6所示，钻具连接头23的方头部231上端套设一承压板31。承压板31为圆盘状，其中心处开设有可供方头部231穿过的方孔311。安装时，该承压板31从方头部231的底部穿入，于方头部231和凸台部233的轴肩处限位。承压板31的外缘还均匀开设有四个凹槽312，以用于容纳驱动键32。
[0043]如图4及图7所示，钻具连接头23的上部套设一弹簧挡板33。弹簧挡板33包括基座331及设于基座331外周面上的四个凸块332。基座331上开设有用于使钻具连接头23的连接部233穿过的圆形通孔333，而这些凸块332的内表面则合围形成容置钻具连接头23的凸台部233的容置孔334，且这些凸块332之间形成有供驱动键32穿过的凹槽335。具体而言，弹簧挡板33是由一圆盘加工形成，在圆盘的上部开设有所述通孔333，而在通孔333的下部则开设有所述容置孔334，所述容置孔334的直径大于通孔333的直径，而所述凹槽335则均匀分布在圆盘的外圆周上，如此，可以使弹簧挡板33的基座331外围形成的凸块332在安装好后跨过钻具连接头23的凸台部233，将凸台部233包裹于弹簧挡板33、承压板31和驱动键32之间。
[0044]另外，如图3至图4所示，芯节杆管体21的下端还焊接有一加强管34。该加强管34的刚度和安全系数均优于芯节杆管体21，其优异性可以通过改变管体的直径和/或厚度，使加强管34的直径和厚度均大于芯节杆管体21，并达到最优配比，或者是通过改变管体的材料，采用性能优于芯节杆管体21的高强合金来制造加强管34等方式来实现。
[0045]在该芯节杆20中，加强管34的下端与弹簧挡板33焊接为一体，弹簧挡板33与承压板31在安装至钻具连接头23上后通过焊接的方式固定在一起，而驱动键32则焊接至加强管34的外围，并通过焊接的方式与弹簧挡板33和承压板31固定在一起。
[0046]至此，由上面的结构描述可以知道，本发明的旋挖钻机钻杆应具有下述优点的至少其中之一:
[0047]1.本发明从根本上改变了钻具连接头23的受力结构，将传统钻具连接头既受扭矩又受加压力两种载荷变为只受扭矩作用力，极大提高了钻具连接头23的使用寿命，降低了旋挖钻机作业施工的故障率。
[0048]如图8a及8b所示的扭矩传递图可以得知，在现有技术中，扭矩由芯节杆管体11传递至连接销轴18，然后传递至钻具连接头13的连接部132，接着传递至钻具连接头13的方圆过渡区，最后传递至钻具连接头23的方头部131 ;而在本发明中，扭矩先由芯节杆管体21管体传递至加强管34，接着由加强管34处通过两条路径传递给钻具连接头23的方头部231，其中一条的路径是依次经过环缝焊、弹簧挡板33及承压板31传递至钻具连接头23的方头部231，另一条路径是依次经过驱动键32和承压板31传递至钻具连接头23的方头部231。
[0049]而由图9a及％所示的加压力传递图可以得知，在现有技术中，由缓冲弹簧处传递过来的加压力依次经过弹簧限位块19、钻具连接头13的方圆过渡区以及钻具连接头13的方头部131传递至切削钻具；而在本发明中，由缓冲弹簧处传递过来的加压力则是经过驱动键32和承压板31传递至切削钻具，也就是说，通过本发明的结构设计，在加压力的传递过程中，巧妙地避开了钻具连接头23，使钻具连接头23不会受到来自主机的加压力影响，将传统钻具连接头23既受扭矩又受加压力两种载荷变为只受扭矩作用力，极大提高了钻具连接头23的使用寿命，降低了旋挖钻机作业施工的故障率。
[0050]2.本发明在钻杆芯节杆管体21的底部采用厚壁合金加强管34结构，一方面极大提高了钻杆芯节杆管体21底部2米区域的刚度，另一方面又避免了整个芯节杆管体21采用厚壁合金管而带来的成本的增加。
[0051]由于在钻杆的使用过程中，钻杆芯节杆管体底部2米区域是受力最为复杂的区域，该区域不但承受来自主机的扭矩和加压力，还承受较大的弯矩，在钻杆的日常使用中，该区域最容易产生弯曲断裂。在图1所示的现有技术中，通过在芯节杆管体11内部设置过渡管17来增加芯节杆管体底部2米区域的刚度，但由于受芯节杆管体11与过渡管17装配间隙影响，该方案对增加芯节杆管体底部2米区域的刚度比较有限。而本发明则可以通过加强管34的设置有效地增加芯节杆管体底部2米区域的刚度和安全系数。
[0052]3.本发明在钻具连接头23的方头部231中间设置的轴向通孔231a，可以增加热处理时方头的淬透性，提高方头的许用屈服强度，从而提高方头使用时的安全系数，同时也可以缩小钻具连接头23的截面尺寸，降低钻具连接头23的制造难度和制造成本，而图1所示的传统方案则没有此功能。
[0053]4.由于本发明中的钻具连接头23不需要直接焊接在芯节杆管体21上，而使得本发明中钻具连接头23的径向尺寸及轴向尺寸得到了较大程度的缩小，并且，由于钻具连接头23的材料是30CrMo，其需要先经过锻打处理，然后进行调制，最后进行复杂的金加工。传统钻具连接头的成本约为I万元，本发明则由于钻具连接头23的径向尺寸及轴向尺寸比传统方案小很多，而可以大幅度的节省原料及加工成本；
[0054]5.本发明在钻杆芯节杆20的底部植入了可拆卸的软连接结构，当钻杆在施工过程中发生芯节杆底部2米区域断裂，而需要更换芯节杆底部2米的管体时，只需打开链条28上的蝴蝶扣27，即可方便地卸下损坏的芯节杆管体组件，换上新的芯节杆管体组件，并使其与原始钢丝绳25连接，从而使得钻杆的芯节杆管体断裂打捞功能得以保留。而传统方案由于没有设置可拆卸的连接装置，因此，在卸下损坏的芯节杆组件时必须割断原始钢丝绳15，从而使得新换上的芯节杆组件无法与原始钢丝绳15连接，而使得维修后的钻杆丧失了芯节杆管体断裂打捞功能，而一旦发生芯节杆管体11断裂，势必造成芯节杆管体11及钻具掉入施工孔内，而芯节杆管体11及钻具的打捞工作相当复杂，会给客户造成巨大的经济损失。
[0055]6.本发明将芯节杆管体底部2米区域设置为活动组件，作为标准模块不但方便了生产也为钻杆的维修服务带来极大的方便。
[0056]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种芯节杆，包括芯节杆管体及设于芯节杆管体下方的钻具连接头，其特征在于:所述钻具连接头包括方头部、连接部及位于方头部和连接部之间的凸台部，所述凸台部夹设于一承压板及一弹簧挡板之间，所述弹簧挡板与所述芯节杆管体相连且通过若干驱动键与所述承压板相连。
2.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述弹簧挡板焊接于所述芯节杆管体的下方，所述驱动键焊接于所述芯节杆管体的外围，且通过焊接的方式与所述弹簧挡板和所述承压板相连。
3.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述弹簧挡板和所述芯节杆管体之间还焊接有一加强管，所述加强管的刚度和安全系数均优于所述芯节杆管体。
4.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述承压板套设于所述方头部的上部，所述弹簧挡板套设于所述连接部的底部，且所述弹簧挡板的一部分跨过所述凸台部，将所述凸台部包裹于所述弹簧挡板、所述承压板和所述驱动键之间。
5.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述弹簧挡板包括基座及设于基座外周面上的若干凸块，所述基座上开设有用于使所述连接部穿过的通孔，所述凸块的内表面合围形成容置所述凸台部的容置孔，且所述凸块之间形成有供所述驱动键穿过的凹槽。
6.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述承压板上开设有用于使所述方头部穿过的方孔，且所述承压板的外缘形成有供所述驱动键穿过的凹槽。
7.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述方头部上还设有一轴向通孔。
8.根据权利要求1所述的芯节杆，其特征在于:所述钻具连接头的所述连接部通过一可拆卸的连接机构与设于芯节杆管体上方的提引器连接头相连。
9.根据权利要求8所述的芯节杆，其特征在于:所述可拆卸的连接机构包括与芯节杆的内置钢丝绳相连的椭圆环、与椭圆环相连的蝴蝶扣、与蝴蝶扣相连的链条、与链条相连的D型卸扣以及通过蝴蝶扣和椭圆环与D型卸扣相连的连接扁头，所述连接扁头固定于所述连接部上开设的通槽内。
10.一种旋挖钻机钻杆，包括芯节杆及套设于芯节杆外部的多层外节杆，其特征在于:所述芯节杆为权利要求1-9中任一项所述的芯节杆。
【专利摘要】本发明提供一种芯节杆，其包括芯节杆管体及设于芯节杆管体下方的钻具连接头，钻具连接头包括方头部、连接部及位于方头部和连接部之间的凸台部，凸台部夹设于一承压板及一弹簧挡板之间，弹簧挡板与芯节杆管体相连且通过若干驱动键与承压板相连。本发明的芯节杆由于改变了钻具连接头直接与芯节杆管体焊接在一起的连接方式，而通过弹簧挡板和承压板夹设钻具连接头的凸台部，改变了钻具连接头的受力结构，使加压力可以不经过钻具连接头的薄弱区而直接到达钻具连接头的承压板部位，并且扭矩也分成了两路，降低了钻杆的故障率，提高了钻杆的使用寿命。另外，本发明还提供了具有此芯节杆的旋挖钻机钻杆。
【IPC分类】E21B17-02
【公开号】CN104612597
【申请号】CN201410756357
【发明人】杨涛, 黄志明, 张旭辉
【申请人】上海中联重科桩工机械有限公司, 中联重科股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月10日