專利名稱：一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及市政道路建設(shè)用設(shè)施，特別涉及一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭。
背景技術(shù)：
非開挖技術(shù)是指在地面不開挖溝槽的情況下鋪設(shè)、修復(fù)和更換地下管道和電纜的施工技術(shù)。由于它具有施工速 度快、對(duì)地面干擾小、綜合成本低、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來已越來越多地被應(yīng)用于市政道路的建設(shè)施工中。雖然近年來國(guó)內(nèi)外的非開挖管線施工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展的比較快，功能自動(dòng)化程度也越來越高。但是大多數(shù)非開挖管線施工設(shè)備占地面積都較大、設(shè)備價(jià)格昂貴且采用高壓水泥漿系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)排泥，這樣做不僅浪費(fèi)水資源和能源，而且大量沖洗后的泥漿水很難進(jìn)行泥水分離，未經(jīng)泥水分離的泥漿水對(duì)環(huán)境也造成比較嚴(yán)重的污染。因此，研究開發(fā)適合我國(guó)城市的市政道路非開挖管線施工要求的、可在人行道和花壇上開挖工作坑的、環(huán)境污染小的非開挖市政道路施工鉆孔技術(shù)與設(shè)備是時(shí)代發(fā)展的需求，而由此產(chǎn)生的泥屑的輸送問題如何解決，更是顯重要。氣力輸送技術(shù)是利用氣流在管道中輸送松散狀物料的一種方法，也就是利用具有一定壓力和一定速度的氣流，來輸送松散狀物料的一種輸送裝置。近些年來，氣力輸送技術(shù)發(fā)展得很快，由于它具有管道布置靈活、效率高費(fèi)用低、系統(tǒng)密封環(huán)境好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于糧食、水泥、粉煤灰、化工物料、礦粉、食鹽、面粉、型砂等物料的輸送。氣力輸送雖然比機(jī)械輸送有前述許多優(yōu)點(diǎn)，但它也存在著一些問題，如所需功率較大；不適用于粒度大、密度大、粘性大而難于懸浮飛翔的物料以及含水量較高的物料的輸送等。因此若想將氣力輸送技術(shù)用于非開挖市政道路施工中的泥屑的輸送，需要鉆下的泥屑越薄越碎越好，最好呈松散的泥屑狀。由于泥土的鉆削與金屬的鉆削有很大差別，雖然泥土較金屬容易鉆的多，但是其粘性較大，碎泥屑較難形成，因此，迫切需要設(shè)計(jì)出一種碎泥屑鉆頭。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適合氣力輸送泥屑所需要的碎泥屑的非開挖鉆孔泥屑鉆頭。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，所述鉆頭主體為群鉆結(jié)構(gòu)，在與兩條主刃相連的后刀面上非對(duì)稱的開設(shè)有多個(gè)變螺距的螺旋形的斷屑槽。所述橫刃由兩條相交的弧線構(gòu)成，前述兩條弧線在鉆頭的鉆尖末端匯合為與鉆尖軸線相重合的凸起的尖頂，橫刃俯視為“S”形。所述鉆頭上沉積有金剛石薄膜。所述外刃頂角2Φ =118° 120° ;內(nèi)刃頂角2Φτ =20。 30。；橫刃斜角Ψ= 65° 75° ;內(nèi)刃斜角τ =25° 30° ;內(nèi)刃前角Y =-15° 20° ;外刃后角a c=8° 15° ;圓弧刃后角ακ。= 12° 15° ;外刃長(zhǎng)I = O. 2d ;尖高h(yuǎn) = O. 06d ;圓弧半徑R = O. Id ;橫刃直線長(zhǎng)bv = O. 03d ;斷屑槽寬I2 = 5 IOmm ;斷屑槽間距I1 = 10 20mm ;斷屑槽深c = I I. 5f ;其中d為鉆頭直徑，f為進(jìn)給量。[0009]所述鉆頭直徑d有五個(gè)規(guī)格,分別為450mm、500mm、560mm、630mm、700mm。采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下的有益效果(1)由于要想獲得氣力干法輸送要求的碎泥屑，就要求在土體剪切滑移的過程中，被剪切下來的泥屑滑移速度不一致，即在產(chǎn)生泥屑過程中泥屑要進(jìn)行錯(cuò)位滑移，本實(shí)用新型采用在刀面上開設(shè)斷屑槽的方式，使泥屑由于錯(cuò)位而發(fā)生斷裂，同時(shí)考慮到泥屑的粘性，為了保證其在前刀面排屑時(shí)的流暢性，斷屑槽采用變螺距的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)即兩處的斷屑槽相互錯(cuò)開，這樣不但可以起到斷屑作用，而且鉆下的泥屑相互不干擾，有利于泥屑排出。而螺旋面采取變螺距的設(shè)計(jì)，能減少泥屑在鉆頭軸向流動(dòng)過程的阻力，在泥土鉆進(jìn)切削過程中，使泥屑在變螺距螺旋面上的旋轉(zhuǎn)速度不同，從而更有利于產(chǎn)生碎泥屑。(2)本實(shí) 用新型的橫刃結(jié)構(gòu)不同于一般的鉆頭的平直橫刃，俯視為S型，側(cè)視為中央凸起的尖頂，由此大大減小了鉆頭尖部的頂角，增大了橫刃部的前角，使得它與常用的普通鉆尖相比，具有特別好的自動(dòng)定心性能、鉆孔進(jìn)給力也較小、孔的加工精度高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。(3)由于鉆頭用于切削地下泥土，而泥土有時(shí)具有一定的粘性，為使在鉆孔過程中泥屑順利從鉆頭上排出，減少到面上的刀屑瘤，對(duì)鉆頭導(dǎo)流屑面進(jìn)行表面處理，同時(shí)考慮到鉆削過程中可能遇到堅(jiān)硬物質(zhì)，如石頭、金屬等，所以在鉆頭上沉積有金剛石薄膜來對(duì)鉆頭進(jìn)行保護(hù)，有效延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。(4)本實(shí)用新型的鉆頭直徑有五個(gè)規(guī)格，便于使用時(shí)根據(jù)不同的鋪管直徑要求來進(jìn)行選擇。

為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的俯視圖。附圖中標(biāo)號(hào)為主刃I、后刀面2、斷屑槽3、橫刃4、圓弧刃5。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例I)見圖I和圖2，本實(shí)施例的一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，鉆頭主體為群鉆結(jié)構(gòu)，在與兩條主刃I相連的后刀面2上非對(duì)稱的開設(shè)有多個(gè)變螺距的螺旋形的斷屑槽3。橫刃4由兩條相交的弧線構(gòu)成，前述兩條弧線在鉆頭的鉆尖末端匯合為與鉆尖軸線相重合的凸起的尖頂(見圖I)，橫刃4俯視為“S”形(見圖2)。群鉆結(jié)構(gòu)的橫刃長(zhǎng)度只有普通鉆頭的五分之一，主刃上前角平均值增大，使進(jìn)給抗力下降35% 50%，扭矩下降10% 30%，因而進(jìn)給量比普通鉆頭約提高三倍，鉆孔效率大大提高。同時(shí)兩個(gè)圓弧刃5的結(jié)構(gòu)能使得鉆頭具有良好的定心導(dǎo)向性和斷屑性。為獲得氣力輸送所需要的碎泥屑，在與兩條主刃I相連的后刀面2上上分別設(shè)計(jì)了若干個(gè)斷屑槽，由此每個(gè)后刀面2被磨成了一個(gè)從鉆心延伸至周邊的三度空間(高度、深度、寬度)的螺旋面。而且兩個(gè)后刀面2上的斷屑槽3采用不對(duì)稱設(shè)計(jì)，即相互錯(cuò)開，這樣不但可以起到斷屑作用，而且鉆下的泥屑相互不干擾，有利于泥屑排出。為減少泥屑在鉆頭軸向流動(dòng)過程的阻力，斷屑槽3的螺旋面采取變螺距的設(shè)計(jì)，在泥土鉆進(jìn)切削過程中，使泥屑在變螺距螺旋面上的旋轉(zhuǎn)速度不同，從而更有利于產(chǎn)生碎泥屑。由于鉆頭用于切削地下泥土，而泥土有時(shí)具有一定的粘性，為使在鉆孔過程中泥屑順利從鉆頭上排出，減少到面上的刀屑瘤，對(duì)鉆頭導(dǎo)流屑面進(jìn)行表面處理，同時(shí)考慮到鉆削過程中可能遇到堅(jiān)硬物質(zhì)，如石頭、金屬等，所以在鉆頭上沉積有金剛石薄膜。外刃頂角2Φ = 118° 120° ;內(nèi)刃頂角2 Φ τ = 20。 30。；橫刃斜角Ψ =65° 75° ;內(nèi)刃斜 角τ =25° 30° ;內(nèi)刃前角Y τ(； =-15° -20° ;外刃后角a。=8° 15° ;圓弧刃后角ακ。= 12° 15° ;外刃長(zhǎng)I = O. 2d ;尖高h(yuǎn) = O. 06d ;圓弧半徑R = O. Id ;橫刃直線長(zhǎng)bv = O. 03d ;斷屑槽寬I2 = 5 IOmm ;斷屑槽間距I1 = 10 20mm ;斷屑槽深c = 1 I. 5f ;其中d為鉆頭直徑，f為進(jìn)給量。鉆頭直徑d有五個(gè)規(guī)格，分別為450mm、500mm、560mm、630mm、700mm,便于使用時(shí)根據(jù)不同的鋪管直徑要求來進(jìn)行選擇。為檢驗(yàn)本實(shí)用新型的鉆尖切削土層的效果，分別試制了六種不同結(jié)構(gòu)的泥屑鉆頭，直徑均為450_，并對(duì)具有一定粘性的土層進(jìn)行了鉆削實(shí)驗(yàn)，對(duì)每種鉆頭鉆削下來的泥屑進(jìn)行了測(cè)量，所得結(jié)果如表I所示。表I 土層切削實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求1.一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，其特征在于所述鉆頭主體為群鉆結(jié)構(gòu)，在與兩條主刃(I)相連的后刀面(2)上非対稱的開設(shè)有多個(gè)變螺距的螺旋形的斷屑槽(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，其特征在干所述橫刃(4)由兩條相交的弧線構(gòu)成，前述兩條弧線在鉆頭的鉆尖末端匯合為與鉆尖軸線相重合的凸起的尖頂，橫刃⑷俯視為“S”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，其特征在于所述鉆頭上沉積有金剛石薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的ー種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，其特征在于所述外刃頂角2Φ = 118° 120° ;內(nèi)刃頂角2Φ τ = 20° 30° ;橫刃斜角Ψ = 65° 75° ;內(nèi)刃斜角τ =25° 30° ;內(nèi)刃前角Υτε = -15° -20° ;外刃后角ae = 8° 15° ;圓弧刃后角a κ。= 12° 15° ;外刃長(zhǎng)I = O. 2d;尖高h(yuǎn) = O. 06d;圓弧半徑R = O. Id;橫刃直線長(zhǎng)bv = O. 03d ;斷屑槽寬I2 = 5 IOmm ;斷屑槽間距I1 = 10 20mm ;斷屑槽深c=I I. 5f ;其中d為鉆頭直徑，f為進(jìn)給量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，其特征在于所述鉆頭直徑d有五個(gè)規(guī)格，分別為 450mm、500mm、560mm、630mm、700mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種非開挖鉆孔泥屑鉆頭，所述鉆頭主體為群鉆結(jié)構(gòu)，在與兩條主刃相連的后刀面上非對(duì)稱的開設(shè)有多個(gè)變螺距的螺旋形的斷屑槽。本實(shí)用新型采用在后刀面上開設(shè)斷屑槽的方式，使泥屑由于錯(cuò)位而發(fā)生斷裂，同時(shí)考慮到泥屑的粘性，為了保證其在前刀面排屑時(shí)的流暢性，斷屑槽采用變螺距的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)即兩處的斷屑槽相互錯(cuò)開，這樣不但可以起到斷屑作用，而且鉆下的泥屑相互不干擾，有利于泥屑排出。而螺旋面采取變螺距的設(shè)計(jì)，能減少泥屑在鉆頭軸向流動(dòng)過程的阻力，在泥土鉆進(jìn)切削過程中，使泥屑在變螺距螺旋面上的滑移速度不同，從而更有利于產(chǎn)生碎泥屑。
文檔編號(hào)E21B10/60GK202417318SQ20112056594
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉海蘭, 李小平, 芮延年 申請(qǐng)人:劉海蘭, 李小平, 芮延年