CN111877989A - 一种带滑块的扩孔钻具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种带滑块的扩孔钻具，包括中心钻头，设于所述中心钻头端部，且沿所述中心钻头周向均布的滑块组件；所述滑块组件包括滑块，所述滑块上设有钻齿；所述滑块与设于所述中心钻头上的第二滑槽配合，所述第二滑槽底部与所述中心钻头铅垂面成锐角；位于所述滑块侧部，且远离所述滑块外径方向上设有限位销；所述限位销顶部与设于所述滑块底部上的第一滑槽相配合；所述中心钻头上设有底孔，所述底孔与所述限位销相配合；靠近所述滑块外侧方向上的一侧设有支撑结构，用于抵靠所述滑块，本申请提供的带滑块的扩孔钻具，滑块不容易脱落丢失，更换方便更换滑块。

Description

一种带滑块的扩孔钻具

技术领域

本发明涉及钻具技术领域，尤其是一种带滑块的扩孔钻具。

背景技术

随着我国钻探工艺技术的深入，在岩土山地钻井中的施工难度越来越大，而潜孔钻机主要用在松软岩层及覆盖岩层下的钻孔爆破工作中，由于上层岩层松软或有一层覆盖物，在钻孔爆破中无法钻出成形的孔径，必须在上层松散岩层中加以固定成形，才可进行更深的钻进工作。

在松软岩层及覆盖岩层下的钻孔爆破工作中由于没有合适的钻进工具，以往的钻进中大多数采用二次钻孔，或者偏心钻具，偏心钻具由于整个圆周不在同一个中心上，受力不均匀，很容易损坏，因此钻孔成本高。

对此市面上出现了一种滑块式扩孔钻具，滑块能再岩面的反作用力下滑出，将成孔直径变大扩孔以保证套管和钻进系统同时前进，以便放入套管，跟管钻进到位后退管时，往上提起中心钻头，滑块自动滑回中心钻头内，可实现钻进时套管与钻具同步跟进。随着长久使用后，滑块容易脱落丢失，且滑块不容易更换。

发明内容

解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种带滑块的扩孔钻具，滑块不容易脱落丢失，更换方便更换滑块。

本发明的技术方案如下：

一种带滑块的扩孔钻具，包括中心钻头，

设于所述中心钻头端部，且沿所述中心钻头周向均布的滑块组件；

所述滑块组件包括滑块，所述滑块上设有钻齿；

所述滑块与设于所述中心钻头上的第二滑槽配合，所述第二滑槽底部与所述中心钻头铅垂面成锐角；

位于所述滑块侧部，且远离所述滑块方向上设有限位销；

所述限位销顶部与设于所述滑块底部上的第一滑槽相配合；

所述中心钻头上设有底孔，所述底孔与所述限位销相配合；

靠近所述滑块外侧方向上的一侧设有支撑结构，用于抵靠所述滑块。

优选地，所述限位销顶部为球形，所述滑块上设有第一接触面，所述第一接触面呈凹球形，所述第一接触面与所述第一滑槽连接，且位于远离所述限位销的方向上。

优选地，所述中心钻头内部设有中心孔以及第一排气孔，

所述第一排气孔一端与所述中心孔连接，另一端与所述第一滑槽连接。

优选地，所述滑块的两侧均设有凸起部，所述凸起部与所述第二滑槽侧壁上的第三滑槽配合，所述凸起部截面成弧形。

优选地，所述支撑结构包括位于所述中心钻头上的第一支撑面；

与所述第一支撑面抵靠的第二接触面，所述第二接触面位于所述滑块上。

优选地，所述凸起部靠近所述支撑结构的一端为球形，

所述支撑结构包括位于所述第一支撑面上的凹球面，所述凹球面与所述凸起部的端部配合。

优选地，所述中心钻头端部平面与所述第二滑槽底面连接，形成连接线；

所述限位销位于所述连接线上。

优选地，所述限位销内部设有螺纹孔。

优选地，所述滑块侧部设有避让槽，所述避让槽的位置与所述限位销相对应。

本发明提供一种带滑块的扩孔钻具，包括中心钻头，设于中心钻头端部，且沿中心钻头周向均布的滑块组件；滑块组件包括滑块，滑块上设有钻齿；滑块与设于中心钻头上的滑槽配合，滑槽底部与中心钻头铅垂面成锐角；位于滑块侧部，且远离滑块外径方向上设有限位销；限位销顶部与设于滑块底部上的第一滑槽相配合；中心钻头上设有底孔，底孔与限位销相配合；靠近滑块外侧方向上的一侧设有支撑结构，用于抵靠所述滑块，当扩孔钻具钻孔工作时，中心钻头端部轴向均布有滑块组件，滑块组件的滑块在岩层的反作用力下，沿滑槽底部的斜面滑出，滑块上设有钻齿，此时扩孔钻具的外径变大，可进行扩孔工作。滑块向外扩开时，滑块外侧方向上的支撑结构，抵靠滑块，滑块不容易从中心钻头上脱落。扩孔钻具的最大外径为中心钻头直径，限位销固定在中心钻头上，使得滑块在滑动过程中，限位销不容易发生蹿动，使得滑块能始终沿第一滑槽滑动，使得滑块滑动时受力均衡而不易脱落；如果碎岩渣进入滑槽底部，就会使得滑块与滑槽之间的摩擦力增大，滑块不容易滑动，在扩孔钻具工作时，就滑块就承受较大负载才能滑动，长期使用后，滑块容易从中心钻具上脱落丢失，在扩孔钻具不工作，滑块收拢时，滑块覆盖在限位销顶部，碎岩渣不容易进入限位销与第一滑槽的接触位置，这样碎岩渣不容易与滑块、第一槽槽接触，减小滑块工作时的受力负载，避免使用时间长后，滑块因受力负载过大从中心钻头上脱落丢失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。

图1为本实施例中带滑块的扩孔钻具的立体结构图；

图2为本实施例中带滑块的扩孔钻具的剖视图；

图3为本实施例中带滑块的扩孔钻具的滑块收拢状态示意图；

图4为本实施例中滑块的结构示意图；

图5本实施例中滑块与限位销配合的结构示意图；

图6本实施例中第二滑槽的结构示意图；

图7本实施例中打磨头打磨限位销的示意图；

图8本实施例中螺丝与限位销内部的螺纹配合的状态示意图；

图9为本实施例中滑块从中心钻头拆卸后的示意图。

附图中的标号说明：1、中心钻头；2、滑块组件；21、滑块；22、钻齿；23、第二滑槽；24、限位销；25、第一滑槽；26、支撑结构；261、第一支撑面；262、第二接触面；263、凹球面；264、第三接触面；265、过渡面；266、第二支撑面；27、第一接触面；3、中心孔；4、第一排气孔；5、凸起部；6、第三滑槽；7、螺纹孔；8、避让槽；9、打磨头；10、螺丝。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示方位或者位置关系，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组件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。

请如图1至图9所示，本发明提供一种带滑块的扩孔钻具，包括中心钻头1，设于中心钻头1端部，且沿中心钻头1周向均布的滑块组件2；滑块组件2包括滑块21，滑块21上设有钻齿22；滑块21与设于中心钻头1上的滑槽配合，滑槽底部与中心钻头1铅垂面成锐角；位于滑块21侧部，且远离滑块21外径方向上设有限位销24；限位销24顶部与设于滑块21底部上的第一滑槽25相配合；中心钻头1上设有底孔，底孔与限位销24相配合；靠近滑块21外侧方向上的一侧设有支撑结构26，用于抵靠所述滑块21，当扩孔钻具钻孔工作时，中心钻头1端部轴向均布有滑块组件2，滑块组件2的滑块21在岩层的反作用力下，沿滑槽底部的斜面滑出，滑块21上设有钻齿22，此时扩孔钻具的外径变大，可进行扩孔工作。滑块21向外扩开时，滑块21外侧方向上的支撑结构26，抵靠滑块21，滑块21不容易从中心钻头1上脱落。扩孔钻具的最大外径为中心钻头1直径，限位销24固定在中心钻头1上，使得滑块21在滑动过程中，限位销24不容易发生蹿动，使得滑块21能始终沿第一滑槽25滑动，使得滑块21滑动时受力均衡而不易脱落；如果碎岩渣进入滑槽底部，就会使得滑块21与滑槽之间的摩擦力增大，滑块21不容易滑动，在扩孔钻具工作时，就滑块21就承受较大负载才能滑动，长期使用后，滑块21容易从中心钻具上脱落丢失，在扩孔钻具不工作，滑块21收拢时，滑块21覆盖在限位销24顶部，碎岩渣不容易进入限位销24与第一滑槽25的接触位置，这样碎岩渣不容易与滑块21、第一槽槽接触，减小滑块21工作时的受力负载，避免使用时间长后，滑块21因受力负载过大从中心钻头1上脱落丢失。

现有技术中，常用结构为，滑块上设有通孔，通孔内设有销轴，销轴上设有弹性挡圈，销轴底部有钢珠，钢珠卡在中心钻头1上的钢珠容纳槽中，岩层推动滑块向外滑动时，销轴与钢珠抵靠，钢珠不断滚动，滑块滑动完成扩孔。为了使得销轴与钢珠时刻抵靠，钢珠不断滚动，钢珠需高于钢珠容纳槽的顶部，这样销轴才能与钢珠时刻抵靠，钢珠才能正常滚动。但是这种结构，钢珠与钢珠容纳槽的角落之间容易积攒碎岩渣，加大了钢珠与钢珠容纳槽之间的摩擦力，使得滑块在滑动时所受负载加大，滑块易损坏脱落丢失。另一方面，由于钻孔施工环境不好，通常会有泥水砂石，泥水砂石随着通孔流入销轴附近，使得弹性挡圈长期浸泡在泥水砂石，产生磨损，随着使用年限增长，弹性挡圈容易失效，泥水砂石会随着通孔间隙流入钢珠容纳槽中；第三，由于钢珠容纳槽设置在中心钻头上，泥水砂石直接与钢珠容纳槽接触，同样加大了钢珠与钢珠容纳槽之间的摩擦力，使得滑块在滑动时所受负载加大，滑块易损坏脱落丢失。

本发明提供的带滑块的扩孔钻具，一是，没有在滑块21上设孔放置限位销24，滑块21的表面是无损的，避免泥水砂石流入；二是，没有采用弹性挡圈，避免弹性挡圈失效所造成的泥水砂石流入滑块21的接触位置，避免滑块21因摩擦过大，受力负载过大所造成的损坏脱落；三是，泥水砂石无法直接与槽接触，泥水砂石无法在槽内积攒。由此可见，本发明提供的带滑块的扩孔钻具与常规设置结构不同，可有效避免滑块21脱落丢失。

本发明提供的实施例中，限位销24顶部为球形，滑块21上设有第一接触面27，第一接触面27呈凹球形，第一接触面27与第一滑槽25连接，且位于远离限位销24的方向上。将第一接触面27与限位销24顶部的球形为面接触，避免限位销24与第一滑槽25之间积攒异物，另一方面，第一滑槽25位于滑块21底部，由于重力关系，异物无法在第一滑槽25底部积攒，这种设置能有效避免滑块21由于异物而出现损坏从中心钻头1上脱落。

本发明提供的实施例中，中心钻头1内部设有中心孔3以及第一排气孔4，第一排气孔4一端与中心孔3连接，另一端与第一滑槽25连接。高压气体发生装置将高压气体通过中心孔3、第一排气孔4输送至第一滑槽25，使得高压气体能对限位销24与第一滑槽25的接触位置不断的吹气，使得限位销24与第一滑槽25的接触位置不存在异物。另一方面，现有技术将滑块21设置在中心钻头1上，气体只能对准钢珠吹气清理，没有办法对整个钢珠容纳槽进行清理，异物没有办法清理干净，而本申请中的这种结构，由于第一滑槽25设置在滑块21底部，气体先与第一滑槽25底部接触，气体向四处扩散，形成气旋，进而能带动第一滑槽25内的异物吹走，第一滑槽25因重力原因本就不易积攒异物，在此情况下，本申请还利用气旋将其再次清理，能有效避免滑块21由于异物而出现损坏从中心钻头1上脱落。

本发明提供的实施例中，滑块21的两侧均设有凸起部5，凸起部5与第二滑槽23侧壁上的第三滑槽6配合，凸起部5结构成弧形。由于滑块21在滑动过程中，应尽量保证不偏移，如果滑块21滑动时发生偏移，则会与第一滑槽25侧壁发生挤压，滑块21受力载荷过大，则容易发生损坏脱落。本实施例中，为了使得滑块21在滑动过程中不会发生偏移，一是，将限位销24设置滑块21底部，且与滑块21接触；二是，滑块21侧部的两个第三滑槽6与滑块21上的两个凸起部5分别接触，这样就构成三个接触线，三个接触线的截面为三角形，三角形结构稳固，使得滑块21在滑动过程中不会产生偏移，避免了滑块21受力过大损坏脱落。其中，凸起部5截面为弧形，第三滑槽6截面也为弧形，减少滑块21在滑动过程中的摩擦力。

本发明提供的实施例中，支撑结构26包括位于中心钻头1上的第一支撑面261，与第一支撑面261抵靠的第二接触面262，第二接触面262位于滑块21上。具体使用时，冲击器连接中心钻头1边旋转边往复冲击打孔，滑块21受力后沿第一滑槽25向外扩张使得所打孔的直径变大实现扩孔。此过程中，第一支撑面261对滑块21上的第二接触面262进行限位支撑，有效防止中心钻头1向前推进时，滑块21继续向外扩展。较佳地，以中心钻头1位于扩孔钻具下方为例，第二接触面262与中心钻头1轴线之间的夹角为锐角，使得其支撑效果好。

本发明提供的实施例中，凸起部5靠近所述支撑结构26的一端为球形，所述支撑结构26包括位于所述第一支撑面261上的凹球面263，所述凹球面263与所述凸起部5的端部配合。通过将凸起部5端部与凹球面263配合，在扩孔钻具工作时，滑块21的凸起部5与第一支撑面261上的凹球面263始终紧密贴合，避免泥水砂石在支撑结构26内积攒。较佳地，滑块21底部的斜面为第三接触面264，第三接触面264与第二接触面262之间设有过渡面265，该过渡面265呈弧形，第一支撑面261上设有与过渡面265相配合的第二支撑面266，这样的结构设置使得，凸起部5端部与凹球面263接触，过渡面265与第二支撑面266也是面接触，扩孔钻具工作时，这两个面接触的位置使得滑块21与中心钻头1紧密接触，一是，防止泥水砂石进入第一滑槽25内；二是，在滑块21外界处提供均匀的辅助支撑力，避免滑块21工作时某一位置因受力不均匀而忽然出现偏移；三是，滑块21与中心钻头1之间的接触面积大，压力压强小，滑块21的承载能力强，这三点均能同时避免滑块21从中心钻头1上脱落，提高扩孔钻具的使用寿命。

本发明提供的实施例中，中心钻头1端部平面与第二滑槽23底面连接，形成连接线，限位销24位于连接线上。如果限位销24位置向第一支撑面261靠近，当滑块21收拢时，滑块21端部与中心钻头1端部的高度之差过大，一旦发生撞击，滑块21容易从中心钻头1上脱落；如果限位销24设置在中心钻头1端部上，限位销24裸露较多，限位销24强度较小，限位销24容易发生断裂，一旦限位销24断裂后，滑块21无法正常收拢和张开。因此，限位销24设置的较佳位置为中心钻头1端部平面与第二滑槽23底面连接所形成的连接线上，能为滑块21进行限位，限位销24又不容易发生断裂，使用效果较好。

按上述实施例设置限位销24就会带来另一个问题，一旦滑块21上的钻头损坏导致滑块21失效，滑块21拆卸较为困难。本发明提供的实施例中，限位销24内部设有螺纹孔7。采用气动或电动打磨头9将限位销24头部球形体打磨至螺纹孔7裸露出来。例如当限位销24内螺纹孔7为M10，此时采用M10螺丝10拧入限位销24中的螺纹孔7至孔底，再用扳手继续拧M10螺丝10，迫使限位销24从孔内脱离，最后将限位销24与M10螺纹组件一同取出，最后即可将滑块21取出。

本发明提供的实施例中，滑块21侧部设有避让槽8，避让槽8的位置与限位槽相对应。避让槽8的设置是为了方便气动或电动打磨头9操作方便。

本说明书中各实施例采用递进方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种带滑块的扩孔钻具，其特征在于，包括中心钻头，

设于所述中心钻头端部，且沿所述中心钻头周向均布的滑块组件；

所述滑块组件包括滑块，所述滑块上设有钻齿；

所述滑块与设于所述中心钻头上的第二滑槽配合，所述第二滑槽底部与所述中心钻头铅垂面成锐角；

位于所述滑块侧部，且远离所述滑块方向上设有限位销；

所述限位销顶部与设于所述滑块底部上的第一滑槽相配合；

所述中心钻头上设有底孔，所述底孔与所述限位销相配合；

靠近所述滑块外侧方向上的一侧设有支撑结构，用于抵靠所述滑块。

2.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述限位销顶部为球形，所述滑块上设有第一接触面，所述第一接触面呈凹球形，所述第一接触面与所述第一滑槽连接，且位于远离所述限位销的方向上。

3.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述中心钻头内部设有中心孔以及第一排气孔，

所述第一排气孔一端与所述中心孔连接，另一端与所述第一滑槽连接。

4.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述滑块的两侧均设有凸起部，所述凸起部与所述第二滑槽侧壁上的第三滑槽配合，所述凸起部截面成弧形。

5.如权利要求4所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述支撑结构包括位于所述中心钻头上的第一支撑面；

与所述第一支撑面抵靠的第二接触面，所述第二接触面位于所述滑块上。

6.如权利要求5所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述凸起部靠近所述支撑结构的一端为球形，

所述支撑结构包括位于所述第一支撑面上的凹球面，所述凹球面与所述凸起部的端部配合。

7.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述中心钻头端部平面与所述第二滑槽底面连接，形成连接线；

所述限位销位于所述连接线上。

8.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述限位销内部设有螺纹孔。

9.如权利要求1所述的带滑块的扩孔钻具，其特征在于，所述滑块侧部设有避让槽，所述避让槽的位置与所述限位销相对应。

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