專利名稱:鉆孔機構(gòu)的制作方法
本發(fā)明涉及鉆孔結(jié)構(gòu)，特別是，但又不僅僅是沖擊式鉆機的結(jié)構(gòu)。
利用鉆桿柱已眾所周知，它具有在其下端裝有切削頭的同軸管子，驅(qū)動整個鉆桿柱使切削頭旋轉(zhuǎn)，加壓流體經(jīng)管子之間的環(huán)形空間輸往錘擊機械并藉其獲得錘擊作用。
對于這種設計以前曾經(jīng)建議(例如可見GB 2117428B)將切削頭裝在一個卡頭里，此時驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是從鉆桿柱的外管經(jīng)切削頭柄部的花鍵和裝于卡頭的共動銷釘或“半月”環(huán)輸往切削頭。采用這種設計后發(fā)見，花鍵的磨損非?？欤虼诵枰^頻密地提出鉆桿柱以更換卡頭/切削頭。而且，卡頭/切削頭組合的損壞可能導致切削頭的分離，鉆孔因此可能被廢棄。
本發(fā)明的一個目的是提出一種改進卡頭/切削頭設計的沖擊式鉆機。
根據(jù)本發(fā)明提出的一種鉆孔機構(gòu)，它具有一個管形套筒，其一端連接鉆桿柱，而另一端車有內(nèi)螺紋;一個管形卡頭，其一端具有與上述套筒內(nèi)螺紋嚙合的螺紋，而另一端具有至少一個軸向突出的卡爪;一個切削頭，它具有容納上述卡爪的一個凹槽以及延伸經(jīng)過卡頭螺紋部份的直桿部份;當卡頭處于套筒上的適當位置時防止切削頭從卡頭移動的保持裝置;切削頭可相對卡頭作有限的軸向移動，上述卡爪提供了套筒和切削頭之間的驅(qū)動連接。
這種設計在卡頭上采用軸向延伸卡爪以作驅(qū)動連接后，簡化了卡頭和切削頭的裝配，而且也保證了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩可以通過重型結(jié)構(gòu)件并以比在一般結(jié)構(gòu)中離鉆機軸線更大的徑向距離來傳輸。
附圖是一臺沖擊式鉆機的局部剖面圖，表示本發(fā)明的一個實例。
所示沖擊式鉆機有一個管形外套筒10，使用時其上端連接同軸鉆桿柱(未示)的外管。套筒10的下端有內(nèi)螺紋10a。
管形卡頭11有一個與內(nèi)螺紋10a配合的外螺紋部份11a。卡頭11具有至少一個軸向突出的卡爪11b，其外表面基本上與套筒10的外表面同高。最好是有兩個或更多這樣的卡爪。
具有若干切削齒(未示)的切削頭12藉卡頭11保持在套筒10上。該切削頭有一個在管形卡頭11內(nèi)滑動配合的直桿部份12a。而且，在切削頭上形成容納卡爪的一個或多個凹槽12b。
切削頭12的直桿部份12a上至少有一個凹槽，或如所示的幾個，即三個凹槽12c容納裝配在卡頭11壁部橫孔內(nèi)的銷釘13。這些凹槽12c與銷釘?shù)某叽珀P(guān)系是使銷釘限止切削頭12相對卡頭11軸向向下移動，而向上移動的限止是靠切削頭12與卡爪11b自由端之間的直接接觸。
在套筒10上裝配切削頭12和卡頭11極其簡單。將卡頭11部份插進套筒并將螺紋擰到卡頭壁部橫孔仍然離開套筒10端部的位置。然后，切削頭在正確對準后插入以使卡頭的卡爪11b伸進切削頭的凹槽。銷釘13插入后再轉(zhuǎn)動卡頭使之完全插入并擰緊。
銷釘13藉套筒10保持，它反過來又保持切削頭，不過留有有限軸向移動的余地。驅(qū)動切削頭的轉(zhuǎn)矩是通過卡爪11b施加，而并非通過銷釘13。切削頭直桿部份12a的上端高出于卡頭的上端并位于一般的流體驅(qū)動沖擊機構(gòu)(未示)的氣錘14行程之中。
在所示的實施中，氣錘機構(gòu)的排氣通道是一個在套筒10與襯管16之間的環(huán)形截面通道15，而襯管與卡頭的上端相接。排氣實際上經(jīng)切削頭12直桿部份12a外面的縱向槽18流出鉆機。槽經(jīng)鄰近上端的卡頭壁上的口19與通道15相通。
槽18沿切削頭的直桿部份延伸并與切削頭的斜的內(nèi)排氣口20相通，排氣口將部份排氣向上導入切削頭12的內(nèi)部;槽又與切削頭的軸向排氣口21相通，它將剩余的排氣導出至切削頭的導向面以提供一個冷卻氣流。要注意槽18實際上將空氣導向凹槽12b，它使排出氣流起“清洗”卡頭和切削頭相互嚙合表面的作用以清除屑粒并減少這些表面的磨損。
內(nèi)口20可以省略以獲得最大的“清洗”作用。
當鉆桿柱升起或鉆機進入地下穴時，切削頭可相對卡頭降下，其作用是阻塞排氣口19使錘機構(gòu)的操作停止。排氣壓力對切削頭的影響加速了該降下作用。
所示的鉆機也包括一個取樣管23，它用來把在把在鉆井時產(chǎn)生的碎屑帶回到地面裝置。管子23和圍繞管子23的內(nèi)襯管24構(gòu)成一個環(huán)形通道，高壓沖洗空氣可經(jīng)其到達由端件25形成的向上環(huán)形噴咀。該噴咀將沖洗空氣向上導入取樣管并帶走碎屑。取樣管和噴咀裝置非本發(fā)明基本的東西。
切削頭的切削面可采取各種不同的形式，視孔通過的地層的本質(zhì)和是否需要取擾動巖心樣品抑不擾動樣品或者是否應用標準外沖洗來選擇一個合適的切削頭。
切削頭的直桿部份與卡頭軸向孔在較長的軸向范圍里保持較高精度的配合以保證切削頭精確對中和剛性裝夾。它改進了切削頭和卡頭的概率壽命。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用卡爪11b代替類似銷釘13或半月環(huán)等銷釘傳輸轉(zhuǎn)矩，顯著延長了切削頭和卡頭的使用壽命。
當然，卡頭和切削頭用于沒有內(nèi)裝錘機構(gòu)的單管鉆桿柱，或者用于采用外沖洗的沖擊式鉆機是可以理解的。
權(quán)利要求
1.一種鉆孔機構(gòu)具有一個管形套筒，其一端連接鉆桿柱，在上述套管的另一端車有內(nèi)螺紋；一個管形卡頭，其一端具有與上述套筒內(nèi)螺紋嚙合的螺紋部份。其另一端具有至少一個軸向突出的卡爪；一個切削頭，它具有一個容納上述卡爪的凹槽以及一個延伸經(jīng)過卡頭螺紋部份的直桿部份；當卡頭在套筒上適當?shù)奈恢脮r防止切削頭從卡頭移動的保持裝置；切削頭可相對卡頭作有限的軸向移動，以及上述卡爪在套筒和切削頭之間提供驅(qū)動連接。
2.權(quán)利要求
1所述之鉆孔機構(gòu)，特征在于，卡頭上有若干上述卡爪，而切削頭有若干容納相應卡爪的凹槽。
3.權(quán)利要求
1所述之鉆孔機構(gòu)，其特征在于，上述保持裝置包括至少一個放在上述套筒內(nèi)卡頭壁中橫孔里的銷釘，上述銷釘向里伸入切削頭直桿部份的一個凹槽，上述銷釘限止切削頭在應用時軸向向下移動，而軸向向上移動的限止是靠切削頭與卡爪自由端之間的直接接觸。
4.權(quán)利要求
1所述之鉆孔機構(gòu)，其特征在于，它還包括一個由壓縮空氣驅(qū)動的錘，從錘排出的空氣流經(jīng)卡頭的一個口，如果切削頭被相對卡頭降下時，該口被活塞直桿部分堵住。
5.權(quán)利要求
4所述之鉆孔機構(gòu)，其特征在于，切削頭直桿部分的外表面有一條軸向槽，它與上述口以及切削頭的上述凹槽相通，排出空氣“清洗”卡頭與切削頭互相嚙合的面。
6.參照并如附圖所示，鉆孔結(jié)構(gòu)基本上如上所述。
專利摘要
一種鉆孔結(jié)構(gòu)包括一個圓形套筒(10)，一個用螺紋裝于套筒一端的卡頭(11)以及一個被夾頭夾持的切削頭(12)。卡頭具有至少一個軸向突出并容納在切削頭上相應凹槽(12b)內(nèi)的卡爪(11b)以作為從套筒經(jīng)卡頭向切削頭傳輸轉(zhuǎn)矩的一種裝置。切削頭(12)借至少一個伸入切削頭槽內(nèi)的銷釘(13)保持在鉆頭上，它可作有限的軸向移動。
文檔編號E21B21/00GK87103385SQ87103385
公開日1987年11月18日 申請日期1987年5月5日
發(fā)明者梅爾文·塞繆爾·詹姆斯·恩尼斯 申請人:梅爾文·塞繆爾·詹姆斯·恩尼斯導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan