[发明专利]径向旋压钻头

说明书

技术领域：

本发明涉及一种挤压钻进用钻头，尤其适用于土层挤压成孔的螺旋-径向旋压钻进的钻头。

背景技术：

近年来，由于挤压钻进技术在钻进过程中具有不排土、纯钻进时间长、利于加固孔壁和环保、节能等优点，在岩土锚固、非开挖管线铺设以及基础工程施工等领域得到了广泛应用。挤压钻进技术通常采用圆锥形钻头，钻头作用于土体的应力沿圆锥面均匀分布，方向垂直于圆锥面。因此，除了产生将土体挤向孔壁周围的水平分力外，还产生向下的竖直分力，使钻头前端的土体向下运动，土体受到压缩并逐渐被压实，硬度越来越大。随着地层深度的增加，钻头下部变硬的土体体积不断增加，进尺速度越来越慢，直至最终不进尺。虽然工程钻机的扭矩较大，但扭矩只起到克服土体对钻具的摩擦力和保证钻孔方向的作用，并没有直接用来破碎和挤压土体。因此，对土体的径向挤压作用较小，导致挤压钻进只能用于浅部地层施工。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足提供一种能够直接将土体挤向孔壁周侧的径向旋压钻头。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

径向旋压钻头，是由球齿1镶焊在中心轴2的前端，螺旋叶片3焊接在中心轴2上，并与中心轴2共同组成螺旋段4，中心轴2通过焊接、花键或螺纹与径向旋压段5连接，径向旋压段5与保径段6螺纹连接或焊接，螺旋段4轴线与保径段6轴线共线，保径段6的端部通过螺纹与钻杆或潜孔锤连接构成。

径向旋压段5是由一个以上乃至N个基圆直径不同的凸轮通过螺纹或焊接构成。

所述凸轮每级长5-100cm，每级凸轮端面呈阶梯状，每级凸轮基圆直径相对相邻凸轮基圆直径增大或缩小5-30cm，每级凸轮最大径向处角度错开60°-120°，每级凸轮所受弯矩保持平衡。

螺旋叶片3的螺距为5-100cm。

有益效果：本发明克服了现有圆锥形挤密钻头使土体产生轴向大位移的缺陷，解决了圆锥形挤密钻头将土体挤向钻头下方、致使钻进速度越来越慢的技术难题，采用螺旋-径向旋压和保径设计。钻头前部设计为螺旋钻进，在钻压及回转作用下切入土层并使土体沿螺旋叶片上升至径向旋压段与孔壁形成的间隙中。径向旋压段由若干段盘状凸轮组成，钻进时随着凸轮向径的变化土体相当于受到旋压作用，被凸轮推向孔壁四周，有利于土体径向塑性流动，避免圆锥钻头前方密实区的形成。大幅度提高挤压钻进速度，有利于提高挤压钻进深度同时更好的加固孔壁。凸轮间的凹部有一定空间，易使土颗粒间的水分释放，起到润滑钻头和减小摩擦阻力的作用。

附图说明：

图1为径向旋压钻头主视图；

图2为附图1中截面A-A剖视图：

1球齿，2中心轴，3螺旋叶片，4螺旋段，5径向旋压段，6保径段。

①、②、③……⑤……N凸轮

具体实施方式：

下面结合附图和实施例做进一步的详细说明：

径向旋压钻头，是由球齿1镶焊在中心轴2的前端，螺旋叶片3焊接在中心轴2上，并与中心轴2共同组成螺旋段4，中心轴2通过焊接、花键或螺纹与径向旋压段5连接，径向旋压段5与保径段6螺纹连接或焊接，螺旋段4轴线与保径段6轴线共线，保径段6的端部通过螺纹与钻杆或潜孔锤连接构成。

径向旋压段5是由一个以上乃至N个基圆直径不同的凸轮通过螺纹或焊接构成。凸轮每级轴向尺寸5-100cm，每级凸轮端面呈阶梯状，每级凸轮基圆直径相对相邻凸轮基圆直径增大或缩小5-30cm，每级凸轮最大径向处角度错开60°-120°，每级凸轮所受弯矩保持平衡。螺旋叶片3的螺距为5-100cm。

钻进时，在钻压和回转作用下钻头切入土层，土体沿螺旋叶片上升至径向旋压段与孔壁形成的间隙中。在凸轮旋压作用下，土体被挤向孔壁四周，土体产生径向塑性流动，避免圆锥钻头前方密实区的形成。

实施例1

径向旋压钻头，是由球齿1镶焊在中心轴2的前端，螺旋叶片3焊接在中心轴2上，并与中心轴2共同组成螺旋段4，中心轴2通过焊接、花键或螺纹与径向旋压段5连接，径向旋压段5与保径段6螺纹连接或焊接，螺旋段4轴线与保径段6轴线共线，保径段6的端部通过螺纹与钻杆或潜孔锤连接构成。

径向旋压段5是由5个基圆直径不同的凸轮通过螺纹或焊接构成。凸轮每级轴向尺寸80cm，每级凸轮端面呈阶梯状，每级凸轮基圆直径相对相邻凸轮基圆直径增大或缩小5-15cm，每级凸轮最大径向处角度错开120°，每级凸轮所受弯矩保持平衡。螺旋叶片3的螺距为100cm。