一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头

技术领域

本发明涉及管道穿越施工技术领域，具体是一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头。

背景技术

水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。目前，水平定向钻机在扩孔过程中，经常在扩孔器的前端或后端连接扶正器，而扶正器一般为桶式、滚子式、牙轮式等形式，无论是哪种形式的扶正器也不能避免通过丝扣与扩孔器相连，同时，在扩孔器前后加装扶正器，也增加了孔内扩孔钻具组合的重量，使得钻孔过程中钻具跳动大，转动扭矩增加，严重时甚至会出现断轴现象，断轴是定向钻施工过程中最忌讳的安全事故之一，轻则影响工期，拖慢工程进度；重则前功尽弃，要从新选址导向扩孔，消耗大量人力物力财力。

现有专利如中国专利公开号为：CN201436365U，该专利的名称为“分体式岩石扩孔器”，该专利由一个前部构件、一个中部构件和一个后部构件构成，其中，所述的前部构件由一个桶形体和一个第一轴构成，所述的第一轴设置在所述的桶形体的中心轴线上，桶形体的前端设置有一个过渡锥体，第一轴的前端延伸出过渡锥体，桶形体的外圆周上设置有螺旋形扶正器，第一轴的前端面内设置有轴向孔，桶形体的侧壁设置有两个以上数目的泥浆水孔，所述的轴向孔在桶形体内与任意一个所述的泥浆水孔连通，桶形体的后端固定连接有一个圆柱筒，所述的圆柱筒的外径小于桶形体的外径，第一轴的后端延伸出过圆柱筒的后端面，所述的中部构件由一个中间盘座、两个以上数目的牙轮体和两个以上数目的牙轮构成，任意一个所述的牙轮均各自设置在一个所述的牙轮体上，所述的牙轮体沿所述的中间盘座的圆周方向均匀间隔地固定设置在中间盘座的周边，中间盘座的轴心处设置有一个圆孔，中间盘座通过所述的圆孔套接在圆柱筒上，中间盘座与圆柱筒之间设置有圆周向锁止机构，所述的后部构件由一个第二轴构成，所述的第二轴的中心轴线与第一轴的中心轴线重合，第二轴的前端与第一轴的后端连接。用于进行岩石的扩孔操作。

现有技术中的扶正器通过丝扣与扩孔器相连，而处于连接点的丝扣在长距离或者长期使用以后，容易出现单点应力集中，过度疲劳等状态，造成扶正器损坏，使用寿命较低，需要定期更换，生产成本较高，同时，在扩孔器上加装扶正器，增加了扩孔钻头的重量，使得钻孔过程中钻具跳动大，转动扭矩也相对增加，此时如果孔内出现落石，钻头跳动，钻头卡死等异常情况会加剧丝扣的破坏情况直至断裂，严重时会出现断轴的现象，影响扩孔钻头的正常使用。因此，本领域技术人员提供了一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头，包括扩孔钻头本体，还包括切削单元，所述切削单元沿扩孔钻头本体的圆周方向设置有多个，且切削单元采用双支点支撑方式设置在扩孔钻头本体上；所述扩孔钻头本体包括芯轴，所述芯轴上套设有圆筒，所述圆筒的一侧设置有上盖板，另一侧设置有下托板，所述上盖板的一侧沿芯轴的圆周方向设置有多个前筋板，相邻两个所述前筋板之间通过弧形板连接，所述下托板的一侧沿芯轴的圆周方向设置有多个后筋板。

作为上述技术方案的进一步描述：所述上盖板的圆周方向上开设有第一安装槽和第一排屑槽，所述第一安装槽和第一排屑槽交错分布；所述上盖板的轴心处开设有与芯轴相适配的第一轴孔。

作为上述技术方案的进一步描述：所述下托板的圆周方向上开设有第二安装槽和第二排屑槽，所述第二安装槽和第二排屑槽交错分布；所述下托板的轴心处开设有与芯轴相适配的第二轴孔。

作为上述技术方案的进一步描述：所述后筋板上开设有减重孔，且后筋板靠近下托板的一侧面开设有第二避让槽。

作为上述技术方案的进一步描述：所述前筋板靠近上盖板的一侧开设有第一避让槽。

作为上述技术方案的进一步描述：所述切削单元包括牙轮和滚子，还包括连接部，所述连接部用于连接牙轮和滚子。

作为上述技术方案的进一步描述：所述第二安装槽的两侧均设置有用于连接切削单元的固定组件。

作为上述技术方案的进一步描述：所述固定组件包括开设在下托板侧面的固定槽和贯穿固定槽与下托板设置的固定杆，所述固定杆的一端设置有压板，所述压板通过弹性元件与固定槽连接，所述弹性元件套设在固定杆上；所述压板上转动连接有转动板，所述固定槽的外沿设置有挡板，所述挡板上对称开设有与转动板相适配的缺口。

作为上述技术方案的进一步描述：所述第一安装槽的两侧均设置有用于连接切削单元的固定组件。

作为上述技术方案的进一步描述：所述切削单元上开设有与所述固定杆相适配的通孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头，通过在扩孔钻头本体上直接设置多个切削单元，免去扶正器的安装，实现扩孔钻头与扶正器的合二为一，使得本设计既可以实现扩孔切削又能够对钻孔进行扶正，成孔效果更好，同时，切削单元采用双支点支撑方式固定在扩孔钻头本体上，稳固性更好，延长切削单元的使用寿命，节省生产成本，解决了现有扶正器通过丝扣固定在扩孔钻头上，单点应力集中易损坏的问题，且本设计无需单独安装扶正器，把钻具与孔底的滑动摩擦变为纯滚动，降低了扩孔钻具组合的整体的重量及切削时的跳动，降低扭矩，对钻杆起到一定的保护作用，提高切削单元与扩孔钻头本体的稳固效果，解决了现有技术中在扩孔器前端加装扶正器，扩孔钻头自身结构重，钻具跳动大，易导致扶正器的脱离损坏及断轴的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头的结构示意图；

图2为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头的右视图；

图3为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头的左视图；

图4为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中扩孔钻头本体的结构示意图；

图5为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中上盖板的结构示意图；

图6为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中下托板的结构示意图；

图7为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中上盖板和下托板的剖面结构示意图；

图8为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中后筋板的结构示意图；

图9为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中前筋板的结构示意图；

图10为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头的剖面结构示意图；

图11为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中固定组件的安装结构示意图；

图12为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中A的局部放大图；

图13为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中固定组件固定状态的结构示意图；

图14为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中固定组件打开状态的结构示意图；

图15为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中切削单元的结构示意图；

图16为一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头中切削单元的分解结构示意图。

附图标记说明：

1、芯轴；2、圆筒；3、上盖板；31、第一安装槽；32、第一排屑槽；33、第一轴孔；4、下托板；41、第二安装槽；42、第二排屑槽；43、第二轴孔； 5、前筋板；51、第一避让槽；6、弧形板；7、后筋板；71、减重孔；72、第二避让槽；8、切削单元；81、牙轮；811、第一安装孔；82、滚子；821、滚筒；822、锥形面；823、第二安装孔；824、第一耐磨齿；83、连接部；831、牙掌；832、连接轴；833、连接块；834、第一凹槽；835、第二凹槽；836、第二耐磨齿；9、固定组件；91、固定槽；92、固定杆；93、压板；94、弹性元件；95、转动板；96、挡板；97、缺口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～16，本发明实施例提供一种技术方案：一种纯滚动扶切一体式扩孔钻头，包括扩孔钻头本体，用于进行钻头扩孔，还包括切削单元8，用于进行切削和扶正，成孔更好，切削单元8沿扩孔钻头本体的圆周方向设置有多个，且切削单元8采用双支点支撑方式设置在扩孔钻头本体上；本发明在扩孔钻头上直接设置切削单元8，免去扶正器的安装，实现扩孔钻头与扶正器的合二为一，使得本设计既可以实现扩孔切削又能够对钻孔进行扶正，成孔效果更好，同时，切削单元8采用双支点支撑方式固定在扩孔钻头本体上，稳固性更好，延长切削单元8的使用寿命，节省生产成本，解决了现有扶正器通过丝扣固定在扩孔钻头上，单点应力集中易损坏的问题，且本设计无需单独安装扶正器，把钻具与孔底的滑动摩擦变为纯滚动，降低了扩孔钻具组合的整体的重量及切削时的跳动，降低扭矩，对钻杆起到一定的保护作用，提高切削单元8与扩孔钻头本体的稳固效果，解决了现有技术中在扩孔器前端加装扶正器，扩孔钻头较重，钻具跳动大，易造成扶正器的脱离损坏及断轴的问题，扩孔钻头本体包括芯轴1，芯轴1为中空结构，且芯轴1上开设有喷射孔，通过喷射孔喷射泥浆对切削单元8进行冲洗同时起到一定的破岩作用，芯轴1上套设有圆筒2，圆筒2固定在芯轴1，圆筒2的一侧设置有上盖板3，另一侧设置有下托板4，上盖板3固定在圆筒2的前端，上盖板3的一侧沿芯轴1的圆周方向设置有多个前筋板5，用于实现钻头的扩孔处理，同时增加上盖板3与芯轴1的稳定性，相邻两个前筋板5之间通过弧形板6连接，增加前筋板5的稳定性，下托板4固定在圆筒2的后端，下托板4的一侧沿芯轴1的圆周方向设置有多个后筋板7，后筋板7用于提高下托板4与芯轴1 连接的稳定性，切削单元8的两端分别嵌设在上盖板3和下托板4上，实现切削单元8的双支点支撑，提高切削单元8与扩孔钻头本体的稳固性。

具体的，使用过程中，将切削单元8固定在扩孔钻头本体上，再将扩孔钻头固定在钻杆上，通过前筋板5进行导向扩孔，再通过切削单元8进行切削、扶正，达到扩孔的目的。

本发明提供的再一个实施例中，上盖板3的圆周方向上开设有第一安装槽31和第一排屑槽32，第一安装槽31和第一排屑槽32交错分布，切削单元8的一端设置在第一安装槽31内，第一排屑槽32用于排出切削单元8切削后的岩屑，避免出现堵塞，同时起到一定的减重作用，降低扩孔钻头的重量，；上盖板3的轴心处开设有与芯轴1相适配的第一轴孔33，上盖板3套设在芯轴1上。

本发明提供的再一个实施例中，下托板4的圆周方向上开设有第二安装槽41和第二排屑槽42，第二安装槽41和第二排屑槽42交错分布，切削单元 8的另一端设置在第二安装槽41内；第二排屑槽42用于排出切削单元8切削后的岩屑，同时起到一定的减重作用，降低扩孔钻头的重量，下托板4的轴心处开设有与芯轴1相适配的第二轴孔43，下托板4套设在芯轴1上。

本发明提供的再一个实施例中，后筋板7上开设有减重孔71，降低扩孔钻头的重量，且后筋板7靠近下托板4的一侧面开设有第二避让槽72，第二避让槽72用于容置切削单元8，使得切削单元8与后筋板7之间形成间隙，方便进行扩孔过程中的排屑。

本发明提供的再一个实施例中，前筋板5靠近上盖板3的一侧开设有第一避让槽51，第一避让槽51用于容纳切削单元8，使得切削单元8与前筋板 5之间形成间隙，方便进行扩孔过程中的排屑。

本发明提供的再一个实施例中，切削单元8包括牙轮81和滚子82，还包括连接部83，连接部83用于连接牙轮81和滚子82，切削单元8可以为一体成型结构，也可以为分体式结构，滚子82套设在连接部83上，且滚子82能够绕连接部83自转，本发明切削单元8将牙轮81和滚子82进行结合，且滚子82置于牙轮81的后方，滚子82的直接小于牙轮81的直径，钻孔过程中先通过牙轮81进行切削，牙轮81切削后，滚子82在后面紧紧支撑着孔壁同时给扩孔器调心，削弱了扩孔钻头因切削而产生的跳动，成孔效果更好，且滚子82能够对牙轮81起到一定的保护作用，提高其耐磨性，连接部83包括牙掌831，牙掌831的一端设置有连接轴832，滚子82套设在连接轴832上，另一端设置有连接块833，用于固定牙轮81，牙掌831上对称开设有第一凹槽834，第一凹槽834与下托板4上的第二安装槽41相适配，使得连接轴832 固定在第二安装槽41内，连接轴832上对称开设有第二凹槽835，第二凹槽 835与上盖板3上的第一安装槽31相适配，使得牙掌831固定在第一安装槽 31，提高切削单元8与扩孔钻头本体的定位效果，保证其固定强度，且滚子 82置于上盖板3和下托板4之间，使得滚子82既能够沿连接轴832自转又能够防止滚子82前后移动，滚子82包括滚筒821，滚筒821的两端均设置有锥形面822，起到一定的过渡保护作用，且滚筒821的轴心处开设有与连接轴 832相适配的第二安装孔823，牙轮81上开设有与连接块833相适配的第一安装孔811，牙掌831上嵌入设置有第二耐磨齿836，滚筒821的表面嵌入设置有第一耐磨齿824，第二耐磨齿836和第一耐磨齿824采用硬质合金材质，能够提高牙掌831及滚筒821的耐磨性，延长切削单元8的使用寿命。

本发明提供的再一个实施例中，第二安装槽41的两侧均设置有用于连接切削单元8的固定组件9，第一安装槽31的两侧均设置有用于连接切削单元 8的固定组件9，固定组件9能够进一步提高切削单元8与扩孔钻头本体之间的稳固性，实现切削单元8的快速安装及拆卸处理，方便进行切削单元8的更换，为施工人员提供便利。

本发明提供的再一个实施例中，固定组件9包括开设在下托板4侧面的固定槽91和贯穿固定槽91与下托板4设置的固定杆92，固定杆92的一端设置有压板93，压板93通过弹性元件94与固定槽91连接，弹性元件94套设在固定杆92上，弹性元件94可以选用弹簧或弹性橡胶块；压板93上转动连接有转动板95，固定槽91的外沿设置有挡板96，挡板96上对称开设有与转动板95相适配的缺口97，切削单元8上开设有与固定杆92相适配的通孔，即在第一凹槽834的内部开设有通孔，第二凹槽835的内部开设有通孔，当需要固定切削单元8时，将切削单元8的前端卡入上盖板3上的第一安装槽31内，后端卡入下托板4上的第二安装槽41的安装槽内，然后向第一安装槽 31和第二安装槽41两侧的压板93施加压力，使得固定杆92贯穿第一安装槽 31和第二安装槽41进入切削单元8两侧的第二凹槽835和第一凹槽834上开设的通孔内，然后转动转动板95使其呈垂直状态，卡在挡板96内，此时，弹性元件94处于压缩装填，利用弹性元件94的弹力作用力使得，进入转动板95抵紧在挡板96上，实现切削单元8的固定，挡板96上设置有卡槽，转动板95的上设置有与卡槽相适配的卡位凸起，当转动板95转动至垂直装填时，卡位凸起卡合在卡槽内，连接更加稳定；当需要取出切削单元8时，同理，旋转转动板95使其处于水平状态与缺口97平行，弹性元件94的弹力作用力带动压板93从缺口97弹出，从而带动固定杆92弹出切削单元8，取出切削单元8即可。

本发明的工作原理为：先将切削单元8固定在扩孔钻头本体上，切削单元8的两端分别嵌设在上盖板3和下托板4上，实现切削单元8的双支点支撑，提高切削单元8与扩孔钻头本体的稳固性，再将扩孔钻头固定在钻杆上，通过前筋板5进行导向扩孔，再通过切削单元8上牙轮81进行切削，牙轮81 切削后，滚子82在后面紧紧支撑着孔壁同时给扩孔器调心，扶正削弱了扩孔钻头因切削而产生的跳动，成孔效果更好，本发明通过在扩孔钻头本体上直接设置切削单元8，免去扶正器的安装，实现扩孔钻头与扶正器的合二为一，使得本设计既可以实现扩孔切削又能够对钻孔进行扶正，成孔效果更好，同时，切削单元8采用双支点支撑方式固定在扩孔钻头本体上，稳固性更好，延长切削单元8的使用寿命，节省生产成本，且本设计无需单独安装扶正器，降低了扩孔钻头的重量及切削时的跳动，对钻杆起到一定的保护作用，提高切削单元8与扩孔钻头本体的稳固效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。