[发明专利]一种变径钻具

说明书

一种变径钻具，包括钻具管体、含翼片和第一截齿的螺旋切削翼、含前端座板和第二截齿的前端钻头；螺旋切削翼以放射状布置在钻具管体外壁，翼片为下部圆锥形、上部圆柱形的螺旋片，下部圆锥形自由端外径随其旋向上升而呈锥形状逐步增大；每一个第一截齿分别与翼片的外侧自由端固定连接，二个相邻的第一截齿在翼片自由端弧面等间距和向外渐开布置；若干第一截齿是在围绕所述翼片的旋向上升360°后在翼片的外侧自由端弧面间隔布置的；前端钻头通过前端座板固定在钻具管体的外端面上，两排第二截齿向外倾斜固定在前端座板下边。本发明具有切削刀头强度高、适应范围广和耐磨可靠等特点，实现多层截齿钻掘，有效提高钻掘破岩能力和施工作业效率。

技术领域

本发明属于建筑基础施工机械领域，特别涉及与一种长螺旋钻孔机配套的变径钻具。

背景技术

随着大型桥梁、城际铁路、高速公路、穿山隧道、地下空间开发和城市管廊工程中，钻孔灌注桩占据着基础建设中主要利用的施工技术和方案。现有技术中通过采用长螺旋钻孔机进行钻掘、搅拌，而与长螺旋钻杆连接的钻头，一般有以下几类：1）镶嵌普通合金刀头的平底钻头，存在结构不合理、接触面大和刀体强度低等原因，能满足一般土质和砂土地基的钻掘成桩，但破岩能力较低。2）锥形岩石钻头，利用缠绕钻杆体外壁的圆锥形螺旋叶片上间隔设置的硬质合金块刀头进行钻掘，提高钻具的破岩能力，但该类钻具还存在以下问题：a）硬质合金刀头沿整个螺旋叶片间隔设置，数量过多造成制造成本大幅度增加，经济性能不合理；b）钻具头部硬质合金刀头位于圆锥螺旋叶片末端，结构相对薄弱，容易出现刀刃折断问题；c）硬质合金刀头采用洛氏硬度HRC75以下的硬质合金块制作刀刃，除满足一般坚硬地层、砂卵石、软石、卵石和次坚石等地层的钻掘破岩，但在岩石单轴饱和抗压强度超过35MPa的各类硬岩钻掘时，就会出现破岩困难、钻头磨损快和施工效率低的问题；d）切削刀头沿螺旋叶片外侧与其钻杆轴向方向平行设置（即每个切削刀头垂直叶面），在钻头破岩时受到角度设置的局限，影响破岩能力和钻掘性能。综上所述，现有长螺旋钻孔机中各类钻头存在的上述缺陷，大大降低钻具的破岩性能，影响工程进度，造成工程成本增加，作业效率低，从而制约地基施工行业的进一步发展。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有长螺旋钻机中钻具存在的缺点，提供一种切削刀头强度高、切削刀头角度合理、切削刀具数量设置合适、实现多层多点截齿钻掘、切削翼片耐磨的变径钻具，有效改善钻具在软石、卵石和次坚石等地层的破岩能力，提高钻掘效率，降低作业成本。

为达到以上目的、本发明所采用的解决方案是：

一种变径钻具，包括具有钻具管体、公接头和下法兰的钻杆、含翼片和若干第一截齿的螺旋切削翼含前端座板和两排第二截齿的前端钻头；

其特征在于：

所述螺旋切削翼通过其翼片以放射状布置固定在所述钻具管体的外壁，该翼片为下部圆锥形、上部圆柱形的螺旋片，其下部圆锥形自由端外径随其旋向上升逐步增大，其锥度为1:70～1:50；所述若干第一截齿中每一个第一截齿是间隔和向外渐开布置在围绕所述翼片的旋向上升360°的翼片外侧自由端的弧面上；

所述前端钻头通过其前端座板固定在所述钻杆1的下法兰外端面上，所述两排第二截齿分别以向外倾斜方式固定在所述前端座板的下边。

本发明可以是，所述固定于螺旋切削翼的每一个第一截齿的轴心线均与所述钻具管体轴向中心之间的夹角为β1，β1=45～55°。

本发明还可以是，所述前端钻头的两排第二截齿与所述钻具管体10轴向中心之间的夹角均为β2，β2=50～60°。

本发明还可以是，所述前端钻头的两排第二截齿中，除前端座板下边最外端的第二截齿等距离布置外，在其它位置上，前端座板下边一边的第二截齿的位置与前端座板下边另一边的第二截齿的位置在旋转轨迹上是间隔交叉排列的。