申请/专利权人：江苏师范大学

申请日：2018-07-11

公开（公告）日：2020-11-24

公开（公告）号：CN108915602B

主分类号：E21B10/43(20060101)

分类号：E21B10/43(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.24#授权;2018.12.25#实质审查的生效;2018.11.30#公开

摘要：一种双层吸尘钻头，包括内钻头、外钻头、前钻杆、套筒、空心钻杆和行星轮。套筒套在空心钻杆外侧，内钻头为圆锥形，外钻头为圆环形。内钻头位于外钻头中部，内钻头的前端不超过外钻头的前端。内钻头固定在前钻杆的前端，前钻杆的末端具有交叉横杆，交叉横杆固定在空心钻杆前端内壁上。外钻头末端内壁上具有内齿圈，空心钻杆前端外壁上具有外齿圈，内齿圈、行星轮和外齿圈组成行星轮系。本发明的双层吸尘钻头在内钻头外围还具有圆环形外钻头，掘进过程中，外钻头在岩体上先行切割出圆形弱面，内钻头再对弱面进行破碎，内外钻头共同作用，掘进效率更高，且成孔质量高；内外钻头之间从前到后逐渐变窄，不会发生堵塞。

主权项：1.一种双层吸尘钻头，其特征在于，包括内钻头、外钻头、前钻杆、套筒、空心钻杆和行星轮，其中，套筒套在空心钻杆外侧，空心钻杆前端伸出套筒之外；内钻头为圆锥形，内钻头的圆锥面上分布有螺旋刀翼；外钻头为圆环形，外钻头的前端具有锯齿形刀翼；内钻头位于外钻头中部，内钻头的前端不超过外钻头的前端；内钻头固定在前钻杆的前端，前钻杆的末端具有交叉横杆，交叉横杆固定在空心钻杆前端内壁上；外钻头末端内壁上具有内齿圈，空心钻杆前端外壁上具有外齿圈，2个以上行星轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星轮和外齿圈组成行星轮系；外钻头内壁上具有第一上环状凸缘和第一下环状凸缘，第一上环状凸缘位于内齿圈之上，第一下环状凸缘位于内齿圈之下，空心钻杆前端外壁上具有第二上环状凸缘和第二下环状凸缘，第二上环状凸缘位于外齿圈之上，第二下环状凸缘位于外齿圈之下，第一上环状凸缘和第二上环状凸缘相对，第一下环状凸缘和第二下环状凸缘相对，行星轮卡在第一上环状凸缘、第一下环状凸缘、第二上环状凸缘和第二下环状凸缘围成的壳内，行星轮的轮轴的上端卡在第一上环状凸缘和第二上环状凸缘之间，行星轮的轮轴的下端卡在第一下环状凸缘与第二下环状凸缘之间；行星轮的轮轴末端伸出第一下环状凸缘和第二下环状凸缘的下表面并固定在套筒前端上。

全文数据：一种双层吸尘钻头技术领域[0001]本发明涉及吸尘钻头，尤其涉及一种双层吸尘钻头。背景技术[0002]吸尘钻头是一种可通过钻头后端的空心钻杆将钻头破碎岩体后的碎块输送到钻孔外的钻头。专利CN2013103218973公开了一种反螺旋粉碎吸尘钻头，通过反螺旋转的刀翼将破碎后的碎块输送到钻头后端的喇叭口，再通过喇叭口后端的通道输送出去。这种吸尘钻头一般仅适用于松软岩层，且当岩层中有较大碎块时，很容易堵住喇叭口，造成输送通道堵塞。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种可对岩块进行二次粉碎以防其堵塞钻头内通道的双层吸尘钻头。[0004]为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：[0005]一种双层吸尘钻头，包括内钻头、外钻头、前钻杆、套筒、空心钻杆和行星轮，其中，套筒套在空心钻杆外侧，空心钻杆前端伸出套筒之外；内钻头为圆锥形，内钻头的圆锥面上分布有螺旋刀翼;外钻头为圆环形，其前端具有锯齿形刀翼；内钻头位于外钻头中部，内钻头的前端不超过外钻头的前端；内钻头固定在前钻杆的前端，前钻杆的末端具有交叉横杆，交叉横杆固定在空心钻杆前端内壁上;外钻头末端内壁上具有内齿圈，空心钻杆前端外壁上具有外齿圈，2个以上行星轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星轮和外齿圈组成行星轮系；外钻头内壁上具有第一上环状凸缘和第一下环状凸缘，第一上环状凸缘位于内齿圈之上，第一下环状凸缘位于内齿圈之下，空心钻杆前端外壁上具有第一上环状凸缘和第一下环状凸缘，第二上环状凸缘位于外齿圈之上，第二下环状凸缘位于外齿圈之下，第一上环状凸缘和第二上环状凸缘相对，第一下环状凸缘和第二下环状凸缘相对，行星轮卡在第一上环状凸缘、第一下环状凸缘、第二上环状凸缘和第二下环状凸缘围成的壳内，行星轮的轮轴的上端卡在第一上环状凸缘和第二上环状凸缘之间，行星轮的轮轴的下端卡在第一下环状凸缘与第二下环状凸缘之间；行星轮的轮轴末端伸出第一下环状凸缘和第二下环状凸缘的下表面并固定在套筒前端上。[0006]进一步的，行星齿轮为4个，4个行星齿轮等间距分布在内齿圈与外齿圈之间的空隙内。[0007]进一步的，交叉横杆为两组，两组交叉横杆平行分布。[0008]进一步的，还包括密封环片，密封环片的内缘贴紧空心钻杆的外壁，密封环片的外缘贴紧外钻头的内壁，密封环片的下表面与第一上环状凸缘和第二上环状凸缘的上表面相贝占，轮轴的上端伸出第一上环状凸缘和第二上环状凸缘的上表面并卡在密封环片上。[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的双层吸尘钻头在内钻头外围还具有圆环形外钻头，掘进过程中，外钻头在岩体上先行切割出圆形弱面，内钻头再对弱面进行破碎，内外钻头共同作用，掘进效率更高，且成孔质量高；内外钻头之间从前到后逐渐变窄，内钻头破岩后的碎块若体积较大则会在内外钻头之间被二次粉碎而不会发生堵塞空心钻杆的入口。附图说明[0010]图1为本发明实施例所述的一种双层吸尘钻头的剖面图；[0011]图2为本发明实施例所述的一种双层吸尘钻头的横截面图；[0012]图3为本发明实施例所述的一种双层吸尘钻头的行星轮系结构示意图；[0013]以上图1-3中，1-内钻头；2-外钻头；201-第一上环状凸缘;202-第一下环状凸缘；3_空心钻杆;301-第二上环状凸缘;302-第二下环状凸缘;4-套筒;5-前钻杆;501-交叉横杆;6-行星轮;601-轮轴;7-密封环片。具体实施方式：[0014]下面参照附图对本发明做进一步描述。[0015]实施例[0016]如图1所示，一种双层吸尘钻头，为轴对称结构，包括内钻头1、外钻头2、空心钻杆3、套筒4、前钻杆5和行星轮6,其中，套筒4套在空心钻杆3外侧，空心钻杆3前端伸出套筒4之外。内钻头1为圆锥形，内钻头1的圆锥面上分布有螺旋刀翼。外钻头2为圆环形，其前端具有锯齿形刀翼。内钻头1位于外钻头2之中，内钻头1的前端不超过外钻头2的前端。内钻头1固定在前钻杆5的前端，前钻杆5的末端具有两组平行的交叉横杆501，交叉横杆501固定在空心钻杆3前端内壁上。外钻头2末端内壁上具有内齿圈，空心钻杆3前端外壁上具有外齿圈。图2所示为图1中A-A处的横截面图，4个行星轮6等间距分布于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星轮6和外齿圈组成行星轮系。[0017]如图3所示，外钻头2内壁上具有第一上环状凸缘201和第一下环状凸缘202,第一上环状凸缘201位于内齿圈之上，第一下环状凸缘202位于内齿圈之下，空心钻杆3前端外壁上具有第一上环状凸缘301和第一下环状凸缘302,第二上环状凸缘3〇1位于外齿圈之上，第二下环状凸缘302位于外齿圈之下，第一上环状凸缘201和第二上环状凸缘301相对，第一下环状凸缘202和第二下环状凸缘302相对，行星轮6卡在第一上环状凸缘201、第一下环状凸缘202、第二上环状凸缘301和第二下环状凸缘302围成的壳内，行星轮6的轮轴601的前端卡在第一上环状凸缘201和第二上环状凸缘301之间，行星轮的轮轴6〇1的下端卡在第一下环状凸缘202与第二下环状凸缘302之间。行星轮的轮轴601末端伸出第一下环状凸缘202和第二下环状凸缘302的下表面并固定在套筒4前端上。密封环片7的内缘贴紧空心钻杆3的外壁，密封环片7的外缘贴紧外钻头2的内壁，密封环片7的下表面与第一上环状凸缘201和第二上环状凸缘301的上表面相贴，轮轴601的上端伸出第一上环状凸缘201和第二上环状凸缘301的上表面并卡在密封环片7上。[0018]打钻时，空心钻杆3与套筒4同步推进，空心钻杆3在套筒4内转动，使内钻头1与空心钻杆3同轴转动，并通过外齿圈带动行星轮6转动。行星轮6由于轮轴601固定在套筒4上只有自转，因此可带动外钻头2围绕内钻头1旋转，且外钻头2与内钻头1的旋转方向相反。外钻头2的锯齿形刀翼先行接触岩体，在岩体上切割出一个圆形弱面，而后内钻头1再与弱面接触进一步破碎岩体。破碎后的碎块被内钻头1上的螺旋刀翼压入空心钻杆3内，并被空心钻杆3内的负压抽吸出去。由于内钻头1和外钻头2之间的空隙从前到后逐渐变窄，因此体积较大的碎块被留在内钻头1和外钻头2之间被内钻头1的螺旋刀翼再次切割粉碎，直至将其破碎成可通过内钻头1与外钻头2之间最窄处的碎块。[0019]_以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说^月，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种双层吸尘钻头，其特征在于，包括内钻头、外钻头、前钻杆、套筒、空心钻杆和行星轮，其中，套筒套在空心钻杆外侧，空心钻杆前端伸出套筒之外；内钻头为圆锥形，内钻头的圆锥面上分布有螺旋刀翼；外钻头为圆环形，外钻头的前端具有锯齿形刀翼；内钻头位于外钻头中部，内钻头的前端不超过外钻头的前端；内钻头固定在前钻杆的前端，前钻杆的末端具有交叉横杆，交叉横杆固定在空心钻杆前端内壁上；外钻头末端内壁上具有内齿圈，空心钻杆前端外壁上具有外齿圈，2个以上行星轮位于内齿圈和外齿圈之间，内齿圈、行星轮和外齿圈组成行星轮系；外钻头内壁上具有第一上环状凸缘和第一下环状凸缘，第一上环状凸缘位于内齿圈之上，第一下环状凸缘位于内齿圈之下，空心钻杆前端外壁上具有第一上环状凸缘和第一下环状凸缘，第二上环状凸缘位于外齿圈之上，第二下环状凸缘位于外齿圈之下，第一上环状凸缘和第二上环状凸缘相对，第一下环状凸缘和第二下环状凸缘相对，行星轮卡在第一上环状凸缘、第一下环状凸缘、第二上环状凸缘和第二下环状凸缘围成的壳内，行星轮的轮轴的上端卡在第一上环状凸缘和第二上环状凸缘之间，行星轮的轮轴的下端卡在第一下环状凸缘与第二下环状凸缘之间；行星轮的轮轴末端伸出第一下环状凸缘和第二下环状凸缘的下表面并固定在套筒前端上。2.根据权利要求1所述的一种双层吸尘钻头，其特征在于，所述行星齿轮为4个，4个行星齿轮等间距分布在所述内齿圈与所述外齿圈之间的空隙内。3.根据权利要求1所述的一种双层吸尘钻头，其特征在于，所述交叉横杆为两组，两组交叉横杆平行分布。4.根据权利要求1所述的一种双层吸尘钻头，其特征在于，还包括密封环片，密封环片的内缘贴紧所述空心钻杆的外壁，密封环片的外缘贴紧所述外钻头的内壁，密封环片的下表面与所述第一上环状凸缘和所述第二上环状凸缘的上表面相贴，所述轮轴的上端伸出所述第一上环状凸缘和所述第二上环状凸缘的上表面并卡在密封环片上。

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