專利名稱：一種用于在鉆孔中對鉆柱部件進行導(dǎo)向的可拆式導(dǎo)向構(gòu)件的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體涉及沖擊鉆孔時使用的鉆柱部件的連接件，更具體而言，涉及插入鉆柱的導(dǎo)向構(gòu)件，該構(gòu)件用于在鉆頭帶動鉆柱在鉆孔中推進的過程中，使鉆柱與鉆孔對中。
在施工和采礦的鉆孔過程中，需要將鉆桿和用來鉆孔的帶螺紋鉆頭連接起來。對于爆破孔和其它的施工結(jié)構(gòu)而言，獲得一個直孔是非常重要的。
一般的鉆頭和鉆桿的連接方式是將一個帶外螺紋的的鉆桿擰入帶內(nèi)螺紋的鉆頭。由于鉆頭的表面是鉆頭的實際切削部分，所以鉆頭在穿透各種具有不同特性的結(jié)構(gòu)的過程中，沿著阻力最小的路徑前進，但是在一般連接中并沒有為鉆柱和孔的取向進行導(dǎo)向的構(gòu)件。
在鉆柱跟隨鉆頭推進的過程中，鉆柱有彎曲的傾向，鉆柱部件承受的彎曲載荷會減少鉆柱部件的壽命。
現(xiàn)有技術(shù)中使用導(dǎo)向鉆頭來解決孔的偏斜問題。這些現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)向鉆頭是一個個單獨的鉆孔設(shè)備，鉆孔者必須將其作為附加設(shè)備攜帶。因為這些現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭只能插在鉆柱的前端，所以在插入鉆頭時需要將標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭抽出和取下。這種導(dǎo)向鉆頭不能插入到位于鉆柱長度中間的某個位置上。
以上闡述了現(xiàn)有導(dǎo)向鉆頭的一些局限之處。由此顯然可以看出，如能提供一種可以克服上述一點或多點局限的導(dǎo)向鉆頭會是很有利的。因而，本發(fā)明提供一種合適的導(dǎo)向鉆頭，其特點在下面有更全面的描述。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個方面是提供了一種可拆卸的導(dǎo)向構(gòu)件，用于在沖擊下壓式螺鉆鉆得的孔中為鉆柱部件進行導(dǎo)向，包括一個細長的構(gòu)件體，沿其長度方向有一條中心軸線；一個在中心軸線方向上延伸的孔，用于使流體從中流過；上述構(gòu)件體的一端為一柄端，該柄端具有自上述中心軸線測量的一柄部半徑；該構(gòu)件體的另一端為頭端，該頭端具有自上述中心軸線測量的一頭部半徑；該頭部半徑的尺寸比該柄部半徑的尺寸大；位于該柄端上用于與第一鉆柱部件可拆式連接的裝置；以及位于上述頭端上用于與第二鉆柱部件可拆式連接的裝置。
本發(fā)明的上述方面和其它方面將在下面參照附圖進行的詳細描述中顯而易見。
附圖簡述

圖1是在一個鉆孔內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭和鉆桿連接件的剖面示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)向鉆頭的正等軸側(cè)圖；圖3是本發(fā)明的導(dǎo)向構(gòu)件和與其裝配在一起的一個一般鉆頭的正等軸側(cè)圖；圖4是在一個鉆孔中與鉆頭相連接的本發(fā)明導(dǎo)向構(gòu)件的局部剖面示意圖；以及圖5是插入一個鉆柱中位于兩個鉆桿之間的本發(fā)明導(dǎo)向構(gòu)件的局部剖面示意圖。
發(fā)明詳述如圖1所示，和沖擊鉆孔中的常規(guī)做法一樣，現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭1和鉆桿3相連并放置在鉆孔5中。這里所用的“沖擊鉆孔”一詞是指鉆頭1由頂頭(未示出)帶動旋轉(zhuǎn)并承受鉆柱頂端的重錘(未示出)的沖擊波。鉆頭1有一帶有鉆刃9的鉆頭頭部7，鉆刃9用來切削被鉆材料。沿著鉆柱中心軸線11有一個孔13，用于使鉆頭1外的流體從中通過，以將鉆孔5中的鉆屑通過鉆柱的環(huán)形外周排出。
鉆頭1包括一個桿部15，其上有一個帶內(nèi)螺紋17的內(nèi)孔，該內(nèi)螺紋用于與鄰接的鉆桿3上的外螺紋20相嚙合。鉆頭1相對于中心軸線11有一半徑19。鉆桿3的兩端都有外螺紋用于與鉆頭1或公知的連接件(未示出)相連。如果鉆刃9切削具有不同切削特性的材料時，它將沿阻力最小的路徑推進，因而可能導(dǎo)致鉆孔的偏斜。
為了抵抗鉆孔的偏斜，操作者使用現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)向鉆頭30，如圖2所示。鉆頭30有一頭部32和一桿部34，以中心軸線11為基準(zhǔn)該桿部34的半徑和頭部30的半徑基本相等，以便與鉆孔5的側(cè)壁36(圖1)相接觸來抵抗偏斜。在鉆頭頭部32和桿部34的外表面38上有多個間隔開的下凹部36沿軸向延伸，形成了鉆孔鉆屑的流動通道。鉆頭30只能從鉆柱的前端插入其中。
圖3是本發(fā)明的通用導(dǎo)向構(gòu)件的正等軸側(cè)示意圖。該導(dǎo)向構(gòu)件有一細長的構(gòu)件體40，沿其軸向有一中心軸線42。孔44沿構(gòu)件體的中心軸線42延伸，用于使流體從中流過。構(gòu)件體40的兩端分別為柄端46和頭端48。柄端46上的連接裝置50可拆卸地將柄端46與鄰接的鉆柱部件相連。頭端48上的連接裝置52(圖4和5)可拆卸地將頭端48與鄰接的鉆柱部件相連。在頭端48的外表面56上有多個間隔開的下凹部54沿軸向延伸，形成了鉆孔鉆屑的流動通道。
如圖4所示，頭端48有一以中心軸線42為基準(zhǔn)的預(yù)選半徑60，該半徑比鉆頭的半徑19稍小，以便當(dāng)導(dǎo)向構(gòu)件40和鉆頭1插入鉆柱中后，比鉆頭半徑19小的頭端半徑60可使頭端48的外表面62與鉆孔側(cè)壁36非常接近，從而如果鉆柱開始大致偏離軸線對中處時，外表面62將與鉆孔64相接觸，以穩(wěn)定對中。半徑60形成的間隙在正常的鉆柱對中過程中避免了與鉆孔側(cè)壁36的接觸，降低了對鉆孔設(shè)備的功率要求。優(yōu)選的間隙為直徑上相差0.152～0.189英寸。
柄端46上的連接裝置50形成外螺紋構(gòu)件70，用以插入鄰接鉆柱部件并與其上的內(nèi)螺紋72相嚙合。頭端48上的連接裝置52上有內(nèi)螺紋76，用以容納鄰接鉆柱部件并與其上的外螺紋70相嚙合。在一個直徑比孔42大的孔80內(nèi)攻有內(nèi)螺紋76。柄端有一以中心軸線13為基準(zhǔn)的半徑82，其尺寸比頭端48的相應(yīng)半徑60小。
頭端48的端部是一環(huán)形的遠表面90，該表面加工成斜角切削刃92，從而，當(dāng)導(dǎo)向構(gòu)件40從鉆孔64中向上拔出時，該切削刃92可將任何可能纏繞在其上的鉆孔屑切斷。
圖5示出導(dǎo)向構(gòu)件40的通用特性，借此該導(dǎo)向構(gòu)件40可被放置在鉆柱的中間位置，一端與連接件100相連，另一端與鉆桿3相連。
權(quán)利要求
1．一種可拆卸的導(dǎo)向構(gòu)件，用于在沖擊下壓式螺鉆鉆得的孔中為鉆柱部件進行導(dǎo)向，包括(a)一個細長的構(gòu)件體，沿其長度方向有一條中心軸線；(b)一個在中心軸線方向上延伸的孔，用于使流體從中流過；(c)上述構(gòu)件體的一端為一柄端，該柄端具有自上述中心軸線測量的一柄部半徑；(d)上述構(gòu)件體的另一端為頭端，該頭端具有自上述中心軸線測量的一頭部半徑；(e)該頭部半徑的尺寸比該柄部半徑的尺寸大；(f)位于該柄端上用于與第一鉆柱部件可拆式連接的裝置；(g)位于上述頭端上用于與第二鉆柱部件可拆式連接的裝置。
2．一種導(dǎo)向構(gòu)件，用于在鉆柱部件的鉆孔中沿鉆柱中心線保持對中，該鉆孔是由沖擊式流體驅(qū)動鉆頭鉆出的，該鉆頭相對于鉆柱中心線具有一半徑，包括(a)一個細長的構(gòu)件體，沿其長度方向有一條中心軸線；(b)一個在中心軸線方向上延伸的孔，用于使流體從中流過；(c)上述構(gòu)件體的一端為柄端，另一端為頭端；(e)位于上述柄端上用于與第一鉆柱部件可拆式連接的連接裝置；(g)位于上述頭端上用于與第二鉆柱部件可拆式連接的連接裝置；以及(h)上述頭端有一以構(gòu)件體中心線為基準(zhǔn)的半徑，以使當(dāng)上述導(dǎo)向構(gòu)件和鉆頭插入鉆柱中時，該頭端半徑尺寸比鉆頭半徑小，但卻足以使該頭端的外表面與鉆孔側(cè)壁非常接近，借此，如果鉆柱開始大致偏離軸線對中位置時，該外表面可與鉆孔側(cè)壁相接觸。
3．權(quán)利要求2的導(dǎo)向構(gòu)件，其特征在于位于柄端上的上述連接裝置形成了外螺紋件，用以插入鄰接鉆柱部件并與其上的內(nèi)螺紋相嚙合。
4．權(quán)利要求3的導(dǎo)向構(gòu)件，其特征在于位于頭端上的連接裝置形成內(nèi)螺紋段，用以容納鄰接鉆柱部件并與其上的外螺紋相嚙合。
5．權(quán)利要求4的導(dǎo)向構(gòu)件，其特征在于在該構(gòu)件體的外表面上有多個間隔開的沿構(gòu)件體軸向延伸的下凹部分，以形成鉆孔鉆屑的流動通道。
6．權(quán)利要求5的導(dǎo)向構(gòu)件，其特征在于上述柄端有一以構(gòu)件體中心線為基準(zhǔn)的半徑，該半徑小于上述頭端的半徑尺寸。
7．權(quán)利要求6的導(dǎo)向構(gòu)件，其特征在于上述頭端的端部是一環(huán)形的遠表面，該表面加工成斜角切削刃，從而，當(dāng)導(dǎo)向構(gòu)件從鉆孔中向上拔出時，該切削刃可將任何可能纏繞在其上的鉆孔屑切斷。
全文摘要
一種可拆卸的導(dǎo)向構(gòu)件,用于在鉆孔中給鉆柱部件進行導(dǎo)向,包括一個細長的構(gòu)件體,該構(gòu)件體有一中心軸線,沿該軸線有一孔。該構(gòu)件體的一端為頭端,該頭端有一以中心軸線為基準(zhǔn)的預(yù)選半徑。該導(dǎo)向構(gòu)件可與鄰接的鉆柱部件螺紋連接。其頭端尺寸預(yù)選為可使其外表面與鉆孔側(cè)壁非常接近,以便如果該鉆柱開始偏離對中位置時,頭端的外表面可與鉆孔側(cè)壁相接觸以穩(wěn)定對中。該導(dǎo)向構(gòu)件可插入到鉆柱長度方向上的任意位置。
文檔編號E21B17/10GK1218532SQ97194472
公開日1999年6月2日 申請日期1997年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者S·A·肯內(nèi)爾, J·C·帕特瑟爾, J·T·勞布 申請人:英格索爾-蘭德公司