專利名稱：擴孔鉆頭的制作方法
技術領域：
本實用新型屬一種沙礫、巖石的地層鉆頭。
背景技術：
在進行地層鉆孔時，由于地質條件的要求，有時要在鉆頭外設置鐵管，以防止鉆孔側壁的泥礫坍塌。通常鐵管要在鉆頭的帶動下一起向地層深處行進，所以帶鐵管的鉆頭通常要采用具有擴孔功能的鉆頭，也就是說具有對主鉆頭鉆出的孔進行擴張的功能，為了使鉆頭能從鐵管里抽出，現有的擴孔鉆頭有如下幾種形式①、偏心擴孔法，利用偏心軸原理向外移動而得到擴孔效果，但由于其圓周越大偏心力隨著增加，影響軸心線導向，所以對口徑大于323mm者基本在市場上已沒人使用；②、鉆頭連鉆頭套擴孔法，是利用鉆頭外加套型鉆頭而達到安裝鐵管的擴孔法，由于套型鉆頭是固定焊接在鐵管上，其擴孔部分不能縮回本體，所以當鐵管完成所需工序后，抽離地層時將很困難，如果鐵管永久留在地層下，由于套型鉆頭造價較高，會造成很大浪費；③、二個或三個板型鉆頭擴孔法是利用板型鉆頭磨擦地面，其特殊軸心位置令對等的二個或三個板型鉆頭向外移動而得到擴孔效果，但因軸心關系，其板型鉆頭擴孔的工作表面面積是同類型產品的最小者，因此鉆頭磨損非常快，而鉆進速度卻很慢；④、曲型件鉆頭利用法是利用主體轉動、導向鉆頭與地面接觸，其不足之處是沖擊力損失大，脫離鐵管時有不良影響；⑤、方型鉆頭擴孔法是利用方型件鉆頭傾斜向上移動達到擴孔效果，其不足之處是當用于穿越松軟沙礫、泥層時使用不便。

發明內容
本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單，沖擊力傳遞直接、損耗小，受力合理，擴孔工作面大，操作方便、使用壽命長的擴孔鉆頭。
解決上述問題的技術方案是(參見實施例圖)本實用新型設有下端面帶硬質合金珠(4)的主鉆基體(3)，其特征在于主鉆基體下端面中心孔設有動配合插入的中心導向鉆頭(5)，中心導向鉆頭體上設有擴徑部位(10)，擴徑部位側壁上設有圓周向均勻分布的不少于兩個的軸向弧面凸角(10a)，凸角的弧面與主鉆基體(3)圓孔壁面滑動配合連接，各凸角所對應的主鉆基體側壁上設有導向孔(13)，每個導向孔內動配合地嵌有帶復位彈簧的擴孔鉆塊(2)，擴孔鉆塊里端與中心導向鉆頭擴徑部位(10)接觸連接，中心導向鉆頭上還設有聯動部位(11)，聯動部位側壁上圓周向均勻設有不少于二條的軸向凸棱(11a)，凸棱(11a)分別位于套在其外的主鉆基體(3)圓孔壁上對應拉開距離的凸棱(14)之間，主鉆基體及與其動配合連接的中心導向鉆頭體內設有上下連通的軸向風孔(8)，風孔與鉆頭下端面的凹進風槽(6a)及延伸到主鉆基體外側壁上的軸向風槽(6b)連通。
本實用新型的工作原理是參見圖4，當主鉆基體(3)正向旋轉時，其內孔壁面上的凸棱(14)推動中心導向鉆頭聯動部位的凸棱(11a)一起轉動，此時中心導向鉆頭擴徑部位的凸角(10a)分別對準主鉆基體上設置的導向孔(13)，將對應孔內的擴孔鉆塊(2)徑向頂出，形成半徑大于主鉆基體半徑的擴徑工作面，對主鉆基體的鉆孔進行擴孔，鉆孔過程中，通過主鉆基體內的軸向風孔(8)向鉆頭下部送高壓風，并順下端面和側壁的風槽(6a、6b)流出，使鉆出的泥礫等向上排出；參見圖5，當主鉆基體反向旋轉時，其內孔壁上的凸棱(14)反向轉動一角度卡到中心導向鉆頭上相鄰的另一凸棱(11a)部位，帶動中心導向鉆頭反向旋轉，此時，中心導向鉆頭擴徑部位的凸角(10a)分別與主鉆基體上的導向孔(13)錯開位置，擴孔鉆塊(2)在復位彈簧(9)的作用下徑向縮回復位，鉆頭直徑縮小，即可從鐵管的通腳位置上脫離，抽出鉆頭結束本程序，或反向在沒有鉆頭套鐵管系統的情況下繼續向下掘進巖層。
本實用新型在工作中，沖擊力可從鉆頭頂部直接軸向傳遞到底部的工作端面，力傳遞損耗小，效率高；用于擴徑的擴孔鉆塊(2)只須與導向孔(13)之間作單一的徑向運動即可實現擴孔功能，部件磨損小，使用壽命長；而且各部位受力均勻合理，擴孔工作面大，并可在完成一次掘進后反向在沒有鉆頭套鐵管系統的情況下繼續向下掘進巖層。


圖1、本實用新型實施例剖面結構示意圖圖2、本實用新型實施例零件分解狀態示意圖圖3、圖1的A向視圖圖4、圖1的B-B向剖面結構示意圖圖5、圖4擴孔鉆塊2縮回狀態結構示意圖1-定位銷 2-擴孔鉆塊 2a-彈簧導向槽 3-主鉆基體 4-硬質合金珠
5-中心導向鉆頭 6a、6b-風槽 8-風孔 9-彈簧 10-擴徑部位 10a-凸角11-聯動體 11a-凸棱 12-銷桿 13-導向孔 14-凸棱 15-定位銷孔 16-凹槽17-側風孔 18-側風孔具體實施方案本例中心導向鉆頭5從主鉆基體3下端面滑動配合地插入主鉆基體的中心孔內，中心導向鉆頭體側壁上部設有圓周向的環形凹槽16，主鉆基體3側壁兩對稱的定位銷孔15內分別穿過橫向的定位銷1，定位銷穿過主鉆基體中心孔內的部位動配合地嵌在中心導向鉆頭側壁的凹槽16內，使中心導向鉆頭軸向定位，且不影響其旋轉；安裝時，先插入中心導向鉆，再將兩定位銷桿1從主鉆基體側壁插入，即可將中心導向鉆軸向定位。
中心導向鉆頭5下端面設有硬質合金珠4，并向下高出主鉆基體3帶硬質合金珠的環形工作面，從而對鉆頭的整個工作下端面來說，中心向下凸起的中心導向鉆可起到中心導向定位的作用。
中心導向鉆頭5側壁的凹槽16下方是擴徑部位10，本例擴徑部位的橫截面呈圓弧角的正三角形，三個圓弧角與主鉆基體中心孔內壁滑動配合連接，主鉆基體側壁上圓周向均勻開有三個與內孔連通的橫截面呈方形的導向孔13，擴孔鉆塊2滑動配合地嵌入導向孔，鉆塊壁面上設有徑向凹進的彈簧導向槽2a，穿過主鉆基體的銷桿12滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽2a，彈簧9徑向嵌在導向槽內，其外端與銷桿12固定連接。上述彈簧導向槽2a是設置在擴孔鉆塊的水平向壁面上，銷桿12從主鉆基體上部的臺階面插入基體，并滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽2a和彈簧外端的套環，擴孔鉆塊外端下部設有帶硬質合金珠的擴孔工作面。當中心導向鉆頭擴徑部位的凸角向外頂出擴孔鉆塊2時，因為銷桿12與主鉆基體是徑向相對固定的，所以彈簧9被壓縮，擴孔鉆塊外端伸出主鉆基體側壁面，擴大了鉆頭鉆徑；當中心導向鉆上的凸角11a轉動與擴孔鉆塊2錯開位置時，擴孔鉆塊在復位彈簧9的作用下縮回。擴孔鉆塊的安裝方法是先將彈簧放入鉆塊的導向槽，把鉆塊插入主鉆基體的導向孔，再將銷桿12插入主鉆基體，并使其穿過擴孔鉆塊的導向槽及復位彈簧外端的套環，即安裝完畢。
中心導向鉆頭擴徑部位下部是聯動部位11，聯動部位的外壁設有圓周向拉開距離均勻分布的三條凸棱11a，凸棱外端弧面與主鉆基體中心孔壁滑動配合連接，主鉆基體中心孔內壁設有圓周向拉開距離均勻分布的三條凸棱14，中心導向鉆頭聯動部位的凸棱11a分別位于主鉆基體中心孔內壁上對應的相鄰凸棱14之間。當主鉆基體正向旋轉時，其中心孔內的凸棱14即推動中心導向鉆聯動部位的凸棱11a一起轉動，反向旋轉時，主鉆基體先反向空轉一角度，當其內孔凸棱14觸到中心導向鉆的另一凸棱11a時，又可帶動中心導向鉆5反向旋轉。上述主鉆基體的反向空轉過程，也正是改變中心導向鉆凸角10a與擴孔鉆塊2之間相對位置的過程，從而形成擴孔鉆塊的徑向伸縮。
風孔8位于主鉆基體與中心導向鉆的中心軸線上，其下部通到中心導向鉆體內的部位向斜下方分成三個岔路通道分別開口于中心導向鉆頭下端面三條凹下的徑向風槽6a內，中心導向鉆頭下端面的風槽6a與主鉆基體下端面上的延伸到外側壁上端的風槽6b連通。
在中心導向鉆頭5軸向風孔側壁開有與外側壁連通的側風孔17，擴孔鉆塊2徑向里端面與外端面之間開有側風孔18。這樣在鉆孔過程中，高壓風的一部分可向側部吹出，起到防止泥砂進入主鉆基體的作用。
中心導向鉆5的結構為中心重量不對稱的結構，本例采用中心重量不對稱結構的方案是風孔8從下部通到中心導向鉆頭體5內部位向下端面分開幾個岔路，幾個分路風孔8a孔徑不相同，孔徑較大分路風孔所開口的中心導向鉆頭端面上的風槽6a深度也較其它風槽大，從而形成重量上的中心不對稱，其作用是在重量中心對稱的狀況下，當主鉆基體停轉時，中心導向鉆頭也會隨之停止轉動，這樣就需要中心導向鉆頭下方必須觸地，再將主鉆基體反轉，使二者作圓周向的移位，才能使擴孔鉆塊縮回；而采用中心重量不對稱結構后，當主鉆基體停轉時，中心導向鉆頭不必觸地，其本身即可在中心重量不對稱而形成的離心貫力作用下繼續相對主鉆基體轉動一角度，使擴孔鉆塊自動縮回，大大便利了實際操作。
權利要求1.擴孔鉆頭，設有下端面帶硬質合金珠(4)的主鉆基體(3)，其特征在于主鉆基體下端面中心孔設有動配合插入的中心導向鉆頭(5)，中心導向鉆頭體上設有擴徑部位(10)，擴徑部位側壁上設有圓周向均勻分布的不少于二個的軸向弧面凸角(10a)，凸角的弧面與主鉆基體(3)圓孔壁面滑動配合連接，各凸角所對應的主鉆基體側壁上設有導向孔(13)，每個導向孔內動配合地嵌有帶復位彈簧的擴孔鉆塊(2)，擴孔鉆塊里端與中心導向鉆頭擴徑部位(10)接觸連接，中心導向鉆頭上還設有聯動部位(11)，聯動部位側壁上圓周向均勻設有不少于二條的軸向凸棱(11a)，凸棱(11a)分別位于套在其外的主鉆基體(3)圓孔壁上對應拉開距離的凸棱(14)之間，主鉆基體及與其動配合連接的中心導向鉆頭體內設有上下連通的軸向風孔(8)，風孔與鉆頭下端面的凹進風槽(6a)及延伸到主鉆基體外側壁上的軸向風槽(6b)連通。
2.根據權利要求1所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述的中心導向鉆頭(5)下端面設有硬質合金珠(4)，并向下高出主鉆基(3)帶硬質合金珠的環形工作面。
3.根據權利要求1或2所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述中心導向鉆頭(5)軸向風孔側壁開有與外側壁連通的側風孔(17)，擴孔鉆塊(2)徑向里端面與外端面之間開有側風孔(18)。
4.根據權利要求1或2所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述中心導向鉆(5)的結構為中心重量不對稱的結構風孔(8)從下部通到中心導向鉆頭體(5)內部位向下端面分開幾個岔路，幾個分路風孔(8a)孔徑不相同，孔徑較大分路風孔所開口的中心導向鉆頭端面上的風槽(6a)深度較其它風槽大。
5.根據權利要求3所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述中心導向鉆(5)的結構為中心重量不對稱的結構風孔(8)從下部通到中心導向鉆頭體(5)內部位向下端面分開幾個岔路，幾個分路風孔(8a)孔徑不相同，孔徑較大分路風孔所開口的中心導向鉆頭端面上的風槽(6a)深度較其它風槽大。
6.根據權利要求1或2所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述主鉆基體(3)側壁上圓周向均勻開有與內孔連通的橫截面呈方形的導向孔(13)，擴孔鉆塊(2)滑動配合地嵌入導向孔，穿過主鉆基體的銷桿(12)滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽(2a)，彈簧(9)徑向嵌在導向槽內，其外端與銷桿(12)固定連接。
7.根據權利要求3所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述主鉆基體(3)側壁上圓周向均勻開有與內孔連通的橫截面呈方形的導向孔(13)，擴孔鉆塊(2)滑動配合地嵌入導向孔，穿過主鉆基體的銷桿(12)滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽(2a)，彈簧(9)徑向嵌在導向槽內，其外端與銷桿(12)固定連接。
8.根據權利要求4所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述主鉆基體(3)側壁上圓周向均勻開有與內孔連通的橫截面呈方形的導向孔(13)，擴孔鉆塊(2)滑動配合地嵌入導向孔，穿過主鉆基體的銷桿(12)滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽(2a)，彈簧(9)徑向嵌在導向槽內，其外端與銷桿(12)固定連接。
9.根據權利要求5所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述主鉆基體(3)側壁上圓周向均勻開有與內孔連通的橫截面呈方形的導向孔(13)，擴孔鉆塊(2)滑動配合地嵌入導向孔，穿過主鉆基體的銷桿(12)滑動配合地穿過擴孔鉆塊的導向槽(2a)，彈簧(9)徑向嵌在導向槽內，其外端與銷桿(12)固定連接。
10.根據權利要求1或2所述的擴孔鉆頭，其特征在于所述中心導向鉆頭體(5)側壁上部設有圓周向環形凹槽(16)，主鉆基體(3)側壁兩對稱的定位銷孔(15)內分別穿過橫向的定位銷(1)，定位銷穿過主鉆基體中心孔內的部位動配合地嵌在中心導向鉆頭側壁的凹槽(16)內。
專利摘要擴孔鉆頭，設有主鉆基體(3)，其特征在于主鉆基體下端面中心孔內設有動配合插入的中心導向鉆頭(5)，中心導向鉆頭體上設有擴徑部位(10)，該部位側壁上設有軸向弧面凸角(10a)，凸角的弧面與主鉆基體圓孔壁面滑動配合連接，凸角對應的主鉆基體側壁上設有導向孔(13)，每個導向孔內動配合地嵌有帶復位彈簧的擴孔鉆塊(2)，擴孔鉆塊里端與中心導向鉆頭擴徑部位接觸連接，中心導向鉆頭上還設有聯動部位(11)，聯動部位側壁上設有凸棱(11a)，凸棱分別位于主鉆基體(3)圓孔壁上的對應凸棱(14)之間，主鉆基體及與其動配合連接的中心導向鉆頭體內設有上下連通的軸向風孔(8)。本實用新型沖擊力傳遞直接，損耗小，各部位受力均勻合理，擴孔工作面大，使用壽命長。
文檔編號E21B10/26GK2685530SQ20042004328
公開日2005年3月16日 申請日期2004年3月9日 優先權日2004年3月9日
發明者伍利錢 申請人:伍利錢