專利名稱：階梯式管狀鉆桿和鉆機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種階梯式管狀鉆桿(step tube rod)和采用這種階梯式管狀鉆桿作為鉆桿的鉆機(jī)。
例如，在鉆機(jī)是如圖8所示的液壓履帶鉆機(jī)11的情況下，在車13上提供有一個(gè)起重臂14，所述車13上帶有一個(gè)履帶架12以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜。在起重臂14的末端支撐有一個(gè)導(dǎo)向套管16，該導(dǎo)向套管16安裝有一個(gè)鉆巖機(jī)15以能夠傾斜和擺動(dòng)。鉆巖機(jī)15以插入形式安裝有通過(guò)套管2連接的鉆桿1，并且在鉆桿1的頂端安裝有一個(gè)鉆頭3，鉆頭3的外徑大致與孔直徑Dh相同。
鉆巖機(jī)15具有一個(gè)噴吹(blowing)機(jī)構(gòu)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)沖洗機(jī)構(gòu)(未表示)。鉆巖機(jī)15在導(dǎo)向套管16上的、進(jìn)給馬達(dá)17施加的進(jìn)給力作用下沿縱向移動(dòng)，并通過(guò)鉆桿1將噴吹力和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給鉆頭3，從而對(duì)巖層R鉆孔。另外，沖洗機(jī)構(gòu)向鉆桿1的頂端供應(yīng)壓縮空氣以去除切屑。在導(dǎo)向套管16的頂端部分提供有一個(gè)罩18，以覆蓋孔并收集切屑。
在孔深很大的情況下，在鉆孔工作時(shí)要將多根鉆桿1連續(xù)地連接起來(lái)。通過(guò)采用鉆桿變換器19，能夠以機(jī)械方式提供和連接鉆桿1，并且在鉆孔工作完成之后將鉆桿1分離和回收。
在實(shí)施連接和回收鉆桿1的情況下，必須夾持鉆桿1，以當(dāng)連接或者分離鉆桿1時(shí)使鉆桿1的中心軸線固定，所以要在導(dǎo)向套管16的頂端部分的附近提供夾桿裝置4。
用于上述液壓履帶鉆機(jī)11的常用鉆桿1具有六邊形或圓形的外形，并且根據(jù)連接螺紋的尺寸(T51螺紋，T45螺紋，T38螺紋等)而具有預(yù)定的外徑尺寸51mm、45mm、38mm等。這一外徑明顯小于孔直徑Dh。
鉆桿1可制成兩種類型如圖9(a)所示的在兩端都帶有外螺紋MS的MM鉆桿1A，和如圖9(b)所示的在一端帶有外螺紋而在具有較大直徑的另一端的內(nèi)部帶有內(nèi)螺紋FS的MF鉆桿1B。當(dāng)采用MM鉆桿1A時(shí)，它通過(guò)套管2連接，而當(dāng)采用MF鉆桿1B時(shí)，外螺紋MS和內(nèi)螺紋FS相互直接接合。
如

圖10和11所示，夾桿裝置4構(gòu)造成如下形式，即，使得具有特定直徑的鉆桿1由一對(duì)卡鉗5夾持，所述卡鉗5可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在銷6上以能夠打開(kāi)和閉合。在卡鉗5的內(nèi)表面上，制有一個(gè)大直徑部分5L和一個(gè)小直徑部分5S。當(dāng)采用MM鉆桿1A時(shí)，大直徑部分5L夾持著套管2的一部分，而當(dāng)采用MF鉆桿1B時(shí)，大直徑部分5L夾持著具有大直徑的內(nèi)部螺紋部分1BL。
夾桿裝置4不僅夾持套管2以防止套管2轉(zhuǎn)動(dòng)，還通過(guò)卡鉗5的大直徑部分5L和小直徑部分5S之間的直徑變化部分而很容易地對(duì)鉆桿1定位。
另外，對(duì)于扇形掘進(jìn)鉆機(jī)、孔下鉆具和類似鉆具來(lái)說(shuō)，建議采用圖9(c)所示的管狀鉆桿1C。這種管狀鉆桿1C的一端帶有外螺紋MS，另一端帶有內(nèi)螺紋FS，并且具有比MM鉆桿1A和MF鉆桿1B更大的外徑，并且管狀鉆桿1C的外徑大致等于孔眼直徑。因此，當(dāng)鉆探深孔時(shí)，減小了孔道彎曲的可能，并且提高了切屑的排除效率。
當(dāng)使用這種管狀鉆桿1C時(shí)，如圖12和13所示的夾桿裝置40是用于扇形掘進(jìn)鉆機(jī)的，而如圖14和15所示的雙卡鉗式夾桿裝置50是用于孔下鉆具的。
圖12和13所示的夾桿裝置40構(gòu)造成如下形式，即具有特定直徑的鉆桿1被一對(duì)卡鉗45夾持，卡鉗45可轉(zhuǎn)動(dòng)地由銷6支撐以能夠打開(kāi)和閉合?？ㄣQ45的內(nèi)徑是常數(shù)，并且不形成不同的直徑。
圖14和15所示的夾桿裝置50構(gòu)造成如下形式，即卡鉗55在右側(cè)和左側(cè)夾持缸56的作用下打開(kāi)和閉合，由此，具有特定直徑的鉆桿1被夾持?？ㄣQ55的內(nèi)徑是常數(shù)，并且不形成不同的直徑。
如果采用管狀鉆桿1C作為鉆桿1來(lái)減少孔道彎曲，則由于采用了圖12所示的在夾桿裝置40中不具有直徑差的卡鉗45、55的夾桿裝置以及圖14所示的夾桿裝置，所以鉆桿1的定位并不穩(wěn)定，使得工作時(shí)間明顯增加，并且用于鉆桿連接和回收工作的危險(xiǎn)度增加了。
另外，對(duì)于液壓履帶鉆機(jī)11來(lái)說(shuō)，如果用管狀鉆桿1C作為鉆桿1，則圖10所示的夾桿裝置裝置4不能照原料那樣使用，并且不能實(shí)現(xiàn)以普通方式安裝的鉆桿變換器19的功能。
根據(jù)本發(fā)明所述的階梯式管狀鉆桿構(gòu)造成如下形式，即在鉆機(jī)的鉆桿中，鉆桿外徑較大以大致與孔眼直徑相同，在其一端制有外螺紋，另一端制有內(nèi)螺紋，并且在內(nèi)螺紋部分附近至少形成有一個(gè)小直徑部分。
階梯式管狀鉆桿也可以構(gòu)造成如下形式，即鉆桿外徑較大以大致與孔眼直徑相同，在其兩端都制有外螺紋，使得鉆桿通過(guò)套管連接，并且在外螺紋部分附近至少形成一個(gè)小直徑部分。
上述階梯式管狀鉆桿能夠在鉆探時(shí)減少孔道彎曲，這是因?yàn)槠渫鈴捷^大以大致與孔眼直徑相同。
另外，對(duì)于在一端帶有外螺紋、另一端帶有內(nèi)螺紋的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，在靠近內(nèi)螺紋部分上形成有小直徑部分；或?qū)τ谠趦啥藥в型饴菁y并且通過(guò)套管連接的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，在靠近外螺紋部分上制有小直徑部分。因此，對(duì)于這種鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，僅需要對(duì)傳統(tǒng)的夾桿裝置進(jìn)行少許改動(dòng)，就可以將階梯式管狀鉆桿用作鉆桿。
對(duì)于將階梯式管狀鉆桿用作鉆桿的鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，階梯式管狀鉆桿可以很容易地定位，這樣就可以更加有效和安全地進(jìn)行連接和回收工作。
在鉆孔工作完成之后，用于對(duì)相連接的階梯式管狀鉆桿的螺紋進(jìn)行松解而進(jìn)行假裝打擊(feigned striking)。但是，當(dāng)螺紋松解并不徹底時(shí)，在階梯式管狀鉆桿固定在夾桿裝置上的狀態(tài)下進(jìn)行假裝打擊。
因此，對(duì)于在一端帶有外螺紋、另一端帶有內(nèi)螺紋的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，小直徑部分的外徑最好是鉆桿外徑的90％或者更小，并且長(zhǎng)度是所述鉆桿外徑的50％或者更大。
同樣，對(duì)于在兩端帶有外螺紋并且通過(guò)套管連接的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，小直徑部分的外徑最好是套管外徑的90％或者更小，并且長(zhǎng)度是套管外徑的50％或者更大。
對(duì)于所述鉆孔機(jī)來(lái)說(shuō)，除了將階梯式管狀鉆桿用于所有鉆桿的情況，也可僅將階梯式管狀鉆桿用于尖端(tip-end)鉆桿。即使是在階梯式管狀鉆桿僅用在尖端鉆桿的情況下，與采用傳統(tǒng)的鉆桿相比，也減少了鉆孔時(shí)的孔道的彎曲。
圖9是傳統(tǒng)鉆桿的結(jié)構(gòu)圖；圖10是用于傳統(tǒng)的液壓履帶鉆機(jī)的夾桿裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖11是表示了傳統(tǒng)的鉆桿被夾桿裝置夾持的狀態(tài)下的示意圖；圖12是用于傳統(tǒng)的扇形掘進(jìn)鉆機(jī)的夾桿裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖13是沿圖12中的A-A剖開(kāi)的截面圖；圖14是用于傳統(tǒng)的孔下鉆的夾桿裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖15是沿圖14中的B-B剖開(kāi)的截面圖。
在這種液壓履帶鉆機(jī)10中，同樣，在車13上提供有一個(gè)起重臂14，所述車13上帶有一個(gè)履帶架12以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)和傾斜。在起重臂14的末端支撐有一個(gè)導(dǎo)向套管16，該導(dǎo)向套管16安裝有一個(gè)鉆巖機(jī)15以能夠傾斜和擺動(dòng)。鉆巖機(jī)15以插入形式安裝有作為鉆桿的連接階梯式管狀鉆桿7，并且在階梯式管狀鉆桿7的頂端安裝有一個(gè)鉆頭3，鉆頭3的外徑大致與孔眼直徑Dh相同。
鉆巖機(jī)15具有一個(gè)噴吹機(jī)構(gòu)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)沖洗機(jī)構(gòu)(未表示)。鉆巖機(jī)15在導(dǎo)向套管16上的進(jìn)給馬達(dá)17施加的進(jìn)給力作用下沿縱向移動(dòng)，并通過(guò)階梯式管狀鉆桿7將噴吹和轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給鉆頭3，從而對(duì)巖層R鉆孔。另外，沖洗機(jī)構(gòu)向階梯式管狀鉆桿7的頂端供應(yīng)壓縮空氣以去除切屑。在導(dǎo)向套管16的頂部末端提供有一個(gè)孔罩18，以覆蓋孔并收集切屑。
在孔的長(zhǎng)度很大的情況下，在鉆孔工作時(shí)要將多根階梯式管狀鉆桿7連續(xù)地連接起來(lái)。通過(guò)采用鉆桿變換器19，能夠以機(jī)械方式供應(yīng)和連接階梯式管狀鉆桿7，并且在鉆孔之后將階梯式管狀鉆桿7分離和回收。
在實(shí)施連接和回收階梯式管狀鉆桿7的情況下，必須夾持階梯式管狀鉆桿7，以當(dāng)連接或者分離階梯式管狀鉆桿7時(shí)使階梯式管狀鉆桿7的中心軸線固定，所以要在導(dǎo)向套管16的頂端部分的附近提供夾桿裝置4。
另外，在夾桿裝置4的前面，還提供有一個(gè)鉆桿導(dǎo)向件9，它將階梯式管狀鉆桿7保持在中央，以在夾桿裝置4的夾持作用釋放以及鉆孔時(shí)對(duì)階梯式管狀鉆桿7進(jìn)行導(dǎo)向。
階梯式管狀鉆桿7具有大致與孔直徑Dh相同的較大鉆桿外徑D，并且在一端具有外螺紋MS、另一端具有內(nèi)螺紋FS。通過(guò)將外螺紋MS與內(nèi)螺紋FS直接嚙合，可以將多根階梯式管狀鉆桿7連接起來(lái)。另外，在內(nèi)部螺紋部分附近形成有小直徑部分8。
小直徑部分8是這樣制成的，即其外徑d是鉆桿外徑D的90％或更小，其長(zhǎng)度L是鉆桿外徑D的50％或更大，即，d≤0.9D，以及L≥0.5D當(dāng)鉆完孔后，如圖3所示，階梯式管狀鉆桿7被鉆桿導(dǎo)向件9導(dǎo)向，并保持在導(dǎo)向套管16的中央。
在連接和回收工作時(shí)，如圖4所示，階梯式管狀鉆桿7被位于液壓履帶鉆機(jī)10的導(dǎo)向套管16上的夾桿裝置4夾持。
夾桿裝置4帶有一對(duì)卡鉗5，它們可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在銷6上以能夠打開(kāi)和閉合。在卡鉗5的內(nèi)表面上，形成有一個(gè)大直徑部分5L和一個(gè)小直徑部分5S，并且大直徑部分5L夾持著階梯式管狀鉆桿7的內(nèi)螺紋部分。
因此，階梯式管狀鉆桿7被夾桿裝置4夾持以防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由卡鉗5的大直徑部分5L和小直徑部分5S之間的直徑差定位。
由于階梯式管狀鉆桿7具有大致等于孔眼直徑Dh的較大外徑D，所以減小了鉆孔時(shí)可能發(fā)生的孔道彎曲。另外，由于在內(nèi)螺紋部分附近的外圓周上形成有小直徑部分8，所以對(duì)于液壓履帶鉆機(jī)10來(lái)說(shuō)，僅需要對(duì)傳統(tǒng)的夾桿裝置進(jìn)行少許改動(dòng)，就可以將階梯式管狀鉆桿7用作鉆桿。
對(duì)于將階梯式管狀鉆桿7用作鉆桿的液壓履帶鉆機(jī)10來(lái)說(shuō)，階梯式管狀鉆桿7可以很容易地定位，這樣就可以更加有效和安全地進(jìn)行連接和回收工作。
由于小直徑部分8的外徑d是鉆桿外徑D的90％或者更小，并且長(zhǎng)度L是鉆桿外徑D的50％或者更大，所以當(dāng)螺紋松解不充分時(shí)，在階梯式管狀鉆桿7固定在夾桿裝置4上的狀態(tài)下，仍能進(jìn)行假裝打擊而不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例所述的階梯式管狀鉆桿的結(jié)構(gòu)圖，圖6是表示了階梯式管狀鉆桿被夾桿裝置夾持的狀態(tài)下的示意圖。
該階梯式管狀鉆桿7具有大致與孔直徑Dh相同的較大鉆桿外徑D，并且在兩端具有外螺紋MS。階梯式管狀鉆桿7通過(guò)內(nèi)部帶有內(nèi)螺紋FS的套管2而連接起來(lái)。套管2的外徑Ds等于鉆桿外徑D。
同樣，在外部螺紋部分附近形成有小直徑部分8。小直徑部分8是這樣形成的，即其外徑d是套管外徑Ds的90％或更小，其長(zhǎng)度L是套管外徑Ds的50％或更大，即，d≤0.9Ds，以及L≥0.5Ds階梯式管狀鉆桿7可以制成圖7(a)和7(b)所示的形狀。
在連接和回收工作時(shí)，如圖6所示，階梯式管狀鉆桿7被位于液壓履帶鉆機(jī)10的導(dǎo)向套管16上的夾桿裝置4夾持。
夾桿裝置4帶有一對(duì)卡鉗5，它們可轉(zhuǎn)動(dòng)地由銷6支撐以能夠打開(kāi)和閉合。在卡鉗5的內(nèi)表面上，形成有一個(gè)大直徑部分5L和一個(gè)小直徑部分5S，并且大直徑部分5L夾持著套管2的一部分。
因此，階梯式管狀鉆桿7和套管2被夾桿裝置4夾持以防止其轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由卡鉗5的大直徑部分5L和小直徑部分5S之間的直徑差定位。
由于階梯式管狀鉆桿7具有大致等于孔直徑Dh的較大外徑D，所以減小了鉆孔時(shí)可能發(fā)生的孔道彎曲。另外，由于在外螺紋部分附近形成有小直徑部分8，所以對(duì)于液壓履帶鉆機(jī)10來(lái)說(shuō)，僅需要對(duì)傳統(tǒng)的夾桿裝置進(jìn)行少許改動(dòng)，就可以將階梯式管狀鉆桿7用作鉆桿。
對(duì)于將階梯式管狀鉆桿7用作鉆桿的液壓履帶鉆機(jī)10來(lái)說(shuō)，階梯式管狀鉆桿7可以很容易地定位，這樣就可以更加有效和安全地進(jìn)行連接和回收工作。
由于小直徑部分8的外徑是套管外徑Ds的90％或者更小，并且長(zhǎng)度L是套管外徑Ds的50％或者更大，所以當(dāng)螺紋松解不充分時(shí)，在階梯式管狀鉆桿7固定在夾桿裝置4上的狀態(tài)下，仍能進(jìn)行假裝打擊而不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
對(duì)于液壓履帶鉆機(jī)10來(lái)說(shuō)，除了將階梯式管狀鉆桿7用于所有鉆桿的情況，也可僅將階梯式管狀鉆桿7用于尖端鉆桿。即使是在階梯式管狀鉆桿7僅用在尖端鉆桿的情況下，與采用傳統(tǒng)的鉆桿1相比，也減少了鉆孔時(shí)的孔道彎曲。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，對(duì)于本發(fā)明的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，能夠減少鉆孔時(shí)的孔道彎曲。另外，對(duì)于在一端帶有內(nèi)螺紋、另一端帶有外螺紋的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，在靠近內(nèi)螺紋部分上制有小直徑部分；而對(duì)于在兩端帶有外螺紋并且通過(guò)套管連接的階梯式管狀鉆桿來(lái)說(shuō)，在靠近外螺紋部分上制有小直徑部分。因此，對(duì)于這種鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，僅需要對(duì)傳統(tǒng)的夾桿裝置進(jìn)行少許改動(dòng)，就可以將階梯式管狀鉆桿用作鉆桿。
對(duì)于將階梯式管狀鉆桿用作鉆桿的鉆機(jī)來(lái)說(shuō)，所述鉆桿可以很容易地定位，這樣就可以更加有效和安全地進(jìn)行連接和回收工作。
權(quán)利要求
1.一種階梯式管狀鉆桿，其特征在于，在用于鉆機(jī)的鉆桿中，鉆桿外徑較大以便大致與孔的直徑相同，在其一端具有外螺紋，另一端具有內(nèi)螺紋，并且在內(nèi)螺紋部分的附近形成至少一個(gè)小直徑部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式管狀鉆桿，其特征在于，所述小直徑部分的外徑是所述鉆桿外徑的90％或者更小，并且所述小直徑部分的長(zhǎng)度是所述鉆桿外徑的50％或者更大。
3.一種階梯式管狀鉆桿，其特征在于，在用于鉆機(jī)的鉆桿中，鉆桿外徑較大以便大致與孔直徑相同，在其兩端都具有外螺紋，使得所述鉆桿通過(guò)套管連接，并且在外螺紋部分的附近形成至少一個(gè)小直徑部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的階梯式管狀鉆桿，其特征在于，所述小直徑部分的外徑是套管外徑的90％或者更小，并且所述小直徑部分的長(zhǎng)度是所述套管外徑的50％或者更大。
5.一種鉆機(jī)，其特征在于，它采用根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的階梯式管狀鉆桿作為鉆桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆機(jī)，其特征在于，采用階梯式管狀鉆桿作為尖端鉆桿。
全文摘要
在本發(fā)明中，在用于鉆機(jī)的鉆桿中，鉆桿外徑較大以大致與孔直徑相同，在其一端制有外螺紋，另一端制有內(nèi)螺紋，并且在內(nèi)螺紋部分的附近形成至少一個(gè)小直徑部分。這種階梯式管狀鉆桿能夠減少孔道彎曲。另外，對(duì)于采用這種階梯式管狀鉆桿的鉆孔來(lái)說(shuō)，階梯式管狀鉆桿可以很容易地定位，這樣就可以更加有效和安全地進(jìn)行連接和回收工作。
文檔編號(hào)E21B17/02GK1460145SQ02800916
公開(kāi)日2003年12月3日 申請(qǐng)日期2002年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者金子勉, 松田年雄 申請(qǐng)人:古河機(jī)械金屬株式會(huì)社