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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114541973A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202210074230.7E21B7/18(2006.01)(22)申请日2022.01.21(71)申请人重庆交通大学地址402247重庆市江津区双福新区福星大道1号(72)发明人肖宋强任青阳葛兆龙王海洋程玉刚张亮陈斌孟欣秦浩鑫(74)专利代理机构重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)50237专利代理师王翔(51)Int.Cl.E21B10/61(2006.01)E21B10/43(2006.01)E21B10/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种用于自进式水射流破岩钻进的带微型刀齿自旋转空化射流钻头(57)摘要发明提供一种用于自进式水射流破岩钻进的带微型刀齿自旋转空化射流钻头。该钻头包括旋转前盖、芯轴、中心体、组合轴承、弹簧、摩擦环、端盖、钻头外壳和钻头体。该射流钻头利用喷嘴射流产生反冲力使旋转前盖带动芯轴、中心体和摩擦环转动,使高压水经过转动的中心体后产生大量空化气泡,随后从前喷嘴射出后形成空化射流,并以圆周轨迹破岩联合形成先导钻孔;随后刀齿进一步切削磨蚀破碎射流破岩残留的岩体,形成连通的有效钻孔;接着后喷嘴产生空化射流对孔壁岩体进一步破碎,扩大钻孔直径。本发明射流钻头能产生空化射流,且利用刀齿辅助破岩,破岩钻进效率高,能形成孔径大、形态圆整的钻孔,且钻头旋转可靠、旋转密封效果好、使用寿命长。CN114541973ACN114541973A权利要求书1/2页1.一种用于自进式水射流破岩钻进的带微型刀齿自旋转空化射流钻头,其特征在于:包括旋转前盖(1)、中心体(4)、组合轴承(6)和弹簧(7),以及同轴设置的芯轴(2)、端盖(3)、钻头外壳(5)、摩擦环(10)和钻头体(11);所述旋转前盖(1)包括前盖本体;所述前盖本体整体为回转体;所述前盖本体具有前盖中心流道;所述前盖中心流道在尾端端面与外界连通;所述前盖中心流道的尾端设置有内螺纹段(1‑8);所述前盖本体的尾端端面上还设置有若干环形凹槽(1‑7);所述前盖本体的首端端面上设置有若干个前端刀齿(1‑5);所述前盖本体的侧壁上设置有若干个侧向刀齿(1‑6);所述前端刀齿(1‑5)和侧向刀齿(1‑6)均沿钻头旋转方向后倾螺旋布置;所述前盖本体的侧壁上设置有圆弧形凹槽;在凹槽内设置有nb个后喷嘴(1‑4);所述后喷嘴(1‑4)倾斜布置;所述前盖本体的首端设置有中心喷嘴(1‑1)、nfm个中部前喷嘴(1‑2)和nfl个外部前喷嘴(1‑3);所述中部前喷嘴(1‑2)环绕中心喷嘴(1‑1)布置;所述外部前喷嘴(1‑3)环绕中心喷嘴(1‑1)布置;所述中心喷嘴(1‑1)的轴线与钻头轴线重合;所述中部前喷嘴(1‑2)和外部前喷嘴(1‑3)倾斜布置;所述中心喷嘴(1‑1)、中部前喷嘴(1‑2)、外部前喷嘴(1‑3)和后喷嘴(1‑4)均与前盖中心流道连通;所述芯轴(2)整体为两端敞口且内中空的圆筒体;所述芯轴(2)具有阶梯型内腔;所述阶梯型内腔包括从首端到尾端依次布置的大径圆柱段和小径圆柱段;所述小径圆柱段在与大径圆柱段的接合位置处设置有若干中心体卡槽(2‑4);所述芯轴(2)的首端的外壁上具有螺纹段(2‑1);所述芯轴(2)的尾端端面上设置有若干止转销(2‑3);所述芯轴(2)的外壁上还设置有环形凸台(2‑2);所述环形凸台(2‑2)位于大径圆柱段的对应位置;所述端盖(3)整体为圆筒体;所述端盖(3)的首端端面上设置有若干环形凸起(3‑1);所述端盖(3)具有阶梯型内腔;所述阶梯型内腔包括从首端到尾端依次布置的通过腔(3‑2)和连接腔(3‑3);所述通过腔(3‑2)和连接腔(3‑3)均为圆柱腔体;所述通过腔(3‑2)的直径小于连接腔(3‑3)的直径;所述连接腔(3‑3)具有内螺纹;所述端盖(3)套设在芯轴(2)的外圆周;所述芯轴(2)的首端穿过通过腔后,螺纹段(2‑1)旋入内螺纹段(1‑8);所述端盖(3)的环形凸起(3‑1)嵌入对应的环形凹槽(1‑7)中,与环形凹槽(1‑7)配合形成间隙密封;所述钻头外壳(5)整体为圆筒体;所述钻头外壳(5)具有阶梯型内腔;所述阶梯型内腔包括从首端到尾端依次布置的容置腔(5‑1)和密封腔(5‑2);所述容置腔(5‑1)和密封腔(5‑2)均为圆柱腔体;所述容置腔(5‑1)的直径大于密封腔(5‑2)的直径;所述密封腔(5‑2)的内壁上设置有环形密封圈凹槽(5‑3);所述环形密封圈凹槽(5‑3)中布置有格莱圈(9);所述钻头外壳(5)的外壁上设置有环形锁止凸楞(5‑4);所述钻头外壳(5)的首端和尾端的外壁上设置有外螺纹;所述钻头外壳(5)套设在芯轴(2)的外圆周;所述芯轴(2)的