一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头的制作方法

1.本发明涉及采矿装置技术领域，尤其涉及一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头。


背景技术：

2.石油钻井在上部松软地层中常用的一种带有翼片的切削钻头。有双翼、三翼、四翼之分(也出现过多达十几翼的刮刀钻头)，最常用的是三翼刮刀钻头。翼片底部有阶梯形和无阶梯形的两种(分为内阶梯，外阶梯，平底三类)，其刃部镶焊有硬质合金或金刚石。根据需要,刮刀钻头又分为取心和不取心的两类。适用地层：极软、软、中硬。
3.刮刀钻头是回转钻进中使用最早的一种钻头，结构简单、制造方便、成本低廉，用于钻进可钻性达4级的泥岩和页岩等软地层。刮刀钻头由于钻头承压面积大，在钻进硬地层或软硬交错的硬夹层时，钻头切入困难，钻进效率低。随着镶齿刮刀钻头、金刚石刮刀钻头的研制成功，提高和扩大了刮刀钻头的钻进效率和使用范围。
4.现有技术公开了刮刀钻头(cn201510513230.2)，在刀盘底部设置若干刮刀片，刮刀片上设置刀刃，在刀盘边缘设置若干切削块，在切削块上设置有若干个孕镶齿。本发明提供一个多样化的钻头；加入了新的钻头，能更好地适应多种地质条件；增加了切削面积，提高采矿效率；减少采矿过程中粉尘产生量。
5.现有技术还公开了一种刮刀钻头装置(cn201710549653.9)，其涉及石油工程钻井技术领域，刮刀钻头装置包括：本体，本体上设置有热力射流单元和与热力射流单元相连通的反应腔，热力射流单元包括：在本体内开设的贯穿孔、设置在贯穿孔内的第一弹簧、与第一弹簧相抵的第一伸缩管、设置在第一伸缩管内的第二弹簧以及第二伸缩管，第一弹簧的上端能与本体相固定，第二弹簧与第二伸缩管相连接，第二伸缩管能在第一伸缩管中滑动以使第二伸缩管的下端伸出贯穿孔，反应腔用于生成热力射流流体，并将热力射流流体输送给热力射流单元；本体上还具有切削齿；与反应腔相连接的热力射流点火单元，热力射流点火单元用于对反应腔进行点火。
6.同时，现有技术还公开了旋转刮刀钻头包括具有端面和轴线的钻头体(cn200880006237.3)，从所述端面径向和纵向向外延伸的多个刀翼和至少一个分开式切削件组。分开式切削件组包括多个切削件，其中，所述切削件中的至少两个是位于所述多个刀翼中的不同刀翼上的主切削件和/或切割切削件。分开式切削件组的一对主切削件和/或切割切削件可以相对于钻头的中心线或旋转轴线定位在彼此大体上相同的径向距离处或者在钻头上定位在彼此大体上相同的经度或高度上，或者附随彼此大体上相同的旋转或螺旋切削路径。另外，至少一个辅助切削件可以相对于钻头的中心线或旋转轴线定位在与一个或两个主切削件和/或切割切削件大体上距离相同的径向距离处或者定位在与一个或两个主切削件和/或切割切削件大体上相同的钻头经度或高度上，或者附随与一个或两个主和/或切割切削件大体上相同的旋转或螺旋切削路径。分开式切削件组的切削件可以构造和定位为提供延长的钻头寿命和减小切削件上的应力。
7.但是经本发明人探索发现该技术方案仍然存在至少以下缺陷:首先，刀片表面缺
少对碎屑以及水流的引导机构，在钻头对岩层进行切削时，刮除的碎屑和水流不能及时排除，只能依靠喷入的水持续冲击相互挤压，水流和碎屑不能按照预定的轨迹排出，碎屑的大量堆积影响刀片的持续切削，同时，碎屑不能及时排除还会影响刀片刮擦时的稳定性，可能会出现道具跳动的现象，降低了打孔的精度，缩短了刀具的使用寿命。
8.为此，我们提出一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头。


技术实现要素：

9.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头。
10.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，包括竖管一和刀片，所述刀片与竖管一固定连接，所述刀片上设置排渣机构，竖管一上设置防堵机构，所述排渣机构包括排污槽一、导流槽和排污槽二，所述刀片的端面开设排污槽一、导流槽和排污槽二，排污槽一、导流槽和排污槽二之间相互连通，所述防堵机构包括竖管二和防堵水球，所述竖管二与刀片固定连接，所述防堵水球位于竖管二内。
11.作为优选，所述竖管一和竖管二均为空心圆柱体，刀片同时与竖管二和竖管一的圆周面固定连接，防堵水球的直径小于竖管二内径且防堵水球位于竖管一下端面和竖管二上端面之间。
12.作为优选，所述刀片的纵向截面为l形，刀片的突出部分位于竖管二下方且刀片与防堵水球的圆周面贴合。
13.作为优选，所述刀片的底面厚度从靠近竖管一的位置到远离竖管一的位置均匀递增，刀片的底面从左向右均匀递减倾斜设置。
14.作为优选，所述刀片的数量为四且四个刀片在竖管一的圆周面上等间距设置，每个刀片的侧壁面均设置相同的排污槽一、导流槽和排污槽二。
15.作为优选，所述排污槽一和排污槽二均为弧形槽，排污槽一向上内凹，导流槽向下内凹，排污槽一和导流槽共同组成一段s形槽，一个排污槽一和一个排污槽二为一组，刀片的侧壁面水平方向设置三组排污槽一和排污槽二且同一个刀片的侧壁面纵向设置一组排污槽一和排污槽二，所述导流槽竖直设置。
16.作为优选，每个刀片上设置两组排污槽一、排污槽二和导流槽，两组排污槽一、排污槽二和导流槽分别位于刀片的两个侧壁面，且同一个刀片上的两组排污槽一、排污槽二和导流槽相互对称设置。
17.作为优选，所述防堵机构还包括螺纹口、卡接槽一和卡接槽二，所述竖管一的圆周面开设卡接槽一和卡接槽二,竖管一的内壁开设螺纹口。
18.作为优选，所述卡接槽一和卡接槽二的水平截面均为月牙状，卡接槽一位于卡接槽二的上方且卡接槽一与卡接槽二错位设置。
19.有益效果
20.本发明提供了一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头。具备以下有益效果：
21.1、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过在竖管一旋转带动刀片旋转打孔时，刀片在旋转过程中将刮擦下来的碎屑以及从竖管一排出的水挤压进入排污槽一和排污槽二内，经过排污槽一和排污槽二的引导进入导流槽内，通过导流槽排出刀片表面，提高碎
渣以及废水的流动轨迹的可控性，排屑效果更好。
22.2、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过将水注入竖管一内，将竖管一与打孔机器的输出端连接，进入竖管一内的水从竖管一下端面和竖管二的上端面之间喷出，还有一部分水从竖管二的下端面喷出，提高喷水面积，对刀片的降温效果更优，同时，大面积的喷水更有利于将刀片刮擦下来的碎屑打湿并通过导流槽排出。
23.3、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过设置四个卡接槽一，在竖管一旋转的过程中，每个刀片在旋转一周过程中刮擦的碎屑相对较少，钻进不易抖动跳钻，稳定性好，可打孔至中硬地层，适用地层更广泛。
24.4、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过设置排污槽一、导流槽和排污槽二，配合竖管二内放置的防堵水球，降低在竖管一钻入地下时碎屑以及泥沙进入竖管一内的概率，而竖管一内的水从竖管一与防堵水球之间的间隙流出有效果解决堵水问题，不易出现卡钻、埋钻等钻探事故。
25.5、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过刀片的工作部分为平头式，且中间凹下去，钻进更平稳，不易磨损，从而提高钻头使用寿命。
26.6、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过刀片底面的内凹式设计，外径不易磨损变小，可提高钻头使用寿命，可长时间符合钻探工程孔径要求。
27.7、该一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，通过设置卡接槽一和卡接槽二，在竖管一与机器本体连接时，通过处于两个不同位置的卡接槽一和卡接槽二，壁面竖管一的外壁面与机器卡接位置处于同一圆周位置，降低竖管一在旋转过程中同一周向位置所受的力，竖管一与机器本体连接的更加稳定，竖管一可抵抗扭力更高，避免竖管一因局部所受扭力过大出现断裂的现象，更好的保护竖管一，更进一步延长使用寿命。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。
29.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”、“侧”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
33.图1为本发明立体图；
34.图2为本发明图1中a的放大图；
35.图3为本发明竖管二与竖管一爆炸图；
36.图4为本发明刀片立体图；
37.图5为本发明正视图。
38.图例说明：
39.10、竖管一；11、竖管二；12、刀片；13、螺纹口；14、卡接槽一；卡15、卡接槽二；16、排污槽一；17、导流槽；18、排污槽二；19、防堵水球。
具体实施方式
40.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。
41.实施例：一种四翼带球防堵水平头式刮刀钻头，如图1-图5所示，包括竖管一10和刀片12，刀片12与竖管一10固定连接，刀片12上设置排渣机构，竖管一10上设置防堵机构，排渣机构包括排污槽一16、导流槽17和排污槽二18，刀片12的端面开设排污槽一16、导流槽17和排污槽二18，排污槽一16、导流槽17和排污槽二18之间相互连通，防堵机构包括竖管二11和防堵水球19，竖管二11与刀片12固定连接，防堵水球19位于竖管二11内，竖管一10和竖管二11均为空心圆柱体，刀片12同时与竖管二11和竖管一10的圆周面固定连接，防堵水球19的直径小于竖管二11内径且防堵水球19位于竖管一10下端面和竖管二11上端面之间，刀片12的纵向截面为l形，刀片12的突出部分位于竖管二11下方且刀片12与防堵水球19的圆周面贴合，刀片12的底面厚度从靠近竖管一10的位置到远离竖管一10的位置均匀递增，刀片12的底面从左向右均匀递减倾斜设置刀片12的数量为四且四个刀片12在竖管一10的圆周面上等间距设置，每个刀片12的侧壁面均设置相同的排污槽一16、导流槽17和排污槽二18排污槽一16和排污槽二18均为弧形槽，排污槽一16向上内凹，导流槽17向下内凹，排污槽一16和导流槽17共同组成一段s形槽，一个排污槽一16和一个排污槽二18为一组，刀片12的侧壁面水平方向设置三组排污槽一16和排污槽二18且同一个刀片12的侧壁面纵向设置一组排污槽一16和排污槽二18，导流槽17竖直设置，通过设置排污槽一16、导流槽17和排污槽二18，防堵机构还包括螺纹口13、卡接槽一14和卡接槽二15，竖管一10的圆周面开设卡接槽一14和卡接槽二15,竖管一10的内壁开设螺纹口13卡接槽一14和卡接槽二15的水平截面均为月牙状，卡接槽一14位于卡接槽二15的上方且卡接槽一14与卡接槽二15错位设置，每个刀片12上设置两组排污槽一16、排污槽二18和导流槽17，两组排污槽一16、排污槽二18和导流槽17分别位于刀片12的两个侧壁面，且同一个刀片12上的两组排污槽一16、排污槽二18
和导流槽17相互对称设置，通过设置卡接槽一14和卡接槽二15，在竖管一10与机器本体连接时，通过处于两个不同位置的卡接槽一14和卡接槽二15，壁面竖管一10的外壁面与机器卡接位置处于同一圆周位置，降低竖管一10在旋转过程中同一周向位置所受的力，竖管一10与机器本体连接的更加稳定，竖管一10可抵抗扭力更高，避免竖管一10因局部所受扭力过大出现断裂的现象，更好的保护竖管一10，延长使用寿命。
42.在竖管一10旋转带动刀片12旋转打孔时，刀片12在旋转过程中将刮擦下来的碎屑以及从竖管一10排出的水挤压进入排污槽一16和排污槽二18内，经过排污槽一16和排污槽二18的引导进入导流槽17内，通过导流槽17排出刀片12表面，提高碎渣以及废水的流动轨迹的可控性，排屑效果更好。
43.通过将水注入竖管一10内，将竖管一10与打孔机器的输出端连接，进入竖管一10内的水从竖管一10下端面和竖管二11的上端面之间喷出，还有一部分水从竖管二11的下端面喷出，提高喷水面积，对刀片12的降温效果更优，同时，大面积的喷水更有利于将刀片12刮擦下来的碎屑打湿并通过导流槽17排出。
44.通过设置四个卡接槽一14，在竖管一10旋转的过程中，每个刀片12在旋转一周过程中刮擦的碎屑相对较少，钻进不易抖动跳钻，稳定性好，可打孔至中硬地层，适用地层更广泛。
45.通过设置排污槽一16、导流槽17和排污槽二18，配合竖管二11内放置的防堵水球19，降低在竖管一10钻入地下时碎屑以及泥沙进入竖管一10内的概率，而竖管一10内的水从竖管一10与防堵水球19之间的间隙流出有效果解决堵水问题，不易出现卡钻、埋钻等钻探事故。
46.刀片12的工作部分为平头式，且中间凹下去，钻进更平稳，不易磨损，从而提高钻头使用寿命。
47.刀片12底面的内凹式设计，外径不易磨损变小，可提高钻头使用寿命，可长时间符合钻探工程孔径要求。
48.本发明的工作原理：通过卡接槽一14和卡接槽二15，将竖管一10与机器本体连接，打孔机器的输出端带动竖管一10旋转，竖管一10旋转带动刀片12旋转打孔时，刀片12在旋转过程中将刮擦下来的碎屑以及从竖管一10排出的水挤压进入排污槽一16和排污槽二18内，经过排污槽一16和排污槽二18的引导进入导流槽17内，通过导流槽17排出刀片12表面，将水注入竖管一10内，将竖管一10与打孔机器的输出端连接，进入竖管一10内的水从竖管一10下端面和竖管二11的上端面之间喷出，还有一部分水继续向下运动，水从防堵水球19与竖管二11之间的间隙喷出。
49.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。