一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，包括解除钻头，还包括测量钻头，解除钻头内壁设置有驱动齿，测量钻头外壁设置有与驱动齿适配的从动齿，测量钻头上开设有伸缩片安装孔，测量钻头内设置有L形的伸缩片，伸缩片一端穿出伸缩片安装孔并位于驱动齿和从动齿的啮合处底部，伸缩片另一端为楔形倒钩部，设置在测量钻头中的弹簧为伸缩片提供径向的向外压力，测量钻头内设置有顶筒，顶筒的顶部的内壁设置有与楔形倒钩部适配的楔形钩部。本实用新型实现解除孔与测量孔同心；构思严密、设计巧妙、尺寸合理；结构体系和总体布局简单，易于实施。
【专利说明】
一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置
技术领域
[0001]本发明涉及钻测领域，具体涉及一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，适用于应力解除。
【背景技术】
[0002]人类对地应力的认识最早出现于20世纪初，最具代表性的测试装置是于20世纪50年代由美国矿务局研制出来的USBM钻孔变形计，实现了对岩体进行应力解除的地应力测试方法。至今，应力解除法依然是主要的地应力测量方法。
[0003]应力解除法的操作是先打一个大钻孔到接近测点的预定深度，然后向前打同心小钻孔;在小钻孔内安装三轴应变计(孔壁应变法)或孔径变形传感器(孔径变形法)等;最后延伸大钻孔，将筒状岩芯与基岩分离，实现应力解除。
[0004]应力解除法的成败以及测试精确取决于解除孔和测量孔是否同心，通常分开钻孔很难保证同心度，精度较高的钻测一体化装置(解除钻和测量钻同步)也很难达到高精度的同心度。因此，如何突破基于应力解除法的解除孔和测量孔同心问题较为关键。
[0005]鉴于目前存在的问题，本实用新型提出一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，利用同心轴、承台以及轴承的相互配合来实现解除钻头与测量钻头在钻进过程中保持同心，从而实现形成的解除孔与测量孔的同心。该装置的优点在于:结构简单和可靠性高。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供了一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，构思新颖、设计巧妙、结构合理、可靠度高、易于实现，提升了应力解除法装置的探测精度，具有广阔的应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术措施:
[0008]—种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，包括解除钻头，还包括测量钻头，解除钻头内壁设置有驱动齿，测量钻头外壁设置有与驱动齿适配的从动齿，测量钻头上开设有伸缩片安装孔，测量钻头内设置有L形的伸缩片，伸缩片一端穿出伸缩片安装孔并位于驱动齿和从动齿的啮合处底部，伸缩片另一端为楔形倒钩部，设置在测量钻头中的弹簧为伸缩片提供径向的向外压力，测量钻头内设置有顶筒，顶筒的顶部的内壁设置有与楔形倒钩部适配的楔形钩部，
[0009]如上所述的测量钻头内壁设置有支撑台，顶筒外壁设置有凸台，凸台设置在支撑台上。
[0010]如上所述的解除钻头的顶部内壁设置有承台，承台上设置有轴承，轴承套设在同心轴上，同心轴与测量钻头轴接。
[0011 ]解除钻头通过驱动齿带动从动齿钻动，伸缩片在弹簧的推力作用下，处于伸开状态，在从动齿和伸缩片的共同作用下，解除钻头将驱动测量钻头螺旋前进，进行测量孔的钻进过程。此时，顶筒在支撑台的支撑下，与测量钻头同步前进。当测量钻头到位后，测量钻头在解除钻头的驱动下，会继续往下前进，此时，顶筒会触碰到测量孔内的岩石表面，在岩石的反作用力下，顶筒将向上推动伸缩片，由于伸缩片不能够向上运动，楔形钩部的楔面与楔形倒钩部的楔面适配，顶筒上的楔形钩部的作用下，楔形倒钩部带动整个伸缩片向内移动，此时弹簧压缩，当顶筒向上移动一定距离后，伸缩片完全进入测量钻头内部，此状态为解除钻头和测量钻头将脱离的临界状态。解除钻头在旋转的过程中，有向下的力，驱动齿向下前进，由于少了伸缩片的阻挡，与从动齿之间发生分离，此时，解除钻头与测量钻头之间发生脱离，解除钻头进行解除孔钻进过程，测量钻头在测量孔内处于静止状态。解除钻头在动力作用下螺旋钻进，直至解除孔完全形成，轴承均未滑出同心轴的末端，在整个运动过程中，在轴承的外力作用下，解除钻头所形成的解除孔与测量孔保持同心状态，且解除钻头与测量钻头之间的摩擦力小。
[0012]测量钻头用于测量孔的钻孔，其外径与所需测量孔直径一致。
[0013]解除钻头用于解除孔的钻孔，其外径与所需解除孔直径一致。
[0014]本实用新型相对于现有技术具有以下优势:
[0015]1、本发明利用机械构件之间的相互配合，实现解除孔与测量孔同心；
[0016]2、本实用新型的构思严密、设计巧妙、尺寸合理；
[0017]3、本实用新型的结构体系和总体布局简单，易于实施。
[0018]本实用新型利用同心轴、承台以及轴承的相互配合来实现解除钻头与测量钻头在钻进过程中保持同心，从而实现形成的解除孔与测量孔的同心。该装置设计巧妙，构思严密，结构体系简单，易于实施。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型结构不意图；
[0020]图2为控制部件的结构示意图；
[0021 ]图3为控制部件的剖面结构示意图；
[0022]图4为测量孔钻进过程示意图；
[0023]图5为测量孔到位示意图；
[0024]图6为解除孔钻进过程示意图。
[0025]图中:1-轴承;2-承台；3-同心轴；4-解除钻头;5-控制部件;6_测量钻头;7_伸缩片安装孔;51-驱动齿;52-从动齿;53-伸缩片;54-弹簧;55-顶筒;56-支撑台；57-楔形钩部；58-楔形倒钩部;59-凸台。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施示例对本实用新型进一步说明:
[0027]—种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，包括解除钻头4，还包括测量钻头6，解除钻头4内壁设置有驱动齿51，测量钻头6外壁设置有与驱动齿51适配的从动齿52，测量钻头6上开设有伸缩片安装孔7，测量钻头6内设置有L形的伸缩片53，伸缩片53—端穿出伸缩片安装孔7并位于驱动齿51和从动齿52的啮合处底部，伸缩片53另一端为楔形倒钩部58，设置在测量钻头6中的弹簧54为伸缩片53提供径向的向外压力，测量钻头6内设置有顶筒55，顶筒55的顶部的内壁设置有与楔形倒钩部58适配的楔形钩部57，
[0028]测量钻头6内壁设置有支撑台56，顶筒55外壁设置有凸台59，凸台59设置在支撑台56上。
[0029]解除钻头4的顶部内壁设置有承台2，承台2上设置有轴承I，轴承I套设在同心轴3上，同心轴3与测量钻头6轴接。
[0030]如图1所示，轴承I外侧与解除钻头4相配合，下端面紧贴承台2，承台2设置于解除钻头4内壁，可通过螺纹或者焊接以及整体加工等方式与解除钻头4相固定；同心轴3设置于测量钻头6顶部，可通过螺纹或者焊接以及整体加工等方式固定。轴承I选用径向轴承，轴承I内径略大于同心轴3，轴承I外径略大于解除钻头4相配合位置，便于过盈配合;承台2的内径略小于轴承I内径，且大于同心轴3外径;同心轴3与测量钻头6严格同心。
[0031]作为一种优选方案，承台2底部与控制部件5之间的设置间距大于在形成测量孔时解除钻头4底部与测量钻头6底部之间的距离与同心轴3的底面与控制部件5顶面之间的距离之和；同心轴3的高度大于轴承I的厚度、承台2的厚度以及在形成测量孔时解除钻头4底部与测量钻头6底部之间的距离之和。
[0032]如图2?3所示，控制部件5包括驱动齿51、从动齿52、伸缩片53、弹簧54和顶筒55。作为一种优选方案，驱动齿51为两个，两个驱动齿51位于解除钻头4的中部，通过焊接或者螺纹固定在解除钻头4上，驱动齿51呈楔形，两个驱动齿51在解除钻头4内对称分布，驱动齿51的齿部啮合到从动齿52中，使得从动齿52形成完整的圆周环部;伸缩片53呈L状，伸缩片53—端穿出伸缩片安装孔7并位于驱动齿51和从动齿52的啮合处底部，伸缩片53另一端朝下且伸缩片53另一端为楔形倒钩部58，弹簧54位于两个伸缩片53之间，弹簧54为两个伸缩片53提供径向的向外压力；顶筒55位于测量钻头6内部，位于伸缩片53下部，顶筒55的顶部的内壁设置有与楔形倒钩部58适配的楔形钩部57，且顶筒55的内径大于伸缩片53的旋转轨迹的内径，顶筒55的中下部存在一个外径略大的凸台59，顶筒55的底部为平面，顶筒55的底部与测量钻头6的底部之间的间距为测量钻孔的深度值，支撑台56位于测量钻头6内部，通过焊接或者螺纹固定，其内径略大于顶筒55外径。
[0033]如图4所示，解除钻头4通过驱动齿51带动从动齿52钻动，伸缩片53在弹簧53的推力作用下，处于伸开状态，在从动齿52和伸缩片53的共同作用下，解除钻头4将驱动测量钻头6螺旋前进，进行测量孔的钻进过程。此时，顶筒55在支撑台56的支撑下，与测量钻头6同步如进。
[0034]如图5所示，当测量钻头6到位后，测量钻头6在解除钻头4的驱动下，会继续往下前进，此时，顶筒55会触碰到测量孔内的岩石表面，在岩石的反作用力下，顶筒55将向上推动伸缩片53，由于伸缩片53不能够向上运动，在楔形钩部57的楔面和楔形倒钩部58的楔面的配合作用下，伸缩片53向内移动，此时弹簧54压缩，当顶筒55向上移动一定距离后，伸缩片53完全进入测量钻头6内部，此状态为解除钻头4和测量钻头6将脱离的临界状态。
[0035]如图6所示，解除钻头4在旋转的过程中，有向下的力，驱动齿51向下前进，与从动齿52之间发生分离，此时，解除钻头4与测量钻头6之间发生脱离，解除钻头4进行解除孔钻进过程，测量钻头4在测量孔内处于静止状态。解除钻头4在动力作用下螺旋钻进，直至解除孔完全形成，轴承I均未滑出同心轴3的末端，在整个运动过程中，在轴承I的外力作用下，解除钻头4所形成的解除孔与测量孔保持同心状态，且解除钻头4与测量钻头6之间的摩擦力小。
[0036]部件材料及加工要求:
[0037]保证承台2与解除钻头4同轴线；
[0038]同心轴3的外表面要求光滑，且保证与测量钻头6同轴线；
[0039]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，包括解除钻头(4)，其特征在于，还包括测量钻头(6)，解除钻头(4)内壁设置有驱动齿(51)，测量钻头(6)外壁设置有与驱动齿(51)适配的从动齿(52)，测量钻头(6)上开设有伸缩片安装孔(7)，测量钻头(6)内设置有L形的伸缩片(53)，伸缩片(53)—端穿出伸缩片安装孔(7)并位于驱动齿(51)和从动齿(52)的啮合处底部，伸缩片(53)另一端为楔形倒钩部(58)，设置在测量钻头(6)中的弹簧(54)为伸缩片(53)提供径向的向外压力，测量钻头(6)内设置有顶筒(55)，顶筒(55)的顶部的内壁设置有与楔形倒钩部(58)适配的楔形钩部(57)。2.根据权利要求1所述的一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，其特征在于，所述的测量钻头(6)内壁设置有支撑台(56)，顶筒(55)外壁设置有凸台(59)，凸台(59)设置在支撑台(56)上。3.根据权利要求1所述的一种实现解除孔与测量孔同心的限位装置，其特征在于，所述的解除钻头(4)的顶部内壁设置有承台(2)，承台(2)上设置有轴承(1)，轴承(I)套设在同心轴(3)上，同心轴(3)与测量钻头(6)轴接。
【文档编号】G01L5/00GK205670059SQ201620448945
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】汪进超, 王川婴, 韩增强, 胡胜, 王益腾
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所