[发明专利]一种集束式反循环潜孔锤的钻头定位装置及其潜孔锤

说明书

本发明公开了一种集束式反循环潜孔锤的钻头定位装置及其潜孔锤，该钻头定位装置包括用于限制钻头周向移动的周向定位机构和限制钻头轴向移动的轴向浮动定位机构；周向定位机构包括钻头头部和固定盘，钻头头部为多边形状，固定盘上设置有用于安装钻头的第一通孔和第二通孔；轴向浮动定位机构包括卡钳套、卡环和设置在钻头杆体上的卡槽，卡环套设在卡槽中，卡钳套套设在卡环和固定盘之间的钻头杆体上，卡环与卡钳套之间设置有浮动间隙。相比于现有技术，本发明主要取消了传统的花键、钻头杆体结构设计，开发了圆柱面、异形钻头与固定盘的组合结构，本发明的结构使得钻头角度可调，角度调节方便、快捷、耗时少，有效减少了钻进辅助时间。

技术领域

本发明属于钻探机具技术领域，具体涉及一种集束式反循环潜孔锤的钻头定位装置及其潜孔锤。

背景技术

在矿山地面大直径钻孔(孔深100～800m、孔径400～1500mm)施工过程中，由于孔深、孔径大，面临碎岩效率低、排渣难的实际问题。为了提高钻进效率、降低钻进成本，集束式反循环潜孔锤作为一种高效的碎岩工具，受到钻探技术人员的极大关注。

集束式反循环潜孔锤是由多个较小规格单体潜孔锤按照一定的排列规则进行组合，从而形成较大规格的碎岩工具。在孔底钻进过程中，单体潜孔锤绕着集束式反循环潜孔锤的中轴线转动，钻头内外侧球形凸起磨损程度差异较大，靠外侧的球形凸起磨损较多，靠内侧的球形凸起磨损较少，持续使用会严重影响集束式潜孔锤的整体碎岩效果，因此，在钻进一定深度后，若单体潜孔锤钻头能够卸开旋转一定角度再次安装使用，则可成倍延长钻头的使用寿命。然而，现有集束式反循环潜孔锤采用的单体潜孔锤为普通正循环潜孔锤，与配气室的连接方式多为旋转螺纹连接，与下部固定盘(或密封盘)连接方式多为轴-孔套设式结构。集束式反循环潜孔锤的单体潜孔锤这种连接固定结构典型特征为：钻头的轴向、周向固定(或连接)，完全沿用了普通正循环潜孔锤花键与花键套、半圆卡等机构之间配合型式。实践表明，上述结构存在的主要问题是：只能通过花键与花键套的不同插接配合来旋转球形凸起钻头，大概率会出现钻头边齿无法精确定位至整体集束式反循环潜孔锤最外侧的情况，往往会有2°～5°的偏差角度，当球形凸起钻头外侧球形凸起磨损后，往往因无法旋转到另一个符合使用需求的角度导致该钻头报废，这是由于上述结构无法实现球形凸起钻头任意角度的连续旋转与固定，且旋转钻头调节至所需角度在操作上也极其不便，费时费力。

在基础施工领域，为了提高大直径桩基孔(孔深大多小于100m)的入岩效率，集束式反循环潜孔锤也得到较多的应用。根据公开资料显示，FGC-15大直径反循环潜孔锤钻头、FC-312型大直径组合捆扎式潜孔锤的单体潜孔锤钻头、HC-15型大直径环式取心潜孔锤的单体潜孔锤钻头，其钻头的连接方式与角度调整，主要是通过法兰、花键等机构之间的配合而完成。该种结构形式在大直径桩基孔等浅孔用的其他类型集束式潜孔锤应用也较广泛，然而，由于法兰的连接螺栓易出现掉落现象导致孔内事故，因此，法兰连接较少用于矿山地面大直径钻孔的孔内钻具连接。

为此，本发明的设计者鉴于上述问题，通过潜心研究，综合多年从事相关领域工作的实践经验，研究出一种集束式反循环潜孔锤，以克服上述难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种集束式反循环潜孔锤的钻头定位装置及其潜孔锤，解决传统的法兰、键等定位存在的钻头调整不方便且连接螺栓掉落导致发生孔内事故的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种集束式反循环潜孔锤的钻头定位装置，包括用于限制钻头周向移动的周向定位机构和限制钻头轴向移动的轴向浮动定位机构；

所述的周向定位机构包括钻头头部和固定盘，钻头头部为多边形状，固定盘上设置有用于安装钻头的通孔，所述的通孔包括同轴连通的第一通孔和第二通孔，第一通孔的轮廓与钻头头部轮廓匹配，第二通孔的轮廓与卡钳套的轮廓匹配；