CN109869107A - 压力钻头装置及钻取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了压力钻头装置及钻取装置，涉及岩体试样采集技术领域。一种压力钻头装置，包括同轴设置的转动杆、钻头和活塞装置。转动杆的一端伸入钻头内部。活塞装置设置于钻头内部，且包括活塞外缸和活塞内杆。活塞外缸的内部开设有容置槽。活塞内杆的一端可活动地伸入容置槽，另一端与转动杆转动连接。活塞内杆内开设有连通容置槽的输水通道，输水通道与钻头的内部空间连通。一种钻取装置，其采用了上述的压力钻头装置。本发明提供的压力钻头装置及钻取装置能保证在针对直径略大于或者接近于钻头直径的岩芯的钻进时保证钻头的稳定性。

Description

压力钻头装置及钻取装置

技术领域

本发明涉及岩体试样采集技术领域，具体而言，涉及压力钻头装置及钻取装置。

背景技术

目前，一般的室内钻机要求岩芯直径要大于钻头直径一定范围，以便使得岩芯能在钻头钻进过程中提供足够的约束力，保证试样的钻取质量。对于上述岩芯中，岩芯的直径略大于或接近于钻头的直径，钻头在钻进过程中容易发生偏斜，难以保证岩样的钻取质量。针对该类岩芯，实际工作中往往不进行钻取工作，直接取为直径为54mm的非标准试样，或者采用较小直径的钻头钻取直径为46mm左右的非标准试样。对该类直径的岩芯进行标准试样加工时，由于岩芯直径接近钻直径，钻头在钻进过程中，岩芯无法提供有效的约束，使得钻头很容易发生偏斜，导致所钻岩样不能满足标准尺寸的规定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力钻头装置，其能保证在针对直径略大于或者接近于钻头直径的岩芯的钻进时保证钻头的稳定性。

本发明提供一种技术方案：

一种压力钻头装置，包括同轴设置的转动杆、钻头和活塞装置。

所述转动杆的一端伸入所述钻头内部。

所述活塞装置设置于所述钻头内部，且包括活塞外缸和活塞内杆。

所述活塞外缸的内部开设有容置槽。

所述活塞内杆的一端可活动地伸入所述容置槽，另一端与所述转动杆转动连接。

所述活塞内杆内开设有连通所述容置槽的输水通道，所述输水通道与所述钻头的内部空间连通。

进一步地，所述输水通道上设置有水压控制阀，所述水压控制阀用于控制输水通道的出水速率。

进一步地，所述输水通道沿所述活塞内杆的轴向方向延伸。

进一步地，所述容置槽与所述活塞外缸同轴设置。

进一步地，所述活塞外缸的外径小于所述钻头内部空间的内径。

进一步地，所述活塞内杆的端部开设有与所述活塞内杆同轴设置的安装槽。

所述转动杆伸入所述安装槽，并转动连接于所述安装槽的底壁。

进一步地，所述安装槽的内径大于所述转动杆的外径。

进一步地，所述转动杆的外周壁和所述安装槽的侧壁之间设置有多个滚珠。

进一步地，所述活塞内杆的外周壁和所述容置槽的内周壁之间设置有密封圈。

相比现有技术，本发明提供的压力钻头装置的有益效果是：

本发明提供的压力钻头装置在进行岩芯钻取时，能通过活塞装置抵持于岩芯，并且通过活塞装置的抵持作用保证钻头的稳定，使得钻头在钻取直径略大于或者接近于钻头的岩芯时，能保证钻头不产生偏倒，进而保证钻头能稳定的钻进。另外，通过设置输水通道，能使得在活塞装置缩短时将容置槽内部的液体排出至钻头的内部空间，进而能通过液体流动至岩芯的表面，便能通过岩芯表面的液体向钻头提供润滑作用，进一步避免钻头在钻进时产生偏倒，保证钻头的稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种钻取装置，其采用了上述的压力钻头装置，能保证在针对直径略大于或者接近于钻头直径的岩芯的钻进时保证钻头的稳定性。

本发明提供一种技术方案：

一种钻取装置，包括压力钻头装置。所述压力钻头装置包括同轴设置的转动杆、钻头和活塞装置。

所述转动杆的一端伸入所述钻头内部。

所述活塞装置设置于所述钻头内部，且包括活塞外缸和活塞内杆。

所述活塞外缸的内部开设有容置槽。

所述活塞内杆的一端可活动地伸入所述容置槽，另一端与所述转动杆转动连接。

所述活塞内杆内开设有连通所述容置槽的输水通道，所述输水通道与所述钻头的内部空间连通。

相比现有技术，本发明提供的钻取装置的有益效果与上述提供的压力钻头装置相对于现有技术的有益效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的压力钻头装置的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例提供的压力钻头装置的第一剖视图；

图3为图1中III处的放大结构示意图；

图4为本发明的第二实施例提供的压力钻头装置的第一剖视图。

图标：10-压力钻头装置；100-转动杆；200-钻头；300-活塞装置；310-活塞内杆；311-输水通道；312-水压控制阀；313-安装槽；314-滚珠；315-转动盘；320-活塞外缸；321-容置槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

请参阅图1，本实施例中提供了一种压力钻头装置10，其用于钻岩芯。本实施例中提供的压力钻头装置10能在钻取直径略大于或者接近钻头200直径的岩芯时，避免钻头200产生偏倒，保证钻头200钻进的稳定，进而能有效地进行岩芯的钻取。

需要说明的是，本实施例中采用直径略大于或者接近于钻头200的岩芯为例说明，其中直径略大于或者接近于钻头200的岩芯指代的是，岩芯的直径与钻头200直径比值大于1或者小于等于2的情况。但是，并不说明该压力钻头装置10仅用于直径略大于或者接近于钻头200的岩芯的钻取，本实施例中提供的压力钻头装置10还能用于岩芯直径与钻头200直径比值大于2的岩芯。

压力钻头装置10包括转动杆100、钻头200和活塞装置300。其中，转动杆100、钻头200和活塞装置300同轴设置。转动杆100的一端用于连接于驱动装置(图未示)，以使得能通过驱动装置驱动转动杆100以自身轴线为中心转动。转动杆100的另一端伸入钻头200内部，需要说明的是，钻头200固定套设在转动杆100上，以使得驱动装置在驱动转动杆100转动时，转动杆100能带动钻头200以自身轴线为中心转动，此时便能通过钻头200进行岩芯的钻取。钻头200内部设置有钻取岩芯时用于容置已钻取的岩芯的内部空间，该内部空间的设置使得钻头200呈筒状，转动杆100则伸入该内部空间。其中，当转动杆100带动钻头200进行岩芯的钻取时，钻头200通过开口端进行岩芯的钻取。

活塞装置300设置于钻头200内部，即活塞装置300容置于钻头200的内部空间，并且活塞装置300转动连接于转动杆100。当转动杆100转动时，活塞相对转动杆100转动。并且，活塞装置300还能沿轴向进行伸缩动作，以使得当采用该压力钻头装置10进行岩芯的钻取时，通过活塞装置300抵持于岩芯，以保证岩芯以及钻头200的稳定，此时通过向岩芯移动钻头200和转动杆100，便能使得活塞装置300缩短，便能实现在进行岩芯钻取的同时，通过活塞装置300对岩芯以及钻头200提供稳定力的情况，便能保证压力钻头装置10稳定地对岩芯进行钻取。

进一步地，请结合参阅图1和图4，活塞装置300包括活塞外缸320和活塞内杆310。活塞外缸320的内部开设有容置槽321，容置槽321用于容置液体。活塞内杆310的一端伸入容置槽321内部，并且活塞内杆310能沿容置槽321移动。活塞内杆310的另一端则转动连接于转动杆100，以使得转动杆100在带动钻头200转动时，活塞内杆310能相对转动杆100转动，进而能相对岩芯保持静止，便能稳定地向岩芯提供稳定的压持作用。活塞内杆310内开设有连通容置槽321的输水通道311，输水通道311与钻头200的内部空间连通。以使得当压力钻头装置10在进行岩芯的钻取时，即钻头200朝向岩芯钻进时，能通过活塞内杆310向容置槽321内部的液体加压，进而使得液体能从输水通道311溢出，便能减少容置槽321内部的液体，使得活塞内杆310能沿容置槽321移动，实现缩短活塞装置300的目的。另外，从输水通道311溢出的水流动至岩芯表面，能向钻头200和岩芯之间提供润滑作用，提高岩芯钻取的高效性。

需要说明的是，在本实施例中，容置槽321与活塞外缸320同轴设置，以使得与活塞外缸320内径相适配的活塞内杆310在沿容置槽321移动并伸入容置槽321时，能使得活塞装置300能向岩芯提供均匀稳定的压持作用，进而保证压力钻头装置10钻取岩芯的稳定。

另外，在本实施例中，容置槽321为圆柱形的槽。应当理解，在其他实施例中，容置槽321也可以为环形槽，即，容置槽321沿活塞外缸320径向的截面为环形，相对应的，活塞内杆310径向的截面也设置为环形，以适配于容置槽321。

进一步地，在本实施例中，活塞外缸320的外径小于钻头200的内部空间的内径，以使得活塞外缸320和钻头200的内周壁之间形成空隙，以避免活塞装置300的外侧接触于钻头200的内周壁，进而避免钻头200和活塞装置300之间相互的磨损，同时能避免活塞装置300对于钻头200转动的影响，保证对于岩芯的钻取效率。另外，通过输水通道311溢出的液体同样能从该空隙快速地流出至岩芯的表面，即能通过液体对岩芯进行润滑作用，同时能避免溢出液体的累积对输水通道311出液造成影响。

请结合参阅图1、图2和图3，在本实施例中，输水通道311烟活塞内杆310的轴向方向延伸，即，输水通道311连通于容置槽321的端口开设于活塞内杆310伸入容置槽321的端面上，以便于液体能进入至输水通道311。输水通道311的另一端则靠近活塞内杆310的另一端设置，并且输水通道311连通于钻头200的内部空间的端口位于活塞内杆310的侧面，以使得当活塞内杆310沿容置槽321移动至靠近容置槽321底部时，避免输水通道311的端口被容置槽321的侧壁封盖，保证输水通道311的通畅。

需要说明的是，在本实施例中，输水通道311为两个，两个输水通道311分别位于活塞内杆310轴线相对的两侧，以使得两个输水通道311中溢出的液体能均匀的流动至岩芯的表面，进而能保证岩芯表面均匀地润滑作用。另外还便于活塞内杆310中输水通道311的加工。应当理解的是，在其他实施例中，输水通道311的数量也可以更多，例如三个、四个或者六个等，多个输水通道311沿以活塞内杆310轴线的轴向等间距设置，进而能保证多个输水通道311溢出液体对于岩芯起到均匀润滑的作用。

另外，在本实施例中，输水通道311上设置有水压控制阀312，水压控制阀312用于控制输水通道311的出水速率。即，在本实施例中，通过水压控制阀312控制输水通道311的出水速率，以控制容置槽321内部液体的减少速率，进而控制活塞内杆310沿容置槽321移动的速度，便能调整压力钻头装置10钻取岩芯的速度。

需要说明的是，在其他实施例中，也可以取消水压控制阀312的设置，可以按照实际需求设计输水通道311的内径，以控制输水通道311的流量，进而控制输水通道311出水速率，便能选择合适的钻头200钻进速度。或者，也可以设置开度可调节的封闭盖，通过封闭盖调节输水通道311端口的开度，进而调整输水通道311出水的速率，进而控至钻头200钻进的速率。

活塞内杆310的端部开设有与活塞内杆310同轴设置的安装槽313，转动杆100伸入安装槽313，并且转动杆100转动连接于安装槽313的底壁。即，转动杆100伸入至钻头200内部的端面与安装槽313的底壁转动连接，以使得转动杆100在被驱动装置驱动并带动钻头200钻动时，能相对于活塞内杆310转动，进而能实现活塞内杆310对于岩芯稳定的压持作用。需要说明的是，在本实施例中，压力钻头装置10还包括转盘，转动杆100的端面通过转动盘315转动连接于安装槽313的底壁，转动盘315为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，安装槽313的内径大于转动杆100的外径，以使得活塞内杆310在相对于转动杆100转动时，能避免转动杆100与安装槽313槽壁之间的直接接触，进而保证转动杆100相对于活塞内杆310转动的顺畅。另外，在本实施例中，转动杆100的外周壁和安装槽313的槽壁之间设置有多个滚珠314，通过设置多个滚珠314抵持于转动杆100和安装槽313的槽壁之间，能通过滚珠314抵持于转动杆100，避免转动杆100出现偏倒，进而保证转动杆100能稳定的相对活塞内杆310转动；另外，当活塞内杆310相对于转动杆100转动时，多个滚珠314产生滚动作用，便能进一步保证活塞内杆310相对于转动杆100相对的稳定性，以及保证转动杆100相对于活塞内杆310转动的顺畅。

需要说明的是，在其他实施例中，转动杆100相对于活塞的转动方式也可以通过其他方式设置，例如采用轴承设置等。

在本实施例中，活塞内杆310的外周壁和容置槽321的内周壁之间设置有密封圈，以通过密封圈密封活塞内杆310和活塞外缸320之间产生的间隙，避免该间隙出现漏水现象造成钻头200钻进速度的调节偏差，即能保证对于钻头200钻进速度调节的精准性。应当理解，在其他实施例中，也可以取消密封圈的设置。

本实施例中提供的压力钻头装置10在进行岩芯钻取时，能通过活塞装置300抵持于岩芯，并且通过活塞装置300的抵持作用保证钻头200的稳定，使得钻头200在钻取直径略大于或者接近于钻头200的岩芯时，能保证钻头200不产生偏倒，进而保证钻头200能稳定的钻进。另外，通过设置输水通道311，能使得在活塞装置300缩短时将容置槽321内部的液体排出至钻头200的内部空间，进而能通过液体流动至岩芯的表面，便能通过岩芯表面的液体向钻头200提供润滑作用，进一步避免钻头200在钻进时产生偏倒，保证钻头200的稳定性。

第二实施例

本实施例中提供了一种钻取装置(图未示)，该钻取装置采用了上述提供压力钻头装置10，该钻取装置能保证在针对直径略大于或者接近于钻头200直径的岩芯的钻进时保证钻头200的稳定性。

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 (10)

1.一种压力钻头装置，其特征在于，包括同轴设置的转动杆、钻头和活塞装置；

所述转动杆的一端伸入所述钻头内部；

所述活塞装置设置于所述钻头内部，且包括活塞外缸和活塞内杆；

所述活塞外缸的内部开设有容置槽；

所述活塞内杆的一端可活动地伸入所述容置槽，另一端与所述转动杆转动连接；

所述活塞内杆内开设有连通所述容置槽的输水通道，所述输水通道与所述钻头的内部空间连通。

2.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述输水通道上设置有水压控制阀，所述水压控制阀用于控制输水通道的出水速率。

3.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述输水通道沿所述活塞内杆的轴向方向延伸。

4.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述容置槽与所述活塞外缸同轴设置。

5.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述活塞外缸的外径小于所述钻头内部空间的内径。

6.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述活塞内杆的端部开设有与所述活塞内杆同轴设置的安装槽；

所述转动杆伸入所述安装槽，并转动连接于所述安装槽的底壁。

7.根据权利要求6所述的压力钻头装置，其特征在于，所述安装槽的内径大于所述转动杆的外径。

8.根据权利要求7所述的压力钻头装置，其特征在于，所述转动杆的外周壁和所述安装槽的侧壁之间设置有多个滚珠。

9.根据权利要求1所述的压力钻头装置，其特征在于，所述活塞内杆的外周壁和所述容置槽的内周壁之间设置有密封圈。

10.一种钻取装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的压力钻头装置。