专利名称：旋转式静力触探探头的制作方法
技术领域：
本发明属于触探设备，特别是涉及工程地质勘察的旋转式静力触 探探头。
背景技术：
静力触探是采用动力源的贯入压力将触探探头压入土层实施原 位测试的一种工程地质勘探方法。
现有技术中，无缆静力触探探头通常是由探杆接头、存储杆和探 头本体依次连接构成，探头本体可以是单桥探头或双桥探头，存储杆 是设有将探头本体传感器输出的模拟量转换为数字量并实时存储或 转发到地面接收设备的存储装置。为了减少探杆贯入时的磨擦阻力而 使静力触探探头达到一定的触探深度，有的静力触探探头还设置减磨 器，减磨器主要有直齿形、鼓形等。减磨器的接入位置通常是探杆接 头与存储杆之间。
专利号200720097128. X的实用新型《静力触探设备》公开了 一种静力触探探头，它包括过水探杆接头、存储杆、探头本体、钻头 和力转换装置，钻头与过水探杆接头分别固定于一套筒两端，使钻头 在钻机带动下旋转。套筒中设置力转换装置，该装置是一推力球轴承， 其座圈与套筒相固定，轴圈支撑电测探头。所谓电测探头包括安装存 储器的封闭套管、连接于封闭套管底端的顶杆和连接于顶杆的锥头， 顶杆位于钻头的中心孔，锥头位于钻头的底部，顶杆与推力球轴承的 轴圈过盈配合。另外，该静力触探探头还设置相对于套筒的内套筒， 套筒与内套筒之间是连通过水探杆接头的水道，钻头的出水孔与该水 道相连通。力转换装置具有钻杆和钻头旋转而静力触探电测探头不随 之旋转的功能。
上述静力触探探头虽然有利于提高静力触探的深度，但存在电测 探头的顶杆与推力球轴承轴圈的固定欠可靠的缺陷，当探头锥体的贯 入阻力超过过盈配合的磨擦力时电测探头的顶杆将处于松动状态而失效。另外，电测探头周边设置钻头及连通钻头出水孔的过水通道， 不仅使静力触探探头的直径增加、结构变得较复杂，还将造成钻头喷 射的循环水对土层的冲击扰动，影响电测探头的测试精度。试验表明， 改变循环水压力，其水压的变化规律在触探数据中将出现相应的反 映。因此，可以有理由认为带有出水孔的螺旋钻头设置在探头最底部 将影响静力触探数据的准确性。
发明内容
本发明是为了解决上述《静力触探设备》中静力触探探头力转 换装置存在电测探头的顶杆与推力球轴承轴圈的固定欠可靠、静力触 探探头的直径较大、结构较复杂、钻头影响静力触探数据的准确性的 技术问题而提出 一种旋转式静力触探探头。
本发明为实现上述目的采取以下技术方案本静力触探探头由过 水探杆接头、探头本体、存储杆和减磨器所组成，其特征在于过水 探杆接头下端设有减磨器，减磨器设有与过水探杆接头水道相连通的 中心过水盲道，减磨器表面的凹部设有与其中心过水盲道相连通的出 水孔，所述减磨器底端连接有过渡接头，该过渡接头由上连接座、下 连接头和位于其之间的轴承座构成主体，下连接头与轴承座螺纹连 接，所述轴承座设有中心孔和位于其上下端面的推力球轴承，轴承座 上端面设有与相应推力球轴承相接合的凸台，所述上连接座设有贯通 轴承座及其上、下端面推力球轴承的中心轴，轴承座上端面的推力球 轴承设有套装于中心轴轴肩的杯形定位套，轴承座下端面设有卧置相 应推力球轴承的卧槽和接合于该推力球轴承的压盖，中心轴的轴端部 设有紧定压盖的连接螺纹及螺母，所述上连接座连接于减磨器，所述 下连接头与存储杆相连接，存储杆与探头本体相连接。 本发明还可以采取以下技术措施 所述减磨器表面设有螺旋槽，其槽底设置出水孔。 所述减磨器是鼓形减磨器，其径向轴线的以上部分设置出水孔。 所述过渡接头，其杯形定位套的外侧设有防护套，其一端与轴承 座螺纹连接，另一端与上连接座滑动接合，防护套与上连接座和轴承 座之间分别设有密封胶圈。
所述过渡接头，其下连接头与轴承座之间设有密封胶圈。
4所述探头本体设有连接于存储杆外套管的顶杆支撑套，顶杆支撑 套是倒锥台形，设置压力传感器的盲管固定于存储杆外套管和顶杆支 撑套的凸台之间，顶杆与顶杆支撑套的内腔分别设有相接合的顶杆限 位台，顶杆上端球面与盲管底面的球面凹窝相接合，顶杆下端设有锥 尖体，所述顶杆支撑套圆形下端口的最大直径等于锥尖体锥底直径。
本发明的有益效果和优点是
1、 带有出水孔的减磨器位于存储杆的上部，出水孔距离探头本 体的锥尖体较远，其喷射的循环水对锥尖体接触的土层不会产生冲击 扰动，因此可以避免循环液对触探数据准确性的影响。同时通过带有 出水孔的螺旋式减磨器的扩孔及注入的循环液的作用，可减少探杆贯 入时的摩擦阻力，有利提高触探贯入深度，经试验表明，大幅度有规 律改变循环水压力，其变化规律在触探数据中没有反映，说明本探头 的结构有利于触探数据的准确性，并且能显著提高触探深度。
2、 本探头的存储杆位于减磨器的下部，存储杆外部不必设置循 环水的过水通道，不仅使探头结构较简单，制造、维修保养方便，还 縮小了探头直径，减小了贯入阻力，有利于提高贯入深度。
3、 本探头的过渡接头的上连接座通过其中心轴和紧定螺母将轴 承座及其两端面的上、下推力球轴承与之可靠连接，并能保证轴承座 与中心轴的同心度，在上连接座及其中心轴与钻杆同步旋转的同时使 贯入压力通过不旋转的轴承座传导于探头本体。
4、 本探头除适用一般钻机做旋转和贯入动力源以外，尤其适用 于公告号CN201107310的实用新型《旋转触探车》所公开的旋转主 机和液压贯入装置相结合的旋转触探动力源及其操作规程，使静力触 探的深度和速度有明显提高。应用旋转触探动力源的本探头与现有同 规格静力触探探头的对比试验表明，平均贯入深度提高近10 30米， 触探速度提高1.2倍。
5、 本探头的探头本体可以采用倒锥台形的顶杆支撑套，则便于 使用锥底直径较小的锥尖体而有利于增加静力触探的深度。
附图1是本探头实施例1结构局部剖面示意图。 附图2是图1A部放大视图。附图3是本探头实施例2结构局部剖面示意图。
图中标号l过水探杆接头，2减磨器，2-l中心过水盲道，2-2 出水孔，2-3螺柱，3上连接座，3-1中心轴，3-2紧定螺母，4a上 推力球轴承，4b下推力球轴承，5杯形定位套，6防护套，6-1密封 胶圈，7轴承座，8压盖，9下连接头，9-l密封圈，IO存储杆，10-1 外套管，10-2连接座，10-3电子仓，ll探头本体，11-1盲管，11-2 顶杆支撑套，11-3顶杆，U-4锥尖体。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1、2所示实施例1，过水探杆接头1下端螺纹连接减磨器2， 减磨器设有与过水探杆接头水道相连通的中心过水盲道2-1，该减磨 器表面设有螺旋槽，其槽底设置与其中心过水盲道相连通的出水孔2 一2。减磨器2的底端由螺柱2-3连接过渡接头。
过渡接头由上连接座3、下连接头9和位于其之间的轴承座7构 成主体，下连接头9与轴承座7螺纹连接，其之间设有密封圈9-1。
轴承座7设有中心孔和分别位于其上下端面的上推力球轴承4a 和下推力球轴承4b，轴承座上端面设有与上推力球轴承4a相接合的 凸台。
上连接座3设有贯通轴承座7及其上、下推力球轴承的中心轴 3-1，上推力球轴承4a设有套装于中心轴3-l轴肩的杯形定位套5。 轴承座7下端面设有卧置下推力球轴承4b的卧槽和接合于下推力球 轴承的压盖8，中心轴3-1的轴端部设有紧定压盖8的连接螺纹及螺 母3-2。
上推力球轴承4a的杯形定位套5外侧设有防护套6，其下端与 轴承座7螺纹连接，上端与上连接座3表面凹槽滑动连接。防护套6 与上连接座3及轴承座7之间分别设有密封胶圈6-1。
本过渡接头通过下连接头9连接于存储杆10，探头本体11上端 连接于存储杆10。
过渡接头将探杆或钻杆的转矩和贯入压力分解，其中上连接座3 及其中心轴是支撑于上、下推力球轴承的旋转部件，轴承座7、下连 接头9是非旋转部件。如图3所示实施例2，过水探杆接头1下端螺纹连接减磨器2， 减磨器2是鼓形减磨器，鼓形减磨器设有与过水探杆接头水道相连通 的中心过水盲道，其径向轴线的以上部分设置出水孔2 — 2。减磨器2 的底端由螺柱连接有过渡接头。
过渡接头3的结构与图1实施例1相同，过渡接头3的底端螺纹 连接存储杆。
存储杆由外套管10-1、连接座10-2和电子仓10-3构成，连接 座10-2固定于外套管10-1端口，护套管3中设置电子仓10-3。
探头本体由倒锥台形的顶杆支撑套11-2、设置压力传感器的盲 管11-1、顶杆11-3和锥尖体11-4构成，顶杆支撑套ll-2螺纹连接 于存储杆的底端，盲管11-1固定于存储杆外套管10-1和顶杆支撑套 11-2的凸台之间，顶杆11-3与顶杆支撑套11-2的内腔分别设有相 接合的顶杆限位台，顶杆11-3上端球面与盲管11-1底面的球面凹窝 相接合，顶杆11-3下端固定锥尖体11-4。顶杆支撑套11-2的圆形 下端口的最大直径等于锥尖体11-4的锥底直径，锥尖体投影面积可 以在2-10cm2范围内选择。
实施例2的电子仓10-3选用符合静力触探国家行业标准《铁路 工程地质原位测试规程TB10018-2003》要求的数据存储器，也可以 选用旋转触探设备的存储装置，该存储装置由模拟量整形放大电路、 主控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口和电池组电源组成，其中主 控CPU、储存器、时钟电路和通讯接口构成单片机，模拟量整形放大 电路的输出连接于主控CPU模拟量输入端，时钟电路同步于地面接收 处理装置，通讯接口完成存储数据交换和存储装置基准参数的设定。
权利要求
1、一种旋转式静力触探探头，由过水探杆接头、探头本体、存储杆和减磨器所组成，其特征在于过水探杆接头下端设有减磨器，减磨器设有与过水探杆接头水道相连通的中心过水盲道，减磨器表面的凹部设有与其中心过水盲道相连通的出水孔，所述减磨器底端连接有过渡接头，该过渡接头由上连接座、下连接头和位于其之间的轴承座构成主体，下连接头与轴承座螺纹连接，所述轴承座设有中心孔和位于其上下端面的推力球轴承，轴承座上端面设有与相应推力球轴承相接合的凸台，所述上连接座设有贯通轴承座及其上、下端面推力球轴承的中心轴，轴承座上端面的推力球轴承设有套装于中心轴轴肩的杯形定位套，轴承座下端面设有卧置相应推力球轴承的卧槽和接合于该推力球轴承的压盖，中心轴的轴端部设有紧定压盖的连接螺纹及螺母，所述上连接座连接于减磨器，所述下连接头与存储杆相连接，存储杆与探头本体相连接。
2、 根据权利要求1所述的旋转式静力触探探头，其特征在于 所述减磨器表面设有螺旋槽，其槽底设置出水孔。
3、 根据权利要求1所述的旋转式静力触探探头，其特征在于 所述减磨器是鼓形减磨器，其径向轴线的以上部分设置出水孔。
4、 根据权利要求1所述的旋转式静力触探探头，其特征在于-所述过渡接头，其杯形定位套的外侧设有防护套，其一端与轴承座螺 纹连接，另一端与上连接座滑动接合，防护套与上连接座和轴承座之 间分别设有密封胶圈。
5、 根据权利要求1所述的旋转式静力触探探头，其特征在于 所述过渡接头，其下连接头与轴承座之间设有密封胶圈。
6、 根据权利要求1所述的旋转式静力触探探头，其特征在于 所述探头本体设有连接于存储杆外套管的顶杆支撑套，顶杆支撑套是 倒锥台形，设置压力传感器的盲管固定于存储杆外套管和顶杆支撑套 的凸台之间，顶杆与顶杆支撑套的内腔分别设有相接合的顶杆限位 台，顶杆上端球面与盲管底面的球面凹窝相接合，顶杆下端设有锥尖 体，所述顶杆支撑套圆形下端口的最大直径等于锥尖体锥底直径。
全文摘要
本发明是一种旋转式静力触探探头，由过水探杆接头、探头本体、存储杆和减磨器组成，过水探杆接头下端设有减磨器，减磨器设有出水孔，减磨器底端连接过渡接头，过渡接头由上连接座、下连接头和位于其之间的轴承座构成主体，轴承座上下端面分别设有推力球轴承，上连接座底端设有贯通轴承座及其推力球轴承的中心轴，其轴端部设有连接螺纹及紧定螺母，紧定螺母固定有使轴承座、存储杆、探头本体支撑于下推力球轴承的压盖。本探头的结构较简单，制造、维修保养方便，使贯入压力通过不旋转的轴承座传导于存储杆和探头本体，有利于提高贯入深度和保证触探数据的准确性。
文档编号E02D1/00GK101684647SQ20081015189
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者杨怀玉, 郝永生, 陈新军 申请人:铁道第三勘察设计院集团有限公司