CN2663639Y - 潜孔锤偏心跟管钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型的潜孔锤偏心跟管钻具，涉及地矿、水电、公路、铁路等领域用的钻具，特别是冲击式的偏心钻具。旨在解决已有钻具传递扭矩性能较差，联接不可靠，存在钻头掉落的隐患。本钻具包含阶梯轴形的导正器(1)，与导正器后部连接的冲击器(9)及其套置在导正器外且与导正器呈跟钻式连接的跟管，导正器前部有偏离导正器中心轴线的偏心轴(6)，偏心轴上从后向前呈键连接地依次套置有偏心扩孔钻头(15)和与导正器同中心轴线的中心钻头(20)，偏心轴与中心钻头间有联接销(26、30)。适于与岩心立轴钻机、全液压水井钻机、锚杆钻机等配套，用于地质勘察、地质灾害治理、深基坑、高边坡堆积层锚固、隧道塌方管棚支护、渗流井的预支护、卵石层高压旋喷帷幕等领域。

Description

潜孔锤偏心跟管钻具

技术领域

本实用新型涉及地矿、水电、公路、铁路等领域用的钻具，特别是冲击式的偏心钻具。

背景技术

已有的潜孔锤偏心跟管钻具，主要有两件套和三件套两种，二件套钻具主要由阶梯轴形的导正器，用联接销安装在导正器上的偏心钻头构成，由于联接销在钻进过程中承担传递全部的扭矩，而联接销又置于偏心钻头的销孔中和导正器的柱面部位，三者的配合部位存在间隙，在钻进过程中易于磨损甚至磨断，导致钻头掉落，钻具失效。此外，由于没有中心钻头导向定位，钻井易斜。三件套的钻具主要由阶梯轴形的导正器，用中心杆与导正器的中心孔螺纹连接的中心钻头，套装在中心钻头的中心杆上的偏心扩孔钻头构成。这种结构的中心钻头与导正器之间的螺纹副承担传递中心钻头和偏心扩孔钻头的全部的扭矩，对材料及加工要求高，制造较困难。此外，由于钻头在工作过程中，需要经常反转，排出岩渣，以防埋钻。因此，存在钻具反转时螺纹连接解脱，而导致钻头掉落的隐患。

实用新型内容

鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种连接可靠、扭矩传递可靠、使用寿命长的潜孔锤偏心跟管钻具。

本实用新型在三件套的潜孔锤偏心跟管钻具基础上，采用将偏心扩孔钻头和中心钻头套装在阶梯轴形的导正器偏心轴上，用联接销固定和键传递扭矩来实现其目的，并进一步采用定位销锁定联接销来实现其目的。

本实用新型的潜孔锤偏心跟管钻具(参见附图)，包含阶梯轴形的导正器(1)，与导正器后部连接的冲击器(9)及其套置在导正器外且与导正器呈跟钻式连接的跟管，其特征在于导正器前部有偏离导正器中心轴线的偏心轴(6)，偏心轴上从后向前呈键连接地依次套置有偏心扩孔钻头(15)和与导正器同中心轴线的中心钻头(20)，偏心轴与中心钻头间有联接销(26、30)。

上述的联接销(26)与中心钻头(20)的横销孔(24)吻合且与偏心轴(6)外周面上的销槽(25)吻合，中心钻头中有定位销(27)，定位销沿联接销的横向伸入销孔中的联接销的端头的前方，定位销接伸缩式的弹簧(29)。

上述的定位销(27)和弹簧(29)可以容纳在中心钻头(20)的定位销孔(28)中，定位销孔沿中心钻头轴线且定位销孔的孔口端贯穿中心钻头的前端端面，在孔口端连接有合金齿(16)。

上述的联接销(30)可以呈管形，与中心钻头(20)的横销孔(24)吻合且与偏心扩孔钻头(15)外周面上的销槽(25)吻合，联接销的管腔中有伸缩式的弹簧(32)及其相接的伸缩头(31)，中心钻头中有沿联接销的横向的定位销(34)，定位销与伸缩头卡接。

上述的偏心轴(6)上可以有沿轴线的键(7)，所说的中心钻头(20)的中心孔中有与键吻合的键槽(23)，上述的偏心扩孔钻头(15)的中心孔(17)的一侧有呈偏心弧形的弧形键槽(18)，弧形键槽的偏心弧形的一端与健吻合时，偏心轴的轴线(N)与导正器的轴线(M)重合，偏心弧形的另一端与健吻合时，偏心轴的轴线偏离导正器的中心轴线。也可以是在偏心扩孔钻头的中心钻头有键，而在偏心轴上有相对应的弧形键槽和键槽。

上述的中心钻头(20)的周面上有竖向贯通的钻头排渣槽(21)，所说的导正器(1)的周面上有竖向贯通的导正器排渣槽(4)，所说的跟管有与导正器(1)的轴肩(5)相接的管靴(10)和与管靴联接的套管(11)，所说的冲击器(9)与管靴和套管之间有与导正器排渣槽相通的排渣隙(14)。

本实用新型的使用与通常的三件套的潜孔锤偏心跟管钻具相同。

本实用新型与现有潜孔锤偏心跟管钻具比较，具有如下的优点和效果。

一、本实用新型的导正器套装偏心扩孔钻头和中心钻头，并用联接销固定、键传递扭矩的结构，由于导正器上的键与偏心扩孔钻头上的弧形键槽和中心钻头的键槽的配合紧密，定位准确，从而大大改善了受力条件，扭矩传递可靠，能减少配合件间的磨损，延长钻具的使用寿命。

二、本实用新型的联接销的定位销结构，使偏心扩孔钻头和中心钻头与导正器的联接可靠，能有效地避免钻头掉落。

三、本实用新型的钻头排渣槽、导正器排渣槽和排渣隙结构，使本钻具排渣顺畅，从而提高钻具的钻进速度。

四、本实用新型的中心钻头和偏心扩孔钻头的组合结构，由于中心钻头与冲击器以及套管的中心线重合，受力条件非常好，钻进速度快，中心钻头承担了绝大多数破岩钻进任务；而且，钻进的导向性好，钻孔不易偏斜。

本实用新型潜孔锤偏心跟管钻具适于与岩心立轴钻机、全液压水井钻机、机械和液压驱动的锚杆钻机等配套使用，适用于地质勘察、地质灾害治理、深基坑、高边坡堆积层锚固、隧道塌方管棚支护、渗流井的预支护、卵石层下砂层注浆、卵石层高压旋喷帷幕等领域。

下面，再用实施例及其附图对本实用新型作进一步地说明。

附图说明

图1  是本实用新型的一种潜孔锤偏心跟管钻具的钻进状态的结构示意图。

图2  是图1的本钻具的A-A剖视图。

图3  是图1的本钻具的B-B剖视图。

图4  是图3的C-C剖视图。

图5  是图1左视的导正器、偏心扩孔钻头、中心钻头、联接销的分解示意图。

图6  是图1的潜孔锤偏心跟管钻具的另一种中心钻头的B-B剖视图。

图7  是图6的D-D剖视图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型的一种潜孔锤偏心跟管钻具，如附图所示。由导正器、冲击器、跟管、偏心扩孔钻头、中心钻头、联接锁定机构等构成。

上述的导正器1，参见图1、5，呈阶梯轴形，中心有沿中心轴线贯通的中心通孔2，导正器的直径较小的后部即图示的上部，制成花键轴3，大直径的中部的轴面上有沿导正器轴向贯通的直条形的导正器排渣槽4，直径最大的中部的上部的前端形成轴肩5。导正器前部即图示的下部为偏心轴6，偏心轴的轴线N偏离导正器的轴线M，偏心轴的轴面上有呈一体制成的沿轴向凸起的键7。偏心轴上的键的上端与中部的端面之间间隔适当距离，形成缺口8。

上述的冲击器9，参见图1，采用通常结构，外周呈直圆柱形，中心有沿轴线贯通的中心孔(图中未表示)。冲击器的下端的中心孔制有花键槽，依靠花键槽，将冲击器固装在导正器的后部的花键轴3上。冲击器的外周圆柱直径应小于导正器的最大直径。

上述跟管，参见图1，采用通常的同步跟管结构，由套置在导正器中部的管靴10和套置在冲击器外周的套管11组成，套管与管靴依靠管螺纹12联接。也可以采用焊接联接或铆接联接。管靴的管孔的下端制出与导正器的轴肩5相吻合的内台阶13，依靠轴肩与内台阶的配合，使管靴和套管跟随钻进运动。由于导正器以最大直径部与管靴的内壁配合，从而套管内壁与冲击器之间形成与导正器排渣槽相通的圆环柱形的排渣隙14。

上述的偏心扩孔钻头15，参见图1、2、5，呈圆环形，圆环下端制有通常的合金齿16，偏心扩孔钻头的中心孔17的中下部的一侧有呈偏心弧形的弧形键槽18，从而在弧形键槽的上方形成向内凸起的与偏心轴上的缺口8吻合的弧形凸环19。将偏心扩孔钻头套置在导正器前部的偏心轴6的后部。弧形键槽应制成当转动偏心扩孔钻头15至弧形键槽17的一端与健5吻合时，偏心扩孔钻头的轴线N与导正器的轴线M重合。当偏心扩孔钻头转至偏心弧形的另一端与健吻合时，偏心扩孔钻头的轴线N偏离导正器的轴线M，此时弧形凸环19卡入缺口8中。偏心扩孔钻头依靠弧形键槽与键的配合，传递扭矩。

上述的中心钻头20，参见图1、3、4、5，呈圆环形，圆环下端制有通常的合金齿16，中心钻头与导正器同中心轴线，中心钻头的外周面上有竖向贯通的钻头排渣槽21。中心钻头的偏心的中心孔22与偏心轴6相吻合，中心孔22中有与偏心轴上的键7吻合的键槽23。中心钻头依靠键槽与键的配合，传递扭矩。中心钻头的圆环部有垂直于轴线且贯穿外圆周面的圆柱形的横销孔24，销孔可以是盲孔。在对应于销孔位置的偏心轴上制有与销孔吻合的销槽25。

上述的联接锁定机构由联接销和定位销构成。可以有两种结构。

第一种联接锁定机构：

上述的联接销26，参见图1、3、4、5，呈直圆柱形，将联接销插入横销孔24和销槽25，将中心钻头20固定在偏心轴6上，从而也将中心钻头上方的偏心扩孔钻头15固定在偏心轴上。

上述的定位销27，参见图3、4、5，呈阶梯轴形，呈滑配合地安装在中心钻头上的定位销孔28中，定位销孔呈沿中心钻头轴向的圆柱阶梯形，定位销孔的大直径端贯穿中心钻头的前端的端面，小直径端与横销孔24贯接连通，定位销孔中的定位销的小端经伸入销孔并位于联接销26的端头的前方，定位销的大端接伸缩式的弹簧29，定位销孔的孔口部用通常的合金齿16封闭。在弹簧的弹力作用下，伸入销孔的定位销锁定联接销。这种结构的优点是动作可靠，节省材料。此外，利用合金齿既封堵了定位销的孔口，又使钻头不致出现缺位钻齿。

第二种联接锁定机构：

上述的联接销30，参见图1、6、7，呈端口为缩口的直圆管形，其管腔中的前端有阶梯轴形的伸缩头31，伸缩头的小端伸出缩口，伸缩头的断面可以呈圆形，也可以是矩形。伸缩头后接伸缩式的弹簧32，弹簧后端用堵塞33封堵。联接销与中心钻头和偏心轴的联接结构与第一种联接锁定机构相同。

上述的定位销34，参见图6、7，呈条杆形，其断面可以呈圆形，也可以是矩形。定位销的中部制有卡口35，卡口可以是孔形，也可以缺口形。定位销呈滑配合地安装在中心钻头上的定位销孔36中，定位销孔呈沿中心钻头轴向和盲孔形，孔口位于中心钻头的后端面。定位销孔的中部与销孔贯接连通。依靠弹簧32，将联接销30的伸缩头31插入定位销34的卡口35中，锁定联接销。这种结构的联接销和定位销相互自锁，保证了中心钻头与导正器之间连接具有良好的可靠性，且装配、拆卸都非常方便，彻底解除了掉钻隐患。

使用本实用新型，将冲击器9与通常采用的动力机传动联接。转动偏心扩孔钻头15使偏心扩孔钻头转动收回至中心位置时，本钻具能在由管靴10和套管11连接成的跟管内作自由上下和进出运动。在动力机的驱动下，当本钻具正向旋转时，偏心扩孔钻头转动至偏心钻进位置，参见图1，中心钻头20和偏心扩孔钻头相互配合进行破岩钻进，同时导正器1的轴肩5带动管靴和套管同步跟进。破岩时的冲击力经冲击器9的冲击活塞(图中未表示)、导正器1传递到偏心扩孔钻头和中心钻头的合金齿16上。其扭矩则由钻杆(图中未表示)经冲击器9、导正器1及其偏心轴6和键7传递至偏心扩孔钻头和中心钻头，形成钻孔37。使用经冲击器9和导正器1的中心通孔2送到钻孔底部的压缩空气，吹动钻进产生的岩粉，经中心钻头上的钻头排渣槽20、偏心扩孔钻头与钻孔的孔壁间的间隙、导正器排渣槽4，套管与冲击器间的排渣隙14、钻杆与套管的环形间隙(图中未表示)排出，如图1中箭头所示。当钻到所需孔深时，反转钻具使偏心扩孔钻头收敛回位，即可提出钻具，完成钻孔工作。

本实施例钻具特别适于地层复杂且十分坚硬的花岗片麻岩的钻孔工程。

Claims (7)

1.一种潜孔锤偏心跟管钻具，包含阶梯轴形的导正器(1)，与导正器后部连接的冲击器(9)及其套置在导正器外且与导正器呈跟钻式连接的跟管，其特征在于导正器前部有偏离导正器中心轴线的偏心轴(6)，偏心轴上从后向前呈键连接地依次套置有偏心扩孔钻头(15)和与导正器同中心轴线的中心钻头(20)，偏心轴与中心钻头间有联接销(26、30)。

2.根据权利要求1所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的联接销(26)与中心钻头(20)的横销孔(24)吻合且与偏心轴(6)外周面上的销槽(25)吻合，中心钻头中有定位销(27)，定位销沿联接销的横向伸入销孔中的联接销的端头的前方，定位销接伸缩式的弹簧(29)。

3.根据权利要求2所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的定位销(27)和弹簧(29)容纳在中心钻头(20)的定位销孔(28)中，定位销孔沿中心钻头轴线且定位销孔的孔口端贯穿中心钻头的前端端面，在孔口端连接有合金齿(16)。

4.根据权利要求1所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的联接销(30)呈管形，与中心钻头(20)的横销孔(24)吻合且与偏心轴(6)外周面上的销槽(25)吻合，联接销的管腔中有伸缩式的弹簧(32)及其相接的伸缩头(31)，中心钻头中有沿联接销的横向的定位销(34)，定位销与伸缩头卡接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的偏心轴(6)上有沿轴线的键(7)，所说的中心钻头(20)的中心孔中有与键吻合的键槽(23)，所说的偏心扩孔钻头(15)的中心孔(17)的一侧有呈偏心弧形的弧形键槽(18)，弧形键槽的偏心弧形的一端与健吻合时，偏心轴的轴线(N)与导正器的轴线(M)重合，偏心弧形的另一端与健吻合时，偏心轴的轴线偏离导正器的中心轴线。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的中心钻头(20)的周面上有竖向贯通的钻头排渣槽(21)，所说的导正器(1)的周面上有竖向贯通的导正器排渣槽(4)，所说的跟管有与导正器(1)的轴肩(5)相接的管靴(10)和与管靴联接的套管(11)，所说的冲击器(9)与管靴和套管之间有与导正器排渣槽相通的排渣隙(14)。

7.根据权利要求5所述的潜孔锤偏心跟管钻具，其特征在于所说的中心钻头(20)的周面上有竖向贯通的钻头排渣槽(21)，所说的导正器(1)的周面上有竖向贯通的导正器排渣槽(4)，所说的跟管有与导正器(1)的轴肩(5)相接的管靴(10)和与管靴联接的套管(11)，所说的冲击器(9)与管靴和套管之间有与导正器排渣槽相通的排渣隙(14)。