和图2所示，包括外套管1、沿竖直方向依次安装于外套管中的冲击锤3和连接钻头的下接头5，所述外套管包括上套管和位于上套管下方的下套管，上套管和下套管通过位于二者之间的导向套4连接，导向套的两端分别与上套管和下套管螺纹连接，冲击锤的中心处设有驱动冲击锤转动的动力输入轴2，冲击锤的中心处开设有与动力输入轴下端横截面形状相同的盲孔6以及与盲孔连通的排液孔7，排液孔的出液口位于冲击锤的外表面上，动力输入轴的下端呈六棱柱状并且位于盲孔中，冲击锤与外套管之间通过导向机构连接，冲击锤在导向机构的作用下沿动力输入轴上下移动；
[0022]所述导向机构由锯齿形环槽8和位于锯齿形环槽中的2个以上导向块9构成，锯齿形环槽8的结构如图3所示，锯齿形环槽由螺旋线槽81和竖直槽82交替构成，沿周向开设于冲击锤的侧面上，螺旋线槽构成锯齿形环槽的上升段，竖直槽构成锯齿形环槽的下降段，螺旋线槽和竖直槽相互连通，螺旋线槽的旋向与冲击锤的转动方向(图3中箭头所示方向)相同，导向块的数量不大于与螺旋线槽的数量，竖直槽的长度不大于动力输入轴的底面距盲孔孔底的距离，导向块均布于导向套的内壁上。
[0023]实施例2:—种钻头螺旋冲击装置，如图4所示，包括外套管1、沿竖直方向依次安装于外套管中的冲击锤3和连接钻头的下接头5，所述外套管包括上套管和位于上套管下方的下套管，上套管和下套管通过位于二者之间的导向套4连接，导向套的两端分别与上套管和下套管螺纹连接，冲击锤的中心处设有驱动冲击锤转动的动力输入轴2，冲击锤的中心处开设有与动力输入轴下端横截面形状相同的盲孔6和与盲孔连通的排液孔7，排液孔的出液口位于冲击锤的外表面上，动力输入轴与盲孔键连接，冲击锤与外套管之间通过导向机构连接，冲击锤在导向机构的作用下沿动力输入轴上下移动；
[0024]冲击锤与外套管之间固定有由锯齿形环槽8和位于锯齿形环槽中的2个以上导向块9构成的导向机构，锯齿形环槽8的结构如图5所示，锯齿形环槽8由螺旋线槽81和竖直槽82交替构成，沿周向开设于导向套的内壁上，螺旋线槽构成锯齿形环槽的上升段，竖直槽构成锯齿形环槽的下降段，螺旋线槽和竖直槽相互连通，螺旋线槽的旋向与冲击锤的转动方向(图5中箭头所示方向)相同并且与实施例1中螺旋线槽的旋向(如图3所示)相反，导向块的数量不大于与螺旋线槽的数量，竖直槽的长度不大于动力输入轴的底面距盲孔孔底的距离，导向块均布于冲击锤的侧面上。
[0025]实际使用中，可根据实际地质情况及现场机械选择合适的实施结构，并且通过选择螺旋线槽的不同数量改变每次冲击的动力输入轴转角，以此改变装置的冲击频率，如设置导向块和螺旋线槽的数量均为4，则动力输入轴每转动90°形成一次冲击，螺旋线槽的数量为8时，则动力输入轴每转动45°形成一次冲击。
[0026]动力输入轴将螺杆马达、涡轮马达等动力元件产生的回转力传给冲击锤，带动冲击锤旋转，由于装置的外套管固定，锯齿形环槽与导向块之间的作用力迫使冲击锤沿锯齿形环槽的上升段向上运动，当运动到上升段的上止点时，由于螺旋线槽和竖直槽相互连通，导向块进入下降段中并且位于下降段的上起点，冲击锤在自重的作用下沿下降段自由下降，冲击连接钻头的下接头，将冲击力传给钻头，动力输入轴继续旋转，冲击锤在锯齿形环槽及导向块作用下再次随动升高和自由下降，循环往复冲击钻头，以此增加钻头碎岩效果。
【主权项】
1.一种钻头螺旋冲击装置，至少包括外套管、沿竖直方向依次安装于外套管中的冲击锤和连接钻头的下接头，其特征在于:冲击锤的中心处设有动力输入轴，动力输入轴与冲击锤活动连接驱动冲击锤转动，冲击锤与外套管之间通过导向机构连接，冲击锤在导向机构的作用下沿动力输入轴上下移动；所述导向机构包括由螺旋线槽和竖直槽交替构成的锯齿形环槽以及位于锯齿形环槽中的2个以上导向块，螺旋线槽和竖直槽的数量相同并且相互连通，螺旋线槽构成锯齿形环槽的上升段，竖直槽构成锯齿形环槽的下降段；导向机构中导向块均布于外套管的内壁上且锯齿形环槽沿周向开设于冲击锤的侧面上，或者导向机构的导向块均布于冲击锤的侧面上且锯齿形环槽沿周向开设于外套管的内壁上。
2.根据权利要求1所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:锯齿形环槽开设于外套管的内壁上时与开设于冲击锤的侧面上时其螺旋线槽的旋向相反，螺旋线槽的旋向与冲击锤的转动方向相同。
3.根据权利要求1所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:冲击锤的中心处开设有与动力输入轴下端横截面形状相同的盲孔，动力输入轴的下端位于盲孔中，动力输入轴的底面距盲孔孔底的距离不小于锯齿形环槽竖直槽的长度。
4.根据权利要求3所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:冲击锤中开设有与盲孔连通的排液孔，排液孔的出液口位于冲击锤的外表面上。
5.根据权利要求3所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:动力输入轴的下端与盲孔键连接。
6.根据权利要求3所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:动力输入轴的下端呈棱柱型。
7.根据权利要求1所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:所述外套管包括上套管和位于上套管下方的下套管，上套管和下套管通过位于二者之间的导向套连接，导向套的两端分别与上套管和下套管螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:导向块均布于导向套的内壁上或锯齿形环槽开设于导向套的内壁上。
9.根据权利要求1所述的钻头螺旋冲击装置，其特征在于:导向块的数量不大于与螺旋线槽的数量。
【专利摘要】本发明提供了一种钻头螺旋冲击装置，包括外套管、沿竖直方向依次安装于外套管中的冲击锤和下接头，击锤的中心处设有动力输入轴，动力输入轴与冲击锤活动连接并且驱动冲击锤转动，冲击锤与外套管之间通过导向机构连接，冲击锤在导向机构的作用下沿动力输入轴上下移动；所述导向机构包括由螺旋线槽和竖直槽交替构成的锯齿形环槽以及位于锯齿形环槽中的2个以上导向块，螺旋线槽和竖直槽的数量相同并且相互连通，导向块均布于外套管的内壁上且锯齿形环槽开设于冲击锤的侧面上；该装置无弹簧类易损件，结构简单、维修方便、成本低廉，适应于各深度孔段取心且不受孔深水柱压力变化的影响，该装置可增加破岩效果、提高回次进尺长度。
【IPC分类】E21B4-16
【公开号】CN104863497
【申请号】CN201510188012
【发明人】张惠, 张晓西, 胡郁乐
【申请人】中国地质大学（武汉）
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月20日