CN106639885B - 一种提取破碎岩芯的钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种提取破碎岩芯的钻头，它解决了因岩芯破碎而无法取芯的难题，通过在钻头本体内设置环形对称分布的钢条，使得该钻头本体能够用于提取较为破碎的岩芯，有效的防止岩芯掉进钻孔内，其技术方案为：包括钻头本体，所述钻头本体呈中空圆柱形，所述钻头本体的内壁面下端设有环状阶梯形端面，所述环状阶梯形端面的顶面上环形设有多个均匀布置的凹槽，所述凹槽内均铰接有长度不同的钢条，所述钢条的直径小于环状阶梯的宽度，所述钢条相对于钻头主体呈中心对称分布，且相对称的两个钢条的长度相同。

Description

一种提取破碎岩芯的钻头

技术领域

本发明涉及一种提取破碎岩芯的钻头。

背景技术

钻孔取芯是工程地质勘察的重要组成部分，在工程地质勘察的过程中，所遇到的地质条件各不相同，取芯的难易程度也各不一样，能否顺利的提取岩芯是判别所勘察区域地质情况的重要环节，这也关系到勘察信息的准确程度，对工程的安全也起到至关重要的作用。由于在遇到破碎地带，岩芯较为破碎的地层时，传统的钻头无法将岩芯取出，频繁的无法取芯的现象，使得对地层的判断出现误判等，无法获取勘察区域的准确地层信息，甚至会影响到整个工程的安全；因此如何将破碎岩芯提取出来，以此获取准确的地层信息，给工程提供准确的勘察报告是非常重要的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种提取破碎岩芯的钻头，用于提取较为破碎的岩芯，有效的防止岩芯掉进钻孔内，高强度钢条的使用不占用太大空间，能有效的避免岩芯被钢丝卡住。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提取破碎岩芯的钻头，包括钻头本体，所述钻头本体呈中空圆柱形，所述钻头本体的内壁面下端设有环状阶梯端面，所述环状阶梯端面的顶面上环形设有多个均匀布置的凹槽，所述凹槽内均铰接有长度不同的钢条，所述钢条的直径小于环状阶梯的宽度，所述钢条相对于钻头主体呈中心对称分布，且相对称的两个钢条的长度相同。根据不同直径的钻头本体，选择不同长度的钢条，钢条的长度最长不大于钻头本体内径的1/2。相同长度的钢条对称分布，保证形成的拦截面的对中，使拦截面与破碎岩芯同心，保证破碎岩芯提取时的平衡性。

进一步的，所述钢条的底部设有两侧扁平的连接部，所述连接部的宽度小于凹槽的宽度，所述连接部上设有铰接孔，所述铰接孔内设有销轴，通过销轴将钢条铰接在凹槽内。

进一步的，所述连接部与钢条为一体结构，所述连接部的底部呈圆弧状，顶部设有突起。

进一步的，所述钢条的长度分别为10mm、20mm和35mm，以20mm的钢条为中心，两侧依次对称设有10mm和35mm的钢条。采用不等长度的钢条，形成阶梯长度分布，在破碎岩芯提取时，能够使不同长度的钢条顺次放平，形成一个破碎岩芯拦截面，保证破碎岩芯提取的完整性。

进一步的，所述钢条与钻头本体的轴线呈一定的倾斜角度。该倾斜角度控制在1°左右，既能保证钢条由竖直向水平下落时有一定的重力势能提供动力，又能保证形成拦截面的面积，同时缩小了钢条形成拦截面的使用空间。

进一步的，所述钻头本体底部的端面上设有多个等间距设置的刀头。能够提高钻头的下钻速度，提高破碎岩芯提取的效率。同时在钻头本体底部设置刀头，能够使刀头形成一定的空间，为破碎岩芯提取时钢条由竖直向水平运动时提供充足的空间。

进一步的，所述钻头本体的外壁面上端设有第一阶梯端面，以第一阶梯端面为界将钻头本体分为固定部和钻给部。通过固定部与能够驱动钻头的可转动的驱动装置连接。

进一步的，所述钻给部的外壁面上设有渗氮层。渗氮后能够使钻头本体具有高的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，增加钻头本体的使用寿命。

本发明的有益效果为：

(1)通过在钻头本体内设置环形对称分布的钢条，使得该钻头本体能够用于提取较为破碎的岩芯，有效的防止岩芯掉进钻孔内；

(2)通过设置不同长度的钢条能有效的防止因钢条太长或太短无法更好的发挥作用的问题，使得本发明的适用范围更广；

(3)采用高强度钢条，即不占用太大空间，还能有效的避免岩芯被钢丝卡住；

(4)采用钢条与钻头主体内壁相铰接的方式，使得钢条只能自水平方向向上旋转90°，或自竖直方向向下旋转90°，有效地防止岩芯的滑落，达到提取破碎岩芯的目的；

(5)采用钢条与钻头本体的轴线呈一定倾斜角度设置，能够减小拦截面的形成所需要的空间，使由钢条形成的拦截面更加容易，提高破碎岩芯提取的成功率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的俯视图结构示意图；

图3是图1中A处放大结构示意图；

图4是本发明凹槽与钢条安装结构示意图；

图5是本发明钢条结构示意图；

图6是本发明实施例二的整体结构示意图；

其中，1、固定部，2、第一阶梯端面，3、钻给部，4、环状阶梯端面，5、刀头，6、钢条，7、销轴，8、凹槽，61、连接部，62、铰接孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在遇到破碎地带，岩芯较为破碎的地层时，传统的钻头无法将岩芯取出的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种提取破碎岩芯的钻头。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种提取破碎岩芯的钻头，包括钻头本体，所述钻头本体呈中空圆柱形，所述钻头本体的外壁面上端设有第一阶梯端面2，以第一阶梯端面为界将钻头本体分为固定部1和钻给部3，所述固定部1与能够驱动钻头的可转动的驱动装置连接，所述驱动装置通常采用电钻等现有设备，所述钻给部3的外壁进行渗氮处理，形成一层渗氮层，所述渗氮层的厚度为0.30～0.4mm，渗氮后能够使钻头本体具有高的表面硬度、耐磨性和疲劳强度，增加钻头本体的使用寿命；

如图2所示，所述钻头本体的内壁面下端设有环状阶梯端面4，所述环状阶梯端面的顶面上环形设有多个均匀布置的凹槽8；所述凹槽内均铰接有长度不同的钢条6，所述钢条6的长度及直径根据不同型号的钻头本体进行调整；

如图3-图5所示，所述钢条6的底部设有两侧扁平的连接部61，所述连接部61与钢条6为一体结构，所述连接部61的底部呈圆弧状，顶部设有突起；所述连接部61的宽度略小于凹槽的宽度，所述连接部上设有铰接孔62，所述铰接孔内设有销轴7，通过销轴7将钢条铰接在凹槽内，使钢条能够绕销轴7做90°转动，即能够从竖直方向运动到水平方向，使钢条在水平方向上形成一个拦截面，所述的拦截面并不是完整的一个平面，而是由钢条形成的以钻头本体的内壁面为起始，指向钻头本体中心的发散状平面，所述钢条的直径小于环状阶梯的宽度，这样就使得当下钻时，钢条处于竖直状态，钢条的最外侧处于环形阶梯形端面之内，保证了在下钻过程中钢条不会对破碎岩芯形成阻挡，不影响钻头本体的下钻；同时钢条6也能够绕销轴7从水平方向运动到竖直方向；

所述钢条6相对于钻头本体呈中心对称分布，根据不同直径的钻头本体，选择不同长度的钢条，钢条的长度最长不大于钻头本体内径的1/2；本实施例中，所述钢条6长度分别为10mm、20mm和35mm，采用不等长度的钢条，形成阶梯长度分布，在破碎岩芯提取时，能够使不同长度的钢条顺次放平，形成一个破碎岩芯拦截面，保证破碎岩芯提取的完整性；相对称的两个钢条的长度相同，保证形成的拦截面的对中，使拦截面与破碎岩芯同心，保证破碎岩芯提取时的平衡性。在本实施例中，采用直径为90mm的钻头本体，在环状阶梯端面上铰接了10条钢条，其中钢条以20mm长度的钢条为中心，两侧依次对称设有10mm和35mm的钢条；本实施例中该钢条的长度不是固定的，可根据钻头直径对钢条的长度进行调整。

所述钻头本体底部的端面上设有多个等距离设置的刀头5，能够提高钻头的下钻速度，提高破碎岩芯提取的效率，同时在钻头本体底部设置刀头，能够使刀头形成一定的空间，为破碎岩芯提取时钢条由竖直向水平运动时提供充足的空间。

实施例二：

如图5所示，在典型实施例的基础上，所述钢条6与钻头本体的轴线呈一定的倾斜角度，使钢条与钻头本体的轴线呈一定倾斜角度设置，能够减小拦截面的形成所需要的空间，使由钢条形成的拦截面更加容易，提高破碎岩芯提取的成功率。该倾斜角度控制在1°左右，既能保证钢条由竖直向水平下落时有一定的重力势能提供动力，又能保证形成拦截面的面积，同时缩小了钢条形成拦截面的使用空间。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)通过在钻头本体内设置环形对称分布的钢条，使得该钻头本体能够用于提取较为破碎的岩芯，有效的防止岩芯掉进钻孔内；

(2)通过设置不同长度的钢条能有效的防止因钢条太长或太短无法更好的发挥作用的问题，使得本发明的适用范围更广；

(3)采用高强度钢条，即不占用太大空间，还能有效的避免岩芯被钢丝卡住；

(4)采用钢条与钻头主体内壁相铰接的方式，使得钢条只能自水平方向向上旋转90°，或自竖直方向向下旋转90°，有效地防止岩芯的滑落，达到提取破碎岩芯的目的；

(5)采用钢条与钻头本体的轴线呈一定倾斜角度设置，能够减小拦截面的形成所需要的空间，使由钢条形成的拦截面更加容易，提高破碎岩芯提取的成功率。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种提取破碎岩芯的钻头，其特征是：包括钻头本体，所述钻头本体呈中空圆柱形，所述钻头本体的内壁面下端设有环状阶梯端面，所述环状阶梯端面的顶面上环形设有多个均匀布置的凹槽，所述凹槽内均铰接有长度不同的钢条，所述钢条的直径小于环状阶梯的宽度，所述钢条相对于钻头主体呈中心对称分布，且相对称的两个钢条的长度相同；

所述钢条的底部设有两侧扁平的连接部，所述连接部的宽度小于凹槽的宽度，所述连接部上设有铰接孔，所述铰接孔内设有销轴，通过销轴将钢条铰接在凹槽内；

所述连接部与钢条为一体结构，所述连接部的底部呈圆弧状，顶部设有突起；

所述钢条与钻头本体的轴线呈一定的倾斜角度；

所述钻头本体底部的端面上设有多个等距离设置的刀头。

2.如权利要求1所述的一种提取破碎岩芯的钻头，其特征是：所述钢条长度分别为10mm、20mm和35mm，以20mm的钢条为中心，两侧依次对称设有10mm和35mm的钢条。

3.如权利要求1所述的一种提取破碎岩芯的钻头，其特征是：所述钻头本体的外壁面上端设有第一阶梯端面，以第一阶梯端面为界将钻头本体分为固定部和钻给部。

4.如权利要求3所述的一种提取破碎岩芯的钻头，其特征是：所述钻给部的外壁面上设有渗氮层。