CN112832686A - 一种快换式牙轮钻头及旋挖筒钻具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种快换式牙轮钻头及旋挖筒钻具，属于旋挖钻具技术领域，快换式牙轮钻头包括：牙轮、牙掌和基座，牙掌的柄部插入基座内且与基座通过螺杆连接，牙掌的头部设有轴颈，牙轮通过轴颈与牙掌转动连接；防松插销，其安设在基座或/和牙掌上，且防松插销与螺杆插接，以防止螺杆在牙掌和基座上转动。本申请的快换式牙轮钻头采用牙掌的柄部插入基座内且与基座通过螺杆连接，具有可靠的快换式结构。同时在基座或牙掌上设有防松插销，该防松插销能够确保旋挖钻具在严重振动工况下，牙轮钻头不会因连接螺杆松动而脱落，同时实现在施工现场快速更换牙轮钻头。

Description

一种快换式牙轮钻头及旋挖筒钻具

技术领域

本申请涉及旋挖钻具技术领域，特别涉及一种快换式牙轮钻头及旋挖钻具。

背景技术

牙轮钻头原是石油钻探行业使用最广泛的钻头，适用于从软到硬的各种地层。最近几年国内外基础工程桩基开挖行业陆续采用牙轮钻头开挖从软到硬的岩层，用于基础桩基的开挖。牙轮钻头直接焊接在牙轮钻筒筒壁上，工作时牙轮钻头先与岩石开挖面接触，在推力作用下紧压在岩面上，随着牙轮钻筒的旋转，牙轮钻头一方面绕牙轮钻筒中心轴公转，同时绕自身轴线自转，在推力和转矩共同作用下，牙轮钻头压入岩石，对岩石产生挤压、剪切、拉裂等综合作用，使岩石产生裂纹，随着牙轮钻筒的继续旋转，岩石碎片将脱离母体，达到一定深度后，钻筒底部密封件将岩芯封在钻筒内而后钻筒上升到地面将岩芯取出。

牙轮钻头工作环境恶劣，特别是岩石岩性不一，分布不均，对牙轮钻头的耐磨性、耐压性及冲击韧性要求非常高，在破岩过程中，牙轮钻头不仅承受很大的径向破岩力，同时又经受岩石中硬矿物质的剧烈磨损。牙轮钻头是易损件，严重的磨损降低了钻机的破岩速度，当其达到工作寿命后，必须经常性地更换牙轮钻头。而以往牙轮钻头直接焊接在钻筒上，更换时必须对原有钻头刨割，通常在施工现场采用气割将牙轮钻头从筒体上切割下来，再将新的牙轮钻头焊接到筒体上。使得整机工作效率降低，同时多次刨割和焊接会损害钻筒筒壁，造成掘进成本加大。

由于气割的切割缝表面不规则，因此当将新的牙轮安装到筒体上时，无法保证牙轮钻头的安装位置精度。采用上述方式更换牙轮钻头的效率低、成本高并且无法保证安装质量。同时市场上也曾经出现过采用快换式牙轮钻头，但由于其没有可靠的防松方式，在旋挖钻机频繁剧烈振动的工况下，其牙轮钻头容易脱落而未能普及使用。

发明内容

本申请实施例提供一种快换式牙轮钻头及旋挖钻具，以解决相关技术中快换式牙轮钻头没有可靠的防松方式，在旋挖钻机频繁剧烈振动的工况下，牙轮钻头容易脱落的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种快换式牙轮钻头，所述快换式牙轮钻头包括：

牙轮、牙掌和基座，所述牙掌的柄部插入所述基座内且与所述基座通过螺杆连接，所述牙掌的头部设有轴颈，所述牙轮通过轴颈与所述牙掌转动连接；

防松插销，所述防松插销安设在所述基座或/和牙掌上，且防松插销与所述螺杆插接，以防止螺杆在牙掌和基座上转动。

在一些实施例中：所述螺杆上设有多个防松插孔，多个所述防松插孔沿所述螺杆的四周均布排列；

所述防松插销包括插接部和弹性部，所述弹性部位于所述牙掌或/和基座上，所述弹性部用于弹性支撑所述插接部，以使所述插接部插入所述螺杆的防松插孔内。

在一些实施例中：所述螺杆至少设有两个，两个螺杆沿所述牙掌的轴线对称或不对称设置；

所述防松插销位于两个螺杆之间，所述弹性部为U形或半圆形结构，所述插接部设有两个，两个所述插接部分别位于所述弹性部的两侧，两个插接部分别插入两个所述螺杆的防松插孔内。

在一些实施例中：两个所述插接部分别向所述弹性部的外侧延伸，且两个插接部的轴线重合，两个所述插接部和弹性部为弹簧钢丝材料一体成型结构。

在一些实施例中：所述牙掌上至少设有两个用于穿入所述螺杆的第一安装孔，所述基座上至少设有两个用于穿入所述螺杆的第二安装孔，所述螺杆穿入所述第一安装孔与第二安装孔连接所述牙掌和基座。

在一些实施例中：所述牙掌或/和基座的外壁上设有嵌入所述防松插销的U形槽，所述U形槽的两侧分别开设有插入所述插接部的插销孔，且所述插销孔与所述防松插孔连通。

在一些实施例中：所述牙掌或/和基座上设有将所述防松插销卡接在所述U形槽内的限位凸台；所述牙掌或/和基座上设有用于将所述防松插销从所述U形槽内翻转出来的凹槽。

在一些实施例中：所述螺杆为内六角圆柱头螺杆，所述内六角圆柱头螺杆的头部设有多个防松插孔，多个所述防松插孔沿所述内六角圆柱头螺杆的四周均布排列。

在一些实施例中：所述牙掌的柄部截面为T形结构，所述基座开设有与所述牙掌的柄部配合的T形槽。

本申请实施例第二方面提供了一种旋挖筒钻具，包括:

上述任一项实施例所述的快换式牙轮钻头；

筒体，所述筒体的底部沿所述筒体的圆周方向开设有多个槽口，所述快换式牙轮钻头的基座焊接在槽口内，且相邻两个所述快换式牙轮钻头之间形成正反交错排布。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头及旋挖钻具，由于本申请的快换式牙轮钻头设有牙轮、牙掌和基座，牙掌的柄部插入基座内且与基座通过螺杆连接，牙掌的头部设有轴颈，牙轮通过轴颈与牙掌转动连接；防松插销，防松插销安设在基座或牙掌上，且防松插销与螺杆插接，以防止螺杆在牙掌和基座上转动。

因此，本申请的快换式牙轮钻头采用牙掌的柄部插入基座内且与基座通过螺杆连接，具有可靠的快换式结构。同时在基座或牙掌上设有防松插销，该防松插销能够确保旋挖钻具在严重振动工况下，牙轮钻头不会因连接螺杆松动而脱落，同时实现在施工现场快速更换牙轮钻头。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的快换式牙轮钻头的结构示意图；

图2为本申请实施例的牙轮和牙掌的结构示意图；

图3为本申请实施例的基座的结构示意图；

图4为本申请实施例的防松插销的结构示意图；

图5为本申请另一实施例的快换式牙轮钻头的结构示意图；

图6为本申请另一实施例的牙轮和牙掌的结构示意图；

图7为本申请另一实施例的基座的结构示意图；

图8为本申请实施例的螺杆的结构示意图；

图9为本申请实施例旋挖筒钻具的结构示意图。

附图标记：

10、快换式牙轮钻头；11、牙轮；12、牙掌；13、基座；14、螺杆；15、防松插销；20、筒体；111、切削齿；121、第一安装孔；122、插销孔；123、U形槽；124、限位凸台；125、凹槽；131、第二安装孔；132、T形槽；141、防松插孔；151、弹性部；152、插接部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头及旋挖钻具，其能解决相关技术中快换式牙轮钻头没有可靠的防松方式，在旋挖钻机频繁剧烈振动的工况下，牙轮钻头容易脱落的问题。

参见图1至图3所示，本申请实施例第一方面提供了一种快换式牙轮钻头，该快换式牙轮钻头10包括：

牙轮11、牙掌12和基座13，牙掌12的柄部截面为T形结构，基座13开设有与牙掌12的柄部配合的T形槽132，该牙掌12的柄部插入基座13的T形槽132内，且与基座13通过螺杆14可拆卸连接，便于牙轮11上的切削齿111磨损或失效后更换牙轮11和牙掌12。牙掌12的头部设有轴颈，牙轮11通过轴颈与牙掌12转动连接，牙轮11在牙掌12上自转破岩。

防松插销15，该防松插销15安设在牙掌12上，且防松插销15与螺杆14插接，以防止螺杆14在牙掌12和基座13上转动，防止在破岩地层时，避免旋挖钻机在频繁剧烈振动的工况下螺杆14在牙掌12和基座13产生松动，导致牙轮11和牙掌12在基座13上脱落。

本申请的快换式牙轮钻头10采用牙掌12的柄部插入基座13内且与基座13通过螺杆14可拆卸连接，具有可靠的快换式结构，便于牙轮11上的切削齿111磨损或失效后更换牙轮11和牙掌12。同时在牙掌12上设有防松插销15，该防松插销15能够确保旋挖钻具在严重振动工况下，牙轮钻头不会因螺杆14松动而脱落，同时实现在施工现场快速更换牙轮钻头。

在一些可选实施例中：参见图1、图5和图8所示，本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头，该快换式牙轮钻头10的螺杆14设有两个，两个螺杆14沿牙掌12的轴线对称设置。螺杆14优选但不限于为内六角圆柱头螺杆，在内六角圆柱头螺杆的头部设有四个防松插孔141，四个防松插孔141沿内六角圆柱头螺杆的四周均布排列。防松插孔141的具体数量和直径本领域的技术人员可以根据实际需要设定，四个防松插孔141沿螺杆141头部的四周均布排列。

防松插销15位于两个螺杆14之间，防松插销15包括插接部152和弹性部151，弹性部151位于牙掌12上，弹性部151用于弹性支撑插接部152，以使插接部152插入螺杆14的防松插孔141内。弹性部151优选但不限于为U形结构，弹性部151还可以设置成半圆形结构。

插接部152设有两个，两个插接部152分别位于弹性部151的两侧。两个插接部152分别向弹性部151的外侧延伸，且两个插接部152的轴线重合，两个插接部152和弹性部151为直径2mm的弹簧钢丝材料一体成型结构。两个插接部152在弹性部151的弹性支撑下分别插入两个螺杆14的防松插孔141内，以实现对两个螺杆14进行可靠的防松。

在一些可选实施例中：参见图2和图3所示，本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头，该快换式牙轮钻头10的牙掌12上设有两个用于穿入螺杆14的第一安装孔121，在基座13上设有两个用于穿入螺杆14的第二安装孔131，第一安装孔121和第二安装孔131中至少有一个为螺纹孔，螺杆14穿入第一安装孔121与第二安装孔131连接牙掌12和基座13。

在牙掌12的外壁上设有嵌入防松插销15的U形槽123，该U形槽123的两侧分别开设有插入插接部152的插销孔122，且该插销孔122与螺杆14上的防松插孔141连通。

在牙掌12上设有将防松插销15卡接在U形槽123内的限位凸台124，限位凸台124用于防止防松插销15从U形槽123内脱出。在牙掌12上设有用于将防松插销15从U形槽123内翻转出来的凹槽125，在需要拆卸螺杆14时利用工具(撬棒、螺丝刀等等)插入凹槽125撬动弹性部151，弹性部151越过限位凸台124从U形槽123内脱出，然后把防松插销15在基座13上拆下即可。

当在牙掌12的外壁上设有嵌入防松插销15的U形槽123时，牙掌12上的第一安装孔121设有沉孔，螺杆14的头部位于沉孔内，插销孔122贯穿于U形槽123和沉孔。两个螺杆14分别穿入第一安装孔121与第二安装孔131连接牙掌12和基座13后，螺杆14上的防松插孔141与插销孔122连通，将防松插销15的插接部152插入防松插孔141和插销孔122内，最后将防松插销15的弹性部151嵌入U形槽123内，防松插销15被U形槽123内的限位凸台124卡住。

在一些可选实施中，参见图5至图7所示，本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头，该快换式牙轮钻头10包括：

牙轮11、牙掌12和基座13，牙掌12的柄部截面为T形结构，基座13开设有与牙掌12的柄部配合的T形槽132，该牙掌12的柄部插入基座13的T形槽132内，且与基座13通过螺杆14可拆卸连接，便于牙轮11上的切削齿111磨损或失效后更换牙轮11和牙掌12。牙掌12的头部设有轴颈，牙轮11通过轴颈与牙掌12转动连接，牙轮11在牙掌12上自转破岩。

防松插销15，该防松插销15安设在基座13上，且防松插销15与螺杆14插接，以使螺杆14与牙掌12和基座13相对静止，防止在破岩地层时，避免旋挖钻机在频繁剧烈振动的工况下螺杆14在牙掌12和基座13产生松动，导致牙轮11和牙掌12在基座13上脱落。

本申请的快换式牙轮钻头10采用牙掌12的柄部插入基座13内且与基座13通过螺杆14可拆卸连接，具有可靠的快换式结构，便于牙轮11上的切削齿111磨损或失效后更换牙轮11和牙掌12。同时在基座13上设有防松插销15，该防松插销15能够确保旋挖钻具在严重振动工况下，牙轮钻头不会因螺杆14松动而脱落，同时实现在施工现场快速更换牙轮钻头。

在一些可选实施例中：参见图6和图7所示，本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头，该快换式牙轮钻头10的牙掌12上设有两个用于穿入螺杆14的第一安装孔121，在基座13上设有两个用于穿入螺杆14的第二安装孔131，第一安装孔121和第二安装孔131中至少有一个为螺纹孔，螺杆14穿入第一安装孔121与第二安装孔131连接牙掌12和基座13。

在基座13的外壁上设有嵌入防松插销15的U形槽123，该U形槽123的两侧分别开设有插入插接部152的插销孔122，且该插销孔122与螺杆14上的防松插孔141连通。

在基座13上设有将防松插销15卡接在U形槽123内的限位凸台124，限位凸台124用于防止防松插销15从U形槽123内脱出。在基座13上设有用于将防松插销15从U形槽123内翻转出来的凹槽125，在需要拆卸螺杆14时利用工具(撬棒、螺丝刀等等)插入凹槽125撬动弹性部151，弹性部151越过限位凸台124从U形槽123内脱出，然后把防松插销15在基座13上拆下即可。

当在基座13的外壁上设有嵌入防松插销15的U形槽123时，基座13上的第二安装孔131设有沉孔，螺杆14的头部位于沉孔内，插销孔122贯穿于U形槽123和沉孔。两个螺杆14分别穿入第一安装孔121与第二安装孔131连接牙掌12和基座13后，螺杆14上的防松插孔141与插销孔122连通，将防松插销15的插接部152插入防松插孔141和插销孔122内，最后将防松插销15的弹性部151嵌入U形槽123内，防松插销15被U形槽123内的限位凸台124卡住。

本申请实施例第二方面提供了一种旋挖筒钻具，包括:

上述任一项实施例所述的快换式牙轮钻头10。

筒体20，在筒体20的底部沿筒体20的圆周方向开设有多个槽口，快换式牙轮钻头10的基座13焊接在槽口内，且相邻两个快换式牙轮钻头10之间形成正反交错排布，有效地避免了快换式牙轮钻头10在破岩过程中偏磨现象发生。

工作原理

本申请实施例提供了一种快换式牙轮钻头及旋挖钻具，由于本申请的快换式牙轮钻头10设有牙轮11、牙掌12和基座13，牙掌12的柄部插入基座13内且与基座13通过螺杆14连接，牙掌12的头部设有轴颈，牙轮11通过轴颈与牙掌12转动连接；防松插销15，防松插销15安设在基座13或牙掌12上，且防松插销15与螺杆14插接，以防止螺杆14在牙掌12和基座13上转动。

本申请的快换式牙轮钻头10采用牙掌12的柄部插入基座13内且与基座13通过螺杆14连接，具有可靠的快换式结构。同时在基座13或牙掌12上设有防松插销15，该防松插销15能够确保旋挖钻具在严重振动工况下，牙轮钻头不会因连接螺杆松动而脱落，同时实现在施工现场快速更换牙轮钻头。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种快换式牙轮钻头，其特征在于，所述快换式牙轮钻头(10)包括：

牙轮(11)、牙掌(12)和基座(13)，所述牙掌(12)的柄部插入所述基座(13)内且与所述基座(13)通过螺杆(14)连接，所述牙掌(12)的头部设有轴颈，所述牙轮(11)通过轴颈与所述牙掌(12)转动连接；

防松插销(15)，所述防松插销(15)安设在所述基座(13)或/和牙掌(12)上，且防松插销(15)与所述螺杆(14)插接，以防止螺杆(14)在牙掌(12)和基座(13)上转动。

2.如权利要求1所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述螺杆(14)上设有多个防松插孔(141)，多个所述防松插孔(141)沿所述螺杆(14)的四周均布排列；

所述防松插销(15)包括插接部(152)和弹性部(151)，所述弹性部(151)位于所述牙掌(12)或/和基座(13)上，所述弹性部(151)用于弹性支撑所述插接部(152)，以使所述插接部(152)插入所述螺杆(14)的防松插孔(141)内。

3.如权利要求2所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述螺杆(14)至少设有两个，两个螺杆(14)沿所述牙掌(12)的轴线对称或不对称设置；

所述防松插销(15)位于两个螺杆(14)之间，所述弹性部(151)为U形或半圆形结构，所述插接部(152)设有两个，两个所述插接部(152)分别位于所述弹性部(151)的两侧，两个插接部(152)分别插入两个所述螺杆(14)的防松插孔(141)内。

4.如权利要求3所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

两个所述插接部(152)分别向所述弹性部(151)的外侧延伸，且两个插接部(152)的轴线重合，两个所述插接部(152)和弹性部(151)为弹簧钢丝材料一体成型结构。

5.如权利要求3所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述牙掌(12)上至少设有两个用于穿入所述螺杆(14)的第一安装孔(121)，所述基座(13)上至少设有两个用于穿入所述螺杆(14)的第二安装孔(131)，所述螺杆(14)穿入所述第一安装孔(121)与第二安装孔(131)连接所述牙掌(12)和基座(13)。

6.如权利要求3所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述牙掌(12)或/和基座(13)的外壁上设有嵌入所述防松插销(15)的U形槽(123)，所述U形槽(123)的两侧分别开设有插入所述插接部(152)的插销孔(122)，且所述插销孔(122)与所述防松插孔(141)连通。

7.如权利要求6所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述牙掌(12)或/和基座(13)上设有将所述防松插销(15)卡接在所述U形槽(123)内的限位凸台(124)；所述牙掌(12)或/和基座(13)上设有用于将所述防松插销(15)从所述U形槽(123)内翻转出来的凹槽(125)。

8.如权利要求1所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述螺杆(14)为内六角圆柱头螺杆，所述内六角圆柱头螺杆的头部设有多个防松插孔(141)，多个所述防松插孔(141)沿所述内六角圆柱头螺杆的四周均布排列。

9.如权利要求1所述的一种快换式牙轮钻头，其特征在于：

所述牙掌(12)的柄部截面为T形结构，所述基座(13)开设有与所述牙掌(12)的柄部配合的T形槽(132)。

10.一种旋挖筒钻具，其特征在于，包括:

权利要求1至9任一项所述的快换式牙轮钻头(10)；

筒体(20)，所述筒体(20)的底部沿所述筒体(20)的圆周方向开设有多个槽口，所述快换式牙轮钻头(10)的基座(13)焊接在槽口内，且相邻两个所述快换式牙轮钻头(10)之间形成正反交错排布。

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