CN205605151U - 一种岩石底部切割取芯钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰和筒体，法兰固接于筒体上端，筒体内部设有控制室和传动室，控制室内设有电机、减速器、限位开关、行程控制装置和无线监控装置；控制室下方为传动室，传动室设有主齿轮和扇形齿轮，主齿轮和扇形齿轮上均设有锯齿；控制室和传动室之间设有密封结构；筒体横截面形状为圆环形，筒体的筒壁上设有竖直的转动轴，筒壁下部设有切刀片，转动轴上端与扇形齿轮的顶点固接，下端与切刀片的末端固接，筒壁的最底端为钻头。本实用新型只需沿着芯体圆周切削，和传统钻机相比，减小了切削面积，提高了工作效率，动力消耗少，成本低，工程造价少，可将岩石芯体整块取出，对钻探时的地质情况一目了然，非常实用。

Description

一种岩石底部切割取芯钻头

技术领域

本实用新型涉及钻探工程技术领域，尤其是一种用于深厚岩石地质层面钻探任务的取芯钻头，特别是取芯时能将岩石底部切断然后将岩芯整块提出的岩石底部切割取芯钻头。

背景技术

目前钻探工程中用到的钻头在钻探岩石层面时，通常有三种方法将岩石芯体取出：第一种方法是先把芯体粉碎，然后再注水，拌成石浆，反循环抽出；第二种方法是先将岩石芯体粉碎，然后用钻具提出；第三种方法是用冲击锤将岩芯砸成石浆，然后再用泥浆泵抽出。这三种方法都需要将岩石芯体粉碎，这样做造成钻探时切削面积非常大，效率极低，且能耗大，费时费力，成本高。

鉴于上述缺陷，本实用新型提出一种岩石底部切割取芯钻头，只需沿着芯体的外圆周进行钻切，钻头底部带有切刀片，取芯时可利用切刀片将芯体底部快速切断，快速将芯体整块提出。本实用新型的钻头钻探时切削面积约为传统钻头切削面积的五分之一到二十分之一，大大减少了动力消耗，提高了工作效率，极大地降低了成本，减少了工程造价，且对钻探时的地质情况一目了然，非常实用。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种岩石底部切割取芯钻头，可以快速将芯体整块取出，且钻探时可大大减小切削面积，因而提高了工作效率，动力消耗少，降低了成本，减少了工程造价，且对钻探时的地质情况一目了然，非常适于实用。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本实用新型提出的一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰1和筒体15，其中，所述法兰1固接于筒体15的上端，筒体15内部设有控制室16和传动室17，控制室16内设有电机2、减速器3、限位开关4、行程控制装置5、无线监控装置6和无线开关控制器7；控制室16的下方为传动室17，传动室内设有主齿轮11和扇形齿轮12，主齿轮11和扇形齿轮12上均设有锯齿；控制室16和传动室17之间设有密封结构13；

所述筒体15的横截面形状为圆环形，筒体15的侧壁为筒壁14，筒壁14上设有竖直的转动轴8，筒壁14的下部设有切刀片9，转动轴8的上端与扇形齿轮的顶点固接，下端与切刀片9的末端固接，筒壁14的最底端为钻头10。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，扇形齿轮12的个数为三个，三个扇形齿轮均布于筒体15的横截面所在的圆面，扇形所在的圆心角度数为60°；主齿轮11位于三个扇形齿轮的中心。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，限位开关4的个数为2个。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，切刀片9的材质为金刚石复合切刀片，钻头10为金刚石钻头。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，所述筒壁14的厚度为10-30mm。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，筒体15的内部直径为0.4-10m，筒体15的高度为0.5-10m。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，所述筒壁下部的内壁设有凹槽18，所述切刀片9镶嵌于凹槽18，且切刀片9的末端与转动轴8的下端固接。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，筒壁14的下部设有圆环形的钻具19，钻具的下底面为钻头10，钻具的内侧设有凹槽18，切刀片9镶嵌于该凹槽18，切刀片的末端与转动轴8的下端固接；钻具的上底面设有支扣20，筒壁下端插入支扣中，通过焊接将筒壁14和钻具19固接。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，转动轴自转的方向与筒壁自转的方向一致。

前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，所述取芯钻头垂直钻探或水平掘进。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，借由上述技术方案，本实用新型一种岩石底部切割取芯钻头可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

(1)本实用新型结构简单，操作方便，用于钻探工程领域，不同于以往的钻头在钻探时需要先粉碎芯体，再注水拌成泥浆抽出，而是只需沿着芯体的圆周进行切削，需要取芯时，采用本实用新型特有的切割取芯技术，将芯体底部切断，然后在切刀片托举下将芯体整块取出，取芯速度快，动力消耗少。

(2)本实用新型大大减小了切削面积，有效减少了能源动力消耗，从而降低能耗，减少成本开支，具有极大的经济效益。

(3)本实用新型钻探速度快，取芯速度快，大大提高了工作效率，具有优异的技术效果和明显进步，能够满足社会所需，因而具有极大的实用性，适于广泛推广使用。

(4)本实用新型尤其适用于深厚岩石地质层面的钻探工作，可用于深水井、石油井及天然气等深井钻探，也可用于高铁、高速公路和楼房桩基础建设领域的岩石桩基础成孔的钻探，或是水利、涵洞、山洞、窑洞等水平成孔领域的钻探任务，并且本实用新型在地质、文物勘探分析方面能提供直观层次的分析素材，一钻多用，是一种高效多功能的取芯钻头。

综上所述，本实用新型一种岩石底部切割取芯钻头在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新发明设计。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的结构简图。

图2是本实用新型传动室的结构简图。

图3是本实用新型的切刀片在静止状态时的示意图。

图4是本实用新型的切刀片在切割状态时的示意图。

图5是本实用新型的局部剖视图。

【主要元件符号说明】

1：法兰 2：电机

3：减速器 4：限位开关

5：行程控制装置 6：无线监控装置

7：无线开关控制器 8：转动轴

9：切刀片 10：钻头

11：主齿轮 12：扇形齿轮

13：密封结构 14：筒壁

15：筒体 16：控制室

17：传动室 18：凹槽

19：钻具 20：支扣

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种岩石底部切割取芯钻头，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型的岩石层取芯钻头结构简图如图1所示，包括法兰1和筒体15，其中，所述法兰1固接于筒体15的上端，筒体15的内部设有控制室16和传动室17，控制室16内设有电机2、减速器3、限位开关4、行程控制装置5、无线监控装置6和无线开关控制器7；控制室的下方为传动室17，传动室17内设有主齿轮11和三个扇形齿轮12，主齿轮11和扇形齿轮12上均设有锯齿；控制室16和传动室17之间设有密封结构13，可防止水及杂物进入控制室；

筒体15的横截面形状为圆环形，筒体15的侧壁为筒壁14，筒壁14上设有竖直的转动轴8，转动轴均布于筒壁14，筒壁14的下部设有切刀片9，切刀片9镶嵌于筒壁，如图3所示；转动轴8的上端与扇形齿轮的顶点固接，下端与切刀片9的末端固接，筒壁14的最底端为钻头10，钻头10可进行钻探任务。

较佳地，三个扇形齿轮12均布于筒体15的横截面所在的圆面，扇形所在的圆心角度数为60°；主齿轮11位于三个扇形齿轮的中心，如图2所示。

转动轴8的个数可为3个，每个转动轴的上、下端都分别与扇形齿轮12的顶点和切刀片9固接；或者也可以在相邻的转动轴中间再分别增加一个转动轴，形成6个转动轴如图2所示。

所述的法兰与外部的动力电机(液压马达)相连，钻探时，在动力电机的作用下，筒壁自转并向前推进，达到钻探的目的，钻探时，只需对芯体的圆周进行切削，因此，大大减小了切削面积，提高了工作效率，减少了动力消耗，降低了工程造价。

钻探结束需要取芯时，先要对芯体底部进行切割，主齿轮11在电机2的动力作用下自转，带动扇形齿轮12转动，扇形齿轮带动转动轴8自转，转动轴8带动切刀片9向圆心移动进行切割，同时筒壁14也在动力电机作用下进行自转，从而带动切刀片同时沿着筒壁自转的方向移动切割，即：切刀片同时沿着筒壁自转的方向和筒壁所在圆心的方向进行切割，切割状态的示意图如图4所示。当扇形齿轮的转动角度大于90°时，切刀片9切割到圆心，此时芯体已经完全被切断，停止切割任务，启动取芯任务，芯体在切刀片的托举下被整块取出。

较佳地，所述电机为直流力矩电机。

较佳地，所述切刀片9的材质为金刚石复合切刀片，所述切刀片的长度略小于筒体内壁所在圆的半径，钻头10为金刚石钻头。

较佳地，转动轴自转的方向与筒壁自转的方向一致。

较佳地，所述筒壁14的厚度为10-30mm，筒体的内部直径为0.4-10m，筒体的高度为0.5-10m。

较佳地，所述限位开关的个数为2个。

较佳地，所述控制室为全密封结构。

本实用新型的一种具体实施例的结构为：其他结构不变，筒壁14的下部设有钻具19，钻具的下底面为钻头10，钻具的内侧设有凹槽18，切刀片9可镶嵌于该凹槽18，然后切刀片的末端与转动轴8的下端固接；钻具的上底面设有支扣20，筒壁下端的凸起可插入钻具上底面的支扣中，然后通过焊接将筒壁和钻具固定，如图5所示。

本实用新型的取芯钻头可以进行垂直钻探或者水平掘进任务。因而扩大了其使用范围，能够满足更多使用要求，达到一钻多用的目的。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰(1)和筒体(15)，其特征在于所述法兰(1)固接于筒体(15)的上端，筒体(15)内部设有控制室(16)和传动室(17)，控制室(16)内设有电机(2)、减速器(3)、限位开关(4)、行程控制装置(5)、无线监控装置(6)和无线开关控制器(7)；控制室(16)的下方为传动室(17)，传动室(17)内设有主齿轮(11)和扇形齿轮(12)，主齿轮(11)和扇形齿轮(12)上均设有锯齿；控制室(16)和传动室(17)之间设有密封结构(13)；

所述筒体(15)的横截面形状为圆环形，筒体(15)的侧壁为筒壁(14)，筒壁(14)上设有竖直的转动轴(8)，筒壁(14)的下部设有切刀片(9)，转动轴(8)的上端与扇形齿轮(12)的顶点固接，下端与切刀片(9)的末端固接，筒壁(14)的最底端为钻头(10)。

2.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于扇形齿轮(12)的个数为三个，三个扇形齿轮均布于筒体(15)的横截面所在的圆面，扇形所在的圆心角度数为60°，主齿轮(11)位于三个扇形齿轮的中心。

3.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于限位开关(4)的个数为2个。

4.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于所述切刀片(9)的材质为金刚石复合切刀片，所述钻头(10)为金刚石钻头。

5.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于筒壁(14)的厚度为10-30mm。

6.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于筒体(15)的内部直径为0.4-10m，筒体(15)的高度为0.5-10m。

7.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于所述筒壁下部的内壁设有凹槽(18)，所述切刀片(9)镶嵌于凹槽(18)，且切刀片(9)的末端与转动轴(8)的下端固接。

8.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于筒壁(14)的下部设有圆环形的钻具(19)，钻具的下底面为钻头(10)，钻具的内侧设有凹槽(18)，切刀片(9)镶嵌于该凹槽(18)，切刀片的末端与转动轴(8)的下端固接；钻具的上底面设有支扣(20)，筒壁下端插入支扣中，通过焊接将筒壁(14)和钻具(19)固接。

9.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于转动轴自转的方向与筒壁自转的方向一致。

10.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于该取芯钻头垂直钻探或水平掘进。