[实用新型]一种大直径多钻头组合钻具

说明书

本实用新型涉及一种钻具，尤其是一种在地层中进行钻孔作业的大直径多钻头组合钻具，可广泛用于水井、钻孔桩基础、矿山竖井等工程施工。

大直径钻井工程的应用十分广泛，桥梁工程中大直径钻孔桩越来越多，目前最大直径已达4.0M，而采矿领域中钻井法建井的最大钻孔直径可达8.0M。目前主要采用大直径常规钻头进行大直径井的钻进，这要求钻机必须配备强大的功率。而对于小功率、小扭矩设备，则难以满足较大直径井孔的施工需要。并且采用常规大直径钻头时，切削具的运动轨迹是一系列同心圆，钻头中心和边缘的线速度相差悬殊，切削速度慢，刀具磨损极不均匀。

日本的RRC和TRC系列潜水钻机采用多钻头自转、公转的切削型式，实现了切削刃的摆线运动。但这两种钻机中钻头的自转、公转机构十分复杂，且只能和潜水钻机主机连成一体，整机十分庞大，如TRC-30型潜水钻机的孔内主机部分重量即达23吨。在煤炭行业曾试制多钻头钻具，但其自转和公转方向相反，井的边缘钻刃切削线速度低，影响了钻进效果，且钻具的传动机构没有封闭，使用寿命低。

本实用新型的目的是要提供一种可以将钻杆单一的回转分解成行星钻头的自转和公转运动，并且自转和公转方向相同，可减少钻进的动力消耗，提高钻进速度的大直径多钻头组合钻具。

本实用新型的目的是这样实现的：一种大直径多钻头组合钻具，由钻杆、中心轴、中心齿轮、一个以上的介齿轮、一个以上的行星齿轮、壳体、一个以上的行星钻头、中心钻头组成，所述钻杆通过接头与中心轴相联接，中心齿轮固设在中心轴上，中心齿轮与固设在介齿轮轴上的介齿轮相啮合，所述介齿轮与固设在行星齿轮轴上的行星齿轮相啮合，上述中心钻头与中心轴相联接，行星钻头与行星齿轮轴相联接，所述中心轴、介齿轮轴和行星齿轮轴借助于轴承与壳体相联接。

本实用新型的优点是：可以和任何旋转钻机配套使用，结构简单、适应性广，由于将钻杆单一的回转分解成行星钻头的自转和公转运动，并且自转和公转方向相同，从而减少了钻进的动力消耗，提高了钻进速度。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本实用新型提出的一种大直径多钻头组合钻具的剖视示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖面示意图；

图3是根据本实用新型提出的一种大直径多钻头组合钻具钻刃的运动轨迹图。

下面结合附图及其最佳实施例对本实用新型提出的具体结构做进一步的描述。

如图1、2所示，本实用新型提出的大直径多钻头钻具由钻杆1、中心轴2、中心齿轮3、一个以上的介齿轮4、一个以上的行星齿轮5、壳体6、一个以上的行星钻头7、中心钻头8组成。所述钻杆1通过接头11与中心轴2相联接，中心齿轮3固设在中心轴2上，中心齿轮3与固设在介齿轮轴10上的介齿轮4相啮合，所述介齿轮4与固设在行星齿轮轴12上的行星齿轮5相啮合，上述中心钻头8与中心轴2相联接，行星钻头7与行星齿轮轴12相联接。所述中心轴2、介齿轮轴10和行星齿轮轴12借助于轴承9与壳体6相联接，从而使壳体6和中心轴2之间可以自由旋转。

钻具工作时，钻杆1通过接头11带动中心轴2回转，中心轴2通过中心齿轮3、介齿轮4和行星齿轮5驱动行星钻头7自转；与此同时，介齿轮4和行星齿轮5分别通过其齿轮轴给壳体施加切向力，所述切向力形成一个作用在壳体6上的公转扭矩M，由于壳体6可以相对于中心轴2自由旋转，在公转扭矩作用下壳体6产生公转运动，自转和公转的运动方向一致。钻刃的运动轨迹为外次摆线，如图3所示。为使钻具具有良好的工作性能，应使中心齿轮和行星齿轮的半径之比为1.5～2.5。