CN219826719U - 一种水下钻取芯柱的钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水下钻取芯柱的钻具，包括：钻筒；所述钻筒顶部装配有过滤板，所述过滤板上可拆卸装配有钻杆连接套以及位于钻杆连接套外侧的集渣套，所述集渣套形成的容纳腔与所述滤板匹配，使得滤板形成所述容纳腔的底板；沿所述钻筒以及集渣套外壁，均设置导流结构，所述导流结构沿所述钻筒外壁形成引流向上的螺旋轨迹，所述螺旋轨迹从钻筒底部延伸至集渣套顶部；滚刀组件，所述滚刀组件形成圆环形的破碎区，所述圆环形的内环直径小于钻筒的内径直径，所述圆环形的外径直径大于所述钻筒的外径直径。本实用新型中，磨碎的碎石直接通过碎石导流组件储存在活动集渣圈，提高高强岩石钻孔效率，扩宽旋挖钻机的使用范围。

Description

一种水下钻取芯柱的钻具

技术领域

本实用新型涉及桩基施工技术领域，尤其涉及高强度岩石旋挖中的一种水下钻取芯柱的钻具。

背景技术

自从旋挖钻机发明以来，由于其具有适用性广、效率高、环保等优势，旋挖机得到飞速发展，短短二十年以来，旋挖钻规格越做越大，配套的钻具螺旋钻、捞砂斗、筒钻等。钻具上安装截齿可以钻取土层及较软的岩层，当需钻较硬的岩层时则需要将截齿换成硬度更高的合金牙轮钻齿，但是这些钻具均是将土层或岩层钻成碎块，然后由捞砂斗从孔中捞出。这些钻具及钻齿钻土层或较软的岩层时工效较高，但是当需钻硬度很高的岩层时（比如花岗岩、粉细砂岩），由于需要将整块的岩层钻成碎块才能用捞砂斗捞出，钻具损耗极大，且工效很低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供的一种水下钻取芯柱的钻具，可以将整体的岩块钻成一个大的芯柱，然后将芯柱整体取出，采用“化碎为整”的方式钻孔，则可以实现节省钻具，并大大提高钻孔工效的目标。

为了实现上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案予以实现。

一种水下钻取芯柱的钻具，包括：

钻筒；

所述钻筒顶部装配有过滤板，所述过滤板上可拆卸装配有钻杆连接套以及位于钻杆连接套外侧的集渣套，所述集渣套形成的容纳腔与所述滤板匹配，使得滤板形成所述容纳腔的底板；

沿所述钻筒以及集渣套外壁，均设置导流结构，所述导流结构沿所述钻筒外壁形成引流向上的螺旋轨迹，所述螺旋轨迹从钻筒底部延伸至集渣套顶部；

滚刀组件，所述滚刀组件形成圆环形的破碎区，所述圆环形的内环直径小于钻筒的内径直径，所述圆环形的外径直径大于所述钻筒的外径直径。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流结构为导流翼拼装而成，所述导流翼形成若干个螺旋环，所述螺旋环之间的间距不小于30cm。

作为本实用新型的进一步改进，所述导流翼的上表面为弧面结构，所述弧面从所述钻筒处朝下延伸至所述导流翼的边缘。

作为本实用新型的进一步改进，所述滚刀组件包括至少三个滚刀，三个所述滚刀分别以与钻筒垂直、朝向所述钻筒内侧倾斜以及朝向所述钻筒外侧倾斜的方式固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述滚刀朝向所述钻筒内侧倾斜以及朝向所述钻筒外侧倾斜的角度为30°-40°。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻筒通过钢板拼接而成，所述钻筒厚度为20-30mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻筒底部靠近滚刀组件处设置有加强壁，所述加强壁的厚度为10-20mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述过滤板上设置若干过滤区域，若干所述过滤区域以梅花型，辐射式设置与所述过滤板上。

作为本实用新型的进一步改进，所述过滤区域为从内至外横截面积宽度逐步增大的扩径结构，所述扩径结构通过若干个过滤孔形成。

作为本实用新型的进一步改进，所述钻杆连接套为四方体结构，所述四方体结构上部开设有钻杆固定孔。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型主要用于高强岩石旋挖筒钻孔，主要是减少岩石磨碎过程中的重复磨碎，通过设计将第一次磨碎的碎石直接通过导流结构储存在活动集渣圈，提高高强岩石钻孔效率，扩宽旋挖钻机的使用范围。

本实用新型中钻筒的优势适用于钻高强岩层（如花岗岩、粉细砂岩），且滚刀钻齿可加压钻进，钻孔工效较高。另外，钻进过程中会在环形孔中产生涡流，滚刀钻取的碎石利用涡流及导流翼导流至钻筒顶的集渣套中收集，可以避免钻渣沉积在环形孔中阻碍钻筒钻进及影响滚刀钻进效果，从而可以大大提交钻孔效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种水下钻取芯柱的钻具的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种水下钻取芯柱的钻具的主视图；

图3为本实用新型提供的导流结构与钻筒的装配图；

图4为本实用新型提供的滚刀组件以及过滤板的装配图；

图中：

10、钻筒；20、过滤板；21、过滤区域；22、过滤孔；30、钻杆连接套；31、钻杆固定孔；40、集渣套；50、导流结构；60、滚刀组件；61、滚刀。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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创造的限制。

术语“安装”、“相连”、“连接”、“相对固定”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

参照附图1-4所示，本实施例中的一种水下钻取芯柱的钻具，包括：

钻筒10；

所述钻筒10顶部装配有过滤板20，所述过滤板20上可拆卸装配有钻杆连接套30以及位于钻杆连接套30外侧的集渣套40，所述集渣套40形成的容纳腔与所述滤板20匹配，使得滤板20形成所述容纳腔的底板；

沿所述钻筒10以及集渣套40外壁，均设置导流结构50，所述导流结构50沿所述钻筒10外壁形成引流向上的螺旋轨迹，所述螺旋轨迹从钻筒10底部延伸至集渣套40顶部；

滚刀组件60，所述滚刀组件60形成圆环形的破碎区，所述圆环形的内环直径小于钻筒10的内径直径，所述圆环形的外径直径大于所述钻筒10的外径直径。

使用本实用新型时，由于导流结构50形成朝上的螺旋结构，进而在钻筒10顺时针旋转工作时，钻筒10外侧的导流结构50形成朝上的力，使得底部的水以及水中的废渣等能够沿着滚筒朝上运动，进入在集渣套40的顶部形成涡流结构，然后穿过集渣套40的顶部进入到集渣套40内，然后水朝下运动，晶宫过滤板20留下滤渣，流动至钻筒10的底部，流出，然后又在螺旋结构的作用下，带动一部分废渣朝上运动，周而复始，多次循环，使得第一次磨碎的碎石直接通过碎石导流翼（导流结构）储存在活动集渣圈，提高高强岩石钻孔效率，扩宽旋挖钻机的使用范围。

相比于现有技术，本实用新型使用中，由于涡流的产生，进而避免了钻渣的长期积累，同时由于滚刀组件形成的破碎区较大，能够实现很好的破碎作用。

本实施例中，所述钻筒工作时，所述螺旋轨迹带动钻筒外周的水朝上运动，使得钻筒外壁的水从下至少流动至集渣套处，然后在集渣套和钻筒内，形成从上至下的流动轨迹；

参照附图3所示，本实施例中的导流结构50为导流翼拼装而成，所述导流翼形成若干个螺旋环，所述螺旋环之间的间距不小于30cm。本实施例中，导流翼具有一定的厚度变化，进而类似于飞机翼等作用，结合阻力等，能够使得向上的流动效果更好，而若干个螺旋环使得水流多次在旋转力的作用下，多次积累，逐步送高，直至被送到最高处。本实施例中，所述螺旋环与所述钻筒形成夹角，具体地，所述螺旋环形成朝上的螺旋结构。

参照附图1所示，本实施例中的，所述导流翼的上表面为弧面结构，所述弧面从所述钻筒10处朝下延伸至所述导流翼的边缘。本实施例中，导流翼的上表面为弧面结构，进而旋转作用时，随着厚度等的变化，使得向上旋转的带动力更大，进而能够使得钻渣随着水朝上运动，以实现最后的过滤。

为了实现较好的破碎，所述滚刀组件60包括至少三个滚刀61，三个所述滚刀61分别以与钻筒10垂直、朝向所述钻筒10内侧倾斜以及朝向所述钻筒10外侧倾斜的方式固定。本实施例中，以多个方向倾斜，相比于单独的垂直而言，具有倾斜切割力，有助于芯柱的进一步钻孔。

优选地，所述滚刀61朝向所述钻筒10内侧倾斜以及朝向所述钻筒10外侧倾斜的角度为30°-40°。本实施例中，如果角度小于30°，锐角太小，容易影响取芯效果，而如果大于40°，使得整个的破碎区域变大，容易产生较大的误差。

实际使用中，所述钻筒10通过钢板拼接而成，所述钻筒厚度为20-30mm。本实施例中，选用钢板拼接，钻筒长度及直径根据旋挖钻机大小（最大钻孔扭矩）确定，钻机越大、钻筒可以做得越长、越大（如460钻机配置直径1.2m、长2.0m钻筒），钻芯效率越高。

进一步地，所述钻筒底部靠近滚刀组件处设置有加强壁，所述加强壁的厚度为10-20mm。本实施例中，增加加强壁，其目的是加强钻齿焊接连接效果，进而避免了工作中的掉落。

为了实现好的滤渣，所述过滤板20上设置若干过滤区域21，若干所述过滤区域21以梅花型，辐射式设置与所述过滤板20上。辐射式的设置，使得外周的过滤效果好，而外侧主要是旋转上来的带有钻渣的水进入的区域，故此处要设置过多的过滤。

为了更好的实现效果，所述过滤区域21为从内至外横截面积宽度逐步增大的扩径结构，所述扩径结构通过若干个过滤孔22形成。本实施例中，扩径结构，使得外出的过滤孔增多，进而此处的水流动快，滤渣残留在此处。

优选地，本实施例中的所述钻杆连接套30为四方体结构，所述四方体结构上部开设有钻杆固定孔31。本实施例中的方形设计，可以与多种型号的旋挖钻机配合使用，使用前通过钻杆固定孔进行与旋挖钻机钻杆的孔匹配，固定旋挖钻杆和钻筒。

本实施例中的工作过程如下：

本实施例中的一种水下钻取芯柱的钻具，其钻筒10的长度及直径根据旋挖钻机大小（最大钻孔扭矩）确定，钻机越大、钻筒可以做得越长、越大（如460钻机配置直径1.2m、长2.0m钻筒），钻芯效率越高。钻机钻筒采用20-30mm厚耐磨钢板制作，底口钢板加厚至30-40mm以加强钻齿焊接连接效果。

为了破碎，本实施例中，在钻筒10底安装滚刀组构成滚刀组件60，滚刀组由三个滚刀61组成，三个滚刀61中，中间滚,61垂直（正向）钻筒10安装、两侧两个滚刀61则分别向钻筒10里及钻筒10外倾斜约30°-40°安装，最终目标是实现三个滚刀组件60可以沿钻筒10壁钻取略宽于钻筒10壁的圆环空隙，从而实现钻取芯柱的目的。钻筒底按120°角均匀分布，三个滚刀组件60共9个滚刀61，三个滚刀组件焊接时需保证每组滚刀焊接角度一致，以实现三个滚刀组共同均匀受力。

紧挨每组滚刀组件60后沿钻筒10外壁焊接碎石导流翼构成的导流结构50，导流翼宽15cm，采用20厚钢板制作，三个导游翼沿钻筒外壁(从上往下)按逆时针呈螺旋上升直到钻筒顶部，螺旋间距可取30cm。当钻筒10在环形孔内（从上往下）顺时针钻孔时，导流翼带动钻筒10壁外的水自下而上流动，由此钻筒10内的水则自上而下流动；因此，随着钻筒10不停沿着顺时针钻进，在环形孔内沿着钻筒10壁产生涡流，涡流从钻筒10顶流入钻筒10内，从钻筒10底流出后在导流翼的作用上沿钻筒10外壁再流回钻筒10顶部。2

本实施例中，在钻筒顶按梅花形开小直径（20mm）的过滤孔22，钻孔时在钻筒10顶部安装可拆卸的集渣套40，集渣套40采用20mm钢板制作，外径与钻筒10直径一致，高度可取0.5~0.7m，集渣套40外壁也根钻筒壁一样焊接导流翼，集渣套10导游翼焊接时需确保与钻筒10导流翼能对接上。集渣40安装时利用钻筒10顶部加劲板卡住，以固定集渣套40。钻孔时涡流带着滚刀61钻取的碎石沿着导流翼上升至钻筒10顶部，当碎石流过钻筒10顶部时被过滤孔22过滤留在集渣套40内。钻进一定深度集渣套40内碎石快装满时，将钻筒10提出孔拆下集渣套40将碎石卸掉，然后再安装集渣套40恢复芯柱钻孔。

本实施例中的钻杆连接套30采用方形设计，可以与多种型号的旋挖钻机配合使用，使用前通过钻杆固定孔31进行与旋挖钻机钻杆的孔匹配，固定旋挖钻杆和钻筒。

本实用新型中的结构，相比于现有技术中的结构，首先，其巧妙运用了螺旋结构能够形成朝上螺旋力的原理，使得底部带有钻渣的水能够被一直带上去，进而整个水流形成循环结构，带有钻渣的水从下之上运动，然后在顶部通过涡流进入到集渣套40内，从上之下运动，并经过过滤孔22实现过滤，使得整个的工作效率更好。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，包括：

钻筒；

所述钻筒顶部装配有过滤板，所述过滤板上可拆卸装配有钻杆连接套以及位于钻杆连接套外侧的集渣套，所述集渣套形成的容纳腔与所述滤板匹配，使得滤板形成所述容纳腔的底板；

沿所述钻筒以及集渣套外壁，均设置导流结构，所述导流结构沿所述钻筒外壁形成引流向上的螺旋轨迹，所述螺旋轨迹从钻筒底部延伸至集渣套顶部；

滚刀组件，所述滚刀组件形成圆环形的破碎区，所述圆环形的内环直径小于钻筒的内径直径，所述圆环形的外径直径大于所述钻筒的外径直径。

2.根据权利要求1所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述导流结构为导流翼拼装而成，所述导流翼形成若干个螺旋环，所述螺旋环之间的间距不小于30cm。

3.根据权利要求2所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述导流翼的上表面为弧面结构，所述弧面从所述钻筒处朝下延伸至所述导流翼的边缘。

4.根据权利要求1所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述滚刀组件包括至少三个滚刀，三个所述滚刀分别以与钻筒垂直、朝向所述钻筒内侧倾斜以及朝向所述钻筒外侧倾斜的方式固定。

5.根据权利要求4所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述滚刀朝向朝向所述钻筒内侧倾斜以及朝向所述钻筒外侧倾斜的角度为30°-40°。

6.根据权利要求1所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述钻筒通过钢板拼接而成，所述钻筒厚度为20-30mm。

7.根据权利要求6所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述钻筒底部靠近滚刀组件处设置有加强壁，所述加强壁的厚度为10-20mm。

8.根据权利要求1所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述过滤板上设置若干过滤区域，若干所述过滤区域以梅花型，辐射式设置与所述过滤板上。

9.根据权利要求8所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述过滤区域为从内至外横截面积宽度逐步增大的扩径结构，所述扩径结构通过若干个过滤孔形成。

10.根据权利要求1所述的一种水下钻取芯柱的钻具，其特征在于，所述钻杆连接套为四方体结构，所述四方体结构上部开设有钻杆固定孔。