雙層筒式鑽具的製作方法

2023-10-17 06:28:44 1

專利名稱：雙層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：
旋挖鑽進施工時選用合適的鑽具至關重要，它對減少鑽具本身的消耗、 節約能源、提高成孔的速度和質量以及整個施工效率的提高都有著重要的 作用。
對於碎石或卵石地層等鑽進施工工況來說，可以選用錐螺旋鑽具或筒 式鑽具。在實際施工過程中，上述兩種鑽具都存在著影響成孔質量或效率 的問題。其中，採用錐螺旋鑽頭鑽進過程中不能實現理想的導向，成孔會
發生傾斜現象，影響成孔質量；另外，採用錐螺旋鑽頭不能有效攜帶鑽渣， 部分鑽渣滯留在孔底，影響成孔效率。其中，採用現有的筒式鑽具能夠克 月良錐螺旋鑽頭在施工中存在的導向問題，但是，由於筒體內腔較大且地層 特點所決定的鑽渣之間的粘附性低，因此，大部分鑽渣滯留在孔底，現有 筒式鑽具無法實現有效地攜帶鑽渣，隨著鑽具的繼續鑽進易出現卡鑽等事 故，鑽進效率較低。
有鑑於此，針對碎石或卵石地層等鑽進施工工況，亟待研製開發出一 種鑽具，即能夠保證可靠的鑽進導向又能夠實現有效的攜帶鑽渣，以提高 成孔質量和成孔效率。

發明內容
針對上述缺陷，本發明解決的技術問題在於，提供一種雙層筒式鑽具。 本發明提供的雙層筒式鑽具，包括連接部件、內筒體、外筒體和若干 切削工具；所述內筒體的上端部與連接部件固定連接；所述外筒體套裝在 所述內筒體的外側，且在外筒體內圓柱表面與內筒體外圓柱表面之間形成 環形空腔；所述外筒體的上端部與連接部件固定連接；所述若干切削工具
分別固定設置在所述內筒體和外筒體的下沿上；其中，所述內筒體和外筒 體上分別設置有若干個沿筒體圓柱表面呈螺旋上升狀的導向條。
優選地，所述內筒體上的切削工具的下緣低於所述外筒體上的切削工 具的下緣。
優選地，所述外筒體上的若干個導向條具體為若干個第一外導向條和 若干個第一內導向條；所述若干個第一外導向條設置在所述外筒體的外圓 柱表面上；所述若干個第一內導向條設置在所述外筒體的內圓柱表面上。
所述若干個第一外導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述外筒體的 兩側，每組第 一外導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置。
所述若干個第一內導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述外筒體的 兩側，每組第一內導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置；所述兩組第一 外導向條與兩組第一內導向條分別沿周向交確fi殳置。
優選地，所述外筒體上具有徑向貫通的第一開口，所述第一開口設置 在最上方的第一外導向條上端部的外周。
優選地，所述內筒體上的若干個導向條具體為若干個第二外導向條和 若干個第二內導向條；所述若干個第二外導向條設置在所述內筒體的外圓 柱表面上；所述若干個第二內導向^i殳置在所述內筒體的內圓柱表面上。
所述若干個第二外導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述內筒體的 兩側，每組第二外導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置。
所述若干個第二內導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述內筒體的 兩側，每組第二內導向條均沿軸向由上至下依次間隔設置；所述兩組第二 外導向條與兩組第二內導向條分別沿周向交錯設置。
優選地，所述內筒體上具有徑向貫通的第二開口，所述第二開口設置 在最上方的第二外導向條上端部的外周。
本發明提供的雙層筒式鑽具與現有技術相比，現有筒式鑽具的筒體內 腔較大，攜渣效果效差，特別對於碎石或卵石鑽層來說，地層特點決定了 鑽渣之間粘附性低，因此，現有筒式鑽具無法實現有效的攜帶鑽渣，鑽削效率較低；本發明在現有筒式鑽具的基礎上，增設有內層筒鑽，這樣，鑽 具的攜帶鑽渣空間劃分為兩個部分內筒體的內腔和內外筒體之間的所形 成的環形空間，相比於現有的單層筒鑽，較小的攜渣空間利於攜帶硬質顆 粒狀的鑽渣，可提高鑽具的攜渣能力，因此，有效避免了卡鑽等事故的發 生，進而提高鑽削效率及成孔速度；另外，內外兩層筒鑽同時進行鑽進， 提高了鑽具的鑽削能力，並進一步提高鑽削效率。
本發明的優選方案中，所述內筒體上的切削工具的下緣低於所述外筒 體上的切削工具的下緣，即內層鑽筒的工作高度低於外層鑽筒的工作高度， 鑽進施工時，內筒體下端的切削工具首先進入工作狀態，鑽削孔底中心處 的地層；外筒體下端的切削工具隨後進入工作狀態，其中，內筒體鑽進時 的切削半徑較小，故鑽削阻力相對較小，而在外筒體鑽進時，孔底中心部 的地層已完成鑽削，外筒體的鑽削阻力減小。因此，在驅動力、鑽削直徑 等相關參數相同的前提下，可加大鑽機作用在孔底的加壓力和切削力，進 一步提高了鑽具的鑽削能力。
本發明提供的雙層筒式鑽具，可用於旋挖鑽機或者其它樁工機械進行 石爭石或卵石地層的施工。


圖la和圖lb是本發明所述雙層筒式鑽具的立體圖2是本發明所述雙層筒式鑽具的主視圖3是是圖2的A-A向剖視圖4是本發明所述雙層筒式鑽具的俯視圖5是圖3的B-B剖視圖6是本發明所述雙層筒式鑽具的仰視圖。
圖1 —圖6中
連接部件1、加強筋板11、連接板12、內筒體2、第二外導向條21 第二內導向條22、第二開口23、外筒體3、第一外導向條31、第一內導向 條32、第一開口33、若干切削工具4、環形空腔具體實施例方式
本發明的設計要點在於在現有筒式鑽具的基礎上增設了內層筒鑽， 將筒式鑽具的攜渣空間分成兩個部分內筒體的內腔和內外筒體之間的所 形成的環形空間；本發明的雙型腔結構的筒式鑽具利於攜帶硬質顆粒狀的 鑽渣，從而提高鑽具的攜渣能力，能夠有效避免發生鑽渣滯留於孔底引起 的卡鑽等現象，進而提高鑽削效率。
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、內筒體2、外筒體3和若干切削工具4。
其中，所述連接部件1用於實現本發明所述雙層筒式鑽具與動力頭(或 其它驅動裝置)之間的可靠連接，圖中所示連接部件1的箱形結構件，同 時為提高其自身的抗扭能力，在該箱形結構的四個角部連接處均設置有加 強筋板ll。需要說明的是，由於連接部件1不是本專利的發明點所在，故 其詳細結構在此不予贅述。
其中，內外嵌套的內筒體2和外筒體3的上端部分別與所述連接部件 1固定連接，如圖la中所示，所述連接部件1的下端固定設置有連接板12, 所述內筒體2和外筒體3的上端部分別與該連接板12固定連接；所述外筒 體3套裝在所述內筒體2的外側且在外筒體3的內圓柱表面與內筒體2的 外圓柱表面之間形成環形空腔5,即，鑽具的攜渣空間由內筒體2分隔為 兩個部分內筒體2的內腔和內外筒體之間的所形成的環形空腔5;特別 說明的是，在外筒體3的鑽削直徑確定的前提下，所述內筒體2與外筒本 3之間的徑向距離可以根據地層碎石或卵石的粒度大小的實際情況來確 定。實際上，若粒度較大，則徑向距離可相對遠些，若粒度較小，則徑向 距離可相對近些，以滿足攜渣需要。
其中，所述若干切削工具4分別固定設置在所述內筒體2和外筒體3的下沿上；同樣，所述切削工具4不是本專利的發明點，基於現有技術， 其結構形式和材質可根據施工成本的需要而選擇(鑽齒或其它的硬質切削 工具)；或者根據具體地層的碎石或卵石特性而選擇，以使其切削效果達到 最佳。
其中，所述內筒體2和外筒體3上分別設置有若干個沿筒體圓柱表面 呈螺旋上升狀的導向條，以防止鑽渣積存在孔底，進而避免重複鑽削影響 成孔效率；同時，樁孔內的保護液可沿所述外導向條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。
施工中，本發明所述雙層筒式鑽具在動力頭(或其它驅動裝置)的作 用下進行鑽進操作，隨著切削工具旋轉切削地層，鑽渣進入內筒體2的內 腔和內外筒體之間的所形成的環形空腔5後沿著導向條上移， 一次鑽削操 作完成後提鑽，此時，動力頭(或其它驅動裝置)進行正、反轉交替高速 轉動，從而快速地完成卸渣操作。
請參見圖2，該圖是本發明所述雙層筒鑽的主視圖。
如圖2所示，所述內筒體2上的切削工具4的下緣低於所述外筒體3 上的切削工具4的下緣，即內層鑽筒的工作高度低於外層鑽筒的工作高度， 鑽進施工時，內筒體2下端的切削工具4首先進入工作狀態，鑽削孔底中 心處的地層；外筒體3下端的切削工具4隨後進入工作狀態。由於內筒體 鑽進時的切削半徑較小，故鑽削阻力相對較小，而在外筒體鑽進時，孔底 中心部的地層已完成鑽削，外筒體的鑽削阻力減小；在驅動力、鑽削直徑 等相關參數相同的前4是下，加大了鑽才幾作用在孔底的加壓力和切削力，進 一步提高了鑽具的鑽削能力。
請參見圖3,該圖是圖2的A-A向剖視圖。
如圖3所示，所述外筒體3上的若干個導向條具體為若干個第一外導 向條31和若干個第一內導向條32;所述若干個第一外導向條31設置在所 述外筒體3的外圓柱表面上；所述若干個第一內導向條32設置在所述外筒 體3的內圓柱表面上。實際上，所述第一外導向條31和第一內導向條32不局限於圖中所示的若干個，它們均可以採用一根螺^^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。
請參見圖4，該圖是本發明的俯視圖。
如圖4所示，所述若干個第一外導向條31分為兩組，且沿徑向對稱設 置在所述外筒體3的兩側，每組第一外導向條均沿軸向由上至下依次間隔 設置。
所述若干個第一內導向條32分為兩組，且沿徑向對稱設置在所述外筒 體3的兩側，每組第一內導向條32均沿軸向由上至下依次間隔設置。
結合圖3和圖4所示，所述兩組第一外導向條31與兩組第一內導向條 32分別沿周向交錯設置。內外交錯設置導向條的設計不僅可以使得外筒體 3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。
如圖3所示，所述外筒體3上具有徑向貫通的第一開口 33,所述第一 開口 33設置在最上方的第一外導向條31上端部的外周。當鑽渣隨最上方 的第一外導向條31上移至其上端部附近時，可經所述第一開口 33落入外 筒體3的內腔，提鑽時，即完成攜渣和卸渣的操作。另外，樁孔內的保護 液可經第一開口 33流通於外筒體3內外，進而保證外筒體3內外的液體壓 力均衡。實際上，所述第一開口 33可沿外筒體3的軸向設置在最上方的幾 個第一外導向條31上端部的外周。
請參見圖5，該圖是圖3的B-B剖視圖。
結合圖5和圖3所示，所述內筒體2上的若干個導向條具體為若干個 第二外導向條21和若干個第二內導向條22;如圖5所示，所述若干個第 二外導向條21設置在所述內筒體2的外圓柱表面上；如圖3所示，所述若 幹個第二內導向條22設置在所述內筒體2的內圓柱表面上。實際上，所述 第二外導向條21和第二內導向條22也可以不局限於圖中所示的若干個， 它們均可以採用 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。
請參見圖6，該圖是本發明所述雙層筒式鑽具的仰視圖。
如圖6所示，所述若千個第二外導向條21分為兩組且沿徑向對稱設置
在所述內筒體2的兩側，每組第二外導向條21均沿軸向由上至下依次間隔設置。
所述若干個第二內導向條22分為兩組且沿徑向對稱設置在所述內筒 體2的兩側，每組第二內導向條22均沿軸向由上至下依次間隔設置；所述 兩組第二外導向條21與兩組第二內導向條22分別沿周向交錯設置。同樣，
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。
如圖2所示，所述內筒體2上具有徑向貫通的第二開口 23，所述第二 開口 23設置在最上方的第二外導向條21上端部的外周。同理，當鑽渣隨 最上方的第二外導向條21上移至其上端部附近時，可經所述第二開口 23 落入內筒體2的內腔，提鑽時，即完成攜渣和卸渣的才喿作。另外，樁孔內 的保護液可經第二開口 23流通於內筒體2內夕卜，進而保證內筒體2內外的 液體壓力均衡。實際上，所述第二開口 23也可沿內筒體2的軸向設置在最 上方的幾個第二外導向條21上端部的外周。
特別說明的是，所述內筒體2和外筒體3上的導向條的旋向相同為最 佳方案，即，所述第一外導向條31、第一內導向條32、第二外導向條21 和第二內導向條22的螺旋上升的方向一致，以確保鑽渣隨鑽具的轉動沿導 向條可靠地上移並進入鑽具內腔。
綜上，基於碎石或卵石地層的特點，本發明利用雙層鑽筒提高了鑽具 攜渣能力，避免了鑽渣滯留在孔底而產生卡鑽等事故的發生，因此，大大 提高了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、雙層筒式鑽具，其特徵在於，包括連接部件；內筒體，其上端部與連接部件固定連接；外筒體，套裝在所述內筒體的外側，且在外筒體內圓柱表面與內筒體外圓柱表面之間形成環形空腔；所述外筒體的上端部與連接部件固定連接；和若干切削工具，分別固定設置在所述內筒體和外筒體的下沿上；其中，所述內筒體和外筒體上分別設置有若干個沿筒體圓柱表面呈螺旋上升狀的導向條。
2、 根據權利要求1所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述內筒體上 的切削工具的下緣低於所述外筒體上的切削工具的下緣。
3、 根據權利要求1或2所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述外筒 體上的若干個導向條具體為若干個第一外導向條，設置在所述外筒體的外圓柱表面上；和 若干個第一內導向條，設置在所述外筒體的內圓柱表面上。
4、 根據權利要求3所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個第 一外導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述外筒體的兩側，每組第一外導 向條均沿軸向由上至下依次間隔設置。
5、 根據權利要求4所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個第 一內導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述外筒體的兩側，每組第一內導 向條均沿軸向由上至下依次間隔設置；且所述兩組第一外導向條與兩組第一 內導向條分別沿周向交錯設置。
6、 根據權利要求5所棕的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述外筒體上 具有徑向貫通的第一開口，所述第一開口設置在最上方的第一外導向條上端 部的外周。
7、 根據權利要求1或2所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述內筒 體上的若干個導向條具體為 若干個第二外導向條，設置在所述內筒體的外圓柱表面上；和 若干個第二內導向條，設置在所述內筒體的內圓柱表面上。
8、 根據權利要求7所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個第 二外導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述內筒體的兩側，每組第二外導 向條均沿軸向由上至下依次間隔^沒置。
9、 根據權利要求8所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述若干個第 二內導向條分為兩組且沿徑向對稱設置在所述內筒體的兩側，每組第二內導 向條均沿軸向由上至下依次間隔設置；所述兩組第二外導向條與兩組第二內 導向條分別沿周向交錯設置。
10、 根據權利要求9所述的雙層筒式鑽具，其特徵在於，所述內筒體上 具有徑向貫通的第二開口 ，所述第二開口^:置在最上方的第二外導向條上端 部的外周。
全文摘要
本發明公開一種雙層筒式鑽具，包括連接部件、內筒體、外筒體和若干切削工具；所述內筒體的上端部與連接部件固定連接；所述外筒體套裝在所述內筒體的外側，且在外筒體內圓柱表面與內筒體外圓柱表面之間形成環形空腔；所述外筒體的上端部與連接部件固定連接；所述若干切削工具分別固定設置在所述內筒體和外筒體的下沿上；其中，所述內筒體和外筒體上分別設置有若干個沿筒體圓柱表面呈螺旋上升狀的導向條。本發明攜帶鑽渣的空間劃分為兩個部分內筒體的內腔和內外筒體之間的所形成的環形空間，有利於攜帶硬質顆粒狀的鑽渣，大大提高了鑽具的攜渣能力，進而可有效避免卡鑽等事故的發生，提高鑽削效率及成孔速度。
文檔編號E21B10/00GK101343982SQ20081011880
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