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插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套的制作方法

文檔序號(hào):5340223閱讀:175來源:國知局
專利名稱:插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于巷道加固支護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種適用于軟-中硬地層(煤層)巷道加固支護(hù)錨桿(錨索)孔施工用的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套。
背景技術(shù)
錨桿(錨索)支護(hù)是近年來發(fā)展較快的一種井巷加固支護(hù)方法,其優(yōu)點(diǎn)是主動(dòng)支護(hù)、施工簡(jiǎn)單方便、巷道支護(hù)成本低等,隨著加固支護(hù)技術(shù)的發(fā)展及推廣,支護(hù)過程中鉆孔進(jìn)尺工作量也越來越多,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2009年我國煤巷支護(hù)各類錨孔累計(jì)進(jìn)尺總量上億米,其中用于煤礦巷道支護(hù)的PDC錨桿鉆頭的消耗就達(dá)400萬只左右,市場(chǎng)需求量非常之大,這就要求錨桿鉆頭具有鉆進(jìn)效率高、使用壽命長,方便裝卸等特點(diǎn),能夠快速高效成孔。目前,我國煤礦井下錨桿支護(hù)鉆孔施工用的錨桿鉆頭普遍采用一種兩翼式螺紋連接結(jié)構(gòu),因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)是MT/T984-2006《煤礦用金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭》標(biāo)準(zhǔn)推薦采用的結(jié)構(gòu)和連接形式,這種結(jié)構(gòu)形式經(jīng)過多年的推廣應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)在使用中主要存在以下問題1、 接頭形式普遍采用螺紋連接形式,鉆頭在使用過程中裝卸很不方便,甚至在裝卸過程中容易對(duì)鉆頭體或切削刃造成提前損傷,導(dǎo)致鉆頭提前報(bào)廢;2、鉆頭體的循環(huán)介質(zhì)通道(俗稱 水眼)一般位于鉆頭體中部,由于受結(jié)構(gòu)空間的限制,通道的直徑不宜過大,在較軟地層鉆進(jìn)時(shí),由于排粉量大,經(jīng)常出現(xiàn)排粉不暢,甚至造成鉆頭泥包、燒鉆等現(xiàn)象;3、現(xiàn)有的錨桿鉆頭與釬桿的連接都需要一個(gè)變徑接頭,由于鉆頭、變徑接頭、釬桿均采用螺紋連接形式,在鉆進(jìn)過程中容易鎖死,經(jīng)常更換鉆頭需要和連接頭一起更換,增加了鉆孔施工的成本;4、鉆進(jìn)過程中遇破碎巖層經(jīng)常會(huì)發(fā)生卡鉆現(xiàn)象,卡鉆后有時(shí)需要反轉(zhuǎn)活動(dòng)鉆具,但絲扣形式的連接如果反轉(zhuǎn)容易造成脫扣,而將發(fā)生掉鉆事故。近年來,國內(nèi)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)或個(gè)人在金剛石復(fù)合片鉆頭改型方面也作了一些工作,如中國專利ZL:200820069609,兩翼錨桿鉆頭,通過在鉆頭體兩翼間設(shè)置直角退屑, 增大了鉆頭循環(huán)介質(zhì)通道的過流面積,改善了鉆頭體的循環(huán)排粉和冷卻系統(tǒng);中國專利 ZL:201020167062, 一種復(fù)合片錨桿鉆頭,對(duì)鉆頭體的保徑部分做了改進(jìn),在鉆頭體翼端圓柱面上鑲嵌焊接有硬質(zhì)合金作為保徑條,提高了鉆頭體的耐磨性和保徑效果,以上改進(jìn)和完善雖取得了一定效果,但是并沒有解決鉆頭裝卸困難、鉆頭使用壽命短,綜合鉆進(jìn)效率低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種采用插接式連接結(jié)構(gòu)金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套,可使用風(fēng)力作為沖洗介質(zhì),改變了以往絲扣連接結(jié)構(gòu)形式,使鉆頭的更換更方便,提高了錨孔施工的整體效率。為解決上述的技術(shù)問題,本發(fā)明采取的技術(shù)方案
一種插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,包括鉆頭體、切削齒,鉆頭體上部設(shè)置有兩翼結(jié)構(gòu)的切削翼,鉆頭體的下部設(shè)置有內(nèi)腔,鉆頭體外壁的下側(cè)設(shè)置有固定銷孔;所述的鉆頭體上
3的焊接面與鉆頭體的垂直面成銳角角度,焊接面上設(shè)置切削齒,在兩翼的切削面方向上分別設(shè)置有循環(huán)介質(zhì)通道;所述的鉆頭體下部的內(nèi)腔與連接套連接的端面上設(shè)置有退屑槽。上述的鉆頭體下部的內(nèi)腔采用內(nèi)六方形或內(nèi)四方形結(jié)構(gòu)。上述的焊接面和鉆頭垂直面的夾角為5° 30°之間。上述的分別設(shè)置在兩翼切削面方向上的循環(huán)介質(zhì)通道的直徑為5mm 20mm,其中心平面與鉆頭體的垂直面8夾角為10° 40°。上述的切削翼的冠部直徑與連接頭部位的直徑相同,直徑范圍為20mnT40mm。上述的一種插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套,所述的連接套的內(nèi)腔中心垂直設(shè)置有水眼,水眼的左右兩側(cè)分別水平設(shè)置有銷孔,連接套上端的插頭設(shè)置在鉆頭體的內(nèi)腔內(nèi)并且通過設(shè)置在左右兩個(gè)銷孔內(nèi)的兩個(gè)連接銷與鉆頭體的固定銷孔配合連接,連接套下端的連接頭與釬桿連接。上述的連接套上端的插頭采用外六方形或外四方形結(jié)構(gòu)。上述的連接銷包括設(shè)置有內(nèi)腔的銷體、彈簧、銷頭,銷頭設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)并且與內(nèi)腔的側(cè)壁之間設(shè)置彈簧。上述的連接銷的銷體通過螺旋絲扣與連接套的銷孔連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果
1、改變傳統(tǒng)的錨桿鉆頭接頭的螺紋連接結(jié)構(gòu)為內(nèi)四方或者內(nèi)六方插接結(jié)構(gòu),使鉆頭在使用過程中,裝卸更方便,同時(shí)有效避免了鉆頭裝卸過程中對(duì)切削齒或鉆頭體造成損傷;
2、改變傳統(tǒng)的連接套的螺紋連接結(jié)構(gòu)為插接式彈簧銷固定結(jié)構(gòu),使錨桿鉆頭和釬桿的連接更方便和快捷,提高了整體鉆進(jìn)效率,同時(shí)避免了連接套的過度消耗,降低了生產(chǎn)成本;
3、改變了循環(huán)介質(zhì)通道的結(jié)構(gòu)形式、分布形式和數(shù)量,使鉆頭適用介質(zhì)的范圍擴(kuò)大,適用性更強(qiáng),同時(shí)避免了現(xiàn)有鉆頭排粉不暢的現(xiàn)象;
4、提高了錨桿鉆頭的孔內(nèi)事故處理能力,采用插接式連接結(jié)構(gòu)不僅裝卸容易,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)操作,改善了卡鉆后不能反轉(zhuǎn)的問題;
5、填補(bǔ)了國內(nèi)錨桿鉆頭插接式連接形式的空白,豐富了錨桿鉆頭產(chǎn)品系列。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為圖1的剖面圖3為圖1的側(cè)視圖; 圖4為圖1的俯視圖5為本發(fā)明的內(nèi)腔采用內(nèi)六方形的仰視圖; 圖6為本發(fā)明的內(nèi)腔采用內(nèi)四方結(jié)構(gòu)的仰視圖; 圖7為本發(fā)明的連接套的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖8為本發(fā)明的連接銷的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖9為本發(fā)明的裝配圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1-9,本發(fā)明包括鉆頭體4、切削齒1,鉆頭體4上部設(shè)置有兩翼結(jié)構(gòu)的切削翼2,鉆頭體4的下部設(shè)置有內(nèi)腔5,鉆頭體4外壁的下側(cè)設(shè)置有固定銷孔6 ;所述的鉆頭體 4上的焊接面7與鉆頭體4的垂直面8成角度,焊接面7上設(shè)置切削齒1,在兩翼的切削面方向上分別設(shè)置有循環(huán)介質(zhì)通道3 ;所述的鉆頭體4下部的內(nèi)腔5與連接套17連接的端面上設(shè)置有退屑槽9。上述的鉆頭體4下部的內(nèi)腔5采用內(nèi)六方形或內(nèi)四方形結(jié)構(gòu),內(nèi)六方形或內(nèi)四方結(jié)構(gòu)采用推削加工工藝完成,為方便的加工,在連接結(jié)構(gòu)端部部設(shè)計(jì)有退屑槽9。上述的焊接面7和鉆頭垂直面8的夾角為5° 30°之間。上述的分別設(shè)置在兩翼切削面方向上的循環(huán)介質(zhì)通道3的直徑為5mm 20mm,其中心平面與鉆頭體4的垂直面8夾角為10° 40°。上述的切削翼2的冠部直徑與連接頭部位的直徑相同,直徑范圍為20mm 40mm。上述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套,連接套17 —般采用優(yōu)特合金鋼 (35CrMo或40CrNiMo等)經(jīng)車銑加工而成,連接套17的內(nèi)腔中心垂直設(shè)置有水眼12,水眼 12的左右兩側(cè)分別水平設(shè)置有銷孔11,連接套17上端的插頭10設(shè)置在鉆頭體4的內(nèi)腔內(nèi)并且通過設(shè)置在左右兩個(gè)銷孔11內(nèi)的兩個(gè)連接銷18與鉆頭體4的固定銷孔6配合連接, 連接套17下端的連接頭13與鉆桿連接,連接頭13的接頭形式根據(jù)釬桿的接頭形式確定, 可以是螺旋絲扣式,也可是插接式。上述的連接套17上端的插頭10采用外六方形或外四方形結(jié)構(gòu)。連接銷18包括設(shè)置有內(nèi)腔的銷體16、彈簧15、銷頭14,銷頭16設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)并且與內(nèi)腔的側(cè)壁之間設(shè)置彈簧15,連接銷18是為固定鉆頭體和連接套17,防止在起下鉆過程中,鉆頭體從連接套17上脫落而專門設(shè)計(jì)的一種定位銷,為了方便裝卸,該連接銷18采用了彈簧銷定為的原理,定位銷和連接套17裝配在一起,在與鉆頭體連接時(shí),將連接套17的外六方端壓入鉆頭體的內(nèi)六方接頭孔,彈簧銷在到達(dá)鉆頭體的連接銷18孔位置后會(huì)自動(dòng)彈出,從而起到固定鉆頭體和連接套17的作用。連接銷18與連接套17之間采用螺旋絲扣形式裝配,為防止連接銷18生銹失效, 連接銷18 —般采用不銹鋼材料制作。切削齒1選用優(yōu)質(zhì)金石復(fù)合片,采用火焰或感應(yīng)釬焊工藝實(shí)現(xiàn)與鉆頭體的焊接; 鉆頭體4選用優(yōu)質(zhì)合金鋼,采用車、銑加工而成。本發(fā)明可適用高壓風(fēng)作為為沖洗介質(zhì),提高了排粉效果,避免了泥包鉆頭現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明的鉆頭鋼體的加工工藝鉆頭體具體加工以機(jī)械加工為主,主要工藝流程為選料下料——鉆引導(dǎo)孔——掏退屑槽——倒開口角——沖壓內(nèi)?L——清理推屑—— 車外圓——統(tǒng)水眼及焊接面,具體來講,首先優(yōu)選相應(yīng)規(guī)格45#鋼作為主材,根據(jù)設(shè)計(jì)要求下料;然后,根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)插接孔尺寸,確定內(nèi)接圓直徑,以棒料中心為圓心,內(nèi)接圓直徑為孔徑,鉆一個(gè)一定(根據(jù)設(shè)計(jì)要求)深度的引導(dǎo)孔,再在孔底部位用車床膛一個(gè)退屑槽;采用插床或沖床進(jìn)行內(nèi)六方孔的加工,內(nèi)六方孔采用冷沖成型工藝加工而成,為方便沖刀定位,在引導(dǎo)孔孔口事先進(jìn)行倒角;采用車床加工外圓,然后對(duì)鉆頭體進(jìn)行銑床加工兩翼切削翼結(jié)構(gòu),并按照要求銑出焊接面和循環(huán)介質(zhì)通道;根據(jù)鉆頭體基體強(qiáng)度要求,可進(jìn)行熱處理提高表面強(qiáng)度;完成內(nèi)孔加工后,采用車床進(jìn)行外圓加工,使外徑達(dá)到設(shè)計(jì)要求;最后,采用銑床完成水眼及焊接面的加工。 本發(fā)明的錨桿鉆頭主要針對(duì)軟-中硬地層(煤層),加大了切削齒的外出刃量,增大了鉆頭體與孔壁的環(huán)狀間隙,為破碎后的巖屑增加了排除的空間;增大循環(huán)介質(zhì)通道的直徑及數(shù)量,由原來的5mm左右提高到最大20mm,增加了循環(huán)介質(zhì)流量;可采用高壓空氣作為循環(huán)介質(zhì),防止了采用清水作為循環(huán)介質(zhì)時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生泥包現(xiàn)象的發(fā)生,提高了排粉順暢度, 進(jìn)尺效率;插接式連接結(jié)構(gòu)不但裝卸容易,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)操作,消除了絲扣式連接由于絲扣咬死導(dǎo)致卸扣難的問題,卡鉆后不能反轉(zhuǎn)等問題等,彌補(bǔ)現(xiàn)有絲扣連接結(jié)構(gòu)的不足, 提高了鉆頭的更換速率。
權(quán)利要求
1.一種插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,其特征在于包括鉆頭體(4)、切削齒(1),鉆頭體(4)上部設(shè)置有兩翼結(jié)構(gòu)的切削翼(2),鉆頭體(4)的下部設(shè)置有內(nèi)腔(5),鉆頭體(4)外壁的下側(cè)設(shè)置有固定銷孔(6);所述的鉆頭體(4)上的焊接面(7)與鉆頭體(4)的垂直面 (8)成角度,焊接面(7)上設(shè)置切削齒(1),在兩翼的切削面方向上分別設(shè)置有循環(huán)介質(zhì)通道(3);所述的鉆頭體(4)下部的內(nèi)腔(5)與連接套(17)連接的端面上設(shè)置有退屑槽(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,其特征在于所述的鉆頭體 (4)下部的內(nèi)腔(5)采用內(nèi)六方形或內(nèi)四方形結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,其特征在于所述的焊接面(7)和鉆頭垂直面(8)的夾角為5° 30°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,其特征在于所述的分別設(shè)置在兩翼切削面方向上的循環(huán)介質(zhì)通道(3)的直徑為5mm 20mm,其中心平面與鉆頭體(4) 的垂直面(8)夾角為10° 40°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭,其特征在于所述的切削翼 (2)的冠部直徑與連接頭部位的直徑相同,直徑范圍為20mnT40mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套, 其特征在于所述的連接套(17)的內(nèi)腔中心垂直設(shè)置有水眼(12),水眼(12)的左右兩側(cè)分別水平設(shè)置有銷孔(11),連接套(17)上端的插頭(10)設(shè)置在鉆頭體(4)的內(nèi)腔內(nèi)并且通過設(shè)置在左右兩個(gè)銷孔(11)內(nèi)的兩個(gè)連接銷(18)與鉆頭體(4)的固定銷孔(6)配合連接,連接套(17)下端的連接頭(13)與釬桿連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套,其特征在于所述的連接套(17)上端的插頭(10)采用外六方形或外四方形結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套,其特征在于所述的連接銷(18)包括設(shè)置有內(nèi)腔的銷體(16)、彈簧(15)、銷頭(14),銷頭(16)設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)并且與內(nèi)腔的側(cè)壁之間設(shè)置彈簧(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭的連接套,其特征在于所述的連接銷(18)的銷體(16)通過螺旋絲扣與連接套(17)的銷孔(11)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種插接式金剛石復(fù)合片錨桿鉆頭及其連接套?,F(xiàn)有的鉆頭增大了鉆頭循環(huán)介質(zhì)通道的過流面積,改善了鉆頭體的循環(huán)排粉和冷卻系統(tǒng),在鉆頭體翼端圓柱面上鑲嵌焊接有硬質(zhì)合金作為保徑條,但是并沒有解決鉆頭裝卸困難、鉆頭使用壽命短,綜合鉆進(jìn)效率低的問題。本發(fā)明鉆頭體上部設(shè)置有兩翼結(jié)構(gòu)的切削翼,鉆頭體的下部設(shè)置有內(nèi)腔,鉆頭體外壁的下側(cè)設(shè)置有固定銷孔;所述的鉆頭體上的焊接面與鉆頭體的垂直面成銳角角度,焊接面上設(shè)置切削齒,在兩翼的切削面方向上分別設(shè)置有循環(huán)介質(zhì)通道;鉆頭體下部的內(nèi)腔與連接套連接的端面上設(shè)置有退屑槽。本發(fā)明裝卸更方便,提高了整體鉆進(jìn)效率,同時(shí)避免了連接套的過度消耗,降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)E21B10/42GK102220844SQ20111017309
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者侯超, 姜政剛, 孫榮軍, 戴永波, 郭冬瓊 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)西安研究院
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