一种轻型牙轮岩石穿越钻头的制作方法

本实用新型涉及非开挖岩石钻具领域，特别涉及一种轻型牙轮岩石穿越钻头。

背景技术：

非开挖技术是指不开挖地表的情况下探测、检查、修复和铺设各种地下公用设施的一种技术和方法，非开挖导向钻进铺设管线是在传统顶管法和不能定向水平钻进的铺管法基础上引进现代的导向技术而发展起来的铺管技术，它的施工顺序大体为：利用置于地面的铺管机，沿待铺线的设计轨迹先钻成一个上一级孔，然后使用已通过的钻杆在出土端安装扩孔器回扩，扩大至适合生产管道铺设的直径，然后将待铺设的管道拉入孔内，在不破坏地貌的前提下实现管线施工。

公开号为CN201034015Y的中国专利公开了带螺旋扶正器的岩石扩孔器，它通过在切割牙轮支撑架前方桶形体的外圆周上设置螺旋形扶正器使扩孔器具有排渣清障的功能，防止卡钻，但是当需要扩直径为一米以上的孔时此结构重量十分大，不仅搬运麻烦而且在扩孔时扩孔器会因自重向竖直向下偏移，使扩孔器的轴线偏离上一级孔的轴线使扩出的孔不合格。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种轻型牙轮岩石穿越钻头，其具有质量轻且可扩出较大规格的圆孔的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种轻型牙轮岩石穿越钻头,包括芯轴、轮架、牙轮，所述轮架均匀固连在芯轴外壁上，所述牙轮转动连接在轮架上，所述牙轮轴线与芯轴轴线相交，所述轮架与芯轴之间固连有若干内部中空的方管，所述方管旋转呈锥状，所述方管外壁沿长度方向螺纹连接有若干钻刀。

通过采用上述技术方案，在扩孔时钻头旋转使方管呈圆锥状，此时将方管锥头部分先伸入上一级孔内，之后通过钻头的不断伸入，利用圆锥的方管及钻刀进行逐步扩进，同时利用牙轮将上一级孔扩成所需的直径，完成扩孔工作；设置空心的方管大大降低钻头的质量，可根据需要将钻头规格加大也不会增加过多的重量，不仅节省生产成本，还方便运输，并且锥状的方管具有良好的稳定性，避免钻头变形，同时锥状的方管具有较好的对中性，保证钻头在扩孔过程中保持轴线与上一级孔轴线重合，提高扩孔合格率。

进一步的，所述轮架包括轮台、合金豆，所述合金豆镶嵌在轮台顶端面上，所述轮台顶端面固连有端面高于轮台顶端面的凸阶，所述凸阶顶端面也镶嵌有合金豆。

通过采用上述技术方案，能够减轻扩孔器扩孔时由于自重作用一直紧贴下孔壁造成轮台磨损严重的情况。

进一步的，所述方管上固连有环状齿座，所述钻刀包括刀台、螺纹柱、螺帽，所述螺纹柱固连在刀台下端，所述螺纹柱插入齿座内并伸出齿座外，所述螺帽螺纹连接在螺纹柱伸出齿座一端并与刀台配合夹紧齿座。

通过采用上述技术方案，使得钻刀在磨损时方便拆卸及更换，进而提高钻头的使用寿命。

进一步的，所述齿座上端面两侧固连有限位块，所述刀台远离螺纹柱一端固连有刀齿，所述刀台两侧开有限位槽，所述限位块插入限位槽内使刀齿正对钻头的旋转方向。

通过采用上述技术方案，利用限位块限制刀台的自由度，避免刀台转动使刀齿偏移钻切面而出现卡钻的问题。

进一步的，所述螺帽一端截面为六边形。

通过采用上述技术方案，在拆装钻刀时方便夹持，进而方便拧动螺帽实现拆装，节省人力。

进一步的，所述方管远离芯轴一侧固连有若干内部中空的方形管，所述方形管与方管呈菱形固连在芯轴上。

通过采用上述技术方案，设置方形管可在扩孔时将一部分力传递到方形管及芯轴上，同时避免方管受全部反作用力而弯曲变形。

进一步的，所述芯轴内设有水眼，所述水眼连通方管，所述轮架底端设有喷嘴，所述喷嘴与方管相通，所述喷嘴位于牙轮上。

通过采用上述技术方案，在通孔内通水然后由喷嘴将水喷到牙轮上清洗牙轮，避免沙石卡住牙轮使扩孔失效。

进一步的，所述轮架靠近方形管一侧固连有钢制实心的筋板。

通过采用上述技术方案，设置筋板加强牙轮在钻头轴线方向的强度，避免在扩孔时出现牙轮脱离钻头的问题。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过设置方管作为钻头的主结构使钻头整体质量下降，因此可以将钻头的规格加大，可以扩出尺寸更大的孔；

2、通过在方管上设置钻刀使钻头可进行逐步扩孔的工作，保证扩出的孔与上一级孔轴线一致；

3、通过设置方形管使钻头整体强度加强，避免在齿座过程中钻头弯折变形；

4、通过设置通孔及喷嘴等不仅可冲洗掉牙轮上的沙石碎屑，还可对钻头进行冷却，一举两得。

附图说明

图1是本实施例的工作状态图；

图2是本实施例的剖面图；

图3是图2中A的放大图；

图4是本实施例的钻刀结构图。

图中，1、芯轴；11、母扣；12、公扣；13、通孔；14、水眼；15、喷嘴；2、方管；21、齿座；22、限位块；3、方形管；31、环板；4、钻刀；41、刀齿；42、刀台；43、螺纹柱；44、螺帽；45、限位槽；5、筋板；6、牙轮；7、轮架；71、轮台；72、凸阶；73、合金豆；8、钻杆；9、上一级孔；91、孔壁。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的设计原理是：

通过将钻头的主体结构改用多根方管2使钻头整体质量下降，因此可以将钻头的规格加大且不会有太多重量，不仅可以扩出尺寸更大的孔还方便运输，同时将方管2组成锥形使钻头不易变形同时可保证较好的对中性，保证钻头既可以正常使用也保证扩孔合格率。

实施例：一种轻型牙轮岩石穿越钻头，如图1所示，包括芯轴1、方管2、方形管3，芯轴1为规则圆柱杆，方管2、方形管3均为截面规则的型钢，采用型钢使方管2及方形管3具有优良的力学性能和结构稳定性，使钻头不易变形，提高钻头的使用寿命；四根方管2一端与芯轴1固连，方管2另一端固连有环板31，环板31为规则圆环状钢板，环板31另一端与方形管3一端固连，方形管3另一端与芯轴1固连，且方形管3与方管2均与芯轴1呈锐角；方管2、方形管3的长度方向与芯轴1的轴线不重合使得方管2、方形管3与芯轴1之间形成三角形，利用三角形的稳定性使钻头具有更好的结构强度，进而使钻头不易弯折提高钻头的使用寿命；同时在预扩孔时三角形的方管2组贴住孔壁91可使芯轴1的轴线与孔的轴线重合，使钻头具有较好的对中性，避免钻头在扩孔过程中偏离上一级孔9的轴线使扩孔不合格。

结合图1、图2，芯轴1靠近方管一端开设带有螺纹的母扣11，芯轴1另一端固连带有螺纹的公扣12，母扣11可与钻杆8连接，公扣12也与钻杆8相连，使用螺纹连接使钻头不易滑脱还可输出力矩，同时安装方便，一举两得；芯轴1内沿轴线方向开有通孔13，芯轴1位于方管2连接端处开有水眼14，水眼14轴线方向为芯轴1的径向方向，水眼14连通方管2内，结合图3，环板31上固连有喷嘴15，喷嘴15将方管2内的水导出到方管2外；在使用钻头前先将母扣11与公扣12分别连接在钻杆8上，之后在通孔13内通入冷却水，冷却水通过水眼14流到方管2内，最后冷却水再通过喷嘴15流出方管2外，通过在方管2内通入冷却水使钻头在初步扩孔时对方管2进行冷却，避免方管2与孔壁91摩擦产生大量的热使方管2变形影响扩孔质量。

结合图2、图4，沿方管2长度方向固连有若干方形环状的齿座21，齿座21位于方管2靠近钻头旋转方向的一侧，使齿座21在扩孔过程中受力后始终抵接在方管2上，进而方管2可将力矩更好的传递到齿座21处，同时降低蹦齿现象出现的概率；齿座21上端两侧固连有长方体状的限位块22，齿座21内插有钻刀4，钻刀4包括刀齿41、刀台42、螺纹柱43、螺帽44，刀齿41为一侧经过调质具有较高强度的长方体状金属块，刀齿41底端与方形金属的刀台42固连，刀台42两侧开有方形限位槽45，刀台42远离刀齿41一端与螺纹柱43固连，螺纹柱43穿过齿座21使限位块22插入到限位槽45内，，此时刀齿41正对钻头的旋转方向，螺帽44与螺纹柱43螺纹连接且螺帽44抵接在齿座21远离限位块22的一侧。

结合图2、图4，设置钻刀4使钻头对孔壁91进行逐步扩孔的工作，同时钻刀4插入到齿座21内通过限位块22与限位槽45的连接对钻刀4进行定向，通过螺纹柱43与螺帽44的连接对钻刀4进行定位，使钻刀4与方管2之间连接稳定，避免钻刀4偏移方向降低扩孔效果，同时钻刀4与齿座21通过螺纹柱43和螺帽44连接使钻刀4可拆卸，当钻刀4磨损后只需将磨损的钻刀4取下更换即可，操作十分方便，进而避免钻刀4与钻头固连时磨损使钻头整个报废造成浪费的问题。

结合图1、图2，方管2与方形管3连接处的外侧固连有轮架7，轮架7包括轮台71、合金豆73，轮台71呈厂字形，轮台71底端与方管2固连，轮台71靠近母扣11一侧转动连接有牙轮6，四个牙轮6轴线重合至一点，且牙轮6的轴线重合点位于芯轴1的轴线上，牙轮6为圆锥状，牙轮6外壁镶有若干耐磨的合金豆73，合金豆73突出牙轮6的外壁，当方管2上钻刀4进行初步扩孔后，此时牙轮6接触孔壁91，牙轮6围成的圆直径为所需扩孔的直径的大小，牙轮6上的合金豆73与孔壁91接触摩擦将孔壁91孔径扩大，使孔的尺寸规格达到所需的要求；结合图3，喷嘴15伸出端位于牙轮6底端，通过设置喷嘴15可将方管2内的冷却水喷到牙轮6上清洗牙轮6，避免沙石卡住牙轮6使扩孔失效，同时也可对牙轮6进行冷却，一举两得；轮台71靠近方形管3一侧固连有钢制实心的筋板5，设置筋板5加强牙轮6和轮架7在钻头轴线方向的强度，避免在扩孔时牙轮6和轮架7因孔壁91给予的阻力较大出现蹦齿的问题。

结合图1、图2，轮台71顶端镶若干耐磨合金豆73，在钻头放置到地面上时可防止钻头磨损；轮台71顶端固连有凸阶72，凸阶72的端面高度比轮台71端面高，凸阶72上也镶有若干合金豆73；设置凸阶72能够减轻扩孔器扩孔时由于自重作用一直紧贴下孔壁91造成轮台71磨损严重的情况，当凸阶72磨损后再与轮台71接触磨损，使钻头耐磨时间加长，进而提高钻头的使用寿命。

具体实施过程：在需要扩孔时，将芯轴1上的母扣11拧到钻杆8上，将公扣12也拧到钻杆8上，之后母扣11上的钻杆8转动同时拉动钻头向上一级孔9内运动，向通孔13内通水，同时方管2外壁接触到孔壁91进行对中，保证钻头的轴线与孔的轴线重合，同时钻刀4也接触孔壁91，通过孔壁91接触圆周直径逐渐扩大的钻刀4将孔壁91渐渐磨大，进而使孔直径变大，直到孔壁91与牙轮6接触，在钻刀4与孔壁91接触时冷却水通过通孔13流入方管2内对方管2和钻刀4进行冷却，提高冷却效率。

在方管2上的钻刀4进行完初步扩孔后，之后镶有合金豆73的牙轮6接触孔壁91，此时牙轮6利用与孔壁91的摩擦及芯轴1的转动作用使牙轮6自转，通过合金豆73与孔壁91接触将孔壁91上的岩石及土壤磨掉，使孔壁91的直径规格进一步变大，同时牙轮6下端的喷嘴15将方管2内的冷却水喷到牙轮6上，使牙轮6上卡接的岩石碎屑及土壤被冲洗掉，避免碎屑及土壤将牙轮6黏住使合金豆73不能与孔壁91接触令钻头失效。

综上所述，本实用新型具有通过设置方管2作为钻头的主结构使钻头整体质量下降，因此可以将钻头的规格加大，可以扩出尺寸更大的孔；通过在方管2上设置钻刀4使钻头可进行逐步扩孔的工作，保证扩出的孔与上一级孔9轴线一致；通过设置方形管3使钻头整体强度加强，避免在齿座过程中钻头弯折变形；通过设置通孔13及喷嘴15不仅可冲洗掉牙轮6上的沙石碎屑，还可对钻头进行冷却，一举两得的优点。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。