個連接件；所述扶正套筒套裝在所述筒體上端部的外側；所述若干個連接件分別固定設置在所述扶正套筒與筒體之間。本發明在筒體上端部設置的扶正部件與樁孔內壁相抵以保證筒鑽的導正，筒鑽直徑可以設計為較小尺寸。在分級鑽進施工的小孔鑽進過程中，可減小鑽進阻力，提高成孔效率；並能彌補加壓力不足和扭矩不足的缺陷。本發明提供的筒式鑽具，可用於旋挖鑽機或者其它樁工機械，特別是在鑽機加壓力不足的情況下進行硬質巖層的分級鑽進工藝。
文檔編號E21B10/00GK101343983SQ20081011880
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月22日 優先權日2008年8月22日
發明者吳方曉, 水俊峰, 高春華, 黃志明, 黎中銀 申請人:北京市三一重機有限公司