一种岩石底部切割取芯钻头的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰和筒体，法兰固接于筒体的上端，筒体内部设有控制室和传动室，控制室内设有电机、减速器、限位开关、行程控制装置、无线监控装置和无线开关控制器；控制室的下方为传动室，传动室内设有主绳轮、主链条轮、链条和副链条轮,控制室和传动室之间设有密封结构；筒体的筒壁上设有竖直的转动轴，副链条轮设于转动轴的上端；该钻头上还设有空心管和绳锯，空心管设于筒壁中与转动轴平行，空心管的上端和下端设有副绳轮，绳锯上设有若干串珠；筒壁的最底端为钻头。本发明取芯速度快，可将芯体整块取出，且减小了切削面积，提高了工作效率，动力消耗少，成本低，工程造价低，可垂直钻探或水平掘进，非常实用。
【专利说明】
一种岩石底部切割取芯钻头
技术领域
[0001]本发明涉及钻探工程技术领域，尤其是一种用于深厚岩石地质层面钻探任务的取芯钻头，特别是取芯时能将岩石底部切断然后将岩芯整块提出的岩石底部切割取芯钻头。
【背景技术】
[0002]目前钻探工程中用到的钻头在钻探岩石层面时，通常有三种方法将岩石芯体取出:第一种方法是先把芯体粉碎，然后再注水，拌成石浆，反循环抽出；第二种方法是先将岩石芯体粉碎，然后用钻具提出；第三种方法是用冲击锤将岩芯砸成石浆，然后再用泥浆栗抽出。这三种方法都需要将岩石芯体粉碎，这样做造成钻探时切削面积非常大，效率极低，且能耗大，费时费力，成本高。
[0003]鉴于上述缺陷，本发明提出一种岩石底部切割取芯钻头，只需沿着芯体的外圆周进行钻切，钻头底部带有切刀片，取芯时可利用切刀片将芯体底部快速切断，快速将芯体整块提出。本发明的钻头钻探时切削面积约为传统钻头切削面积的5-20分之一，大大减少了动力消耗，提高了工作效率，极大地降低了成本，减少了工程造价，且对钻探时的地质情况一目了然，非常实用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种岩石底部切割取芯钻头，可以快速将芯体整块取出，大大减小了切削面积，提高了工作效率，动力消耗少，降低了成本，减少了工程造价，且对钻探时的地质情况一目了然，非常实用。
[0005]本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0006]依据本发明提出的一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰I和筒体，其中，所述法兰I固接于筒体的上端，筒体的内部设有控制室11和传动室20，控制室11内设有电机2、减速器3、限位开关4、行程控制装置5、无线监控装置6和无线开关控制器7;控制室的下方为传动室20，传动室内设有主绳轮14、主链条轮15、链条16和副链条轮17，控制室11和传动室20之间设有密封结构13;
[0007]筒体的横截面形状为圆环形，筒体的筒壁23上设有竖直的转动轴8，副链条轮17设于转动轴的上端；
[0008]该钻头上还设有空心管9和绳锯10，所述空心管9设于筒壁中与转动轴8平行，空心管9的上端和下端设有副绳轮12，绳锯上设有若干串珠19;筒壁的最底端为钻头18。
[0009]本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0010]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，筒壁下部的内壁设有凹槽21，所述凹槽21沿筒壁所在的圆周设置，绳锯10的上段位于传动室20，绳锯的中段位于空心管9，绳锯的下段镶嵌于凹槽21。
[0011]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，绳锯10的一端固定在主绳轮14上，另一端固定在凹槽内；所述绳锯缠绕于主绳轮14，之后绕过空心管9上端的副绳轮12、穿过空心管9到达空心管的下端，并绕过空心管下端的副绳轮，然后沿着凹槽固定。
[0012]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，筒壁下部设有圆环形的钻具22，钻具的下底面为钻头18，钻具的内侧设有凹槽21，绳锯绕过空心管下端的副绳轮之后沿该凹槽固定，钻具的上底面设有支扣24，筒壁23的下端插入钻具上底面的支扣中，通过焊接将筒壁23和钻具22固定。
[0013]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，转动轴的下端位于绳锯下段的内侧。
[0014]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，空心管和转动轴之间的圆弧所对应的圆心角度数为30°，绳锯在凹槽内所绕的圆弧对应的圆心角对数为300°。
[0015]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，对芯体底部切割时，筒壁自转的方向与转动轴8自转的方向一致，转动轴8的自转方向与凹槽内绳锯移动的方向一致。
[0016]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，所述限位开关的个数为2个，串珠的材质为金刚砂。
[0017]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，筒壁的厚度为10_30mm，筒体的内部直径为0.4-10m，筒体的高度为0.5-10m。
[0018]前述的一种岩石底部切割取芯钻头，其中，该取芯钻头垂直钻探或水平掘进。
[0019]本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，借由上述技术方案，本发明一种岩石底部切割取芯钻头可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点:
[0020](I)本发明的钻头钻探和取芯的速度快，不同于以往的钻头在钻探时需要先粉碎芯体，再注水拌成泥浆抽出，而是只需沿着芯体的圆周进行切削，需要取芯时，采用本发明特有的切割取芯技术，将芯体底部快速切断，然后在绳锯的托举下将芯体整块取出取芯速度快，动力消耗少。
[0021](2)本发明结构简单，操作方便，由于本发明特殊的结构，使钻探的切削面积大大减小，有效减少了能源动力消耗，从而降低能耗，减少工程造价，具有极大的经济效益。
[0022](3)本发明钻探速度快，取芯速度快，大大提高了工作效率，能够有效缩短工期，具有优异的技术效果和显著的进步，能够满足社会所需，因而具有极大的实用性，适于广泛推广使用。
[0023](4)本发明尤其适用于深厚岩石地质层面的钻探工作，可用于深水井、石油井及天然气等深井钻探，也可用于尚铁、尚速公路和楼房粧基础建设领域的岩石粧基础成孔的钻探，或是水利、涵洞、山洞、窑洞等水平成孔领域的钻探任务，并且本发明在地质、文物勘探分析方面能提供直观层次的分析素材，一钻多用，是一种高效多功能的取芯钻头。
[0024]综上所述，本发明一种岩石底部切割取芯钻头在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新发明设计。
[0025]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的结构简图。
[0027]图2是本发明传动室的结构简图。
[0028]图3是本发明凹槽内的绳锯在静止状态时的示意图。
[0029]图4是本发明凹槽内的绳锯在切割状态时的示意图。
[°03°]图5是本发明的局部剖视图。
[0031]【主要元件符号说明】
[0032]1:法兰2:电机
[0033]3:减速器4:限位开关
[0034]5:行程控制装置6:无线监控装置
[0035]7:无线开关控制器8:转动轴
[0036]9:空心管10:绳锯
[0037]11:控制室12:副绳轮
[0038]13:密封结构14:主绳轮
[0039]15:主链条轮16:链条
[0040]17:副链条轮18:钻头
[0041]19:串珠20:传动室
[0042]21:凹槽22:钻具
[0043]23:筒壁24:支扣
【具体实施方式】
[0044]为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种岩石底部切割取芯钻头，其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0045]本发明的快速取芯钻头结构简图如图1所示，包括法兰I和筒体，所述法兰I固接于筒体的上端，筒体的内部设有控制室11和传动室20，控制室11内设有电机2、减速器3、限位开关4、行程控制装置5、无线监控装置6和无线开关控制器7;控制室的下方为传动室20，传动室20内设有主绳轮14、主链条轮15、链条16和副链条轮17，控制室11和传动室20之间为密封结构13，可防止水及杂物进入控制室；
[0046]筒体的横截面形状为圆环形，筒体的筒壁上设有竖直的转动轴8，副链条轮17位于转动轴8的上端，转动轴8的下端位于筒壁的底部;链条16缠绕在主链条轮和副链条轮上，在动力作用下，主链条轮通过链条带动副链条轮转动，从而使转动轴进行自转；
[0047]筒壁下部的内壁设有凹槽21，凹槽沿筒壁所在的圆周设置；
[0048]该钻头上还设有空心管9和绳锯10，所述空心管9设于筒壁中与转动轴8平行设置，空心管9的上端和下端设有副绳轮12;绳锯10的一端固定在主绳轮14上，另一端固定于凹槽内，绳锯缠绕于主绳轮14，之后绕过副绳轮12穿过空心管9到达空心管下端，并再次绕过空心管下端的副绳轮之后沿着筒壁下部的凹槽固定;绳锯10上设有若干串珠19;筒壁的最底端为钻头18，钻头18用于钻探任务。
[0049]绳锯可分为三部分:上段、中段和下段，上段位于传动室20，中段位于空心管内，下段位于凹槽内；转动轴8的个数为I个，且其下端位于下段绳锯的内侧，转动轴自转方向与凹槽内绳锯移动方向一致，这样，当对芯体底部切割时，转动轴的自转可以促进绳锯的移动，从而加快切割速度。
[0050]所述的法兰与外部的动力电机(液压马达)相连，钻探时，在动力电机的作用下，筒壁自转并向前推进，达到钻探的目的，钻探时，只需沿着芯体的圆周进行切削，因此，大大减小了切削面积，提高了工作效率，减少了动力消耗，降低了工程造价。
[0051 ]钻探结束需要取芯时，先要对芯体底部进行切割，电机2带动主绳轮和主链条轮转动，绳锯10被带动并缠绕于主绳轮14，使绳锯在空心管内的部分向上移动，进而使绳锯在凹槽内的部分向圆心移动进行切割，同时，转动轴在链条轮的带动下自转，转动轴自转可以促进绳锯的移动;切割时，筒壁仍在自转，从而带动绳锯同时沿着筒壁自转的方向移动切割，即:绳锯同时沿着筒壁自转的方向和筒壁所在圆心的方向进行切割，当绳锯切割致圆心时，芯体已被完全切断，停止切割任务，启动取芯任务，芯体在绳锯的托举下被整块取出。
[0052]较佳地，所述电机为直流力矩电机，所述控制室为全密封结构。
[0053]较佳地，空心管9和转动轴8之间的圆弧所对应的圆心角度数为30°;绳锯10在凹槽内所绕的圆弧对应的圆心角对数为300°。
[0054]较佳地，筒壁自转的方向与转动轴自转的方向一致。
[0055]较佳地，所述串珠19的材质为金刚砂，钻头为金刚石钻头。
[0056]较佳地，所述筒壁的厚度为10-30mm，筒体的内部直径为0.4-10m，筒体的高度为0.5_10mo
[0057]较佳地，所述限位开关的个数为2个。
[0058]本发明的一种结构为:其他结构不变，筒壁下部设有圆环形的钻具22，钻具的下底面为钻头18，钻具的内侧设有凹槽21，绳锯绕过空心管下端的副绳轮之后沿该凹槽固定，钻具的上底面设有支扣24，筒壁23下端的凸起可插入钻具上底面的支扣中，然后通过焊接将筒壁23和钻具22固定，如图5所示。
[0059]本发明的取芯钻头可以进行垂直钻探或者水平掘进任务，因而扩大了其使用范围，能够满足更多使用要求，达到一钻多用的目的。
[0060]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的内容，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】
1.一种岩石底部切割取芯钻头，包括法兰(I)和筒体，其特征在于所述法兰(I)固接于筒体的上端，筒体的内部设有控制室(II)和传动室(20)，控制室(II)内设有电机(2)、减速器(3)、限位开关(4)、行程控制装置(5)、无线监控装置(6)和无线开关控制器(7);控制室的下方为传动室(20)，传动室(20)内设有主绳轮(14)、主链条轮(15)、链条(16)和副链条轮(17)，控制室(11)和传动室(20)之间设有密封结构(13); 筒体的横截面形状为圆环形，筒体的筒壁(23)上设有竖直的转动轴(8)，副链条轮(17)位于转动轴(8)的上端； 该钻头上还设有空心管(9)和绳锯(10)，所述空心管(9)设于筒壁中与转动轴(8)平行，空心管(9)的上端和下端设有副绳轮(12)，绳锯(10)上设有若干串珠(19);筒壁的最底端为钻头(18) ο2.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于筒壁下部的内壁设有凹槽(21)，所述凹槽(21)沿筒壁所在的圆周设置，绳锯(10)的上段位于传动室(20)，绳锯的中段位于空心管(9)，绳锯的下段镶嵌于凹槽(21)。3.如权利要求1或2所述的取芯钻头，其特征在于绳锯(10)的一端固定在主绳轮(14)上，另一端固定在凹槽(21)内；所述绳锯缠绕于主绳轮(14)，之后绕过空心管(9)上端的副绳轮(12)、穿过空心管(9)到达空心管的下端，并绕过空心管下端的副绳轮，然后沿着凹槽固定。4.如权利要求1或3所述的取芯钻头，其特征在于筒壁下部设有圆环形的钻具(22)，钻具的下底面为钻头(18)，钻具的内侧设有凹槽(21)，绳锯绕过空心管下端的副绳轮之后沿该凹槽固定，钻具的上底面设有支扣(24)，筒壁(23)的下端插入钻具上底面的支扣中，通过焊接将筒壁(23)和钻具(22)固定。5.如权利要求1-4所述的取芯钻头，其特征在于转动轴(8)的下端位于绳锯下段的内侧。6.如权利要求1-4所述的取芯钻头，其特征在于空心管(9)和转动轴(8)之间的圆弧所对应的圆心角度数为30°，绳锯(1)在凹槽(21)内所绕的圆弧对应的圆心角对数为300°。7.如权利要求1-4所述的取芯钻头，其特征在于对芯体底部切割时，筒壁自转的方向与转动轴(8)自转的方向一致，转动轴(8)的自转方向与凹槽内绳锯移动的方向一致。8.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于所述限位开关(4)的个数为2个；串珠(19)的材质为金刚砂。9.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于筒壁(14)的厚度为10-30mm，筒体(15)的内部直径为0.4-10m，筒体(15)的高度为0.5_10m。10.如权利要求1所述的取芯钻头，其特征在于该取芯钻头垂直钻探或水平掘进。
【文档编号】E21B25/04GK105952406SQ201610315645
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】李聚宝, 李海波, 李健, 李军治
【申请人】李聚宝