CN204782737U - 一种防止钻具卡钻的冲击结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防止钻具卡钻的冲击结构，所述冲击结构包括主体、悬挂、阻尼装置以及锤击装置；所述主体包括第一主轴、第一轴挡卡圈、第二轴挡卡圈、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、泄压块、第一砧座和第二砧座、第一牙嵌离合器、第二牙嵌离合器、主轴支撑簧、平键以及钻具接头组件；所述锤击装置包括第一击锤弹簧、击锤滑筒、第一击锤和第二击锤、回转外筒、第三牙嵌离合器、第三深沟球轴承、第二主轴、对中环、滑动导管、铜套、第二击锤弹簧、击锤导管以及堵头；由于本实用新型的次动力源是纯机械式，并利用无动力的外部阻力来实现工作的，所以不需要额外增加附属设备及动力，通用性强，造价低，结构简单。

Description

一种防止钻具卡钻的冲击结构

技术领域

本实用新型涉及一种防止钻具卡钻的冲击结构，尤其是一种利用外部阻力而产生次动力源，阻挡独立悬挂在主轴上的阻尼装置，继而产生横向阻力，迫使与主轴连接并安置在回转冲击器内的击锤装置产生冲击、振动；以达到在冲击、振动和同时回转钻进的工作效果。

背景技术

具有振动、冲击或同时回转冲击的多功能冲击器，满足软、硬不同土层的工作需求，是一种高效率的地质钻探工具，同时它具有处理钻探孔内事故的能力，无需增加额外设施，通用性、互换性强，这是现有市场所没有的。市场类似的冲击器主要有风动、液动潜孔锤以及超声波振动等设备，其缺点是：它们没有处理事故的能力、通用性差且体积庞大，设备造价昂贵；同时加压设备要求风量大或油压压力高，其对风压及油压适应性差，压缩空气或油在流动通道沿程中压力损失大等缺点，随着孔深度的增加其压力减弱，冲击力和振动频率大为减弱，工作效率大打折扣，甚至无法正常工作。

且现有的打钻工具在打到比较深的地质后，钻具容易出现卡钻现象，这样不易对卡钻的钻头进行处理。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种防止钻具卡钻的冲击结构，利用外在阻力和自身主机钻进时的旋转动能，两者异步，第一主轴带动内置的击锤装置，用机械方式产生冲击、振动，其结构简单，通用性强，无需增加额外设备；不用气压和油压；体积小、造价低；安全可靠，振动频率高、冲击力大且恒定，并且可转换不同的冲击方式，即边回转边冲击、振动或只冲击、振动不回转，以满足软、硬土层的工作需要，同时它具有处理钻探孔内事故的能力(作击锤使用)，工作效率高。

本实用新型是这样实现的：一种防止钻具卡钻的冲击结构，所述装置包括主体，悬挂、阻尼装置以及锤击装置；所述主体包括第一主轴、第一轴挡卡圈、第二轴挡卡圈、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、泄压块、第一砧座和第二砧座、第一牙嵌离合器、第二牙嵌离合器、主轴支撑簧、平键以及钻具接头组件；所述锤击装置包括第一击锤弹簧、击锤滑筒、第一击锤和第二击锤、回转外筒、第三牙嵌离合器、第三深沟球轴承、第二主轴、对中环、滑动导管、铜套、第二击锤弹簧、击锤导管以及堵头；

所述第一主轴开设有两条轴挡卡圈槽，所述主轴的轴中心处开设有一通孔，所述第一轴挡卡圈、第二轴挡卡圈一起固定在第一主轴的轴挡卡圈槽上；所述第一砧座和第二砧座分别固定在第一牙嵌离合器和钻具接头上，所述第一砧座的上端平面上加工有两个对称凸台；所述第一深沟球轴承固定在泄压块上并与第一轴挡卡圈一起设置在第一主轴上，所述钻具接头固定在回转外筒上，所述回转外筒通过平键将第二牙嵌离合器与第一主轴连在一起，在主轴支撑簧的作用下一起动作；

所述第一击锤弹簧设置在第一主轴与击锤滑筒之间，放置在第一击锤的上端；所述第一击锤通过其自身的键槽在击锤滑筒的键上做上下直线运动；所述第一击锤放置在击锤滑筒内的第一击锤弹簧的下端、第一砧座的上方；所述第三牙嵌离合器放置在回转外筒内的第二牙嵌离合器的下端，主轴支撑弹簧的上方；通过第三深沟球轴承与第二主轴连接并固定在回转外筒上；所述第二主轴固定在第三深沟球轴承里，第二主轴下端有一对称凸缘，该凸缘套在滑动导管的开口槽里；所述对中环设置在第一主轴和第二主轴之间，起着对中的作用；所述滑动导管与第二击锤连接，滑动导管两侧的开口槽在第二主轴的突缘上作上下运动；所述铜套设置在滑动导管与回转外筒之间；所述第二击锤弹簧放置在第二击锤与第二主轴之间；所述第二击锤有一凸缘，第二击锤的凸缘放置在击锤导管的螺纹线里并沿螺纹线作上行轨迹运动；所述击锤导管固定在回转外筒上并与之同步；所述堵头固定在击锤导管的内螺纹直槽上末端的一侧。

进一步地，所述第一砧座的上端平面上有两个对称凸台，凸台顶端与第一击锤的下端锯齿面接触，第一主轴转动时，通过平键连接第一主轴带动第二牙嵌离合器，在主轴支撑簧的作用下，使固定在第一砧座凸台上端面沿着第一击锤下端面开设的锯齿状斜坡凸台由低向高运动，在回转外筒内键的作用下，第一砧座凸台从最高处落入第一击锤所设的凹槽，置放在第一击锤上方被压缩的第一击锤弹簧弹力释放，使第一击锤冲击在第一砧座上，完成跳步冲击动作。

进一步地，在钻工作过程中回转外筒卡钻堵转时，回转冲击器主机加压顶开主轴支撑簧迫使第二牙嵌离合器下行并与第三牙嵌离合器结合，第二击锤的凸缘在第一主轴和第二主轴通过第二牙嵌离合器和第三牙嵌离合器旋转带动下，沿击锤导管的螺纹线作反向上升运动，同时迫使置于其上方的第二击锤弹簧压缩，当第二击锤到达螺旋的顶部，碰到直槽边上的堵头时，第二击锤弹簧弹力释放，迫使第二击锤沿直槽向下运动，完成冲击动作。

进一步地，第一击锤上设有若干个锯齿状斜坡凸台和回落凹槽；第一击锤圆柱面上开有一个键槽并与悬挂、阻尼装置同步工作。

进一步地，所述第一主轴和第二主轴，在第一牙嵌离合器、第二牙嵌离合器、第三牙嵌离合器的配合下，可转换两种不同的工作状态。

进一步地，所述击锤导管内加工有与第二主轴运动方向相反的内螺纹线，在内螺纹上下交叉处加工有一直槽，在直槽的一侧有所述的堵头。

进一步地，所述滑动导管有一开口槽，第二主轴上有一对称凸缘并在滑动导管开口槽里上下运动。

本实用新型具有如下优点：本实用新型提供一种防止钻具卡钻的冲击结构，主要由主体，锤击装置组成，其优点在于，其利用外部阻力而产生的次动力，与钻机产生的主动力相互干涉，第一主轴在钻机的驱动下，迫使设置在内部的击锤在击锤弹簧的配合下，随第一主轴转动并沿着所设置机构由旋转运动转化为直线运动；从而简单地利用机械方式完成冲击、振动，从而提高钻机钻进的工作效率。由于它的次动力源是纯机械式，并利用无动力的外部阻力来实现工作，所以不需要额外增加附属设备及动力，通用性强，造价低，结构简单，易于维修、保养，同时不受孔深度增加的影响，始终保持冲击力恒定，并随第一主轴的不同转速的变化而调整不同的振动频率，同时它还可转换不同的冲击方式(即边回转边振动冲击或只振动冲击不回转)，在钻具发生卡钻的时候，可作为岩心钻探孔内事故的处理工具(即击锤)使用，且低碳、环保。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的剖面图。

具体实施方式

请参阅图1至图2所示，本实用新型的一种防止钻具卡钻的冲击结构，包括主体I和锤击装置II，所述主体I、锤击装置II、通过深沟球轴承连接在主体I的第一主轴1上：所述主体I包括第一主轴1、第一轴挡卡圈2、螺母3、第一深沟球轴承4、泄压块5、第二轴挡卡圈6、第二深沟球轴承7、第一砧座8、第二砧座9、第一牙嵌离合器10、第二牙嵌离合器11、主轴支撑簧12、平键13、钻具接头14组件，所述锤击装置包括第一击锤弹簧15、第一击锤16和第二击锤17、击锤滑筒18、回转外筒19、第三牙嵌离合器20、第三深沟球轴承21、第二主轴22、滑动导管23、第二击锤弹簧24、击锤导管25、堵头26、铜套27、对中环28；所述第一主轴1与主机即主动力源连接，第一主轴1圆柱表面上车有两条轴挡卡圈槽，第一轴挡卡圈2,和第二轴挡卡圈6分别固定在两个槽里，防止轴的上下窜动；所述第一主轴1的轴中心处加工有一通孔(未图示)，该通孔作为钻探钻进时的冷却水通道，以保证在钻进过程中钻具的冷却和排渣；所述第一砧座8和第二砧座9分别置放在第一主轴1和第二主轴22上，并分别通过螺纹固定在第一牙嵌离合器10和钻具接头14上；所述第一砧座8的上端平面上有两个对称凸台，该凸台顶端与第一击锤16的下端锯齿面接触，第一主轴1转动时，通过平键13连接第一主轴1带动第二牙嵌离合器11，在主轴支撑簧12的作用下，使固定在第一砧座8凸台上端面沿着第一击锤16下端面开设的锯齿状斜坡凸台由低向高运动，在回转外筒19内键的作用下，第一砧座8凸台从最高处落入第一击锤16所设的凹槽，置放在第一击锤16上方被压缩的第一击锤弹簧15弹力释放，使第一击锤16冲击在第一砧座8上，完成跳步冲击动作；所述第一深沟球轴承4固定在泄压块5上，第一深沟球轴承4内孔与第一主轴1滑动配合，所述钻具接头14通过螺纹固定在回转外筒19上并与之同步动作，所述回转外筒19通过螺纹固定在第一牙嵌离合器10上，并与之同步动作；所述第二牙嵌离合器11通过平键13与第一主轴1连在一起，主轴支撑簧12在满足钻机钻进工作压力需求的条件下，使之与第一主轴1同步，上述组件一同设置或固定在第一主轴上，并与之同步工作。

所述第一击锤弹簧15设置在第一主轴1与击锤滑筒18之间，放置在第一击锤16的上端；所述第一击锤16放置在击锤滑筒18内的第一击锤弹簧15的下端、第一砧座8的上方，开设在其圆柱外表面的键槽，在外阻力的作用下迫使其在击锤滑筒18的键上做上下直线运动；所述第三牙嵌离合器20放置在回转外筒19内的第三牙嵌离合器20的下端；通过第三深沟球轴承21与第二主轴22连接并固定在回转外筒19内；所述第二主轴22通过螺纹固定在第三牙嵌离合器20里，其下端有一对称凸缘，该凸缘在外阻力的作用下沿着滑动导管23的开口槽里上下运动；所述对中环28设置在第一主轴1和第二主轴22之间，起着对中的作用；所述第二击锤17通过螺纹固定在滑动导管23，所述滑动导管23其两侧的开口槽在第二主轴22的突缘上作上下运动；所述铜套设置在滑动导管23与回转外筒19之间，起作定位、导向的作用；所述第二击锤弹簧24放置在第二击锤17与第二主轴22之间；所述第二击锤17有一凸缘，该凸缘设置在击锤导管25的螺纹线内，所述击锤导管25通过螺纹固定在回转外筒19上；所述击锤导管25加工有一与主轴反向的螺纹，同时在螺旋线头尾交界处开有直槽，所述堵头26固定在击锤导管25内螺纹直槽上末端的一侧，在钻进过程中回转外筒19意外卡钻堵转的时候，主机加压顶开主轴支撑簧12迫使第二牙嵌离合器11下行并与第三牙嵌离合器20结合，第二击锤17的凸缘在第一主轴1和第二主轴22通过第二牙嵌离合器11和第三牙嵌离合器20旋转带动下，沿击锤导管25的螺纹线作反向上升运动，同时迫使置于其上方的第二击锤弹簧24压缩，当第二击锤17到达螺旋的顶部，碰到直槽边上的堵头26时，第二击锤弹簧24弹力释放，迫使第二击锤17沿直槽向下运动，完成冲击动作。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型主要由主体I、锤击装置II组成，主体I在主机(主动力源)带动运转的时候，随即带动设置在其中的锤击装置II同步运转，在主体I的带动下，改变锤击装置II的动作方向，迫使锤击装置沿着机构所设定的路线，改旋转为直线运动，在相关弹簧的辅助下，产生冲击、跳步，从而达到回转冲击的效果。在钻进的过程中，第一砧座8上端面的凸台在第一主轴1的带动下，沿着第一击锤16下端面上锯齿面上的斜坡由低向高运动，第一砧座8上端面的凸台旋转顶起时，迫使第一击锤16沿击锤滑筒18的键做直线上行运动，同时，在其上行运动的时候，设置在第一击锤16上端的第一击锤弹簧15压缩，当第一砧座8上端面上的凸台从高处落入第一击锤16的低处凹槽时，被压缩的第一击锤弹簧15弹力释放，产生冲击动作，在第一主轴1快速转动下，第一击锤弹簧15周而复始地压缩、释放，形成冲击、振动。固定在第一牙嵌离合器10上的回转外筒19随之同步转动，由于第三牙嵌离合器20是通过第三深沟球轴承21固定在回转外筒19上，同时第三牙嵌离合器20在主轴支撑弹簧12的作用下，处于离合状态，在第三深沟球轴承21作用下，固定在第三牙嵌离合器20上的第二主轴22冲击装置空转，当钻具接头14连接的钻具被外部碎石或异物挤压堵塞卡转时，第一主轴1和回转外筒19不转，钻进工作无法进行，此时，主机可加大压力，迫使主轴支撑弹簧12压缩，并驱动第二牙嵌离合器11通过对中环28与第三牙嵌离合器20结合，第一主轴带动第二主轴22开始工作，击锤装置停止工作，第二主轴22下端的一对称凸缘，带动上端开有开口槽的滑动导管23旋转，固定在滑动导管23上的第二击锤17随即同时工作，由于回转外筒19受外里的影响不转，与之相固定的击锤导管25也静止不动，设置在击锤导管25反向螺纹里的第二击锤17的凸缘，被迫随螺纹作上行运动，放置在第二主轴和第二击锤17间的第二击锤弹簧被压缩，在此过程中，滑动导管23开口槽也沿着旋转中的第二击锤17的凸缘作上行动作，当第二击锤17的凸缘上升到设置在击锤导管25上下螺纹交界处的直槽时，第二击锤17的凸缘碰到固定在直槽一侧的堵头26，在第二击锤弹簧24的压迫下，第二击锤17的凸缘沿直槽下行，完成冲击动作。

总之，本实用新型其利用外部阻力而产生的次动力，与钻机产生的主动力相互干涉，第一主轴在钻机的驱动下，迫使设置在内部的击锤在击锤弹簧的配合下，随第一主轴转动并沿着所设置机构由旋转运动转化为直线运动；从而简单地利用机械方式完成冲击、振动，从而提高钻机钻进的工作效率。由于它的次动力源是纯机械式，并利用无动力的外部阻力来实现工作，所以不需要额外增加附属设备及动力，通用性强，造价低，结构简单，易于维修、保养，同时不受孔深度增加的影响，始终保持冲击力恒定，并随第一主轴的不同转速的变化而调整不同的振动频率，同时它还可转换不同的冲击方式(即边回转边振动冲击或只振动冲击不回转)，在钻具发生卡钻的时候，可作为岩心钻探孔内事故的处理工具(即击锤)使用，且低碳、环保。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：所述冲击结构包括主体、悬挂、阻尼装置以及锤击装置；所述主体包括第一主轴、第一轴挡卡圈、第二轴挡卡圈、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、泄压块、第一砧座和第二砧座、第一牙嵌离合器、第二牙嵌离合器、主轴支撑簧、平键以及钻具接头组件；所述锤击装置包括第一击锤弹簧、击锤滑筒、第一击锤和第二击锤、回转外筒、第三牙嵌离合器、第三深沟球轴承、第二主轴、对中环、滑动导管、铜套、第二击锤弹簧、击锤导管以及堵头；

所述第一主轴开设有两条轴挡卡圈槽，所述主轴的轴中心处开设有一通孔，所述第一轴挡卡圈、第二轴挡卡圈一起固定在第一主轴的轴挡卡圈槽上；所述第一砧座和第二砧座分别固定在第一牙嵌离合器和钻具接头上，所述第一砧座的上端平面上加工有两个对称凸台；所述第一深沟球轴承固定在泄压块上并与第一轴挡卡圈一起设置在第一主轴上，所述钻具接头固定在回转外筒上，所述回转外筒通过平键将第二牙嵌离合器与第一主轴连在一起，在主轴支撑簧的作用下一起动作；

所述第一击锤弹簧设置在第一主轴与击锤滑筒之间，放置在第一击锤的上端；所述第一击锤通过其自身的键槽在击锤滑筒的键上做上下直线运动；所述第一击锤放置在击锤滑筒内的第一击锤弹簧的下端、第一砧座的上方；所述第三牙嵌离合器放置在回转外筒内的第二牙嵌离合器的下端，主轴支撑弹簧的上方；通过第三深沟球轴承与第二主轴连接并固定在回转外筒上；所述第二主轴固定在第三深沟球轴承里，第二主轴下端有一对称凸缘，该凸缘套在滑动导管的开口槽里；所述对中环设置在第一主轴和第二主轴之间，起着对中的作用；所述滑动导管与第二击锤连接，滑动导管两侧的开口槽在第二主轴的突缘上作上下运动；所述铜套设置在滑动导管与回转外筒之间；所述第二击锤弹簧放置在第二击锤与第二主轴之间；所述第二击锤有一凸缘，第二击锤的凸缘放置在击锤导管的螺纹线里并沿螺纹线作上行轨迹运动；所述击锤导管固定在回转外筒上并与之同步；所述堵头固定在击锤导管的内螺纹直槽上末端的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：所述第一砧座的上端平面上有两个对称凸台，凸台顶端与第一击锤的下端锯齿面接触，第一主轴转动时，通过平键连接第一主轴带动第二牙嵌离合器，在主轴支撑簧的作用下，使固定在第一砧座凸台上端面沿着第一击锤下端面开设的锯齿状斜坡凸台由低向高运动，在回转外筒内键的作用下，第一砧座凸台从最高处落入第一击锤所设的凹槽，置放在第一击锤上方被压缩的第一击锤弹簧弹力释放，使第一击锤冲击在第一砧座上，完成跳步冲击动作。

3.根据权利要求1所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：在钻工作过程中回转外筒卡钻堵转时，回转冲击器主机加压顶开主轴支撑簧迫使第二牙嵌离合器下行并与第三牙嵌离合器结合，第二击锤的凸缘在第一主轴和第二主轴通过第二牙嵌离合器和第三牙嵌离合器旋转带动下，沿击锤导管的螺纹线作反向上升运动，同时迫使置于其上方的第二击锤弹簧压缩，当第二击锤到达螺旋的顶部，碰到直槽边上的堵头时，第二击锤弹簧弹力释放，迫使第二击锤沿直槽向下运动，完成冲击动作。

4.根据权利要求2所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：第一击锤上设有若干个锯齿状斜坡凸台和回落凹槽；第一击锤圆柱面上开有一个键槽并与悬挂、阻尼装置同步工作。

5.根据权利要求1所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：所述第一主轴和第二主轴，在第一牙嵌离合器、第二牙嵌离合器、第三牙嵌离合器的配合下，可转换两种不同的工作状态。

6.根据权利要求1所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：所述击锤导管内加工有与第二主轴运动方向相反的内螺纹线，在内螺纹上下交叉处加工有一直槽，在直槽的一侧有所述的堵头。

7.根据权利要求1所述的一种防止钻具卡钻的冲击结构，其特征在于：所述滑动导管有一开口槽，第二主轴上有一对称凸缘并在滑动导管开口槽里上下运动。