阅读说明：本技术 球阀式防塞三翼钻 (Ball valve type anti-blocking three-wing drill ) 是由 董教社 沈日庚 田泓冰 张文卓 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了球阀式防塞三翼钻,包括钻头接手和三片钻头翼片；钻头接手呈空心管状结构；钻头翼片与钻头接手连接的部位呈“L”形,包括一个与钻头接手外侧壁连接的连接面,以及一个遮挡住钻头接手相应一端端部开口的遮挡面；钻头接手连接钻头翼片的连接端的内孔呈阶梯结构,靠近连接端端部的内孔的孔径大于靠近钻头接手中部位置的出水孔的孔径；钻头接手靠近连接端端部的内孔中设有浮球；浮球的直径大于出水孔的孔径和多个遮挡面与连接端开口处形成的最大空隙,小于靠近连接端端部的内孔的孔径。本发明的应用能够有效的防止钻头在砂层,特别是中粗砂中钻进时,出现堵塞钻杆的情况,防止影响钻进效率。(The invention discloses a ball valve type anti-blocking three-wing drill, which comprises a drill bit catcher and three drill bit wings; the drill bit catcher is of a hollow tubular structure; the part of the drill bit wing panel connected with the drill bit catcher is L-shaped and comprises a connecting surface connected with the outer side wall of the drill bit catcher and a shielding surface for shielding an opening at the end part of the corresponding end of the drill bit catcher; the inner hole of the connecting end of the drill bit catcher connected with the drill bit wing panel is of a stepped structure, and the aperture of the inner hole close to the end part of the connecting end is larger than that of the water outlet hole close to the middle part of the drill bit catcher; a floating ball is arranged in an inner hole of the drill bit catcher close to the end part of the connecting end; the diameter of the floating ball is larger than the aperture of the water outlet hole, and the maximum gap formed by the plurality of shielding surfaces and the connecting end opening is smaller than the aperture of the inner hole close to the end part of the connecting end. The application of the invention can effectively prevent the drill from blocking the drill rod when the drill bit drills in a sand layer, particularly medium and coarse sand, and prevent the drilling efficiency from being influenced.)

球阀式防塞三翼钻

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，特别涉及球阀式防塞三翼钻。

背景技术

三翼钻适宜于除基岩之外的粘性土、粉性土以及砂土层中的钻探，在岩土工程勘察中应用较为广泛，具有清孔干净、取样或原位测试方便、钻进效率高等特点，特别适应滨海平原或冲积平原地貌区勘察钻探。

但是，在砂层，特别是中粗砂层区域勘察钻探实践过程中，常会出现下钻时悬浮在泥浆中砂粒(特别是中粗砂粒)通过三翼钻中心的母接手下端进入钻杆堵塞泥浆循环通道，致使下钻至孔底准备钻进的钻具不得不起钻，并逐根拆卸，寻找堵塞的钻杆，并通过敲击震动使其通畅后再逐根连接下钻，费时费力，且易造成泥浆泵憋泵损坏，需重新修理。

随着时代的发展，工程建设规模越来越大，基础埋深越来越深，荷载越来越大，需要的钻孔深度也越来越深，当孔深较深，砂层埋藏较深(60m以上)且厚度较大时，上下拆卸一次钻杆需要数十分钟甚至更长，增大了孔壁坍塌和埋钻的风险，无形中大大增加了勘察成本，严重的影响了工期。

在现有技术中，已经开始针对上述技术问题做出改进，具体有以下几种三翼钻头或可开闭式钻头的技术文献公开：

公开号为CN208220639U的已授权实用新型专利公开了一种水文钻探三叶钻头，该发明包括钻头、钻杆，钻杆的中部设置有定型盘，钻杆的下端圆周向均匀地设置有3个钻头片，定型盘与钻头片之间设置有辅助片。主要用以水文钻探中厚层粘土层钻进成孔使用。

公开号为CN106703703A的中国发明专利申请中公开了一种可开闭式钻头，包括空心钻头体以及与该空心钻头体铰接的中心活动翼片，空心钻头体设有三个及以上的刀翼，刀翼上设有切削齿，中心活动翼片设有切削齿且通过弹簧定位销定位于空心钻头体，中心活动翼片的一端通过铰接结构连接在空心钻头体凹槽内，另一端设有一定位槽，凹槽为半开放式凹槽结构，铰接结构处于凹槽开放的一端；用以解决钻杆内下筛管钻孔施工时，当钻遇岩石较硬时钻头体受力较大容易发生变形导致钻头中心翼片无法正常打开的技术问题。

公开号为CN103132917A的中国发明专利申请中公开了一种带可开闭式底部挡板的螺旋钻头，包括带有螺旋式叶片的钻头杆体、设于钻头底部的定心套和刀齿；还包括筒形侧挡板和设于筒形侧挡板底部的水平挡板；筒形侧挡板其固定设于钻头杆体底部，水平挡板至少有两层，均设有开口，水平挡板通过相对旋转实现开口的开启或关闭。用以避免钻头旋出时泥土落回孔内及缩孔的问题。

然而以上三种公开技术在实际应用中均存在一些缺陷，具体如下：

公开号为CN208220639U的已授权实用新型专利公开的技术仅适用于浅部厚层粘土层中水文钻探，无法解决钻进时砂粒堵塞钻杆的问题。

公开号为CN106703703A的中国发明专利申请中公开的技术适用于松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工进行钻杆中心下筛管，但是无法适用于深层砂土层钻探。

公开号为CN103132917A的中国发明专利申请中公开的技术适用于软土、淤泥、沙地等疏松地层，在螺旋钻进时能够防止附着在钻头上的沙石回落及避免缩孔，但是无法解决钻进时砂粒堵塞钻杆的问题。

因此，如何使钻头在砂层，特别是中粗砂中钻进时，防止堵塞钻杆成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供球阀式防塞三翼钻，实现的目的是防止钻头在砂层，特别是中粗砂中钻进时，出现堵塞钻杆的情况，防止影响钻进效率。

为实现上述目的，本发明公开了球阀式防塞三翼钻，包括钻头接手、浮球以及环绕所述钻头接手一端均布的三片钻头翼片。

其中，所述钻头接手呈两端开口的空心管状结构，钻头接手一端为连接钻杆的螺纹接口，另一端为放置浮球的连接端；

每一所述钻头翼片与所述钻头接手连接的部位均呈“L”形，包括一个与所述钻头接手外侧壁连接的连接面，以及一个遮挡住所述钻头接手相应一端端部开口的遮挡面；

所述钻头翼片的所述遮挡面围绕所述钻头接手相应的端部开口的中心均布；

所述钻头接手连接所述钻头翼片的连接端的内孔呈阶梯结构，靠近所述连接端端部的内孔的孔径大于靠近所述钻头接手中部位置的出水孔的孔径；

所述钻头接手靠近所述连接端端部的内孔中设有浮球；

所述浮球的直径大于所述出水孔的孔径和多个所述遮挡面与所述连接端开口处形成的最大空隙，小于靠近所述连接端端部的内孔的孔径。

优选的，每两片所述钻头翼片之间的夹角均为120度。

优选的，每一所述钻头翼片均采用焊接方式固定于所述钻头接手；每一所述钻头翼片的外圈均镶嵌硬质合金、复合片或金刚石制成的切削齿。

优选的，所述钻头接手另一端通过螺纹接口与常规钻杆以螺纹连接方式连接。

更优选的，所述螺纹接口的根部设有一对对称设置于所述钻头接手两侧的凹槽；两个所述凹槽与拧卸钻头时的卡钳相匹配。

优选的，所述浮球采用聚丙烯材料制成。

本发明的有益效果：

本发明的应用能够有效的防止钻头在砂层，特别是中粗砂中钻进时，出现堵塞钻杆的情况，防止影响钻进效率。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的纵向剖面结构示意图。

图2示出本发明一实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

实施例

如图1和图2所示，球阀式防塞三翼钻，包括钻头接手6、浮球3以及环绕钻头接手6一端均布的三片钻头翼片2。

其中，钻头接手6呈两端开口的空心管状结构，钻头接手一端为连接钻杆的螺纹接口5，另一端为放置浮球3的连接端；

每一钻头翼片2与钻头接手6连接的部位均呈“L”形，包括一个与钻头接手6外侧壁连接的连接面，以及一个遮挡住钻头接手6相应一端端部开口的遮挡面；

钻头翼片2的遮挡面围绕钻头接手6相应的端部开口的中心均布；

钻头接手6连接钻头翼片2的连接端的内孔呈阶梯结构，靠近连接端端部的内孔的孔径大于靠近钻头接手6中部位置的出水孔的孔径；

钻头接手6靠近连接端端部的内孔中设有浮球3；

浮球3的直径大于出水孔的孔径和多个遮挡面与连接端开口处形成的最大空隙7，小于靠近连接端端部的内孔的孔径。

本发明的原理如下：

在常规三翼钻内腔的空档设置一个实心、有一定强度和耐磨性的浮球3，球体直径比三翼钻三侧空腔尺寸以及三翼钻接手下端出水口内径略大，防止浮球3体从三翼钻内的空腔脱落。

当下钻至孔底的过程中，浮球3由于受到泥浆的反向阻力和浮力作用，恰好堵住三翼钻钻头接手下端出水孔，有效的解决了常规三翼钻钻进时钻具下放堵塞钻杆的问题。

当下钻至孔底时，打开泥浆泵，随着冲洗液顺钻杆内腔泵送至孔底，将浮球3推开至三翼钻空腔内，不影响机械回转泥浆护壁的钻探工艺，大幅度提高了在砂土，特别是中粗砂层的施工效率。

在某些实施例中，每两片钻头翼片2之间的夹角均为120度。

在某些实施例中，每一钻头翼片2均采用焊接方式固定于钻头接手6；每一钻头翼片2的外圈均镶嵌硬质合金、复合片或金刚石制成的切削齿1。

在某些实施例中，钻头接手6另一端通过螺纹接口5与常规钻杆以螺纹连接方式连接。

在某些实施例中，螺纹接口5的根部设有一对对称设置于钻头接手6两侧的凹槽4；两个凹槽4与拧卸钻头时的卡钳相匹配。

在某些实施例中，浮球3采用聚丙烯材料制成。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。