[0001] 本发明涉及钻孔工程技术领域，尤其涉及一种岩土钻头。

[0002] 用于横向和竖向钻孔的岩土钻头通常包括钻头本体以及安装于钻头本体的外周面上并径向凸出的众多切割器（或称切刀），钻头本体带动切割器旋转而对岩土进行切削，从而实现钻孔。

[0003] 钻头在钻进过程中，经常会遭遇如岩石层等纯硬质层、如岩石与土壤同时存在的混合层，当钻头切削这类地质层的岩石时，钻头上的切割器的磨损速度会加快，现有技术中采用两种方式减小切割器对岩石的切削量，以用于降低磨损速度，第一种是在钻头的前端设置可伸缩的液压顶推部件以控制切割器对地质层的侵入深度（申请人在先的专利揭示了这种方式），第二种是将切割器配置成可伸缩的结构，在遭遇上述的地质层时，切割器主动或者适配性的进行回缩以减小切削量。

[0004] 第二种减小切削量的方式包括两种控制切割器伸缩的方式：第一种控制切割器伸缩的方式是：利用液压系统控制切割器的伸缩，具体地，当切割器遭遇上述的地质层时，液压系统将压力降低而使得切割器在岩石的反作用力的作用下回缩而以较小切削量切削岩石，然而，这种方式的缺点是需要为每个切割器构建液压控制流路，这势必会增加钻头的结构的复杂程度。

[0005] 第二种控制伸缩的方式是：利用弹簧顶推切割器，当遭遇上述的地质层时，岩石的反作用力使得弹簧屈服从而使切割器回缩，这种方式的钻头的结构相对简单，更容易制造，然而，这种方式的缺点是：当钻头在混合层中钻进时，切割器交替的遭遇岩石与土壤，从而导致切割器高频的伸缩，这不但影响钻头旋转的稳定性，且容易导致弹簧失效。

[0006] 另外，上述两种具有伸缩功能的切割器的轴线与钻头旋转所包括的外周面的切线的夹角很小，导致：回缩单位伸缩量所减小的切削量较小。

[0031] 除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

[0032] 为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

[0033] 本发明的实施例公开了一种岩土钻头，该岩土钻头适用于钻削具有岩石的地质层1000，尤其适用于钻削混有岩石和土壤的混合型的地质层1000。

[0034] 如图1至图5所示，该岩土钻头包括钻头本体200以及安装于钻头本体200上的多个切割器100。钻头本体200具有锥形的尾部204，该锥形的尾部204用于与钻杆旋合以用于借由钻杆驱动而实现旋转；钻头本体200周向排布有众多隆部201，沿每个隆部201的侧边均布置有多个切割器100，在钻头本体200旋转时，切割器100随钻头本体200旋转而对地质层1000进行切割；每相邻的两个隆部201之间限定出沟槽，该沟槽为导屑槽202，由切割器100切割的碎屑通过导屑槽202而向后导出，每个导屑槽202均具有贯通的冲洗孔道203，自冲洗孔道203流出的流体（如，泥浆）用于冲洗导向槽中的碎屑以使碎屑及时、顺利的向后流动。

[0035] 在隆部201上沿其侧边开设有众多间隔排布的安装孔，切割器100安装于安装孔中，具体地，该切割器100包括：保持套10、切割本体20、弹性卡阻套30、衬套40以及复位弹簧60。保持套10的尾部加工出螺柱11，保持套10插入至安装孔中，通过旋拧而使螺柱11与钻头本体200旋合，在一些优选结构中，在隆部201上旋入有销钉（未示出）以抵靠保持套10以限制保持套10转动；衬套40自保持套10的头部嵌入至保持套10中，衬套40的头部的端面抵靠于保持套10的头部的端面；弹性卡阻套30装入至保持套10中，弹性卡阻套30的头部形成有定位盘34，该定位盘34抵靠于保持套10的阶梯上，并且，衬套40的尾部抵靠定位盘34，从而弹性卡阻套30被衬套40固定。

[0036] 弹性卡阻套30由热稳定强的高弹性钛合金材料制成，该弹性卡阻套30的中部通过冲压方式加工出褶皱卡阻台31，该褶皱卡阻台31的内径小于其他区域的弹性卡阻套30的内径，如此，该褶皱卡阻台31具有止挡作用，并且，在褶皱卡阻台31受到柱状部件的一定的轴向力时，柱状部件会使得褶皱卡阻台31的“褶皱”结构展平，从而允许柱状部件通过。

[0037] 切割本体20包括主体部件22以及一体形成于主体部件22的头部的盘状刀体21，该盘状刀体21可由热稳定强、高硬度的材料制成，例如，由高硬度合金钢制成，盘状刀体21是用于切削地质层1000的执行部件；主体部件22插入至保持套10中，主体部件22具有第一轴段221和第二轴段222，第一轴段221的径向尺寸大于第二轴段222的径向尺寸，如此，第二轴段222与第一轴段221之间具有轴肩223，该轴肩223朝向上述的弹性卡阻套30的褶皱卡阻台31，并止挡于该褶皱卡阻台31。如图6所示，当岩土钻头在地质层1000中钻进，地质层1000对切割本体20的抗力的轴向分量不足以使得主体部件22的轴肩223迫使褶皱卡阻台31变形时，褶皱卡阻台31限制切割本体20回缩，切割本体20此时处于第一位置，切割本体20以较大的切削量H1在地质层1000中钻进；如图7所示，当岩土钻头在地质层1000中钻进，地质层
1000对切割本体20的抗力的轴向分量使得主体部件22的轴肩223迫使褶皱卡阻弹性变形时，此时，褶皱卡阻台31展平，从而褶皱卡阻台31解除对切割本体20的限位，此时，切割本体
20回缩至第二位置，切割本体20以较小的切削量H2在地质层1000中钻进。

[0038] 应该说明的是：在弹性卡阻台的褶皱卡阻台31展平前，褶皱卡阻台31能够提供较大的阻抗以使得切割本体20稳定的保持在第一位置，从而以较大切削量在地质层1000中钻进，而一旦褶皱卡阻台31被展平，第一轴段221穿过褶皱卡阻台31所在的区域，弹性卡阻套30对切割本体20的阻抗变小很小（仅通过下文将要描述的复位弹簧60提供很小的阻抗），此时，切割本体20稳定在第二位置。切割本体20的这种特点在切削混合型的地质层1000时尤为有利，具体地原因是：当切割器100随钻头本体200旋转而交替经过岩石和土壤时，切割本体20稳定在第二位置而对其进行切削，从而能够显著降低切割本体20伸缩的频率。

[0039] 复位弹簧60装设于主体部件22的第二轴段222的端部与保持套10的底部之间，该复位弹簧60并非致力于为切割本体20提供阻抗，而是用于为切割本体20提供复位，即，使切割本体20从第二位置复位至第一位置，以便于岩土钻头在软性的地质层1000中钻进时，切割本体20稳定在第一位置而对其进行切削。

[0040] 在一些优选结构中，弹性卡阻套30位于主体部件22的第二轴段222一侧的套壁上切割出螺旋延伸的螺旋槽33，以使得该套壁形成为弹簧结构，该弹簧结构通过收缩而适配配褶皱卡阻台31的变形，并通过弹性复位而辅助褶皱卡阻台31弹性复位。

[0041] 在一些优选结构中，褶皱卡阻台31的边缘的内、外套壁上加工出环形缺口32以使得褶皱卡阻台31通过在环形缺口32处产生变形而展平或复位，而不必通过在其他区域变形而展平或复位。

[0042] 第一轴段221上开设有环形卡槽224，环形卡槽224上套设有膨胀套50；衬套40与环形卡槽224相对的位置开设有限位台阶41，膨胀套50的端部径向膨胀而抵靠于限位台阶41以限制切割本体20从保持套10中脱出，这有利于实现切割本体20的快速装配。

[0043] 在一些优选结构中，主体部件22与盘状刀体21之间的区域布置有保护套225，保护套225包覆于保持套10的外侧。

[0044] 本发明的一个实施例提供了切割本体20的一种优选结构，该优选结构有利于切割本体20在从第一位置切换至第二位置后，盘状刀体21对地质层1000的切削量大幅减小。具体地，将切割本体20的结构配置成：盘状刀体21的轴线与主体部件22的轴线具有夹角，如此，盘状刀体21的轴线与切割本体20的伸缩轴线呈一定夹角，从而，相比于现有技术中的盘状刀体21与主体部件22同轴（或平行）的切割本体20，每单位回缩量所减少的切削量会增加，这使得切割本体20不必配置成较大的伸缩行程。

[0045] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。