CN104265178A - 扩孔刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的扩孔刀具，涉及地质勘探机械领域，包括刮刀头、管状的金刚石钻头、柱状的主体和柱状的导向杆；所述金刚石钻头的一端设有金刚石钻齿，所述金刚石钻头的另一端套设在所述主体的前端的外侧壁且与主体的螺纹连接；所述导向杆穿过所述金刚石钻头，所述导向杆的一端插设在所述主体的前端内，所述导向杆的另一端沿所述主体的轴心线方向延伸且从所述金刚石钻头的设有所述金刚石钻齿的一端伸出；所述刮刀头套设在所述导向杆的伸出所述金刚石钻头的一端。本发明提供的扩孔刀具的有益效果是，通过导向杆和刮刀头既使扩孔刀具的前进更加稳定和准确，减少了扩孔施工发生事故的风险，又提高了扩孔的施工效率，减少了施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探机械领域，具体而言，涉及一种扩孔刀具。
背景技术
现在煤田勘探和工程勘察钻探作业过程中，有时为满足地质工作或处理孔内事故的需要，需将原钻孔直径扩大到符合要求的孔径，这时，多采用扩孔刀具进行扩孔，扩孔刀具与钻孔刀具类似，依靠前端的钻头进行扩孔，在扩孔过程中，由于钻杆长度大，前进扩孔过程中很容易发生扩孔钻偏离原钻孔，对原钻孔的孔壁进行掏挖，引起孔内坍塌或埋钻等，增加了孔内事故发生的几率和扩孔施工的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扩孔刀具，以解决上述的问题。
本发明提供的扩孔刀具包括刮刀头、管状的金刚石钻头、柱状的主体和柱状的导向杆；
所述主体的一端为前端，另一端为末端，所述主体的末端的外侧壁设有用于与其他钻具配合的外螺纹；
所述金刚石钻头的一端设有金刚石钻齿，所述金刚石钻头的另一端套设在所述主体的前端的外侧壁且与主体螺纹连接；
所述导向杆穿过所述金刚石钻头，所述导向杆的一端插设在所述主体的前端内，所述导向杆与所述主体螺纹连接；所述导向杆的另一端沿所述主体的轴心线方向延伸且从所述金刚石钻头的设有所述金刚石钻齿的一端伸出；
所述刮刀头的外缘与所述主体的轴心线的最大距离小于所述金刚石钻头的半径，所述刮刀头套设在所述导向杆的延伸出所述金刚石钻头的一端，所述刮刀头与所述导向杆螺纹连接。
以上所述的扩孔刀具，优选地，所述主体、所述导向杆内、所述刮刀头内分别设有沿所述主体的轴心线方向贯通的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔依次连通。第一通孔、第二通孔和第三通孔依次连通，在扩孔刀具内形成一个从刮刀头至主体的通道，有利于扩孔时，钻具中产生的高压钻井液从通道中流到刮刀头前端，将扩孔时产生的碎屑挤压排出钻孔，清理扩孔的通道，方便扩孔刀具的向下深入。
以上所述的扩孔刀具，优选地，还包括第五通孔，所述第五通孔径向贯穿所述导向杆的侧壁，所述第五通孔与所述第二通孔连通，所述第五通孔对应所述金刚石钻头的金刚石钻齿的边缘设置。第五通孔对应在金刚石钻齿的边缘，这样当金刚石钻头在进行扩孔时，高压钻井液能够直接从第五通孔流出，对金刚石钻头进行冲洗和降温。
以上所述的扩孔刀具，优选地，所述第一通孔为锥状通孔，所述第一通孔的大口端开设在所述主体的末端，所述第一通孔的小口端开设在所述主体的前端，所述小口端的直径小于所述第二通孔的直径。第一通孔的形状为锥状通孔，同时第一通孔的小口端与第二通孔相连，这样，就形成类似文丘里管的结构，通过这种结构，能够进一步提高第二通孔内高压钻井液的流速，进而提升高压钻井液对金刚石钻齿和扩孔大刀的冲刷效果，有利于高压钻井液将扩孔时产生的碎屑带出。
以上所述的扩孔刀具，优选地，所述导向杆的远离所述主体的一端还设有锥形台，所述锥形台的大头端与所述导向杆相连，所述锥形台的小头端插设在所述刮刀头内。刮刀头套设在锥形台上，通过锥形台，刮刀头与导向杆的结合更加牢固，安装更加方便。
以上所述的扩孔刀具，优选地，还包括第四通孔，所述第四通孔沿所述主体的轴心线方向贯通所述锥形台，所述第四通孔的一端与所述第三通孔连通，另一端与所述第二通孔连通，所述第四通孔的直径小于所述第三通孔的直径，所述第三通孔的直径小于所述第二通孔的直径。第二通孔通过第四通孔和第三通孔连通，由于第四通孔的直径比第三通孔的直径小，第二通孔、第四通孔和第三通孔依次连通构成一个文丘里管，能够提高压钻井液在流出第三通孔时的流速，进而提高了排屑速度。
以上所述的扩孔刀具，优选地，所述导向杆外侧还设有环形凸台，所述金刚石钻头内侧设有环形台肩，所述环形凸台卡设在所述主体的前端与所述环形台肩形成的卡槽内。导向杆和主体的螺纹配合在使用时有可能产生松动，两者发生相对转动，使导向杆和主体脱离，而在导向杆上设有环形凸台并将环形凸台卡设主体的前端和金刚石钻头的环形凸台形成的卡槽内，导向杆和主体即使产生松动发生位移，由于卡槽对环形凸台的限位功能，导向杆便不会继续相对主体旋转，有效地防止了导向杆与主体脱离。
以上所述的扩孔刀具，优选地，所述刮刀头的外缘与所述主体的轴心线的最大距离比所述金刚石钻头的半径小1-10mm。选取1-10mm的差值，使金刚石钻头在刮刀头后只需再切割1-10mm的土层就可以了，减少了金刚石钻头在扩孔时受到的阻力和磨损。
本发明提供的扩孔刀具的有益效果是，通过利用扩孔刀具前端的导向杆对金刚石钻头进行引导，使金刚石钻头沿着导向杆的方向前进，同时，导向杆前端的刮刀头，一方面和金刚石钻头形成两点定位，对扩孔刀具的路线定位，另一方面能扫孔，减少金刚石钻头的磨损。通过导向杆和刮刀头既使扩孔刀具的前进更加稳定和准确，减少了扩孔施工发生事故的风险，又提高了扩孔的施工效率，减少了施工成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的扩孔刀具的轴测示意图；
图2是图1所示的扩孔刀具的主视示意图；
图3是本发明第二实施例提供的扩孔刀具的主剖示意图；
图4是本发明第三实施例提供的扩孔刀具的主剖示意图；
图5是本发明第四实施例提供的扩孔刀具的主剖示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1是本发明第一实施例提供的扩孔刀具的轴测示意图，图2是图1所示的扩孔刀具的主视示意图。如图1-2所示，本实施例提供的扩孔刀具包括刮刀头101、管状的金刚石钻头102、柱状的主体103和柱状的导向杆104。
主体103的一端为前端，另一端为末端，主体103的末端的外侧壁设有用于与其他钻具配合的外螺纹；通过外螺纹能够和其他钻具例如钻杆、电动钻机和手动钻机等可拆卸连接，安装方便简单、牢固。
金刚石钻头102的一端设有金刚石钻齿，金刚石钻头102的另一端套设在主体103的前端的外侧壁，金刚石钻头102与主体103螺纹连接。
导向杆104穿过金刚石钻头102，导向杆104的一端插设在主体103的前端内，导向杆104的另一端沿主体103的轴心线方向延伸，导向杆104与主体103螺纹连接，导向杆104上设有外螺纹，主体103容纳导向杆104插设的孔内设有与外螺纹相对应的内螺纹，导向杆104远离主体103的一端从金刚石钻头102的设有金刚石钻齿的一端伸出。
刮刀头101的外缘与主体103的轴心线的最大距离小于金刚石钻头102的半径，刮刀头101在本实施例中优选为三翼刮刀头，也可以选择三角刮刀头、三棱刮刀头等。刮刀头101套设在导向杆104的伸出金刚石钻头102的一端，刮刀头101与导向杆104螺纹连接。
进行扩孔时，先将钻具和主体103的末端螺纹连接，然后将刮刀头101的一端伸入到钻孔内，向下边旋转边伸入，刮刀头101能够对钻孔起到一个扫孔的作用，将钻孔内的碎屑进行清扫，为后续金刚石钻头102的扩孔磨削清理通道，减少金刚石钻头102的磨削和损耗，有效的降低了金刚石钻头102的更换频率，减少了扩孔的成本。
采用本发明提供的扩孔刀具，结构紧凑，采用螺纹连接，组装拆卸方便同时组合牢固。刮刀头101和导向杆104伸入到钻孔后，金刚石钻头102在带领下只能沿着钻孔进行给进，不会轻易发生偏移。刮刀头101和金刚石钻头102均在钻孔内时，两个点定出钻孔的方向，进一步使金刚石钻头102沿原钻孔的方向进行扩孔，避免了金刚石钻头102钻歪，有效地减少了扩孔时发生埋孔和孔内坍塌的现象。
图3是本发明第二实施例提供的扩孔刀具的主剖示意图。如图3所示，本发明第二实施例提供的扩孔刀具是在第一实施例的基础上，进一步地，主体103、导向杆104内、刮刀头101内分别设有沿主体103的轴心线方向贯通的第一通孔105、第二通孔106和第三通孔107，第一通孔105、第二通孔106和第三通孔107依次连通。
第一通孔105、第二通孔106和第三通孔107依次连通，在扩孔刀具的中心形成一个从刮刀头101至主体103的通道，。扩孔时，向钻具中注入高压钻井液，高压钻井液依次流过第一通孔105、第二通孔106和第三通孔107，然后从第三通孔107流出，再经扩孔刀具的外侧返回地表，将刮刀头101前端和金刚石钻头102处的碎屑一同携带出钻孔，清理扩孔的通道，方便扩孔刀具的向下深入，而且高压钻井液还能够对金刚石钻头102和刮刀头101冷却。
图4是本发明第三实施例提供的扩孔刀具的主剖示意图。如图4所示，本发明第三实施例提供的扩孔刀具是在第二实施例的基础上，进一步地，第一通孔105为锥状通孔，第一通孔105的大口端设置在主体103的末端，第一通孔105的小口端设置在主体103的前端，小口端的直径小于第二通孔106的直径。
第一通孔105的形状为锥状通孔，同时小口端与第二通孔106相连，这样，第一通孔105到第二通孔106的孔径就由大到小，再由小到大，形成了类似文丘里管的结构。流体流经第一通孔105时，流体是由大截面向小截面流动，流体的流速不断提高，当到达与第二通孔106的连接处时，由于第二通孔106的直径大于第一通孔105小端的直径，流体的动能瞬间释放，进行二次加速，其工作和拉法尔喷管类似。通过这种结构，能够提高到达第二通孔106内高压钻井液的流速，增强高压钻井液的冲刷效果，有利于高压钻井液将碎屑快速带出。
本实施例提供的扩孔刀具的导向杆104上还设有径向贯穿侧壁的第五通孔112，第五通孔112与第二通孔106连通，四个第五通孔112十字型设置，第五通孔112对应金刚石钻头102的金刚石钻齿边缘设置。因此，高压钻井液流入到第二通孔106时，部分高压钻井液会直接从第五通孔112流出，对金刚石钻头102进行冲刷，既能够软化金刚石钻头102需要切削的土壤岩层来提高切削速度，又能对金刚石钻头102进行冲洗、降温，避免金刚石钻头102变钝。
图5是本发明第四实施例提供的扩孔大举的主剖示意图。如图5所示，本发明第四实施例提供的扩孔刀具，是在第二实施例和第三实施例的基础上，进一步地，导向杆104远离主体103的一端设有锥形台108，锥形台108的大头端与导向杆104相连，锥形台108的小头端插设在刮刀头101内。锥形台108内设有沿主体103的轴心线方向贯通的第四通孔109，第四通孔109的一端与第三通孔107连通，另一端与第二通孔106连通，第四通孔109的直径小于第三通孔107的直径，第三通孔107的直径小于第二通孔106的直径。
刮刀头101套设在锥形台108上，通过锥形台108的锥形结构，刮刀头101与导向杆104的安装更加便利，结合更加牢固。
第二通孔106通过第四通孔109和第三通孔107连通，由于第四通孔109的直径比第三通孔107的直径小，第二通孔106、第四通孔109和第三通孔107依次连通构成一个类似文丘里管的结构，能够提高压钻井液在流出第三通孔107时的流速，增强了对孔内的碎屑的冲洗携带能力，进而提高了排屑速度。
本实施例提供的扩孔刀具中，导向杆104上还设有环形凸台110，金刚石钻头102内设有环形台肩111，环形凸台110卡设在主体103的前端与金刚石钻头102内的环形台肩111形成的卡槽内。若导向杆104和主体103的螺纹连接在使用时发生相对转动，导向杆104和主体103旋转脱离，而导向杆104在脱离的过程中环形凸台110移动到环形台肩111的边缘上就不能继续移动了，环形凸台110只能够在卡槽内有限的位移，因此，环形台肩111对环形凸台110的限位将导向杆104和主体103相对固定，使两者不能脱离。
同时，金刚石钻头102与主体103螺纹连接的螺纹的螺距不等于导向杆104和主体103螺纹连接的螺距，避免因螺距相同而容易同时旋转，使金刚石钻头102与导向杆104一同和主体103脱离。
本实施例提供的扩孔刀具，进一步地，刮刀头101的外缘与主体103的轴心线的最大距离比金刚石钻头102的半径小1-10mm，优选地选取7mm的差值，避免因金刚石钻头102与刮刀头101差值过大导致刮刀头101失去应有的作用，利用刮刀头101先对钻孔内进行扫挂，使金刚石钻头102在刮刀头101后只需再切割1-10mm的土层，减少了金刚石钻头102扩孔时受到的阻力，降低了金刚石钻头102的磨损。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种扩孔刀具，其特征在于，包括刮刀头、管状的金刚石钻头、柱状的主体和柱状的导向杆；
所述主体的一端为前端，另一端为末端，所述主体的末端的外侧壁设有用于与其他钻具配合的外螺纹；
所述金刚石钻头的一端设有金刚石钻齿，所述金刚石钻头的另一端套设在所述主体的前端的外侧壁且与主体螺纹连接；
所述导向杆穿过所述金刚石钻头，所述导向杆的一端插设在所述主体的前端内，所述导向杆与所述主体螺纹连接；所述导向杆的另一端沿所述主体的轴心线方向延伸且从所述金刚石钻头的设有所述金刚石钻齿的一端伸出；
所述刮刀头的外缘与所述主体的轴心线的最大距离小于所述金刚石钻头的半径，所述刮刀头套设在所述导向杆的延伸出所述金刚石钻头的一端，所述刮刀头与所述导向杆螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的扩孔刀具，其特征在于，所述主体、所述导向杆内、所述刮刀头内分别设有沿所述主体的轴心线方向贯通的第一通孔、第二通孔和第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔依次连通。
3.根据权利要求2所述的扩孔刀具，其特征在于，还包括第五通孔，所述第五通孔径向贯穿所述导向杆的侧壁，所述第五通孔与所述第二通孔连通，所述第五通孔对应所述金刚石钻头的金刚石钻齿的边缘设置。
4.根据权利要求2所述的扩孔刀具，其特征在于，所述第一通孔为锥状通孔，所述第一通孔的大口端开设在所述主体的末端，所述第一通孔的小口端开设在所述主体的前端，所述小口端的直径小于所述第二通孔的直径。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的扩孔刀具，其特征在于，所述导向杆的远离所述主体的一端还设有锥形台，所述锥形台的大头端与所述导向杆相连，所述锥形台的小头端插设在所述刮刀头内。
6.根据权利要求5所述的扩孔刀具，其特征在于，还包括第四通孔，所述第四通孔沿所述主体的轴心线方向贯通所述锥形台，所述第四通孔一端与所述第三通孔连通，另一端与所述第二通孔连通，所述第四通孔的直径小于所述第三通孔的直径，所述第三通孔的直径小于所述第二通孔的直径。
7.根据权利要求1所述的扩孔刀具，其特征在于，所述导向杆外侧还设有环形凸台，所述金刚石钻头内侧设有环形台肩，所述环形凸台卡设在所述主体的前端与所述环形台肩形成的卡槽内。
8.根据权利要求1所述的扩孔刀具，其特征在于，所述刮刀头的外缘与所述主体的轴心线的最大距离比所述金刚石钻头的半径小1-10mm。
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