專利名稱：潛孔錘偏心跟管鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地礦、水電、公路、鐵路等領域用的鉆具，特別是沖擊式的偏心鉆具。
背景技術：
已有的潛孔錘偏心跟管鉆具，主要有兩件套和三件套兩種，二件套鉆具主要由階梯軸形的導正器，用聯接銷安裝在導正器上的偏心鉆頭構成，由于聯接銷在鉆進過程中承擔傳遞全部的扭矩，而聯接銷又置于偏心鉆頭的銷孔中和導正器的柱面部位，三者的配合部位存在間隙，在鉆進過程中易于磨損甚至磨斷，導致鉆頭掉落，鉆具失效。此外，由于沒有中心鉆頭導向定位，鉆井易斜。三件套的鉆具主要由階梯軸形的導正器，用中心桿與導正器的中心孔螺紋連接的中心鉆頭，套裝在中心鉆頭的中心桿上的偏心擴孔鉆頭構成。這種結構的中心鉆頭與導正器之間的螺紋副承擔傳遞中心鉆頭和偏心擴孔鉆頭的全部的扭矩，對材料及加工要求高，制造較困難。此外，由于鉆頭在工作過程中，需要經常反轉，排出巖渣，以防埋鉆。因此，存在鉆具反轉時螺紋連接解脫，而導致鉆頭掉落的隱患。
實用新型內容鑒于上述，本實用新型的目的在于提供一種連接可靠、扭矩傳遞可靠、使用壽命長的潛孔錘偏心跟管鉆具。
本實用新型在三件套的潛孔錘偏心跟管鉆具基礎上，采用將偏心擴孔鉆頭和中心鉆頭套裝在階梯軸形的導正器偏心軸上，用聯接銷固定和鍵傳遞扭矩來實現其目的，并進一步采用定位銷鎖定聯接銷來實現其目的。
本實用新型的潛孔錘偏心跟管鉆具(參見附圖)，包含階梯軸形的導正器(1)，與導正器后部連接的沖擊器(9)及其套置在導正器外且與導正器呈跟鉆式連接的跟管，其特征在于導正器前部有偏離導正器中心軸線的偏心軸(6)，偏心軸上從后向前呈鍵連接地依次套置有偏心擴孔鉆頭(15)和與導正器同中心軸線的中心鉆頭(20)，偏心軸與中心鉆頭間有聯接銷(26、30)。
上述的聯接銷(26)與中心鉆頭(20)的橫銷孔(24)吻合且與偏心軸(6)外周面上的銷槽(25)吻合，中心鉆頭中有定位銷(27)，定位銷沿聯接銷的橫向伸入銷孔中的聯接銷的端頭的前方，定位銷接伸縮式的彈簧(29)。
上述的定位銷(27)和彈簧(29)可以容納在中心鉆頭(20)的定位銷孔(28)中，定位銷孔沿中心鉆頭軸線且定位銷孔的孔口端貫穿中心鉆頭的前端端面，在孔口端連接有合金齒(16)。
上述的聯接銷(30)可以呈管形，與中心鉆頭(20)的橫銷孔(24)吻合且與偏心擴孔鉆頭(15)外周面上的銷槽(25)吻合，聯接銷的管腔中有伸縮式的彈簧(32)及其相接的伸縮頭(31)，中心鉆頭中有沿聯接銷的橫向的定位銷(34)，定位銷與伸縮頭卡接。
上述的偏心軸(6)上可以有沿軸線的鍵(7)，所說的中心鉆頭(20)的中心孔中有與鍵吻合的鍵槽(23)，上述的偏心擴孔鉆頭(15)的中心孔(17)的一側有呈偏心弧形的弧形鍵槽(18)，弧形鍵槽的偏心弧形的一端與健吻合時，偏心軸的軸線(N)與導正器的軸線(M)重合，偏心弧形的另一端與健吻合時，偏心軸的軸線偏離導正器的中心軸線。也可以是在偏心擴孔鉆頭的中心鉆頭有鍵，而在偏心軸上有相對應的弧形鍵槽和鍵槽。
上述的中心鉆頭(20)的周面上有豎向貫通的鉆頭排渣槽(21)，所說的導正器(1)的周面上有豎向貫通的導正器排渣槽(4)，所說的跟管有與導正器(1)的軸肩(5)相接的管靴(10)和與管靴聯接的套管(11)，所說的沖擊器(9)與管靴和套管之間有與導正器排渣槽相通的排渣隙(14)。
本實用新型的使用與通常的三件套的潛孔錘偏心跟管鉆具相同。
本實用新型與現有潛孔錘偏心跟管鉆具比較，具有如下的優(yōu)點和效果。
一、本實用新型的導正器套裝偏心擴孔鉆頭和中心鉆頭，并用聯接銷固定、鍵傳遞扭矩的結構，由于導正器上的鍵與偏心擴孔鉆頭上的弧形鍵槽和中心鉆頭的鍵槽的配合緊密，定位準確，從而大大改善了受力條件，扭矩傳遞可靠，能減少配合件間的磨損，延長鉆具的使用壽命。
二、本實用新型的聯接銷的定位銷結構，使偏心擴孔鉆頭和中心鉆頭與導正器的聯接可靠，能有效地避免鉆頭掉落。
三、本實用新型的鉆頭排渣槽、導正器排渣槽和排渣隙結構，使本鉆具排渣順暢，從而提高鉆具的鉆進速度。
四、本實用新型的中心鉆頭和偏心擴孔鉆頭的組合結構，由于中心鉆頭與沖擊器以及套管的中心線重合，受力條件非常好，鉆進速度快，中心鉆頭承擔了絕大多數破巖鉆進任務；而且，鉆進的導向性好，鉆孔不易偏斜。
本實用新型潛孔錘偏心跟管鉆具適于與巖心立軸鉆機、全液壓水井鉆機、機械和液壓驅動的錨桿鉆機等配套使用，適用于地質勘察、地質災害治理、深基坑、高邊坡堆積層錨固、隧道塌方管棚支護、滲流井的預支護、卵石層下砂層注漿、卵石層高壓旋噴帷幕等領域。
下面，再用實施例及其附圖對本實用新型作進一步地說明。


圖1 是本實用新型的一種潛孔錘偏心跟管鉆具的鉆進狀態(tài)的結構示意圖。
圖2 是圖1的本鉆具的A-A剖視圖。
圖3 是圖1的本鉆具的B-B剖視圖。
圖4 是圖3的C-C剖視圖。
圖5 是圖1左視的導正器、偏心擴孔鉆頭、中心鉆頭、聯接銷的分解示意圖。
圖6 是圖1的潛孔錘偏心跟管鉆具的另一種中心鉆頭的B-B剖視圖。
圖7 是圖6的D-D剖視圖。
具體實施方式
實施例1本實用新型的一種潛孔錘偏心跟管鉆具，如附圖所示。由導正器、沖擊器、跟管、偏心擴孔鉆頭、中心鉆頭、聯接鎖定機構等構成。
上述的導正器1，參見圖1、5，呈階梯軸形，中心有沿中心軸線貫通的中心通孔2，導正器的直徑較小的后部即圖示的上部，制成花鍵軸3，大直徑的中部的軸面上有沿導正器軸向貫通的直條形的導正器排渣槽4，直徑最大的中部的上部的前端形成軸肩5。導正器前部即圖示的下部為偏心軸6，偏心軸的軸線N偏離導正器的軸線M，偏心軸的軸面上有呈一體制成的沿軸向凸起的鍵7。偏心軸上的鍵的上端與中部的端面之間間隔適當距離，形成缺口8。
上述的沖擊器9，參見圖1，采用通常結構，外周呈直圓柱形，中心有沿軸線貫通的中心孔(圖中未表示)。沖擊器的下端的中心孔制有花鍵槽，依靠花鍵槽，將沖擊器固裝在導正器的后部的花鍵軸3上。沖擊器的外周圓柱直徑應小于導正器的最大直徑。
上述跟管，參見圖1，采用通常的同步跟管結構，由套置在導正器中部的管靴10和套置在沖擊器外周的套管11組成，套管與管靴依靠管螺紋12聯接。也可以采用焊接聯接或鉚接聯接。管靴的管孔的下端制出與導正器的軸肩5相吻合的內臺階13，依靠軸肩與內臺階的配合，使管靴和套管跟隨鉆進運動。由于導正器以最大直徑部與管靴的內壁配合，從而套管內壁與沖擊器之間形成與導正器排渣槽相通的圓環(huán)柱形的排渣隙14。
上述的偏心擴孔鉆頭15，參見圖1、2、5，呈圓環(huán)形，圓環(huán)下端制有通常的合金齒16，偏心擴孔鉆頭的中心孔17的中下部的一側有呈偏心弧形的弧形鍵槽18，從而在弧形鍵槽的上方形成向內凸起的與偏心軸上的缺口8吻合的弧形凸環(huán)19。將偏心擴孔鉆頭套置在導正器前部的偏心軸6的后部?；⌒捂I槽應制成當轉動偏心擴孔鉆頭15至弧形鍵槽17的一端與健5吻合時，偏心擴孔鉆頭的軸線N與導正器的軸線M重合。當偏心擴孔鉆頭轉至偏心弧形的另一端與健吻合時，偏心擴孔鉆頭的軸線N偏離導正器的軸線M，此時弧形凸環(huán)19卡入缺口8中。偏心擴孔鉆頭依靠弧形鍵槽與鍵的配合，傳遞扭矩。
上述的中心鉆頭20，參見圖1、3、4、5，呈圓環(huán)形，圓環(huán)下端制有通常的合金齒16，中心鉆頭與導正器同中心軸線，中心鉆頭的外周面上有豎向貫通的鉆頭排渣槽21。中心鉆頭的偏心的中心孔22與偏心軸6相吻合，中心孔22中有與偏心軸上的鍵7吻合的鍵槽23。中心鉆頭依靠鍵槽與鍵的配合，傳遞扭矩。中心鉆頭的圓環(huán)部有垂直于軸線且貫穿外圓周面的圓柱形的橫銷孔24，銷孔可以是盲孔。在對應于銷孔位置的偏心軸上制有與銷孔吻合的銷槽25。
上述的聯接鎖定機構由聯接銷和定位銷構成?？梢杂袃煞N結構。
第一種聯接鎖定機構上述的聯接銷26，參見圖1、3、4、5，呈直圓柱形，將聯接銷插入橫銷孔24和銷槽25，將中心鉆頭20固定在偏心軸6上，從而也將中心鉆頭上方的偏心擴孔鉆頭15固定在偏心軸上。
上述的定位銷27，參見圖3、4、5，呈階梯軸形，呈滑配合地安裝在中心鉆頭上的定位銷孔28中，定位銷孔呈沿中心鉆頭軸向的圓柱階梯形，定位銷孔的大直徑端貫穿中心鉆頭的前端的端面，小直徑端與橫銷孔24貫接連通，定位銷孔中的定位銷的小端經伸入銷孔并位于聯接銷26的端頭的前方，定位銷的大端接伸縮式的彈簧29，定位銷孔的孔口部用通常的合金齒16封閉。在彈簧的彈力作用下，伸入銷孔的定位銷鎖定聯接銷。這種結構的優(yōu)點是動作可靠，節(jié)省材料。此外，利用合金齒既封堵了定位銷的孔口，又使鉆頭不致出現缺位鉆齒。
第二種聯接鎖定機構上述的聯接銷30，參見圖1、6、7，呈端口為縮口的直圓管形，其管腔中的前端有階梯軸形的伸縮頭31，伸縮頭的小端伸出縮口，伸縮頭的斷面可以呈圓形，也可以是矩形。伸縮頭后接伸縮式的彈簧32，彈簧后端用堵塞33封堵。聯接銷與中心鉆頭和偏心軸的聯接結構與第一種聯接鎖定機構相同。
上述的定位銷34，參見圖6、7，呈條桿形，其斷面可以呈圓形，也可以是矩形。定位銷的中部制有卡口35，卡口可以是孔形，也可以缺口形。定位銷呈滑配合地安裝在中心鉆頭上的定位銷孔36中，定位銷孔呈沿中心鉆頭軸向和盲孔形，孔口位于中心鉆頭的后端面。定位銷孔的中部與銷孔貫接連通。依靠彈簧32，將聯接銷30的伸縮頭31插入定位銷34的卡口35中，鎖定聯接銷。這種結構的聯接銷和定位銷相互自鎖，保證了中心鉆頭與導正器之間連接具有良好的可靠性，且裝配、拆卸都非常方便，徹底解除了掉鉆隱患。
使用本實用新型，將沖擊器9與通常采用的動力機傳動聯接。轉動偏心擴孔鉆頭15使偏心擴孔鉆頭轉動收回至中心位置時，本鉆具能在由管靴10和套管11連接成的跟管內作自由上下和進出運動。在動力機的驅動下，當本鉆具正向旋轉時，偏心擴孔鉆頭轉動至偏心鉆進位置，參見圖1，中心鉆頭20和偏心擴孔鉆頭相互配合進行破巖鉆進，同時導正器1的軸肩5帶動管靴和套管同步跟進。破巖時的沖擊力經沖擊器9的沖擊活塞(圖中未表示)、導正器1傳遞到偏心擴孔鉆頭和中心鉆頭的合金齒16上。其扭矩則由鉆桿(圖中未表示)經沖擊器9、導正器1及其偏心軸6和鍵7傳遞至偏心擴孔鉆頭和中心鉆頭，形成鉆孔37。使用經沖擊器9和導正器1的中心通孔2送到鉆孔底部的壓縮空氣，吹動鉆進產生的巖粉，經中心鉆頭上的鉆頭排渣槽20、偏心擴孔鉆頭與鉆孔的孔壁間的間隙、導正器排渣槽4，套管與沖擊器間的排渣隙14、鉆桿與套管的環(huán)形間隙(圖中未表示)排出，如圖1中箭頭所示。當鉆到所需孔深時，反轉鉆具使偏心擴孔鉆頭收斂回位，即可提出鉆具，完成鉆孔工作。
本實施例鉆具特別適于地層復雜且十分堅硬的花崗片麻巖的鉆孔工程。
權利要求1.一種潛孔錘偏心跟管鉆具，包含階梯軸形的導正器(1)，與導正器后部連接的沖擊器(9)及其套置在導正器外且與導正器呈跟鉆式連接的跟管，其特征在于導正器前部有偏離導正器中心軸線的偏心軸(6)，偏心軸上從后向前呈鍵連接地依次套置有偏心擴孔鉆頭(15)和與導正器同中心軸線的中心鉆頭(20)，偏心軸與中心鉆頭間有聯接銷(26、30)。
2.根據權利要求1所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的聯接銷(26)與中心鉆頭(20)的橫銷孔(24)吻合且與偏心軸(6)外周面上的銷槽(25)吻合，中心鉆頭中有定位銷(27)，定位銷沿聯接銷的橫向伸入銷孔中的聯接銷的端頭的前方，定位銷接伸縮式的彈簧(29)。
3.根據權利要求2所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的定位銷(27)和彈簧(29)容納在中心鉆頭(20)的定位銷孔(28)中，定位銷孔沿中心鉆頭軸線且定位銷孔的孔口端貫穿中心鉆頭的前端端面，在孔口端連接有合金齒(16)。
4.根據權利要求1所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的聯接銷(30)呈管形，與中心鉆頭(20)的橫銷孔(24)吻合且與偏心軸(6)外周面上的銷槽(25)吻合，聯接銷的管腔中有伸縮式的彈簧(32)及其相接的伸縮頭(31)，中心鉆頭中有沿聯接銷的橫向的定位銷(34)，定位銷與伸縮頭卡接。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的偏心軸(6)上有沿軸線的鍵(7)，所說的中心鉆頭(20)的中心孔中有與鍵吻合的鍵槽(23)，所說的偏心擴孔鉆頭(15)的中心孔(17)的一側有呈偏心弧形的弧形鍵槽(18)，弧形鍵槽的偏心弧形的一端與健吻合時，偏心軸的軸線(N)與導正器的軸線(M)重合，偏心弧形的另一端與健吻合時，偏心軸的軸線偏離導正器的中心軸線。
6.根據權利要求1、2、3或4所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的中心鉆頭(20)的周面上有豎向貫通的鉆頭排渣槽(21)，所說的導正器(1)的周面上有豎向貫通的導正器排渣槽(4)，所說的跟管有與導正器(1)的軸肩(5)相接的管靴(10)和與管靴聯接的套管(11)，所說的沖擊器(9)與管靴和套管之間有與導正器排渣槽相通的排渣隙(14)。
7.根據權利要求5所述的潛孔錘偏心跟管鉆具，其特征在于所說的中心鉆頭(20)的周面上有豎向貫通的鉆頭排渣槽(21)，所說的導正器(1)的周面上有豎向貫通的導正器排渣槽(4)，所說的跟管有與導正器(1)的軸肩(5)相接的管靴(10)和與管靴聯接的套管(11)，所說的沖擊器(9)與管靴和套管之間有與導正器排渣槽相通的排渣隙(14)。
專利摘要本實用新型的潛孔錘偏心跟管鉆具，涉及地礦、水電、公路、鐵路等領域用的鉆具，特別是沖擊式的偏心鉆具。旨在解決已有鉆具傳遞扭矩性能較差，聯接不可靠，存在鉆頭掉落的隱患。本鉆具包含階梯軸形的導正器(1)，與導正器后部連接的沖擊器(9)及其套置在導正器外且與導正器呈跟鉆式連接的跟管，導正器前部有偏離導正器中心軸線的偏心軸(6)，偏心軸上從后向前呈鍵連接地依次套置有偏心擴孔鉆頭(15)和與導正器同中心軸線的中心鉆頭(20)，偏心軸與中心鉆頭間有聯接銷(26、30)。適于與巖心立軸鉆機、全液壓水井鉆機、錨桿鉆機等配套，用于地質勘察、地質災害治理、深基坑、高邊坡堆積層錨固、隧道塌方管棚支護、滲流井的預支護、卵石層高壓旋噴帷幕等領域。
文檔編號E21B1/00GK2663639SQ20032011520
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權日2003年12月5日
發(fā)明者趙建勤 申請人:中國地質科學院探礦工藝研究所