一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头的制作方法

1.本实用新型涉及自钻式凿岩钻具技术领域，尤其涉及一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头。


背景技术：

2.自钻式锚固系统中的带有硬质合金球齿的钻头,是整个锚固系统的主要部件之一,一般用作地质条件为较软的沉积岩类如泥灰岩、泥石、粉砂岩等中软岩土层或较硬岩土的钻孔和锚固。
3.现有的岩土锚固领域自钻式凿岩钻具领域中，合金钻头设计多是纯球齿或者是纯合金条的设计，这样的设计往往在钻进更为复杂的岩层时，显得比较吃力。现在市面上大部分的合金球齿钻头的顶部端面都是呈水平的，这样的钻进效率不高，更不利于钻头的定心，整个钻进过程易偏离预定路线，造成施工的偏差，而且极易对施工设备造成损坏。为此提出一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决现有合金球齿钻头结构不利于钻进定心的问题，提供一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，有效提高其钻进的定心能力。
5.为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，包括内设螺纹空腔的钻头裤体，所述钻头裤体为三瓣式结构，钻头裤体顶部为倾斜布设的顶部端面，所述顶部端面环向均设有三个合金条，所述合金条由钻头裤体边缘至中心向上倾斜布设以定心，合金条与水平面呈夹角a，a范围为25-35
°
；
7.所述钻头裤体顶部开设有顶部水孔，所述顶部水孔位于合金条之间、且与钻头裤体同轴；
8.所述顶部端面下方周侧为倾斜布设的边齿端面，所述边齿端面环向均设有三组合金球齿；
9.所述边齿端面下方周侧向内收缩倾斜与钻头裤体轴线形成钻头隙角b；
10.所述钻头裤体环向均设有三个圆弧状排屑槽，钻头裤体上还开设有两个侧水孔，所述侧水孔分别对应贯穿其中两个排屑槽。
11.进一步地，所述顶部端面为圆锥面；所述顶部水孔连通螺纹空腔，顶部水孔向上贯穿顶部端面。
12.进一步地，所述顶部水孔周侧环向均布三个所述合金条，相邻两个合金条夹角为120
°
；所述合金条与水平面的夹角a为30
°
。
13.进一步地，所述合金条顶部两侧倒角以形成刃部，所述刃部呈“∧”分布。
14.进一步地，每组所述合金球齿的数量为两个、且距顶部端面等距；所述合金球齿为硬质合金制成的子弹头状。
15.进一步地，所述钻头隙角b的范围为3
°
≤b≤5
°
。
16.进一步地，所述排屑槽与钻头裤体轴线呈夹角c，排屑槽与钻头裤体轴线的夹角c≤60
°
；所述侧水孔连通所述螺纹空腔，侧水孔轴线与钻头裤体轴线呈夹角d，d不大于60
°
。
17.通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型结构设计合理，环向均布的三个合金条在钻头旋进时形成一个圆锥体，在钻头裤体的前端起到定心效果，减小钻头的摆动，不仅减轻对钻头的磨损，而且有效避免钻孔发生偏斜，可提升整体钻进的效率和钻进的直线度，保证成孔精度，适合在岩土比较复杂的地质条件中施工，可推广应用。
附图说明
19.图1是本实用新型一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头的侧视图之一。
20.图2是本实用新型一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头的侧视图之二。
21.图3是本实用新型一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头的俯视图。
22.图4是本实用新型一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头的图3中e-e向剖视图。
23.附图中标号为：1为螺纹空腔，2为钻头裤体，3为顶部端面，4为合金条，5为刃部，6为顶部水孔，7为边齿端面，8为合金球齿，9为排屑槽，10为侧水孔。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述：
25.如图1~图4所示，一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，包括内设螺纹空腔1的钻头裤体2，所述钻头裤体2为三瓣式结构，钻头裤体2顶部为倾斜布设的顶部端面3，所述顶部端面3为圆锥面。
26.所述顶部端面3环向均设有三个合金条4，所述合金条4由钻头裤体2边缘至中心向上倾斜布设以定心，合金条4突出于顶部端面3。合金条4与钻头裤体2采用镶嵌焊接的方式，合金条4一共有三个，三个合金条4互不相连，相邻两个合金条4夹角为120
°
。
27.所述合金条4与水平面呈夹角a，a范围为25-35
°
，优选的，所述合金条4与水平面的夹角a为30
°
。所述合金条4顶部两侧倒角以形成刃部5，所述刃部5呈“∧”分布。
28.合金条4的布设结构使得三个合金条4在钻进过程中形成一个圆锥形，在钻头裤体2前端起到定心效果，避免钻进时的偏斜，有效的提升了钻进的效率和钻进的直线度。
29.所述钻头裤体2顶部开设有顶部水孔6，所述顶部水孔6连通螺纹空腔1，顶部水孔6向上贯穿顶部端面3；所述顶部水孔6周侧环向均布三个所述合金条4。
30.所述顶部水孔6位于合金条4之间、且与钻头裤体2同轴。顶部水孔6设置在钻头裤体2的顶部中心、且圆心与钻头裤体2的轴线重合，有利于冲刷钻孔底部的碎屑。
31.所述顶部端面3下方周侧为倾斜布设的边齿端面7，所述边齿端面7环向均设有三组合金球齿8。每组所述合金球齿8的数量为两个、且距顶部端面3等距。所述合金球齿8为硬质合金制成的子弹头状。
32.合金球齿8作为钻头裤体2的边齿、通过焊接的方式镶嵌在钻头边齿端面7上，在钻头边齿端面7上均匀分布六个合金球齿8，有效提升钻进过程中边齿的破岩能力，提升钻进
效率。
33.所述边齿端面7下方周侧向内收缩倾斜与钻头裤体2轴线形成钻头隙角b，所述钻头隙角b的范围为3
°
≤b≤5
°
。钻头隙角b的角度如果太大，则抗磨损强度就会下降，容易造成钻头的破裂，角度如果太小则会导致钻头与孔径磨损严重，影响钻进效率。
34.优选的，钻头隙角b为3
°
或5
°
，可以保证钻头的转动灵活性，并且有助于延缓合金球齿8外沿钻头裤体2的磨损，从而增强抗径向磨损和固齿能力。
35.本实施例中，所述钻头裤体2环向均设有三个圆弧状排屑槽9，排屑槽9用于钻进时的排屑，所述排屑槽9与钻头裤体2轴线呈夹角c，排屑槽9与钻头裤体2轴线的夹角c≤60
°
，便于钻进时碎屑的正常排出，提高排渣效果，避免卡死钻头。
36.所述钻头裤体2上还开设有两个侧水孔10，所述侧水孔10分别对应贯穿其中两个排屑槽9，所述侧水孔10连通所述螺纹空腔1，侧水孔10轴线与钻头裤体2轴线呈夹角d，d不大于60
°
。
37.在排屑槽9中心靠近钻头端部设置有两个侧水孔10，侧水孔10轴线与钻头轴线夹角不大于60
°
，可保证水能正常排出且不回流。
38.与传统的合金钻头相比，本实用新型的钻进能力更为突出，排渣效果更好，三个倾斜布设的合金条4在钻进时具有定心效果，提高本钻头的定心能力，钻进更加稳定，更适合岩土比较复杂的地质条件。
39.以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

技术特征：
1.一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，包括内设螺纹空腔（1）的钻头裤体（2），其特征在于，所述钻头裤体（2）为三瓣式结构，钻头裤体（2）顶部为倾斜布设的顶部端面（3），所述顶部端面（3）环向均设有三个合金条（4），所述合金条（4）由钻头裤体（2）边缘至中心向上倾斜布设以定心，合金条（4）与水平面呈夹角a，a范围为25-35
°
；所述钻头裤体（2）顶部开设有顶部水孔（6），所述顶部水孔（6）位于合金条（4）之间、且与钻头裤体（2）同轴；所述顶部端面（3）下方周侧为倾斜布设的边齿端面（7），所述边齿端面（7）环向均设有三组合金球齿（8）；所述边齿端面（7）下方周侧向内收缩倾斜与钻头裤体（2）轴线形成钻头隙角b；所述钻头裤体（2）环向均设有三个圆弧状排屑槽（9），钻头裤体（2）上还开设有两个侧水孔（10），所述侧水孔（10）分别对应贯穿其中两个排屑槽（9）。2.根据权利要求1所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，所述顶部端面（3）为圆锥面；所述顶部水孔（6）连通螺纹空腔（1），顶部水孔（6）向上贯穿顶部端面（3）。3.根据权利要求1所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，所述顶部水孔（6）周侧环向均布三个所述合金条（4），相邻两个合金条（4）夹角为120
°
；所述合金条（4）与水平面的夹角a为30
°
。4.根据权利要求3所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，所述合金条（4）顶部两侧倒角以形成刃部（5），所述刃部（5）呈“∧”分布。5.根据权利要求1所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，每组所述合金球齿（8）的数量为两个、且距顶部端面（3）等距；所述合金球齿（8）为硬质合金制成的子弹头状。6.根据权利要求1所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，所述钻头隙角b的范围为3
°
≤b≤5
°
。7.根据权利要求1所述的一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，其特征在于，所述排屑槽（9）与钻头裤体（2）轴线呈夹角c，排屑槽（9）与钻头裤体（2）轴线的夹角c≤60
°
；所述侧水孔（10）连通所述螺纹空腔（1），侧水孔（10）轴线与钻头裤体（2）轴线呈夹角d，d不大于60
°
。

技术总结
本实用新型涉及一种新型高效的小直径三刃球齿合金钻头，包括内设螺纹空腔的钻头裤体，所述钻头裤体顶部为倾斜布设的顶部端面，所述顶部端面环向均设有三个合金条，所述合金条与水平面呈夹角A，A范围为25-35


技术研发人员：司贤勇 王国防 郭凯伦 杜景景 张丰霞
受保护的技术使用者：洛阳恒诺锚固技术有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/5/25