一种扩孔式旋翼钻具的制作方法

本发明涉及一种扩孔式旋翼钻具。

背景技术：

现有旋翼式或滑块式扩孔钻具在枯石层、沙层等复杂工况作业时，由于枯石层、沙层无法给钻具提供足够的挤压力，使得旋翼或滑块无法打开和收拢，因此在工作中容易造成卡钻，导致钻具提前失效；当旋翼式或滑块式扩孔钻具在水平作业或倾斜作业等不同工法作业时，由于不同侧的旋翼或滑块受到的挤压力不同，使得旋翼或滑块不能同时同步打开，旋翼或滑块在工作中受力不均导致钻具提前失效；上述两种情形都会导致成孔质量低或无法成孔或造成成孔造价太高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足而提供了一种旋翼块转动灵活、保证所有旋翼均可以同步打开和收拢、旋翼块不易脱落的扩孔式旋翼钻具。

本发明采用如下实施方案实现：

一种扩孔式旋翼钻具，包括旋翼稳杆器1、中心钻头3和旋翼块，所述中心钻头3同轴安装在旋翼稳杆器1上，所述中心钻头3与旋翼稳杆器1可以以旋转中心为转轴相对旋转，并且所述中心钻头3与旋翼稳杆器1通过周向限位装置限定中心钻头3与旋翼稳杆器1的相对旋转角度，所述中心钻头3与旋翼稳杆器1相对面之间设有用于安装旋翼块2的安装间隙，所述旋翼块2通过旋翼轴安装在中心钻头3或旋翼稳杆器1的相对面上，并且通过中心钻头3与旋翼稳杆器1的轴向限位将旋翼块2限位在安装间隙内，所述安装间隙的中部设置有与中心钻头3或旋翼稳杆器1联动的拨动件7，初始状态时，所述旋翼块2的工作面23收缩在中心钻头3轴向的投影内，展开状态时，所述旋翼稳杆器1与中心钻头3相对旋转，通过拨动件7推动旋翼块2展开，收拢状态时，通过拨动件7推动旋翼块2收拢，旋翼块最后通过岩层的摩擦阻力回到初始位置。

采用上述结构，当钻具开始工作时，旋翼稳杆器旋转，与中心钻头之间先进行一个相对旋转，在相对旋转过程中，拨动件7旋转推动旋翼块的工作面，使旋翼块绕旋翼轴旋转展开，当钻具工作结束时，反转钻具，旋翼稳杆器与中心钻头之间先进行一个相对旋转，使得拨动件7回位，旋翼块在拨动件的带动下绕旋翼轴旋转，推动旋翼块收拢，旋翼块最后通过岩层的摩擦阻力回到初始位置，本装置区别与现有传统的旋翼钻具，通过拨动件带动旋翼块旋转，从而保证了所有旋翼块能同步开启，保证钻具在遇到复杂工况和不同工法作业时，旋翼或滑块不会因为无法正常旋出导致的失效。

本实施方式中，所述拨动件设置在安装间隙内将安装间隙分割为多个与旋翼块2数量对应的安装区8，所述旋翼块2以旋转中心为对称轴中心对称安装在所述安装区8内，所述拨动件上面向旋翼块2一侧设有拨动件受力面71和第二接触面73，所述旋翼块2面向拨动件一侧以旋翼轴21为分界线一端为与第二接触面73相对的第一接触面24，另一端上设有与拨动件受力面71相对的旋翼受力面22，所述旋翼块2在展开状态面向岩层一侧为用于剪切的工作面23。

采用上述结构，本装置有两种实施方式，第一种实施方式为：拨动件7固定在中心钻头3上，所述旋翼块2通过旋翼轴21可转动安装在旋翼稳杆器1上，此种实施方式旋翼块在展开过程中，拨动件的第二接触面73推动旋翼块2的第一接触面24，将旋翼块2的工作面推出安装区8，拨动件7旋转到最终状态时，所述旋翼块2的工作面处于安装区8以外，所述旋翼块2的旋翼受力面22以面接触的形式支撑在拨动件上的拨动件受力面71上，收拢过程时，拨动件7的拨动件受力面71推动旋翼块2的旋翼受力面22，将拨动件7推回到初始状态。

第二种实施方式为：拨动件7固定在旋翼稳杆器1上，所述旋翼块2通过旋翼轴21可转动安装在中心钻头3上，此种实施方式旋翼块在展开过程中，拨动件的拨动件受力面71推动旋翼块2的旋翼受力面22，将旋翼块2的工作面推出安装区8，拨动件7旋转到最终状态时，所述旋翼块2的工作面处于安装区8以外，所述旋翼块2的旋翼受力面22以面接触的形式支撑在拨动件上的拨动件受力面71上，收拢状态时，拨动件7的第二接触面73推动旋翼块2的第一接触面24，将拨动件7推回到初始状态。

在工作过程中，旋翼块展开到最终状态时，旋翼块2通过旋翼受力面与拨动件的拨动件受力面面接触，通过面与面的接触，旋翼块将钻进过程中的冲击力通过面的形式转移到拨动件上，防止点接触或线接触造成较大冲击，造成拨动件的破坏，可以延长整个装置的寿命。

本实施方式中，所述拨动件上面向旋翼块2一侧在拨动件受力面71和第二接触面73之间设有防止拨动件与旋翼轴21干涉的凹槽72。

本实施方式中，所述拨动件为三角形的拨盘，所述旋翼块2设有三个。

本实施方式中，所述中心钻头3的尾端外侧面沿周向设有环形限位槽33，所述旋翼稳杆器上设有内孔和与环形限位槽33位置对应的销孔，所述中心钻头3的尾端安装在内孔内并且通过插装在销孔和环形限位槽33内的横销4和开口销5将中心钻头3和旋翼稳杆器轴向限位，所述环形限位槽33内与旋翼稳杆器内孔内壁之间安装钢球6形成滚珠连接。

本实施方式中，所述周向限位装置包括设置在旋翼稳杆器内孔内壁上的多个花键槽12以及设置在中心钻头3尾端的花键31，所述花键槽12大于花键31。

本实施方式中，所述拨动件7与中心钻头3或旋翼稳杆器一体成型。

本实施方式中，所述旋翼块2的一侧设有所述旋翼轴21，另一侧设有导向柱，所述中心钻头3和旋翼稳杆器上分别设有与旋翼轴21匹配的轴孔9和与导向柱相匹配的导向槽10。

综上所述，本装置结构简单，加工方便；拆卸、更换配件及维修方便；旋翼块转动灵活，有利于旋翼块的打开和收拢；产品的可靠性高，旋翼块不易脱落；同时解决其余旋翼或滑块钻具在遇到复杂工况和不同工法作业时，旋翼或滑块不能同时同步打开导致的钻具提前失效，也解决了钻具在复杂岩层下工作时的卡钻现象。

附图说明

图1(a)为本发明展开状态的立体图。

图1(b)为本发明收拢状态的立体图。

图2为本发明的爆炸图。

图3(a)为本发明实施例1的主视图。

图3(b)为图3(a)a-a处的剖视图。

图3(c)为图3(a)b-b处的剖视图。

图4为本发明实施例1旋翼稳杆器的立体图。

图5为本发明实施例1中心钻头的立体图。

图6为本发明实施例1旋翼块的立体图。

图7(a)为本发明实施例1在收拢状态时拨动件与旋翼块的位置关系图。

图7(b)为本发明实施例1旋翼块展开过程状态图一。

图7(c)为本发明实施例1旋翼块完全展开时的展开状态图。

图7(d)为本发明实施例1旋翼块准备收拢时的状态图。

图7(e)为本发明实施例1旋翼块收拢过程状态图一。

图7(f)为本发明实施例1旋翼块收拢过程状态图二。

图8为本发明实施例2的爆炸图。

图9(a)为本发明实施例2的主视图。

图9(b)为图9(a)c-c处的剖视图。

图10为本发明实施例2旋翼稳杆器的立体图。

图11为本发明实施例2中心钻头的立体图。

图12(a)为本发明实施例2在收拢状态时拨动件与旋翼块的位置关系图。

图12(b)为本发明实施例2旋翼块展开过程状态图一。

图12(c)为本发明实施例2旋翼块完全展开时的展开状态图。

图12(d)为本发明实施例2旋翼块准备收拢时的状态图。

图12(e)为本发明实施例2旋翼块收拢过程状态图一。

图12(f)为本发明实施例2旋翼块收拢过程状态图二。

图13为本发明实施例3的爆炸图。

图14为本发明实施例3旋翼稳杆器的立体图。

图15为本发明实施例3中心钻头的立体图。

图16为本发明实施例3旋翼块的立体图。

图17(a)为本发明实施例3旋翼块收拢状态图。

图17(b)为本发明实施例3旋翼块展开状态图。

附图中，1、旋翼稳杆器，11、内孔，12、花键槽，2、旋翼块，21、旋翼轴，22、旋翼受力面，23、工作面，24、第一接触面，25、导向柱，3、中心钻头，31、花键，32、中心钻头的尾端，33、环形限位槽，4、横销，5、开口销，6、钢球，7、拨动件，71、拨动件受力面，72、凹槽，73、第二接触面，8、安装区，9、轴孔，10、导向槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

实施例1：

如图1(a)、1(b)、2、3(a)、3(b)、3(c)、4、5、6所示，一种扩孔式旋翼钻具，包括旋翼稳杆器1、中心钻头3和旋翼块2，所述中心钻头3同轴安装在旋翼稳杆器1上，所述中心钻头3与旋翼稳杆器1可以以旋转中心为转轴相对旋转，并且所述中心钻头3与旋翼稳杆器通过周向限位装置限定中心钻头3与旋翼稳杆器的相对旋转角度，所述中心钻头3与旋翼稳杆器相对面之间设有用于安装旋翼块2的安装间隙，所述旋翼块2通过旋翼轴21安装在旋翼稳杆器1的轴孔9内，并且通过中心钻头3与旋翼稳杆器1的轴向限位将旋翼块2限位在安装间隙内，所述安装间隙的中部设置有与中心钻头3联动的拨动件7，所述拨动件7与中心钻头3一体成型，

本实施例中，所述拨动件为三角形的拨盘，所述旋翼块2设有三个，所述拨动件7设置在安装间隙内将安装间隙分割为三个与旋翼块2数量对应的安装区8，所述旋翼块2以旋转中心为对称轴中心对称安装在所述安装区8内，所述拨动件7上面向旋翼块2一侧设有拨动件受力面71和第二接触面73，所述旋翼块2面向拨动件一侧以旋翼轴21为分界线一端为工作面23，另一端上设有旋翼受力面22，所述拨动件上面向旋翼块2一侧在拨动件受力面71和第二接触面73之间设有防止拨动件与旋翼轴21干涉的凹槽72，在展开过程中，拨动件7通过第二接触面73推动旋翼块2的工作面23从而将旋翼块2的工作面推出中心钻头，在收拢过程中，拨动件7通过拨动件受力面71推动旋翼块2的拨动件受力面71，将旋翼块2回推，重新收拢在中心钻头的安装区8。

本实施例中轴向限位采用如下方式，所述中心钻头3的尾端外侧面沿周向设有环形限位槽33，所述旋翼稳杆器上设有内孔和与环形限位槽33位置对应的销孔，所述中心钻头3的尾端安装在内孔内并且通过插装在销孔和环形限位槽33内的横销4和开口销5将中心钻头3和旋翼稳杆器轴向限位，所述环形限位槽33内与旋翼稳杆器的内孔之间安装钢球6形成滚珠连接，这样使得中心钻头3与旋翼稳杆器1可绕旋转中心稳定旋转，摩擦力小，所述周向限位装置包括设置在旋翼稳杆器内孔内壁上的多个花键槽12以及设置在中心钻头3尾端的花键31，所述花键槽12大于花键31，这样花键31在花键槽12内与花键槽12之间形成间隙，从而对中心钻头3绕旋转中心旋转的角度进行限位，中心钻头3的旋转角度刚好是拨动件7的旋转角度，保证拨动件7刚好将旋翼块2展开或收拢。

具体工作过程如下：

如图7(a)所示，图中箭头表示的是旋翼稳杆器1的旋转方向，首先旋翼块处于收拢状态，收拢状态时，所述旋翼块2的工作面23收缩在中心钻头3轴向的投影内，此时花键31与花键槽12一侧与花键槽内壁接触限位，另一侧与花键槽之间设有间隙，如图7(b)所示，当旋翼稳杆器1开始旋转时，与中心钻头3之间先进行一个相对旋转，带动拨动件7初始旋转一个角度，拨动件的第二接触面73将推动旋翼块2的第一接触面24，如图7(c)所示，将旋翼块2的工作面23推出安装区8，直到拨动件7旋转到最终状态，此时所述旋翼块2的工作面23完全伸出中心钻头的侧壁，使得工作面23处于安装区8以外，而所述旋翼块2的旋翼受力面22以面接触的形式支撑在拨动件上的拨动件受力面71上，当钻具工作结束时，图7(d)所示，反转钻具，旋翼稳杆器与中心钻头之间再次进行一个相对旋转，拨动件受力面71作为推动件推动旋翼块2的旋翼受力面22旋转，如图7(e)所示，旋翼块2在拨动件7的推动作用下绕旋翼轴21旋转，旋翼块2收拢，如图7(f)所示，旋翼块最后通过岩层的摩擦阻力回到初始位置。本装置区别与现有传统的旋翼钻具，通过拨动件带动旋翼块旋转，从而保证了所有旋翼块能同步开启，保证钻具在遇到复杂工况和不同工法作业时，旋翼或滑块不会因为无法正常旋出导致的失效，也解决了钻具在复杂岩层下工作时的卡钻现象，在工作过程中，旋翼块展开到最终状态时，旋翼块2通过旋翼受力面与拨动件的拨动件受力面面接触，通过面与面的接触，旋翼块将钻进过程中的冲击力通过面的形式转移到拨动件上，防止点接触或线接触造成较大冲击，造成拨动件的破坏，可以延长整个装置的寿命。

实施例2：

如图8、9、10、11所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述拨动件7与旋翼稳杆器1为一体成型，所述中心钻头上设有轴孔9用于安装旋翼块，也就是说，只要拨动件7与旋翼块2可以产生相对运动即可实现拨动件将旋翼块推开的效果，本实施例中，动作原理与实施例1相似，不同之处在于，由于拨动件7是与旋翼稳杆器1联动的，因此旋翼块2的旋翼轴布设方向与实施例1相反，使得旋翼块2的工作端调整到旋翼块的外侧，如图12(a)、12(b)所示，此种实施方式旋翼块在展开过程中，拨动件的拨动件受力面71推动旋翼块2的旋翼受力面22，将旋翼块2的工作面推出安装区8，如图12(c)所示，当拨动件7旋转到最终状态时，所述旋翼块2的工作面处于安装区8以外，所述旋翼块2的旋翼受力面22以面接触的形式支撑在拨动件上的拨动件受力面71上，如图12(d)、12(e)所示，收拢状态时，拨动件7的第二接触面73推动旋翼块2的第一接触面24，如图12(f)所示，旋翼块2最后通过岩层的摩擦阻力回到初始位置，因此在实施例2中旋翼块2的受力点与受力形式与实施例1不同。

实施例3：

如图13、14、15、16、17(a)、17(b)所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，拨动件7的形状与实施例1、2不同，因此形成的安装区的形状有变化，同时，所述旋翼块2的一侧设有所述旋翼轴21，另一侧设有导向柱25，所述中心钻头3上设有与导向柱25相匹配的导向槽10，所述旋翼稳杆器1上设有与旋翼轴21匹配的轴孔9，旋翼块2的一侧通过导向柱25安装在轴孔9内，另一侧通过导向柱25安装在导向槽10内，在收拢的过程中，拨动件7带动中心钻头3旋转，使得导向槽10也旋转，此时，拨动件7和导向槽10分别给旋翼块2以及旋翼块2的导向柱25一个推力，带动旋翼块2收拢，因此导向柱25和导向槽10一方面可以辅助旋翼块2的收拢，另一方面保证旋翼块2展开后的稳定性，本实施例3的展开的过程与实施例1相同，这里就不重复描述。

上述实施例中，旋翼块2和拨动件7均不能同时安装在中心钻头3或旋翼稳杆器1上，必须是分开安装，这样拨动件7才能推动旋翼块2旋转。

以上所述，仅为本发明具体实施案例说明，不能以此限定本发明的权利保护范围。凡根据本发明申请权利要求书及说明书内容所作的等效变化与修改，皆在本发明保护的范围内。