一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，包括解除鉆頭，還包括測量鉆頭，解除鉆頭內(nèi)壁設置有驅(qū)動齒，測量鉆頭外壁設置有與驅(qū)動齒適配的從動齒，測量鉆頭上開設有伸縮片安裝孔，測量鉆頭內(nèi)設置有L形的伸縮片，伸縮片一端穿出伸縮片安裝孔并位于驅(qū)動齒和從動齒的嚙合處底部，伸縮片另一端為楔形倒鉤部，設置在測量鉆頭中的彈簧為伸縮片提供徑向的向外壓力，測量鉆頭內(nèi)設置有頂筒，頂筒的頂部的內(nèi)壁設置有與楔形倒鉤部適配的楔形鉤部。本實用新型實現(xiàn)解除孔與測量孔同心；構(gòu)思嚴密、設計巧妙、尺寸合理；結(jié)構(gòu)體系和總體布局簡單，易于實施。
【專利說明】
一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及鉆測領域，具體涉及一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，適用于應力解除。
【背景技術】
[0002]人類對地應力的認識最早出現(xiàn)于20世紀初，最具代表性的測試裝置是于20世紀50年代由美國礦務局研制出來的USBM鉆孔變形計，實現(xiàn)了對巖體進行應力解除的地應力測試方法。至今，應力解除法依然是主要的地應力測量方法。
[0003]應力解除法的操作是先打一個大鉆孔到接近測點的預定深度，然后向前打同心小鉆孔;在小鉆孔內(nèi)安裝三軸應變計(孔壁應變法)或孔徑變形傳感器(孔徑變形法)等;最后延伸大鉆孔，將筒狀巖芯與基巖分離，實現(xiàn)應力解除。
[0004]應力解除法的成敗以及測試精確取決于解除孔和測量孔是否同心，通常分開鉆孔很難保證同心度，精度較高的鉆測一體化裝置(解除鉆和測量鉆同步)也很難達到高精度的同心度。因此，如何突破基于應力解除法的解除孔和測量孔同心問題較為關鍵。
[0005]鑒于目前存在的問題，本實用新型提出一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，利用同心軸、承臺以及軸承的相互配合來實現(xiàn)解除鉆頭與測量鉆頭在鉆進過程中保持同心，從而實現(xiàn)形成的解除孔與測量孔的同心。該裝置的優(yōu)點在于:結(jié)構(gòu)簡單和可靠性高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的在于提供了一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，構(gòu)思新穎、設計巧妙、結(jié)構(gòu)合理、可靠度高、易于實現(xiàn)，提升了應力解除法裝置的探測精度，具有廣闊的應用前景。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術措施:
[0008]—種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，包括解除鉆頭，還包括測量鉆頭，解除鉆頭內(nèi)壁設置有驅(qū)動齒，測量鉆頭外壁設置有與驅(qū)動齒適配的從動齒，測量鉆頭上開設有伸縮片安裝孔，測量鉆頭內(nèi)設置有L形的伸縮片，伸縮片一端穿出伸縮片安裝孔并位于驅(qū)動齒和從動齒的嚙合處底部，伸縮片另一端為楔形倒鉤部，設置在測量鉆頭中的彈簧為伸縮片提供徑向的向外壓力，測量鉆頭內(nèi)設置有頂筒，頂筒的頂部的內(nèi)壁設置有與楔形倒鉤部適配的楔形鉤部，
[0009]如上所述的測量鉆頭內(nèi)壁設置有支撐臺，頂筒外壁設置有凸臺，凸臺設置在支撐臺上。
[0010]如上所述的解除鉆頭的頂部內(nèi)壁設置有承臺，承臺上設置有軸承，軸承套設在同心軸上，同心軸與測量鉆頭軸接。
[0011 ]解除鉆頭通過驅(qū)動齒帶動從動齒鉆動，伸縮片在彈簧的推力作用下，處于伸開狀態(tài)，在從動齒和伸縮片的共同作用下，解除鉆頭將驅(qū)動測量鉆頭螺旋前進，進行測量孔的鉆進過程。此時，頂筒在支撐臺的支撐下，與測量鉆頭同步前進。當測量鉆頭到位后，測量鉆頭在解除鉆頭的驅(qū)動下，會繼續(xù)往下前進，此時，頂筒會觸碰到測量孔內(nèi)的巖石表面，在巖石的反作用力下，頂筒將向上推動伸縮片，由于伸縮片不能夠向上運動，楔形鉤部的楔面與楔形倒鉤部的楔面適配，頂筒上的楔形鉤部的作用下，楔形倒鉤部帶動整個伸縮片向內(nèi)移動，此時彈簧壓縮，當頂筒向上移動一定距離后，伸縮片完全進入測量鉆頭內(nèi)部，此狀態(tài)為解除鉆頭和測量鉆頭將脫離的臨界狀態(tài)。解除鉆頭在旋轉(zhuǎn)的過程中，有向下的力，驅(qū)動齒向下前進，由于少了伸縮片的阻擋，與從動齒之間發(fā)生分離，此時，解除鉆頭與測量鉆頭之間發(fā)生脫離，解除鉆頭進行解除孔鉆進過程，測量鉆頭在測量孔內(nèi)處于靜止狀態(tài)。解除鉆頭在動力作用下螺旋鉆進，直至解除孔完全形成，軸承均未滑出同心軸的末端，在整個運動過程中，在軸承的外力作用下，解除鉆頭所形成的解除孔與測量孔保持同心狀態(tài)，且解除鉆頭與測量鉆頭之間的摩擦力小。
[0012]測量鉆頭用于測量孔的鉆孔，其外徑與所需測量孔直徑一致。
[0013]解除鉆頭用于解除孔的鉆孔，其外徑與所需解除孔直徑一致。
[0014]本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)勢:
[0015]1、本發(fā)明利用機械構(gòu)件之間的相互配合，實現(xiàn)解除孔與測量孔同心；
[0016]2、本實用新型的構(gòu)思嚴密、設計巧妙、尺寸合理；
[0017]3、本實用新型的結(jié)構(gòu)體系和總體布局簡單，易于實施。
[0018]本實用新型利用同心軸、承臺以及軸承的相互配合來實現(xiàn)解除鉆頭與測量鉆頭在鉆進過程中保持同心，從而實現(xiàn)形成的解除孔與測量孔的同心。該裝置設計巧妙，構(gòu)思嚴密，結(jié)構(gòu)體系簡單，易于實施。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020]圖2為控制部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3為控制部件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為測量孔鉆進過程示意圖；
[0023]圖5為測量孔到位示意圖；
[0024]圖6為解除孔鉆進過程示意圖。
[0025]圖中:1-軸承;2-承臺；3-同心軸；4-解除鉆頭;5-控制部件;6_測量鉆頭;7_伸縮片安裝孔;51-驅(qū)動齒;52-從動齒;53-伸縮片;54-彈簧;55-頂筒;56-支撐臺；57-楔形鉤部；58-楔形倒鉤部;59-凸臺。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施示例對本實用新型進一步說明:
[0027]—種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，包括解除鉆頭4，還包括測量鉆頭6，解除鉆頭4內(nèi)壁設置有驅(qū)動齒51，測量鉆頭6外壁設置有與驅(qū)動齒51適配的從動齒52，測量鉆頭6上開設有伸縮片安裝孔7，測量鉆頭6內(nèi)設置有L形的伸縮片53，伸縮片53—端穿出伸縮片安裝孔7并位于驅(qū)動齒51和從動齒52的嚙合處底部，伸縮片53另一端為楔形倒鉤部58，設置在測量鉆頭6中的彈簧54為伸縮片53提供徑向的向外壓力，測量鉆頭6內(nèi)設置有頂筒55，頂筒55的頂部的內(nèi)壁設置有與楔形倒鉤部58適配的楔形鉤部57，
[0028]測量鉆頭6內(nèi)壁設置有支撐臺56，頂筒55外壁設置有凸臺59，凸臺59設置在支撐臺56上。
[0029]解除鉆頭4的頂部內(nèi)壁設置有承臺2，承臺2上設置有軸承I，軸承I套設在同心軸3上，同心軸3與測量鉆頭6軸接。
[0030]如圖1所示，軸承I外側(cè)與解除鉆頭4相配合，下端面緊貼承臺2，承臺2設置于解除鉆頭4內(nèi)壁，可通過螺紋或者焊接以及整體加工等方式與解除鉆頭4相固定；同心軸3設置于測量鉆頭6頂部，可通過螺紋或者焊接以及整體加工等方式固定。軸承I選用徑向軸承，軸承I內(nèi)徑略大于同心軸3，軸承I外徑略大于解除鉆頭4相配合位置，便于過盈配合;承臺2的內(nèi)徑略小于軸承I內(nèi)徑，且大于同心軸3外徑;同心軸3與測量鉆頭6嚴格同心。
[0031]作為一種優(yōu)選方案，承臺2底部與控制部件5之間的設置間距大于在形成測量孔時解除鉆頭4底部與測量鉆頭6底部之間的距離與同心軸3的底面與控制部件5頂面之間的距離之和；同心軸3的高度大于軸承I的厚度、承臺2的厚度以及在形成測量孔時解除鉆頭4底部與測量鉆頭6底部之間的距離之和。
[0032]如圖2?3所示，控制部件5包括驅(qū)動齒51、從動齒52、伸縮片53、彈簧54和頂筒55。作為一種優(yōu)選方案，驅(qū)動齒51為兩個，兩個驅(qū)動齒51位于解除鉆頭4的中部，通過焊接或者螺紋固定在解除鉆頭4上，驅(qū)動齒51呈楔形，兩個驅(qū)動齒51在解除鉆頭4內(nèi)對稱分布，驅(qū)動齒51的齒部嚙合到從動齒52中，使得從動齒52形成完整的圓周環(huán)部;伸縮片53呈L狀，伸縮片53—端穿出伸縮片安裝孔7并位于驅(qū)動齒51和從動齒52的嚙合處底部，伸縮片53另一端朝下且伸縮片53另一端為楔形倒鉤部58，彈簧54位于兩個伸縮片53之間，彈簧54為兩個伸縮片53提供徑向的向外壓力；頂筒55位于測量鉆頭6內(nèi)部，位于伸縮片53下部，頂筒55的頂部的內(nèi)壁設置有與楔形倒鉤部58適配的楔形鉤部57，且頂筒55的內(nèi)徑大于伸縮片53的旋轉(zhuǎn)軌跡的內(nèi)徑，頂筒55的中下部存在一個外徑略大的凸臺59，頂筒55的底部為平面，頂筒55的底部與測量鉆頭6的底部之間的間距為測量鉆孔的深度值，支撐臺56位于測量鉆頭6內(nèi)部，通過焊接或者螺紋固定，其內(nèi)徑略大于頂筒55外徑。
[0033]如圖4所示，解除鉆頭4通過驅(qū)動齒51帶動從動齒52鉆動，伸縮片53在彈簧53的推力作用下，處于伸開狀態(tài)，在從動齒52和伸縮片53的共同作用下，解除鉆頭4將驅(qū)動測量鉆頭6螺旋前進，進行測量孔的鉆進過程。此時，頂筒55在支撐臺56的支撐下，與測量鉆頭6同步如進。
[0034]如圖5所示，當測量鉆頭6到位后，測量鉆頭6在解除鉆頭4的驅(qū)動下，會繼續(xù)往下前進，此時，頂筒55會觸碰到測量孔內(nèi)的巖石表面，在巖石的反作用力下，頂筒55將向上推動伸縮片53，由于伸縮片53不能夠向上運動，在楔形鉤部57的楔面和楔形倒鉤部58的楔面的配合作用下，伸縮片53向內(nèi)移動，此時彈簧54壓縮，當頂筒55向上移動一定距離后，伸縮片53完全進入測量鉆頭6內(nèi)部，此狀態(tài)為解除鉆頭4和測量鉆頭6將脫離的臨界狀態(tài)。
[0035]如圖6所示，解除鉆頭4在旋轉(zhuǎn)的過程中，有向下的力，驅(qū)動齒51向下前進，與從動齒52之間發(fā)生分離，此時，解除鉆頭4與測量鉆頭6之間發(fā)生脫離，解除鉆頭4進行解除孔鉆進過程，測量鉆頭4在測量孔內(nèi)處于靜止狀態(tài)。解除鉆頭4在動力作用下螺旋鉆進，直至解除孔完全形成，軸承I均未滑出同心軸3的末端，在整個運動過程中，在軸承I的外力作用下，解除鉆頭4所形成的解除孔與測量孔保持同心狀態(tài)，且解除鉆頭4與測量鉆頭6之間的摩擦力小。
[0036]部件材料及加工要求:
[0037]保證承臺2與解除鉆頭4同軸線；
[0038]同心軸3的外表面要求光滑，且保證與測量鉆頭6同軸線；
[0039]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改、補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，包括解除鉆頭(4)，其特征在于，還包括測量鉆頭(6)，解除鉆頭(4)內(nèi)壁設置有驅(qū)動齒(51)，測量鉆頭(6)外壁設置有與驅(qū)動齒(51)適配的從動齒(52)，測量鉆頭(6)上開設有伸縮片安裝孔(7)，測量鉆頭(6)內(nèi)設置有L形的伸縮片(53)，伸縮片(53)—端穿出伸縮片安裝孔(7)并位于驅(qū)動齒(51)和從動齒(52)的嚙合處底部，伸縮片(53)另一端為楔形倒鉤部(58)，設置在測量鉆頭(6)中的彈簧(54)為伸縮片(53)提供徑向的向外壓力，測量鉆頭(6)內(nèi)設置有頂筒(55)，頂筒(55)的頂部的內(nèi)壁設置有與楔形倒鉤部(58)適配的楔形鉤部(57)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，其特征在于，所述的測量鉆頭(6)內(nèi)壁設置有支撐臺(56)，頂筒(55)外壁設置有凸臺(59)，凸臺(59)設置在支撐臺(56)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)解除孔與測量孔同心的限位裝置，其特征在于，所述的解除鉆頭(4)的頂部內(nèi)壁設置有承臺(2)，承臺(2)上設置有軸承(1)，軸承(I)套設在同心軸(3)上，同心軸(3)與測量鉆頭(6)軸接。
【文檔編號】G01L5/00GK205670059SQ201620448945
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】汪進超, 王川嬰, 韓增強, 胡勝, 王益騰
【申請人】中國科學院武漢巖土力學研究所