本申请提供了一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置。该用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置通过旋转连接单元，使旋转钻头在钻进过程中，与一级套筒之间保持相对旋转运动，同时带动一级套筒向前移动；在旋转钻头上沿轴线设置套筒安装孔，套筒安装孔内安装冲击套筒，利用冲击套筒上设置的冲击腔室，由第一气道、第二气道向冲击腔室内提供高压气体，驱动冲击钻头沿冲击导向筒进行直线移动，对钻孔前方的坚硬岩石进行冲击破裂；待岩石冲击破裂完成后，停止冲击钻头动作，同时，通过第一气道、第二气道将冲击钻头压紧在旋转钻头的上端面；钻杆转动带动旋转钻头进行转动，实现对破裂后的岩石的剥削。的剥削。的剥削。
【技术实现步骤摘要】
一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置
[0001]本申请涉及隧道工程
，特别涉及一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置。
技术介绍
[0002]伴随着隧道工程对钻进后岩层的围岩稳定性的要求越来越高，对岩层钻进钻头的要求也越来越多元化，以期达到更高的工程预期。
[0003]目前，用于岩层钻进的钻头以单一钻头为主，例如，主要用于各类矿山、交通、水利、巷道、隧道掘进、采石和市政建设等的破岩工程，对中硬和坚硬岩石进行干式和湿式钻探的柱齿形钻头；适用于钻孔直径在50毫米以下的岩石孔，对低硬度岩石进行钻进的一字型钻头。
[0004]而对于坚硬岩层的钻进，传统的单一钻头存在钻进效率低、钻进速度慢等问题，在钻进过程中层层剥削，面对整体强度较大的坚硬岩层时，钻头行进困难，极大的影响了施工进度。
[0005]因而，亟需提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。
技术实现思路
[0006]本申请的目的在于提供一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置，以解决或缓解上述现有技术中存在的问题。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]本申请提供一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置，包括：钻进模块、一级套管和连接钻杆；所述钻进模块包括：旋转钻头、旋转连接单元、冲击钻头、冲击套筒和冲击导向筒；所述旋转钻头为圆台状，底面设置有安装凹槽，沿轴线设置有贯通的套筒安装孔；其中，所述安装凹槽内安装所述旋转连接单元，所述套筒安装孔内紧配合所述冲击套筒；所述旋转连接单元包括：旋转环、固定环和钢球，所述旋转环有两个，两个所述旋转环分别对称布置于所述固定环的两侧，所述旋转环与所述固定环正对的端面均设置有旋转滑槽，所述旋转滑槽内安装多个钢球；其中，所述旋转环的外侧壁与所述安装凹槽紧配合；所述冲击套筒上设有上端开口下端封闭的冲击腔室，上端面设有沿轴向向下延伸的导向安装槽，下端面设有沿轴向向上延伸的第一气道和第二气道，所述第一气道和所述第二气道的上端分别与所述冲击腔室连通，且所述第一气道的上端开口靠近所述导向安装槽的底部，所述第二气道的上端开口靠近所述冲击腔室的底面；所述冲击导向筒螺纹连接于所述导向安装槽内，内侧壁上设置有多个导向凹槽；所述冲击钻头包括：冲击头和冲击杆，所述冲击头为圆锥状，所述冲击头的底面的径向尺寸与所述旋转钻头的顶面的径向尺寸相匹配，所述冲击头的底部连接所述冲击杆，所述冲击杆的侧壁设有与所述导向凹槽相适配的导向凸台，所述冲击杆的下端穿过所述冲击导向筒后深入所述冲击腔室内，且所述冲击杆的下端连接有冲击活塞；其中，所述冲击活塞位于所述第一气道的下方且位于所述第二气道的上方；所述一
级套管的外侧壁与所述固定环的内侧壁连接，所述连接钻杆的上端与所述冲击套筒的下端可拆卸连接，且所述连接钻杆同轴套装于所述一级套管内。
[0009]优选的，所述旋转钻头的底部可拆卸连接有压紧端盖，所述压紧端盖的上端面设置有压紧凸台，所述压紧凸台沿轴向顶紧所述旋转连接单元。
[0010]优选的，所述第一气道的上端与所述第二气道的上端之间的距离小于所述导向凹槽的长度，且小于所述导向凸台的长度。
[0011]优选的，多个所述导向凹槽沿所述冲击导向筒的周向均布，且所述导向凹槽的横截面为矩形。
[0012]优选的，所述连接钻杆的上端设有螺纹沉孔，所述螺纹沉孔螺纹连接所述冲击套筒的下端。
[0013]优选的，所述连接钻杆的下端设有螺纹凸台，所述螺纹凸台与所述螺纹沉孔相匹配。
[0014]优选的，所述连接钻杆上还设置有第一过气孔和第二过气孔，所述第一过气孔和所述第二过气孔均沿所述连接钻杆的轴向贯通，所述第一过气孔与所述第一气道相适配，所述第二过气孔与所述第二气道相适配。
[0015]优选的，还包括：二级套管，所述二级套管的上端螺纹连接于所述一级套管的下端，且所述一级套管的外管、所述二级套管的外管的侧壁上均设置有多个外喷液孔；其中，所述一级套管的上端封闭，下端开口；所述二级套管的上端开口，下端沿轴向设有过液孔，所述过液孔位于所述二级套管的外管和内管之间。
[0016]有益效果：
[0017]本申请实施例提供的用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置中，旋转钻头为圆台状，底面设置有安装凹槽，安装凹槽内安装旋转连接单元；旋转连接单元包括：旋转环、固定环和钢球，旋转环有两个，两个旋转环分别对称布置于固定环的两侧，旋转环与固定环正对的端面均设置有旋转滑槽，旋转滑槽内安装多个钢球；其中，旋转环的外侧壁与安装凹槽紧配合；一级套管的外侧壁与固定环的内侧壁连接。籍此，通过旋转连接单元，使旋转钻头在钻进过程中，与一级套筒之间保持相对旋转运动，同时带动一级套筒向前移动。
[0018]旋转钻头上沿轴线设置有贯通的套筒安装孔，套筒安装孔内紧配合冲击套筒；冲击套筒上设有上端开口下端封闭的冲击腔室，上端面设有沿轴向向下延伸的导向安装槽，下端面设有沿轴向向上延伸的第一气道和第二气道；冲击导向筒螺纹连接于导向安装槽内，内侧壁上设置有多个导向凹槽。冲击钻头中冲击杆的侧壁设有与导向凹槽相适配的导向凸台，冲击杆的下端穿过冲击导向筒后深入冲击腔室内，且冲击杆的下端连接有冲击活塞。籍此，在旋转钻头上沿轴线设置套筒安装孔，套筒安装孔内安装冲击套筒，利用冲击套筒上设置的冲击腔室，由第一气道、第二气道向冲击腔室内提供高压气体，驱动冲击钻头沿冲击导向筒进行直线移动，对钻孔前方的坚硬岩石进行冲击破裂；待岩石冲击破裂完成后，停止冲击钻头动作，同时，通过第一气道、第二气道将冲击钻头压紧在旋转钻头的上端面；钻杆转动带动旋转钻头进行转动，实现对破裂后的岩石的剥削。
附图说明
[0019]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示
意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：
[0020]图1为根据本申请的一些实施例提供的一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置的结构示意图；
[0021]图2为图1所示用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置的剖视图；
[0022]图3为图2中A处的局部视图；
[0023]图4为根据本申请的一些实施例提供的钻进模块的结构示意图；
[0024]图5图4所示钻进模块的剖视图；
[0025]图6为根据本申请的一些实施例提供的旋转钻头的结构示意图；
[0026]图7图6所示旋转钻头的剖视图；
[0027]图8为根据本申请的一些实施例提供的旋转连接单元的结构示意图；
[0028]图9根据本申请的一些实施例提供的冲击套筒的结构示意图；
[0029]图10为根据本申请的一些实施例提供的冲击导向筒的结构示意图；
[0030]图11为根据本申请的一些实施例提供冲击钻头的结构示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1、钻进模块；2、一级套管；3、连接钻杆；4、二级套管；
[0033]101、旋转钻头；102、旋转连接单元；103、冲击本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于坚硬岩层钻孔快速钻进钻头装置，其特征在于，包括：钻进模块、一级套管和连接钻杆；所述钻进模块包括：旋转钻头、旋转连接单元、冲击钻头、冲击套筒和冲击导向筒；所述旋转钻头为圆台状，底面设置有安装凹槽，沿轴线设置有贯通的套筒安装孔；其中，所述安装凹槽内安装所述旋转连接单元，所述套筒安装孔内紧配合所述冲击套筒；所述旋转连接单元包括：旋转环、固定环和钢球，所述旋转环有两个，两个所述旋转环分别对称布置于所述固定环的两侧，所述旋转环与所述固定环正对的端面均设置有旋转滑槽，所述旋转滑槽内安装多个钢球；其中，所述旋转环的外侧壁与所述安装凹槽紧配合；所述冲击套筒上设有上端开口下端封闭的冲击腔室，上端面设有沿轴向向下延伸的导向安装槽，下端面设有沿轴向向上延伸的第一气道和第二气道，所述第一气道和所述第二气道的上端分别与所述冲击腔室连通，且所述第一气道的上端开口靠近所述导向安装槽的底部，所述第二气道的上端开口靠近所述冲击腔室的底面；所述冲击导向筒螺纹连接于所述导向安装槽内，内侧壁上设置有多个导向凹槽；所述冲击钻头包括：冲击头和冲击杆，所述冲击头为圆锥状，所述冲击头的底面的径向尺寸与所述旋转钻头的顶面的径向尺寸相匹配，所述冲击头的底部连接所述冲击杆，所述冲击杆的侧壁设有与所述导向凹槽相适配的导向凸台，所述冲击杆的下端穿过所述冲击导向筒后深入所述冲击腔室内，且所述冲击杆的下端连接有冲击活塞；其中，所述冲击活塞位于所述第一气道的下方且位于所述第二气道的上方；所述一级套管的外侧壁与所述固定环的内侧壁连接，所述连接钻杆的上端与所述冲击套筒的下端可拆卸连接，且所述连接钻杆同轴套装于所述一...
【专利技术属性】
技术研发人员：董岩霖，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：新型
国别省市：
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