一种可变径的大型钻具系统的制作方法

专利2022-06-29  69


本实用新型涉及钻具装置技术领域,具体为一种可变径的大型钻具系统。



背景技术:

钻具是指凿洞、钻孔等与之有关使用的工具,主要包括风电嵌岩钻孔、钻探(钻井)和冶金炉钻具等,随着施工环境的需要,钻具的功能也得到了更好的完善,提高了用钻具时的工作效率,但是仍然存在不足之处。

市场上的大型钻具使用时有效成孔深度深,施工工程量大,费时费力,施工周期长;成孔完成后,混凝土灌注量大,施工耗材加剧,经济性差;变径导向采用滚轮结构,破环孔壁的稳定性,易造成塌孔,安全性低;采用摆幅式变径方式,不能保证刀具的切削面处于最有利的位置,破岩效果变差,刀具磨损加剧,为此,我们在现有的可变径的大型钻具系统的基础上进行改进和创新。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种可变径的大型钻具系统,以解决上述背景技术中提出的大型钻具使用时有效成孔深度深,施工工程量大,费时费力,施工周期长;成孔完成后,混凝土灌注量大,施工耗材加剧,经济性差;变径导向采用滚轮结构,破环孔壁的稳定性,易造成塌孔,安全性低;采用摆幅式变径方式,不能保证刀具的切削面处于最有利的位置,破岩效果变差,刀具磨损加剧的问题。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种可变径的大型钻具系统,包括钻杆和联接筒,所述钻杆的底部设置有过渡接头,且过渡接头的内部安装有汇流器,所述汇流器的下端设置有变径导向器,且变径导向器外部的四周安装有导向器滑靴,所述联接筒位于变径导向器底部外部的一端,所述联接筒底部设置有变径钻头装置,且变径钻头装置的底部安装有球齿滚轮。

优选的,所述变径钻头装置包括混合器、钻头母体与活动钻头,且变径钻头装置内部的上端设置有混合器,所述变径钻头装置内部的下端安装有钻头母体,且钻头母体外部一端连接有活动钻头。

优选的,所述活动钻头设置有四个,且活动钻头关于钻杆的竖直中心线呈对称分布。

优选的,所述变径导向器由六个导向器滑靴组成。

优选的,所述活动钻头为矩形结构,且活动钻头与钻头母体相互配合构成滑动结构。

优选的,所述钻头母体的高度大于活动钻头的高度,且钻头母体设置有四个。

优选的,所述联接筒的外部与钻杆为固定连接,且联接筒与球齿滚轮相垂直。

优选的,所述球齿的截面形状为锥形结构,且球齿需要根据活动钻头直径大小设置相应的组数。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

1、该可变径的大型钻具系统与现有技术相比:过渡接头上法兰与钻杆连接,下法兰与变径导向器连接,过渡接头内含汇流器,三路吸渣管道汇合一路管道排出桩孔,变径导向器起到稳定钻具系统的作用,保证桩孔垂直度,变径导向器六个导向器滑靴组成,其采用平行四边形的原理,保证导向器滑靴始终保持竖直状态,又因为导向器滑靴面积大,对孔壁作用力分散,降低因局部受力过大,导致孔壁塌孔,联接筒负责承上启下的作用;

2、变径钻头装置由混合器、钻头母体与活动钻头三部分组成,混合器将压缩空气和钻渣融合后,利用气举的原理将钻渣带出孔底,钻头母体为平底钻头,活动钻头共四块呈圆周均布,采用平行四边形的原理,保证活动钻头刀具始终保持最佳破岩角度,钻头母体与活动钻头高度差小,有效成孔深度降低,工程量增加不大,施工工期短,后期对孔内灌浆量减少,降低施工工程成本,经济性好,活动钻头采用油缸顶升和四连杆结构结合设计而成,始终保持活动钻头的刀具成定角度,保证刀具的破岩能力;

3、同时活动钻头采用矩形结构,其和钻头母体配合处采用滑动结构,在钻进过程中,减小销轴的异常受力,保护销轴,提高使用寿命,变径钻头装置及变径导向器设有定位挡块,在发生油管爆裂等不良事故时,能继续钻进,不受影响,在回缩活动钻头及导向器滑靴时,可利用自重,达到回缩的目的,可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型变径钻头打开状态结构示意图;

图2为本实用新型变径钻头关闭状态结构示意图;

图3为本实用新型图1中a处放大结构示意图。

图中:1、钻杆;2、过渡接头;3、汇流器;4、变径导向器;5、导向器滑靴;6、联接筒;7、变径钻头装置;701、混合器;702、钻头母体;703、活动钻头;704、球齿;8、球齿滚轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3,本实用新型提供一种技术方案:一种可变径的大型钻具系统,包括钻杆1、过渡接头2、汇流器3、变径导向器4、导向器滑靴5、联接筒6、变径钻头装置7、混合器701、钻头母体702、活动钻头703、球齿704和球齿滚轮8,钻杆1的底部设置有过渡接头2,且过渡接头2的内部安装有汇流器3,汇流器3的下端设置有变径导向器4,且变径导向器4外部的四周安装有导向器滑靴5,变径导向器4由六个导向器滑靴5组成,过渡接头2上法兰与钻杆1连接,下法兰与变径导向器4连接,过渡接头2内含汇流器3,三路吸渣管道汇合一路管道排出桩孔,变径导向器4起到稳定钻具系统的作用,保证桩孔垂直度,变径导向器4六个导向器滑靴5组成,其采用平行四边形的原理,保证导向器滑靴5始终保持竖直状态,又因为导向器滑靴5面积大,对孔壁作用力分散,降低因局部受力过大,导致孔壁塌孔,联接筒6负责承上启下的作用,联接筒6位于变径导向器4底部外部的一端,联接筒6的外部与钻杆1为固定连接,且联接筒6与球齿滚轮8相垂直,联接筒6底部设置有变径钻头装置7,且变径钻头装置7的底部安装有球齿滚轮8,变径钻头装置7包括混合器701、钻头母体702、活动钻头703和球齿704,且变径钻头装置7内部的上端设置有混合器701,变径钻头装置7内部的下端安装有钻头母体702,且钻头母体702外部一端连接有活动钻头703,变径钻头装置7内部的底部设置有球齿704;

钻头母体702的高度与活动钻头703的高度差距较小,且钻头母体702设置有四个,变径钻头装置7由混合器701、钻头母体702与活动钻头703三部分组成,混合器701将压缩空气和钻渣融合后,利用气举的原理将钻渣带出孔底,钻头母体702为平底钻头,活动钻头703共四块呈圆周均布,采用平行四边形的原理,保证活动钻头703刀具始终保持最佳破岩角度,钻头母体702大于活动钻头703高度,有效成孔深度降低,工程量增加不大,施工工期短,后期对孔内灌浆量减少,降低施工工程成本,经济性好,活动钻头703采用油缸顶升和四连杆结构结合设计而成,始终保持活动钻头703的刀具成定角度,保证刀具的破岩能力,活动钻头703为矩形结构,且活动钻头703与钻头母体702相互配合构成滑动结构,同时活动钻头703采用矩形结构,其和钻头母体702配合处采用滑动结构,在钻进过程中,减小销轴的异常受力,保护销轴,提高使用寿命,变径钻头装置7及变径导向器4设有定位挡块,在发生油管爆裂等不良事故时,能继续钻进,不受影响,在回缩活动钻头703及导向器滑靴5时,可利用自重,达到回缩的目的,可靠性高,活动钻头703设置有四个,且活动钻头703关于钻杆1的竖直中心线呈对称分布,球齿滚轮8的内部设置有球齿704,球齿704的截面形状为锥形结构,且球齿704需要根据活动钻头703直径大小设置相应的组数。

工作原理:对于这类的可变径的大型钻具系统,使用时,确定钻孔直径后,对每个变径部门设置挡块,确保钻孔直径达到设计要求,四连杆式变径钻具系统按设计要求组装完毕,并调试成功,整体吊至桩孔内,接着连续安装钻杆1,并连接钻具系统油管,直至变径钻具系统穿过钢桩变径段,将钻具系统的液压系统与油管连接,变径导向器4与变径钻头装置7液压管路并联连接,两组系统设有蓄能器,持续给油缸补压,确保油缸开合度,启动液压系统,导向器滑靴5及活动钻头703打开到设计位置,液压油管端头设有阀门,关闭阀门后,拆除液压系统油管,钻机开始作业直至钻至设计标高,通过拆除一根根钻杆1,变径钻具提供直至提升至钢桩变径段,此时钻具系统管路到了平台上,此时连接油管,导向器滑靴5及活动钻头703回缩,使之顺利穿过钢桩变径段,就这样完成了整个可变径的大型钻具系统的使用过程。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征:

1.一种可变径的大型钻具系统,包括钻杆(1)和联接筒(6),其特征在于:所述钻杆(1)的底部设置有过渡接头(2),且过渡接头(2)的内部安装有汇流器(3),所述汇流器(3)的下端设置有变径导向器(4),且变径导向器(4)外部的四周安装有导向器滑靴(5),所述联接筒(6)位于变径导向器(4)底部外部的一端,所述联接筒(6)底部设置有变径钻头装置(7),且变径钻头装置(7)的底部安装有球齿滚轮(8)。

2.根据权利要求1所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述变径钻头装置(7)包括混合器(701)、钻头母体(702)、活动钻头(703)和球齿(704),且变径钻头装置(7)内部的上端设置有混合器(701),所述变径钻头装置(7)内部的下端安装有钻头母体(702),且钻头母体(702)外部一端连接有活动钻头(703),所述变径钻头装置(7)内部的底部设置有球齿(704)。

3.根据权利要求2所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述活动钻头(703)设置有四个,且活动钻头(703)关于钻杆(1)的竖直中心线呈对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述变径导向器(4)由六个导向器滑靴(5)组成。

5.根据权利要求2所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述活动钻头(703)为矩形结构,且活动钻头(703)与钻头母体(702)相互配合构成滑动结构。

6.根据权利要求2所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述钻头母体(702)的高度大于活动钻头(703)的高度,且钻头母体(702)设置有四个。

7.根据权利要求1所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述联接筒(6)的外部与钻杆(1)为固定连接,且联接筒(6)与球齿滚轮(8)相垂直。

8.根据权利要求2所述的一种可变径的大型钻具系统,其特征在于:所述球齿(704)的截面形状为锥形结构,且球齿(704)需要根据活动钻头(703)直径大小设置相应的组数。

技术总结
本实用新型公开了一种可变径的大型钻具系统,包括钻杆和联接筒,所述钻杆的底部设置有过渡接头,且过渡接头的内部安装有汇流器,所述汇流器的下端设置有变径导向器,且变径导向器外部的四周安装有导向器滑靴,所述联接筒位于变径导向器底部外部的一端,所述联接筒底部设置有变径钻头装置。该可变径的大型钻具系统与现有技术相比:活动钻头采用矩形结构,其和钻头母体配合处采用滑动结构,在钻进过程中,减小销轴的异常受力,保护销轴,提高使用寿命,变径钻头装置及变径导向器设有定位挡块,在发生油管爆裂等不良事故时,能继续钻进,不受影响,在回缩活动钻头及导向器滑靴时,可利用自重,达到回缩的目的,可靠性高。

技术研发人员:丁志宏;钱骏
受保护的技术使用者:亨通海洋工程有限公司
技术研发日:2019.08.08
技术公布日:2020.06.09

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