专利名称:钻孔机构的制作方法
本发明涉及钻孔结构，特别是，但又不仅仅是冲击式钻机的结构。
利用钻杆柱已众所周知，它具有在其下端装有切削头的同轴管子，驱动整个钻杆柱使切削头旋转，加压流体经管子之间的环形空间输往锤击机械并藉其获得锤击作用。
对于这种设计以前曾经建议(例如可见GB 2117428B)将切削头装在一个卡头里，此时驱动转矩是从钻杆柱的外管经切削头柄部的花键和装于卡头的共动销钉或“半月”环输往切削头。采用这种设计后发见，花键的磨损非常快，因此需要较频密地提出钻杆柱以更换卡头/切削头。而且，卡头/切削头组合的损坏可能导致切削头的分离，钻孔因此可能被废弃。
本发明的一个目的是提出一种改进卡头/切削头设计的冲击式钻机。
根据本发明提出的一种钻孔机构，它具有一个管形套筒，其一端连接钻杆柱，而另一端车有内螺纹;一个管形卡头，其一端具有与上述套筒内螺纹啮合的螺纹，而另一端具有至少一个轴向突出的卡爪;一个切削头，它具有容纳上述卡爪的一个凹槽以及延伸经过卡头螺纹部份的直杆部份;当卡头处于套筒上的适当位置时防止切削头从卡头移动的保持装置;切削头可相对卡头作有限的轴向移动，上述卡爪提供了套筒和切削头之间的驱动连接。
这种设计在卡头上采用轴向延伸卡爪以作驱动连接后，简化了卡头和切削头的装配，而且也保证了驱动转矩可以通过重型结构件并以比在一般结构中离钻机轴线更大的径向距离来传输。
附图是一台冲击式钻机的局部剖面图，表示本发明的一个实例。
所示冲击式钻机有一个管形外套筒10，使用时其上端连接同轴钻杆柱(未示)的外管。套筒10的下端有内螺纹10a。
管形卡头11有一个与内螺纹10a配合的外螺纹部份11a。卡头11具有至少一个轴向突出的卡爪11b，其外表面基本上与套筒10的外表面同高。最好是有两个或更多这样的卡爪。
具有若干切削齿(未示)的切削头12藉卡头11保持在套筒10上。该切削头有一个在管形卡头11内滑动配合的直杆部份12a。而且，在切削头上形成容纳卡爪的一个或多个凹槽12b。
切削头12的直杆部份12a上至少有一个凹槽，或如所示的几个，即三个凹槽12c容纳装配在卡头11壁部横孔内的销钉13。这些凹槽12c与销钉的尺寸关系是使销钉限止切削头12相对卡头11轴向向下移动，而向上移动的限止是靠切削头12与卡爪11b自由端之间的直接接触。
在套筒10上装配切削头12和卡头11极其简单。将卡头11部份插进套筒并将螺纹拧到卡头壁部横孔仍然离开套筒10端部的位置。然后，切削头在正确对准后插入以使卡头的卡爪11b伸进切削头的凹槽。销钉13插入后再转动卡头使之完全插入并拧紧。
销钉13藉套筒10保持，它反过来又保持切削头，不过留有有限轴向移动的余地。驱动切削头的转矩是通过卡爪11b施加，而并非通过销钉13。切削头直杆部份12a的上端高出于卡头的上端并位于一般的流体驱动冲击机构(未示)的气锤14行程之中。
在所示的实施中，气锤机构的排气通道是一个在套筒10与衬管16之间的环形截面通道15，而衬管与卡头的上端相接。排气实际上经切削头12直杆部份12a外面的纵向槽18流出钻机。槽经邻近上端的卡头壁上的口19与通道15相通。
槽18沿切削头的直杆部份延伸并与切削头的斜的内排气口20相通，排气口将部份排气向上导入切削头12的内部;槽又与切削头的轴向排气口21相通，它将剩余的排气导出至切削头的导向面以提供一个冷却气流。要注意槽18实际上将空气导向凹槽12b，它使排出气流起“清洗”卡头和切削头相互啮合表面的作用以清除屑粒并减少这些表面的磨损。
内口20可以省略以获得最大的“清洗”作用。
当钻杆柱升起或钻机进入地下穴时，切削头可相对卡头降下，其作用是阻塞排气口19使锤机构的操作停止。排气压力对切削头的影响加速了该降下作用。
所示的钻机也包括一个取样管23，它用来把在把在钻井时产生的碎屑带回到地面装置。管子23和围绕管子23的内衬管24构成一个环形通道，高压冲洗空气可经其到达由端件25形成的向上环形喷咀。该喷咀将冲洗空气向上导入取样管并带走碎屑。取样管和喷咀装置非本发明基本的东西。
切削头的切削面可采取各种不同的形式，视孔通过的地层的本质和是否需要取扰动岩心样品抑不扰动样品或者是否应用标准外冲洗来选择一个合适的切削头。
切削头的直杆部份与卡头轴向孔在较长的轴向范围里保持较高精度的配合以保证切削头精确对中和刚性装夹。它改进了切削头和卡头的概率寿命。
已经发现，采用卡爪11b代替类似销钉13或半月环等销钉传输转矩，显著延长了切削头和卡头的使用寿命。
当然，卡头和切削头用于没有内装锤机构的单管钻杆柱，或者用于采用外冲洗的冲击式钻机是可以理解的。
权利要求
1.一种钻孔机构具有一个管形套筒，其一端连接钻杆柱，在上述套管的另一端车有内螺纹；一个管形卡头，其一端具有与上述套筒内螺纹啮合的螺纹部份。其另一端具有至少一个轴向突出的卡爪；一个切削头，它具有一个容纳上述卡爪的凹槽以及一个延伸经过卡头螺纹部份的直杆部份；当卡头在套筒上适当的位置时防止切削头从卡头移动的保持装置；切削头可相对卡头作有限的轴向移动，以及上述卡爪在套筒和切削头之间提供驱动连接。
2.权利要求
1所述之钻孔机构，特征在于，卡头上有若干上述卡爪，而切削头有若干容纳相应卡爪的凹槽。
3.权利要求
1所述之钻孔机构，其特征在于，上述保持装置包括至少一个放在上述套筒内卡头壁中横孔里的销钉，上述销钉向里伸入切削头直杆部份的一个凹槽，上述销钉限止切削头在应用时轴向向下移动，而轴向向上移动的限止是靠切削头与卡爪自由端之间的直接接触。
4.权利要求
1所述之钻孔机构，其特征在于，它还包括一个由压缩空气驱动的锤，从锤排出的空气流经卡头的一个口，如果切削头被相对卡头降下时，该口被活塞直杆部分堵住。
5.权利要求
4所述之钻孔机构，其特征在于，切削头直杆部分的外表面有一条轴向槽，它与上述口以及切削头的上述凹槽相通，排出空气“清洗”卡头与切削头互相啮合的面。
6.参照并如附图所示，钻孔结构基本上如上所述。
专利摘要
一种钻孔结构包括一个圆形套筒(10)，一个用螺纹装于套筒一端的卡头(11)以及一个被夹头夹持的切削头(12)。卡头具有至少一个轴向突出并容纳在切削头上相应凹槽(12b)内的卡爪(11b)以作为从套筒经卡头向切削头传输转矩的一种装置。切削头(12)借至少一个伸入切削头槽内的销钉(13)保持在钻头上，它可作有限的轴向移动。
文档编号E21B21/00GK87103385SQ87103385
公开日1987年11月18日 申请日期1987年5月5日
发明者梅尔文·塞缪尔·詹姆斯·恩尼斯 申请人:梅尔文·塞缪尔·詹姆斯·恩尼斯导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan