专利名称：新型回转压入式原状取砂器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩土工程勘察中用来采取可塑性粘土、粉土、粉砂、细砂、中粗砂等原状结构的工具。
现有用来采取上述砂样原状结构的工具，特别是在孔深大于20m以后存在如下问题(1)采用静压法取样的工具时，当砂层较密实，或者钻孔取样深度大于20m时，就很难取到要求数量的砂样。因为这类工具本身无清孔机构，孔底大量沉渣不能清除。例如，这类工具有孟津MNS1、MNS2、MNS3型，富阳FH—74型，φ89型取砂器等。这类工具还无护样机构，故取样成功率很低。
(2)采用回转压入式取样工具时，这种工具都未设计护样机构，为了取样只有停泵干钻“烧死”，对砂层取样成功率极低，且在干钻过程中破坏了砂样原状结构。有些工具虽然设计了外露爪簧护样机构，但砂样被簧片扰动。目前所有取样工具均无清孔机构，且取样段顶板大量沉渣无法清除，使砂样严重混淆。还有许多工具设计没有考虑钻头结构水力学优化，导致管靴中的砂样被泥浆液流冲刷、扰动和污染。也有的工具配园柱形样盒，这种工具在退出砂样时产生很大扰动。如SD—S取砂器、φ110自动超前靴取样器、φ89型单动双管原状取砂器等，就是这类取砂器。
本实用新型的目的，在于克服目前取样工具中取原状砂样所存在的上述问题，以达到既能在深部地层中取得原状砂样的成功率达100％，又能适用于浅层松散或密实砂层中取原状砂样的工具。
为实现上述目的，本实用新型设计了一个具有外管回转传递扭矩兼有滑动与切削的机构。该机构是在外管18的上端接有一管接头5，该管接头5另一端的内管壁开有滑槽与轴承弹簧盒4中的凸台滑动配合，管接头的外管壁在一处与联接在钻杆接头1上的防罩3的下端口接触或分离；在外管18的下端接有一螺旋肋骨钻头24构成；在该机构内的下部还装有一隐式护样机构。
在上述外管回转机构内还装有一可沿轴承弹簧盒4上、下滑动的内管单动滑动和超前压入机构。该机构是在一空心轴14的轴肩处与装在钻杆接头1上的轴承弹簧盒4中的轴承10、衬套9相配合，并用锁紧螺母8锁紧，还装以弹簧7和轴承压盖11；在空心轴14的下端依次接有余土盒17、半盒管20和管靴22构成；在该空心轴内还装有一由大、小钢球15、16构成的冲洗液分流、隔离机构。
本实用新型具有如下优点1.由于弹簧盒既与外管滑动配合，又与浮动空心轴滑动配合，构成了两个新颖的相互联锁又各自独立的外管滑动机构和内管滑动机构。内滑动机构保证管靴超前切入砂层，可隔离浆液流动的冲刷和污染，亦可随砂层密实程度调节超前量。外管滑动机构可用来托护砂样，以保证取样成功率达100％。
2.具有构思巧妙的大小钢球构成的冲洗液分流隔离机构。小钢球与排浆孔配合可隔离泥浆柱对砂样的压力，排除砂样顶板泥浆。大钢球与分流孔配合可分流泥浆，阻止小钢球越位。该大小钢球构成的机构可确保环刀部分孔底沉渣物被冲洗干净。
3.内管单动滑动机构中的半盒管、环刀可避免退样时对原状砂样的扰动，半盒管外包有防污套，可有效防止泥浆渗入半盒管缝时，对原状样的污染。
4.在多功能回转切削的螺旋肋骨钻头内，由于钻头的结构使双管单动钻具环状泥浆流从水口、钻头水槽及底喷孔分流，从螺旋肋骨扩孔后的孔间流出，大大降低了泵压，使泥浆对管靴外环砂层的冲刷作用也大大降低。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型沿中心线全剖剖面示意图。
图2是沿
图1A—A线的全剖剖面示意图。
在
图1中，轴承弹簧盒4的密封圈6；轴承压盖11的密封圈12、13；半盒管20的定位采用限位环21；螺旋肋骨钻头24的下端开有底喷孔26、水槽27；半盒管20外包的防污套28；在空心轴14上开有排浆孔29、分流孔30。
现根据
图1、图2说明如下的三种工作状态1.当钻具处于提吊状态时，即当钻具下入孔底0.5m—1m时，由管接头5、外管18和螺旋肋骨钻头24构成的外管回转机构将沿接在钻杆接头1上的轴承弹簧盒4的凸台下滑，使装在管接头5顶端的限位环2的下端面与轴承弹簧盒4上端面接触，同时管接头5的外管壁在一处与防罩3的下端口分离，此时空心轴14与管靴22相对内缩一定距离，使隐式护样机构上的6个具有弹性的园弧形爪簧片25向中心合拢。
2.清除孔底沉渣状态时，在钻具下入孔底前，先不投大小钢球，开动水泵向钻杆内压入泥浆，大部分泥浆从空心轴14的中心孔通至管靴22流出直冲孔底沉渣。与此同时，缓慢回转滑动与切削的机构并下放钻具，待螺旋肋骨钻头24接触到被冲净的孔底后停止水泵。此后缓慢下降钻杆，则内管单动滑动与超前压入机构在弹簧7弹力作用下使管靴22压入取样砂层，同时，管靴已迫使爪簧片25由中心分开。此时，管靴22露出螺旋肋骨钻头24外的长度随砂层的密度不同而异。
3.钻进取样状态时，按先小后大的顺序投入钢球16、15，然后开动钻机和水泵使钻杆带动钻杆接头1和外管回转滑动与切削的机构钻进并加压，直至钻到规定的取样深度后，停钻、停机。再上提钻杆100mm，此时，爪簧片25向中心收拢托住砂样。继续提钻至孔口，然后卸下取砂器而取得原状砂样。
本实用新型可在一般的机加工厂生产厂家制造。对管靴须进行热处理，采用高频率火，以保证硬度为HRC35—40；环刀镀铬厚0.2～0.25mm；所采用的轴承、密封圈、锁母、钢球、弹簧等均为国家标准件。
权利要求1.一种新型回转压入式原状取砂器，主要由钻杆接头、外管、钻头、轴承、弹簧、环刀、半盒管、管靴组成，其特征在于A.具有一外管回转传递扭矩兼有滑动与切削的机构，该机构是在外管(18)的上端接有一管接头(5)，该管接头(5)另一端的内管壁在一处与联接在钻杆接头(1)上的防罩(3)的下端口接触或分离；在外管(18)的下端接有一螺旋肋骨钻头(24)构成；在该机构下部还装有一隐式护样机构；B.在上述外管回转机构内装有一可沿轴承弹簧盒(4)上下滑动的内管单动滑动和超前压入机构，该机构是在一个空心轴(14)上的轴扇处与装在钻杆接头(1)上的轴承弹簧盒(4)中的轴承(10)、衬套(9)相配合，并用锁紧螺母(8)锁紧，还装以弹簧(7)和轴承压盖(11)；在空心轴(14)的下端依次接有余土盒(17)、半盒管(20)和管靴(22)构成；在该空心轴(14)内还设有一由大小钢球(15、16)构成的冲洗液分流、隔离机构。
2.如权利要求1所述的取砂器，其特征是所述管接头(5)的内管壁开有滑槽，该滑槽与轴承弹簧盒(4)的凸台配合，可使其外管(18)与管接头(5)一起滑动，为限制滑动的距离，在管接头(5)顶端装有限位环(2)。
3.如权利要求1所述的取砂器，其特征是所述隐式护样机构是由倒置爪簧座(23)和6个具有弹性的园弧形爪簧片(25)构成，该机构装在螺旋肋骨钻头(24)的内管壁上，用以托住砂样。
4.如权利要求1所术的取砂器，其特征是所述冲洗液分流、隔离机构是在空心轴(14)内的轴管中投放小钢球(16)和大钢球(15)，在两钢球之间的轴管上开有排浆孔(28)，在大钢球稍上的一定距离内开有分流孔(30)。
5.如权利要求1所述的取砂器，其特征是所述半盒管(20)内装有6个环刀(19)，在半盒管外包有防污套(28)。
专利摘要一种新型回转压入原状取砂器，其特征是由钻杆接头(1)、轴承弹簧盒(4)、管接头(5)、外管(18)、螺旋肋骨钻头(24)构成的外管回转滑动与切削的机构，在其下端装有一隐式护样机构；在上述外管回转机构内还装有一可滑动的，由轴承(10)、锁母(8)、弹簧(7)、空心轴(14)、余土盒(17)、半盒管(20)、管靴22构成的内管单动滑动和超前压入机构；在空心轴(14)内还设有一大小钢球(15、16)构成的冲洗液分流隔离机构。该取砂器用于岩土工程勘察中，采取原状砂样成功率可达100％。
文档编号E21B25/00GK2232072SQ9523611
公开日1996年7月31日 申请日期1995年1月14日 优先权日1995年1月14日
发明者刘祯荣, 马明, 祝德生, 孙昕, 岳雪波 申请人:长江水利委员会综合勘测局