一种新型扩孔设备的制作方法

本发明属于地质勘探设备技术领域，具体公开了一种新型扩孔设备。

背景技术：

“地质勘探”即是通过各种手段、方法对地层进行勘查、探测，确定不同地层的厚度，采取不同地层中岩石的芯样，再通过测试化验和力学分析,确定岩石矿物中化学物理性质。钻探是工程地质勘探中应用最为广泛的一种勘探手段，在钻探过程中，需要对钻孔进行扩孔，扩大钻孔直径，以方便实验人员取样。

扩孔器是地质勘探中常用的一种扩孔设备，目前，扩孔设备主要由钻杆以及固定在钻杆上的扩孔钻头构成。由于扩孔器中的扩孔钻头的直径大于钻孔时使用的钻孔钻头的直径，加之地质岩性的复杂情况，在扩孔过程中，钻杆容易发生偏移，导致扩孔方向偏移钻孔方向，同心度低，扩孔效率低，而且还容易出现坍塌、卡钻等问题，严重的会导致钻孔不符预设勘探要求而造成整孔报废。此外，在扩孔过程中，不可避免的存在泥沙飞溅的情况，导致工作时尘土飞扬，影响工作人员工作。

技术实现要素：

本发明的目的在提供一种新型扩孔设备，以解决现有的扩孔设备在扩孔过程中出现的同心度低，扩孔效率低，以及容易出现坍塌、卡钻等问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种新型扩孔设备，包括钻杆和用于驱动钻杆旋转的驱动电机，所述钻杆远离驱动电机相连接的一端依次设有导向钻头、扩孔钻头和支撑环，导向钻头安装在钻杆的端部，支撑环与钻杆同轴设置，支撑环的内壁和钻杆的外壁之间设有若干根支撑杆。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：

与现有技术相比，本扩孔设备中，在钻杆上依次设有导向钻头、扩孔钻头和支撑环，位于钻杆端部的导向钻头可对扩孔钻头的扩孔方向进行牵引和导正，保持扩孔方向与钻孔方向的同心度；同时，导向钻头可以破除前方阻碍物，避免扩孔钻头在扩孔过程中由于孔内发生坍塌情况而造成卡钻；当扩孔钻头对钻孔进行扩孔后，支撑环的外壁与钻孔的内壁相接触，在钻杆旋转工作的过程中，支撑环和支撑杆相配合对钻杆起到支撑作用，避免钻杆发生偏移，从而保证扩孔后的钻孔与扩孔枪的钻孔的同心度，提高扩孔效率。

进一步，所述钻杆为中间设有空心流道的空心结构，钻杆靠近导向钻头的一端设有若干与空心流道相连通的出水孔，钻杆的另一端设有一个与空心流道相连通的进水孔；钻杆上密封转动连接有导套，导套内设有与进水孔相连通的柱形空腔，导套上设有与柱形空腔相连通的进水口。

本方案中，导套上的进水口、柱形空腔、进水孔、空心流道和出水孔形成一个水的通道，在扩孔过程中，可将导套的进水口通过水管与水源相连接，向钻杆内部输水，钻杆旋转的过程中水可以从出水孔中流出，达到降尘效果，并减小碎石泥土的阻力，从而降低钻头的工作阻力，提高扩孔效率；且导套与钻杆为密封转动连接，不会对钻杆的旋转产生影响，或发生水管缠绕现象。

进一步，所述支撑环的外壁设有若干均匀分布的凸齿。凸齿可对孔壁进行二次修整，使井壁更加圆滑。

进一步，所述支撑环的外壁设有若干沿其周向分布的导流槽，导流槽的长度方向平行于支撑环的轴向方向。导流槽的设置便于排出扩孔过程中产生的泥沙碎石。

进一步，还包括外壳，外壳包括壳体和位于壳体内部的横板，所述壳体为一端开口的封闭式筒状结构，横板和壳体围合形成密闭的腔室，所述驱动电机位于腔室中，所述横板上设有可供钻杆穿过的中心孔，导向钻头、扩孔钻头和支撑环位于腔室外。

本方案中，外壳的设置可以避免扩孔过程中产生的泥沙四处飞溅，影响工作人员工作；横板和壳体围合形成密闭的腔室，驱动电机位于腔室内，从而阻挡泥沙飞溅进入到驱动电机内，导致驱动电机失灵；钻杆从横板的中心孔穿过，横板可以对钻杆起到支撑作用，进一步避免钻杆发生偏移，保证同心度，提高扩孔效率和质量。

进一步，所述中心孔与钻杆之间设有轴承。轴承的设置可以支撑钻杆，降低钻杆旋转过程中与中心孔之间的摩擦系数，并保证钻杆的回转精度。

进一步，所述腔室中设有水箱，水箱与导套的进水口之间通过水管相连通，水箱的箱体为金属板。金属板导热性好，吸热散热快，水箱中的水可以吸收驱动电机散发的热量，有助于给驱动电机降温散热，避免驱动电机工作温度过高，提高其使用寿命。

进一步，所述壳体的开口端设有与其固定连接的环形支撑板，环形支撑板上设有沿其周向均匀分布的定位桩。环形支撑板与地面相抵，将定位桩插入底面中，以使壳体固定安装在地面上，增大地面与壳体的接触面积，提高壳体的稳定性，从而增加钻杆旋转的稳定性，避免钻杆发生偏移。

进一步，所述壳体包括侧壁和顶壁，顶壁和侧壁之间为可拆卸连接，环形支撑板和侧壁之间为可拆卸连接，方便拆卸，清理和维修内部元件。

进一步，所述腔室中设有用于带动钻杆往复运动的驱动元件，所述驱动元件为气缸、液压缸或电动推杆中的一种，以使导向钻头和扩孔钻头伸出壳体进行扩孔作业。

附图说明

图1为本发明实施例一中扩孔设备的纵向剖视图；

图2为图1中a-a向剖视图；

图3为本发明实施例二中扩孔设备的纵向剖视图；

图4为本发明实施例三中扩孔设备中支撑环的横向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：钻杆1、空心流道101、出水孔102、进水孔103、驱动电机2、导向钻头3、扩孔钻头4、支撑环5、凸齿501、导流槽502、支撑杆6、外壳7、侧壁701、顶壁702、横板8、轴承9、环形支撑板10、定位桩11、驱动元件12、导套13、柱形空腔1301、进水口1032、把手14、水箱15、注水口16、泥浆排出口17。

实施例一：

如图1所示：一种新型扩孔设备，包括钻杆1和用于驱动钻杆1旋转的驱动电机2，驱动电机2可采用伺服电机；钻杆1的上端与驱动电机2的输出轴相连接，钻杆1的下端从下至上依次设有导向钻头3、扩孔钻头4和支撑环5，导向钻头3安装在钻杆1的下端端部，支撑环5与钻杆1同轴设置，支撑环5的内壁和钻杆1的外壁之间设有若干根支撑杆6，结合图2所示，本实施例中，支撑杆6设有4根，且沿着钻杆1的周向均匀分布，支撑杆6的两端分别焊接在钻杆1和支撑环5上。

本扩孔设备还包括外壳7，外壳7包括壳体和位于壳体内部的横板8，壳体为下端开口的封闭式筒状结构，横板8和壳体围合形成密闭的腔室，驱动电机2位于腔室中，横板8上设有可供钻杆1穿过的中心孔，导向钻头3、扩孔钻头4和支撑环5位于腔室外；中心孔与钻杆1之间设有轴承9，轴承9的设置可以支撑钻杆1，降低钻杆1旋转过程中与中心孔之间的摩擦系数，并保证钻杆1的回转精度。

壳体的开口端(即下端)设有与其固定连接的环形支撑板10，环形支撑板10上设有沿其周向均匀分布的定位桩11，定位桩11与环形支撑板10螺纹连接。环形支撑板10与地面相抵，将定位桩11插入地面中，以使壳体固定安装在地面上，增大地面与壳体的接触面积，提高壳体的稳定性，从而增加钻杆1旋转的稳定性，避免钻杆1发生偏移。

壳体包括侧壁701和顶壁702，顶壁702和侧壁701之间为可拆卸连接；环形支撑板10和侧壁701之间为可拆卸连接，方便拆卸，清理和维修内部元件；具体的，这里可采用螺钉或螺栓连接。

腔室中还设有用于带动钻杆1往复直线运动的驱动元件12，驱动元件12通过螺钉固定安装在壳体的顶壁702内侧，驱动元件12与电机相连接，驱动元件12为气缸、液压缸或电动推杆中的一种，以使导向钻头3和扩孔钻头4伸出壳体进行扩孔作业。

钻杆1为中间设有空心流道101的空心结构，钻杆1的下端设有若干与空心流道101相连通的出水孔102，钻杆1的上端设有一个与空心流道101相连通的进水孔103；钻杆1上密封转动连接有导套13，导套13内设有与进水孔103相连通的柱形空腔1301，柱形空腔1301包裹在钻杆1的外部，导套13上设有与柱形空腔1301相连通的进水口1032。此外，壳体的侧壁701上设有用于给钻杆1输水的注水口16和用于排走泥浆的泥浆排出口17。导套13上的进水口1032、柱形空腔1301、进水孔103、空心流道101和出水孔102形成一个水的通道，在扩孔过程中，可将导套13的进水口1032与水管相连接，水管穿过注水口16与水源相连接，向钻杆1内部输水，钻杆1旋转的过程中水可以从出水孔102中流出，达到降尘效果，并减小碎石泥土的阻力，从而降低钻头的工作阻力，提高扩孔效率；且导套13与钻杆1为密封转动连接，不会对钻杆1的旋转产生影响，或发生水管缠绕现象，同时由于水管的限制，导套13不会随着钻杆1的转动发生转动；具体的，导套13与钻杆1连接处设有密封圈，以避免钻杆1旋转过程中柱形空腔1301中的水发生泄漏。

具体实施过程如下：

使用本扩孔设备进行扩孔时，首先，位于钻杆1最下端的导向钻头3可对扩孔钻头4的扩孔方向进行牵引和导正，保持扩孔方向与钻孔方向的同心度；同时，导向钻头3可以破除前方阻碍物，避免扩孔钻头4在扩孔过程中由于孔内发生坍塌情况而造成卡钻；当扩孔钻头4对钻孔进行扩孔后，支撑环5的外壁与钻孔的内壁相接触，在钻杆1旋转工作的过程中，支撑环5和支撑杆6相配合对钻杆1起到支撑作用，避免钻杆1发生偏移，从而保证扩孔后的钻孔与扩孔枪的钻孔的同心度，提高扩孔效率。

其次，外壳7的设置可以避免扩孔过程中产生的泥沙四处飞溅，影响工作人员工作；横板8和壳体围合形成密闭的腔室，驱动电机2位于腔室内，从而阻挡泥沙飞溅进入到驱动电机2内，导致驱动电机2失灵；钻杆1从横板8的中心孔穿过，横板8可以对钻杆1起到支撑作用，进一步避免钻杆1发生偏移，保证同心度，提高扩孔效率和质量。

实施例二：

如图3所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：壳体的顶壁702上设有把手14，便于提起和操作；腔室中设有水箱15，水箱15与导套13的进水口1032之间通过水管相连通，壳体侧壁701上的注水口16与水箱15相连通；水箱15的箱体为金属板，具体可采用铜板制成。金属板导热性好，吸热散热快，水箱15中的水可以吸收驱动电机2散发的热量，有助于给驱动电机2降温散热，避免驱动电机2工作温度过高，提高其使用寿命。

实施例三：

如图4所示，本实施例与实施例二的不同之处在于：支撑环5的外壁设有若干均匀分布的凸齿501，凸齿501可对孔壁进行二次修整，使井壁更加圆滑；支撑环5的外壁设有若干沿其周向分布的导流槽502，导流槽502的长度方向平行于支撑环5的轴向方向，导流槽502的设置便于排出扩孔过程中产生的泥沙碎石。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。