[发明专利]一种矿用内通孔开合式PDC钻头

说明书

本发明提供了一种用矿用通孔开合式PDC钻头，横梁体右端用球头销柱分别固定在钻头体横梁槽壁的球形凹坑处，球头销柱之间用固定销柱固定，有开合、闭合2种工作状态，钻头横梁体与钻头体之间有固定结构及开合设计结构，开合力大小可调可控，PDC钻头为铰链式固定结构，横梁体右端用球头销柱分别固定在钻头体横梁槽壁的球形凹坑处，球头销柱之间用固定销柱固定，横梁体固定在钻头体的横梁体槽内，横梁体左端绕右端球头销柱旋转开启，用球头弹簧柱塞弹卡定位结构实现横梁正常开闭，横梁体闭合状态下球头压缩弹簧，球头固定在钻头体的横梁体槽左侧的球形凹坑内，横梁体受到外力后，球头滑出凹坑进而打开横梁体。

技术领域

本发明涉及一种PDC钻头技术领域，特别是一种矿用通孔开合式PDC钻头。

背景技术

煤矿瓦斯抽采达标是保证煤矿安全的重要举措。井下瓦斯抽采孔施工中，如钻遇松软煤层，即普氏系数f1或松散中硬煤层，钻孔钻至预定孔深，当钻杆退钻后，已有钻孔会因为失去钻杆支撑而坍塌，无法形成有效的瓦斯抽采通道。大通径钻杆结合内通孔钻头全孔不提钻下筛管工艺可有效解决煤矿松软破碎煤层瓦斯抽采孔施工时成孔难题，瓦斯抽防孔钻至预定孔深厚，卸开后置水辫，连接固定装置的筛管通过大通径钻杆内部通道下方至内通孔钻头处，钻机操作人员通过推送筛管，打开内通孔钻头横梁体，待固定装置伸出内通孔钻头后，倒刺张开固定在孔底，然后操作人员再依次把钻杆退钻至孔口处。退钻后筛管则预留在已有钻孔内，通过筛管不同部位预留孔抽吸钻孔轨迹范围内的瓦斯，从而保证煤矿井下瓦斯安全。但有时96mm内通孔钻头横梁体无法正常开合，松软及破碎煤层大通径钻杆全孔不提钻下筛管工艺的关键在于内通孔钻头横梁体的开合力，如果横梁体开合力过大，因为受筛管自然弯曲的摩擦力等影响，操作人员无法推开横梁体，从而造成钻孔失效；如果横梁体开合力偏小，压风排渣钻进过程中，当压风作用于横梁体时会提前推开横梁体，此时影响正常钻进，并且也影响钻头正常寿命。

针对此问题，需要设计新的矿用通孔开合式PDC钻头，优化设计横梁体与钻头横梁体槽之间的固定、开闭方式及尺寸配合公差，最终确定最优的横梁体开合力,各设计参数成功地用于批量化内通孔钻头生产。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用矿用通孔开合式PDC钻头，横梁体右端用球头销柱(5)分别固定在钻头体横梁槽壁的球形凹坑处，球头销柱(5)之间用固定销柱(4)固定，从而横梁体固定在钻头体(1)的横梁体(3)槽内。

优选的，所述矿用通孔开合式PDC钻头在全孔不提钻下筛管工艺施工过程中主要有开合、闭合2种工作状态，钻头横梁体与钻头体之间有固定结构及开合设计结构，开合设计结构的开合力大小可调可控。

优选的，所述矿用通孔开合式PDC钻头为铰链式固定结构，横梁体右端用球头销柱(5)分别固定在钻头体横梁槽壁的球形凹坑处，球头销柱(5)之间用固定销柱(4)固定，从而横梁体固定在钻头体(1)的横梁体(3)槽内。

优选的，横梁体(3)左端绕右端球头销柱(5)旋转开启，旋转角度为0-95度，用球头弹簧柱塞(2)弹卡定位结构实现横梁正常开闭，横梁体(3)闭合状态下球头压缩弹簧，球头固定在钻头体(1)的横梁体(3)槽左侧的球形凹坑内，当横梁体(3)受到外力后，球头滑出凹坑进而打开横梁体(3)。

优选的，所述球头弹簧柱塞(2)直径为8mm。

优选的，矿用通孔开合式PDC钻头的横梁体开合力大小受横梁体(3)与钻头体(1)槽之间的配合尺寸公差与球头弹簧柱塞(2)的单侧出漏量影响。

优选的，所述矿用通孔开合式PDC钻头的内通孔钻头加工时，钻头体(1)，横梁体(3)主要组件均经过高温焊接，钻头体1需要铜钎焊保径条，银钎焊PDC复合片，在高达1000摄氏度温度下，焊接前后的横梁体3槽尺寸与形位公差惠发生微变，同样横梁体3在焊接PDC复合片时，经过高达700摄氏度高温后，横梁体3尺寸与形位公差也会发生变化。