阅读说明：本技术 钻具 (Drilling tool ) 是由 彭樱 彭桂皎 陈海同 谭燕姬 于 2020-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种钻具,涉及施工用具技术领域。该钻具包括钻筒和设置在钻筒的外周壁上的螺旋叶片,螺旋叶片沿钻筒的轴向螺旋延伸；钻筒包括前端和后端,沿螺旋叶片的延伸方向,螺旋叶片包括以钻筒的前端为起点的排渣螺旋段；从钻筒的前端至后端,位于排渣螺旋段处的螺旋叶片的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增。本发明缓解了现有技术中存在的利用螺旋钻具在岩石层、硬土层等坚硬的土体中成孔施工时,螺旋钻具从岩石或者硬土上切削下来的岩渣或土渣并不易于被螺旋钻具挤压至坚硬的土体中,反而会不断累积在各圈螺旋叶片的间隙中,进而导致渣土排泄通道堵塞,使得螺旋钻具无法进一步下钻的技术问题。(The invention provides a drilling tool, and relates to the technical field of construction tools. The drilling tool comprises a drill cylinder and spiral blades arranged on the outer peripheral wall of the drill cylinder, wherein the spiral blades spirally extend along the axial direction of the drill cylinder; the drill cylinder comprises a front end and a rear end, and the helical blade comprises a slag discharge helical section taking the front end of the drill cylinder as a starting point along the extension direction of the helical blade; from the front end to the rear end of the drill barrel, the screw pitches between two adjacent circles of blades of the helical blades at the slag discharge helical section are sequentially increased progressively. The invention solves the technical problem that when the spiral drilling tool is used for drilling in hard soil bodies such as rock layers, hard soil layers and the like in the prior art, rock slag or soil slag cut by the spiral drilling tool from the rock or the hard soil is not easily extruded into the hard soil body by the spiral drilling tool, but is continuously accumulated in gaps of each circle of spiral blades, so that a slag soil drainage channel is blocked, and the spiral drilling tool cannot be further drilled.)

钻具

技术领域

本发明涉及施工用具技术领域，尤其是涉及一种钻具。

背景技术

在地下施工灌注桩时，需要使用螺旋钻具钻进地下以施工出用于成桩的孔。现有的螺旋钻具通常为外壁带有等螺距的螺旋叶片且内部中空的钻具。螺旋钻具旋转钻进地下的过程中，螺旋叶片会切削周围土体，并将切削下来的渣土挤压至周围土体中，从而可以在地下钻出用于成桩的孔。

在螺旋钻具钻进地下的过程中，经常会先进入硬度较低的土壤层再进入硬度较高的岩石层。而当螺旋钻具遇到岩石层时，传统的技术措施是采用加强钻具的钻头钻尖，加大钻具输出扭矩及转速或借助其他工具如冲击钻来解决入岩难题。

但是现有的用于解决入岩难题的技术措施，均会忽视螺旋钻具入岩过程中，螺旋钻具从岩石上切削下来的岩渣并不易于被螺旋钻具挤压至岩石层中，反而会不断累积在各圈螺旋叶片的间隙中，进而导致渣土***通道堵塞，使得螺旋钻具无法进一步下钻的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻具，以缓解现有技术中存在的利用螺旋钻具在岩石层、硬土层等坚硬的土体中成孔施工时，螺旋钻具从岩石或者硬土上切削下来的岩渣或土渣并不易于被螺旋钻具挤压至坚硬的土体中，反而会不断累积在各圈螺旋叶片的间隙中，进而导致渣土***通道堵塞，使得螺旋钻具无法进一步下钻的技术问题。

本发明提供的钻具包括钻筒和设置在钻筒的外周壁上的螺旋叶片，螺旋叶片沿钻筒的轴向螺旋延伸；

钻筒包括前端和后端，沿螺旋叶片的延伸方向，螺旋叶片包括以钻筒的前端为起点的排渣螺旋段；

从钻筒的前端至后端，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增。

进一步的，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片的两端之间的直线距离，不小于待钻具钻入的岩层的深度。

进一步的，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片的每组相邻两圈叶片之间的螺距中，最大的螺距为第一螺距；

位于排渣螺旋段至钻筒的后端之间的钻筒上的螺旋叶片的每组相邻两圈叶片之间的螺距中，最小的螺距为第二螺距；

第二螺距大于第一螺距。

进一步的，钻具包括钻头和钻杆；

钻头包括中空的芯筒和设置在芯筒的外周壁上的第一螺旋叶片，第一螺旋叶片沿芯筒的轴向螺旋延伸；

钻杆包括中空的芯杆和设置在芯杆的外周壁上的第二螺旋叶片，第二螺旋叶片沿芯杆的轴向螺旋延伸；

芯筒与芯杆连通，以形成钻筒；第一螺旋叶片和第二螺旋叶片平滑连接，以形成螺旋叶片。

进一步的，钻筒为圆柱形。

进一步的，钻具还包括锥形的钻尖，钻尖包括钻入端和封闭面，钻入端和封闭面位置相对；

钻筒为两端均具有开口的中空结构，封闭面的一侧的侧边铰接在钻筒的前端的一侧的侧边上，钻尖能够在钻筒的前端上相对于钻筒的前端转动，以将钻筒的前端封闭或者打开。

进一步的，钻尖的外周壁和钻筒的外周壁之间安装有限位件，限位件用于限制钻尖在预设角度范围内相对于钻筒的前端转动；

预设角度大于0度且不大于45度。

进一步的，螺旋叶片的排渣螺旋段的起点处连接有条形的钻入件；

钻入件的硬度大于螺旋叶片的硬度。

进一步的，钻具还包括灌浆管和注水组件；

灌浆管通过轴承与钻筒的后端连通；

灌浆管的侧壁上设置有开口，注水组件与灌浆管的侧壁上的开口连通，注水组件用于向钻筒中注水。

进一步的，注水组件包括水管和阀门；

水管的其中一端与灌浆管的侧壁上的开口连通，阀门安装在水管上。

本发明提供的钻具能产生如下有益效果：

本发明提供的钻具包括钻筒和设置在钻筒的外周壁上的螺旋叶片，螺旋叶片沿钻筒的轴向螺旋延伸。钻筒包括前端和后端，沿螺旋叶片的延伸方向，螺旋叶片包括以钻筒的前端为起点的排渣螺旋段。从钻筒的前端至后端，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增。在使用该钻具在地下的岩石层、硬土层等坚硬的土体中成孔施工时，该钻具中的钻筒的前端会先于后端钻入地下，即螺旋叶片的排渣螺旋段会先进入地下。在钻具旋转钻入地下的过程中遇到岩石层、硬土层等坚硬的土体时，钻筒上的螺旋叶片的排渣螺旋段会切削岩石或硬土。由于岩石或硬土的硬度很高，因而旋转下钻的钻具不能将从岩石或硬土上切削下来的岩渣或土渣挤压至钻具周侧的坚硬的土体中，而是会将螺旋叶片的每组相邻两叶片之间的间隙作为排渣通道，利用旋转的螺旋叶片将渣土沿着排渣通道推送至坚硬的土体上方的土体中或者推送至坚硬的土体上方的地面上。由于本发明提供的钻具中的螺旋叶片在排渣螺旋段处，相邻两圈叶片之间的螺距依次递增，因而螺旋叶片上排渣螺旋段处形成的排渣通道的空间越来越大，岩渣不易于累积在各圈螺旋叶片的间隙中，易于被排出。当岩渣或土渣越过排渣螺旋段处形成的排渣通道后，岩渣或土渣通常会位于坚硬的土体上方的土壤层中，此时岩渣或土渣可以被钻具挤压至周围的土体中，不需再利用螺旋叶片上形成的排渣通道被排出。

与现有技术相比，本发明提供的钻具考虑到钻具钻入坚硬的土体中时，坚硬的土体上被切削下来的岩渣或土渣并不易于被挤压至钻具周侧的坚硬的土体中，反而会不断累积在各圈螺旋叶片的间隙中这一问题。且基于这一问题，本发明提供的钻具中的螺旋叶片上设置了排渣螺旋段，通过使得排渣螺旋段处的螺旋叶片的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增，从而使得钻具钻入坚硬的土体的过程中，螺旋叶片上形成的排渣通道的空间越来越大，进而易于岩渣或土渣穿过排渣通道后被排出，防止***通道堵塞后钻具无法进一步下钻。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的钻具的结构示意图；

图2为图1中的钻筒和螺旋叶片的结构示意图；

图3为图1中的灌浆管和注水组件的结构示意图。

图标：1-钻筒；10-芯筒；11-芯杆；2-螺旋叶片；21-第一螺旋叶片；22-第二螺旋叶片；3-接头；4-钻尖；40-钻入端；41-封闭面；5-限位件；6-灌浆管；60-轴承；7-注水组件；70-水管；71-阀门；710-开关。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

实施例：

如图1和图2所示，钻具包括钻筒1和设置在钻筒1的外周壁上的螺旋叶片2，螺旋叶片2沿钻筒1的轴向螺旋延伸。钻筒1包括前端和后端，沿螺旋叶片2的延伸方向，螺旋叶片2包括以钻筒1的前端为起点的排渣螺旋段。从钻筒1的前端至后端，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增。

本实施例提供的钻具可以用于在岩石层或者硬土层等坚硬的土体中钻孔施工，以下以钻具钻入岩石层进行成孔施工为例进行说明：

在使用该钻具在地下的岩石层中成孔施工时，该钻具中的钻筒1的前端会先于后端钻入地下，即螺旋叶片2的排渣螺旋段会先进入地下。在钻具旋转钻入地下的过程中遇到岩石层时，钻筒1上的螺旋叶片2的排渣螺旋段会切削岩石。由于岩石的硬度很高，因而旋转下钻的钻具不能将从岩石上切削下来的岩渣挤压至钻具周侧的岩石层中，而是会将螺旋叶片2的每组相邻两叶片之间的间隙作为排渣通道，利用旋转的螺旋叶片2将渣土沿着排渣通道推送至岩石层上方的土体中或者推送至岩石层上方的地面上。由于本实施例提供的钻具中的螺旋叶片2在排渣螺旋段处，相邻两圈叶片之间的螺距依次递增，因而螺旋叶片2上形成的排渣通道的空间越来越大，岩渣不易于累积在各圈螺旋叶片2的间隙中，易于被排出。当岩渣越过排渣螺旋段处形成的排渣通道后，岩渣通常会位于岩石层上方的土壤层中，此时岩渣可以被钻具挤压至周围的土体中，不需再利用螺旋叶片2上形成的排渣通道被排出。

现有的钻具中的螺旋叶片2每组相邻两圈叶片之间的螺距通常为等间距的，或者为了便于将渣土挤压至钻具周围土体中，通常会将螺旋叶片2上方的钻具的直径扩大。但是当使用现有的钻具在岩石层中旋转下钻时，随着岩石上切削下来的岩渣数量增多，进入螺旋叶片2的排渣通道中的岩渣也越来越多，岩渣会不断累积在钻具的各圈螺旋叶片2的间隙中，尤其在钻具直径扩大处，岩渣更加难以被排出，进而易于将排渣通道堵塞。排渣通道被堵塞时，螺旋叶片2之间的在土壤层处旋挖下来的渣土会被下部涌上来的岩渣压缩形成压缩土，压缩土与螺旋叶片2之间挤密后形成整体，不再继续顺着螺旋叶片2向上运动，进而会形成与钻具等径的圆柱状体，导致整个钻具无法继续下钻。

与现有技术相比，本实施例提供的钻具考虑到钻具钻入坚硬的土体中时，坚硬的土体上被切削下来的岩渣或土渣并不易于被挤压至钻具周侧的坚硬的土体中，反而会不断累积在各圈螺旋叶片2的间隙中这一问题。且基于这一问题，本实施例提供的钻具中的螺旋叶片2上设置了排渣螺旋段，通过使得排渣螺旋段处的螺旋叶片2的相邻两圈叶片之间的螺距依次递增，从而使得钻具钻入坚硬的土体的过程中，螺旋叶片2上形成的排渣通道的空间越来越大，进而易于岩渣或土渣穿过排渣通道后被排出，防止***通道堵塞后钻具无法进一步下钻。

此外，岩石被切削后，岩渣中通常混合有粒径较大的碎石，由于本实施例提供的钻具中的螺旋叶片2的排渣螺旋段处形成的排渣通道的空间越来越大，因而即使岩渣中混合有粒径较大的碎石，岩渣和碎石也能顺利穿过排渣通道后被排出。

可以看出，本实施例提供的钻具缓解了现有技术中存在的利用螺旋钻具在岩石层、硬土层等坚硬的土体中成孔施工时，螺旋钻具从岩石或者硬土上切削下来的岩渣或土渣并不易于被螺旋钻具挤压至坚硬的土体中，反而会不断累积在各圈螺旋叶片的间隙中，进而导致渣土***通道堵塞，使得螺旋钻具无法进一步下钻的技术问题。

进一步的，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的两端之间的直线距离，不小于待钻具钻入的岩层的深度。

位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的两端之间的直线距离，不小于待钻具钻入的岩层的深度，可以使得钻具钻入岩层中后，钻入岩层中的螺旋叶片2上形成的排渣通道的空间，从岩层底部至岩层顶部之间，逐渐扩大，进而使得岩层中各处被切削下来的岩渣均易于从排渣通道中被排出。

为进一步的易于排出岩渣，本实施例优选位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的两端之间的直线距离，大于待钻具钻入的岩层的深度。

在本实施例中，位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的每组相邻两圈叶片之间的螺距中，最大的螺距为第一螺距。位于排渣螺旋段至钻筒1的后端之间的钻筒1上的螺旋叶片2的每组相邻两圈叶片之间的螺距中，最小的螺距为第二螺距。第二螺距大于第一螺距。

第二螺距大于第一螺距，使得螺旋叶片2上的排渣通道空间布置更加合理，可以在不影响位于排渣螺旋段至钻筒1的后端之间的钻筒1上的螺旋叶片2的切削效果的同时，使得位于排渣螺旋段至钻筒1的后端之间的钻筒1上的螺旋叶片2的空间，不会小于位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的排渣通道空间，进而使得排渣过程更加顺利。

进一步的，位于排渣螺旋段至钻筒1的后端之间的钻筒1上的螺旋叶片2的每组相邻两圈叶片之间的螺距，均可以相等。如图2所示，将位于排渣螺旋段处的螺旋叶片2的每组相邻两圈叶片之间的螺距依次记为A、B、C、D。将位于排渣螺旋段至钻筒1的后端之间的钻筒1上的螺旋叶片2的每组相邻两圈叶片之间的螺距记为E，则A<B<C<D<E。

如图1和图2所示，本实施例提供的钻具包括钻头和钻杆。钻头包括中空的芯筒10和设置在芯筒10的外周壁上的第一螺旋叶片21，第一螺旋叶片21沿芯筒10的轴向螺旋延伸。钻杆包括中空的芯杆11和设置在芯杆11的外周壁上的第二螺旋叶片22，第二螺旋叶片22沿芯杆11的轴向螺旋延伸，芯筒10与芯杆11连通，以形成钻筒1。第一螺旋叶片21和第二螺旋叶片22平滑连接，以形成螺旋叶片2。

其中，钻头中的芯筒10和钻杆中的芯杆11依次连通共同组成钻具中的钻筒1，钻头中的芯筒10上的第一螺旋叶片21和钻杆中的芯杆11上的第二螺旋叶片22平滑连接以形成钻具中的连续的螺旋叶片2。

在本实施例中，螺旋叶片2上的排渣螺旋段可以仅位于第一螺旋叶片21上，也可以位于第一螺旋叶片21和部分第二螺旋叶片22上。排渣螺旋段的具***置可以根据岩土层的具体深度确定。

如图2所示，本实施例提供的钻具还包括中空的接头3，芯筒10和芯杆11之间通过接头3连通在一起。

接头3不仅可以将芯筒10和芯杆11连通在一起，还可以将芯筒10和芯杆11之间可拆卸连接在一起，提升该钻具的使用便捷性。

进一步的，接头3可以为内六方接头3或者内八方接头3。

如图1和图2所示，钻筒1为圆柱形。

钻筒1为圆柱形时，芯筒10的直径和芯杆11的直径相等，此时钻筒1上不具有直径扩大部分，螺旋叶片2上形成的排渣通道的空间也不会被压缩，岩渣易于被从排渣通道中排出。

如图1所示，本实施例提供的钻具还包括锥形的钻尖4，钻尖4包括钻入端40和封闭面41，钻入端40和封闭面41位置相对。钻筒1为两端均具有开口的中空结构，封闭面41的一侧的侧边铰接在钻筒1的前端的一侧的侧边上，钻尖4能够在钻筒1的前端上相对于钻筒1的前端转动，以将钻筒1的前端封闭或者打开。

钻尖4的钻孔能力大于钻筒1，钻尖4用于先于钻筒1钻进地下，便于带动钻筒1在地下钻孔。钻尖4不仅可以提升钻孔的效率，还可以对钻筒1起到一定的保护作用。

其中，钻筒1的中空处作为混凝土的输送通道，可以在钻筒1在地下钻孔后，提出钻筒1的过程中，向钻筒1中输送混凝土，使得混凝土落在钻筒1钻出的孔中，从而形成混凝土桩。

当需要使用该钻具钻孔时，可以转动钻尖4，使得钻尖4将钻筒1的前端封闭，此时钻尖4可以先于钻筒1在地下钻孔，提升钻孔作业的工作效率。

当使用该钻具钻出孔后，需要在孔中浇筑混凝土以形成混凝土桩时，可以直接上提钻具。钻具被提起后，钻尖4在重力作用下会相对于钻筒1的前端转动，并将钻筒1的前端打开，此时可以向钻筒1中输送混凝土，混凝土可以在重力作用下穿过钻筒1后落在钻筒1下方的孔中。

在本实施例中，钻尖4可以由多个硬质合金制成的切削刀片组成。进一步的，通过改变钻尖4的倾斜角度，可以控制钻尖4与土体的切削角度在15度～30度。此时钻尖4的切削强度可以得到保证，无需借助冲击钻成孔。

如图1所示，钻尖4的外周壁和钻筒1的外周壁之间安装有限位件5，限位件5用于限制钻尖4在预设角度范围内相对于钻筒1的前端转动。预设角度大于0度且不大于45度。

为了提升混凝土桩的承载力，有时需要在桩身上施工出直径大于桩身其余部分直径的扩大体。在施工扩大体时，可以在上提钻具并向钻筒1中浇筑混凝土的过程中，在扩大***置处，先暂停向钻筒1中浇筑混凝土，并重复下钻、提钻、浇筑混凝土的过程，继而可以在扩大***置处施工出扩大题。

而钻尖4上的限位件5可以限制钻尖4的最大转动角度不超过45度，进而可以在施工扩大体时，重复下钻、提钻的过程中，防止钻尖4将钻筒1的前端打开后，需要再次将钻筒1的前端封闭起来时，钻尖4因外界混凝土或者土体的影响而反向转动，逐渐远离钻筒1的前端而不能将钻筒1的前端封闭。

其中，限位件5可以为板状。进一步的，限位件5的一侧可以固定在钻尖4的外壁上，另一侧越过钻尖4和钻筒1的铰接位置处后位于钻筒1的外周壁的一侧。当钻尖4逐渐将钻筒1的前端打开时，限位件5的靠近钻筒1的一侧会逐渐靠近钻筒1的侧壁，直至与钻筒1的侧壁抵接，从而可以限定钻尖4的位置。

在实际应用中，螺旋叶片2的排渣螺旋段的起点处连接有条形的钻入件。钻入件的硬度大于螺旋叶片2的硬度。

其中，钻入件可以为镶嵌在螺旋叶片2末端的硬质合金条或者安装在螺旋叶片2末端的斗齿。

钻入件用于使钻尖4切削产生的渣土和碎石顺利进入钻头的第一螺旋叶片21之间，并顺势进入到钻杆的第二螺旋叶片22之间，最终实现渣土外排。

如图3所示，本实施例提供的钻具还包括灌浆管6和注水组件7。灌浆管6通过轴承60与钻筒1的后端连通。灌浆管6的侧壁上设置有开口，注水组件7与灌浆管6的侧壁上的开口连通，注水组件7用于向钻筒1中注水。

其中，灌浆管6通过轴承60与钻筒1的后端连通，可以利用轴承60防止灌浆管6影响钻筒1的自转过程。

灌浆管6用于向钻筒1中输送混凝土，而注水组件7用于向钻筒1中注水，进而可以起到清洗钻筒1内部的混凝土通道的作用。

进一步的，注水组件7向钻筒1中注入的水可以为冷水。当使用该钻具在岩石层中钻孔时，可以利用注水组件7向钻筒1及与钻筒1的前端连通的钻尖4注入冷水，从而可以防止钻尖4因与岩石摩擦而受热软化，使钻尖4的刚度始终保持在一定范围。

可以看出，注水组件7不仅能够起到清洗钻筒1的作用，还可以起到保护钻尖4的作用。

如图3所示，注水组件7包括水管70和阀门71，水管70的其中一端与灌浆管6的侧壁上的开口连通，阀门71安装在水管70上。

阀门71用于控制注水组件7的启停，也可以控制注水组件7注入的水的流速，从而便于控制注水组件7的工作过程。

其中，水管70的远离灌浆管6的开口的一端可以与水泵连通，水泵用于将水源处的水泵送至水管70中，并通过水管70泵送至钻筒1中。

进一步的，阀门71可以为球阀，球阀上可以安装有控制球阀工作的开关710。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。