岩心钻探用振动锤总成

395 编辑：中冶有色技术网来源：中国铁路设计集团有限公司

2024-01-24 11:55:46

权利要求书： 1.一种岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：包括振动锤(1)、左旋水轮(2)，所述振动锤设置在上连接套(3)内，所述上连接套(3)与钻杆连接套(4)连接；所述钻杆连接套内通过水轮上支承(5)和水轮下支承(6)安装左旋水轮(2)，所述振动锤的中心设有中心孔(1?1)，连接左旋水轮的水轮轴(2?1)插装在振动锤的中心孔内；

所述上连接套(3)的内壁设有双头左螺旋轨迹槽(3?1)，沿上连接套轴向方向设有贯穿双头左螺旋轨迹槽的两个对称布置的冲击释放槽(3?2)；所述振动锤(1)的外圆周对称设有与双头左螺旋轨迹槽配合的两组双头左螺旋轨迹键块(1?2)，且所述双头左螺旋轨迹键块的宽度小于冲击释放槽的宽度；

在振动锤与水轮下支承之间设有弹簧(8)，所述弹簧套装在水轮轴上，弹簧的上端抵接在弹簧座(9)的槽内，弹簧的下端抵接在振动锤上端面；在振动锤的中心孔的上部设有驱动槽(1?3)，驱动槽内设有驱动组件(10)，所述驱动组件安装在水轮轴上。

2.根据权利要求1所述的岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：所述水轮轴与水轮下支承之间安装有回转轴承(7)。

3.根据权利要求1所述的岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：所述水轮下支承和水轮轴安装GS阶梯密封构件(11)、所述水轮下支承和钻杆连接套之间设有第一密封圈(12)。

4.根据权利要求1所述的岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：所述驱动组件(10)包括安装在所述水轮轴的外壁且对应驱动槽的两个驱动轮(10?1)，所述驱动轮通过支撑轴(10?

2)垂直安装在水轮轴上。

5.根据权利要求1所述的岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：所述驱动组件(10)包括安装在驱动槽内的驱动支架(10?3)，所述驱动支架内安装有中空式连接杆(10?4)，在驱动支架的上端面通过紧固件安装锁紧压盖(10?5)，锁紧压盖(10?5)螺装在水轮轴的下端部上，所述驱动支架的外圆周对称设有支撑轴(10?2)，支撑轴上安装有驱动轮(10?1)。

6.根据权利要求5所述的岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：所述连接杆与水轮轴之间设有第二密封圈(13)。

说明书：一种岩心钻探用振动锤总成技术领域[0001] 本实用新型涉及工程地质勘察钻探技术领域，尤其涉及一种岩心钻探用振动锤总成。背景技术[0002] 工程地质钻探是工程勘察的一种重要手段，其目的在于查明地下工程地质和水文地质情况。随着铁路、市域交通等大型工程的建设，每年需要大量的工程地质钻探任务。根据钻探目的、质量要求及地层情况的不同，钻探可采用不同的钻进方法，冲击回转钻进是在钻头已承受一定静荷载的基础上以纵向冲击力和回转切削力共同破碎岩土的钻进方法，该方法可大大提高钻进效率，冲击荷载通常由安装在岩心管上方的冲击器提供。冲击器是冲击回转钻进的关键部件，种类繁多，目前根据所采用的动力不同，分为液动冲击器、气动冲击器和机械作用式冲击器。[0003] 现有技术公开一种水力振荡轴向冲击器，其公开号为CN110905399，该水力振荡轴向冲击器，是利用钻探时给进的泥浆驱动设在壳体内带有桨叶的转轴转动，转轴外壁设有轨迹键，转轴外套设液动锤，液动锤内设有与轨迹键相配合的轨迹槽，转轴转动时，通过转轴上的轨迹键沿液动锤内的轨迹槽驱动液动锤抬升落下，冲击冲击接头，使钻头在旋转工作的同时产生纵向振动，而且液动锤在上行的过程中，分隔板的第二扇形开口被扰流板的第一扇形翅片封堵，使流体冲击力无法作用在液动锤的上端，减少液动锤上行时的流体冲击力。在液动锤下行过程中，流体通过分隔板的第二扇形开口和扰流板的第一扇形开口冲击下方的液动锤，大大提高了冲击器的轴向冲击力及水力能量利用效率。根据市场调研若水压和流量不足时，就不能驱动液动锤正常工作，所以该现有技术公开的冲击器不适合在水压、流量小的常规工程地质钻探上应用，为此，亟需设计一种在常规工程地质钻探的基础上实现冲击振荡的用于岩心钻探冲击器，提高钻机钻进效率。实用新型内容

[0004] 针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种结构简单，运行稳定，提高钻进效率的岩心钻探用振动锤总成，[0005] 本实用新型是这样实现的，一种岩心钻探用振动锤总成，其特征在于：包括振动锤(1)、左旋水轮(2)，所述振动锤设置在上连接套(3)内，所述上连接套(3)与钻杆连接套(4)连接；所述钻杆连接套内通过水轮上支承(5)和水轮下支承(6)安装左旋水轮(2)，所述振动锤的中心设有中心孔(1?1)，连接左旋水轮的水轮轴插装在振动锤的中心孔内；[0006] 所述上连接套(3)的内壁设有双头左螺旋轨迹槽(3?1)，沿上连接套轴向方向设有贯穿双头左螺旋轨迹槽的两个对称布置的冲击释放槽(3?2)；所述振动锤(1)的外圆周对称设有与双头左螺旋轨迹槽配合的两组双头左螺旋轨迹键块(1?2)，且所述双头左螺旋轨迹键块的宽度小于冲击释放槽的宽度；[0007] 在振动锤与水轮下支承之间设有弹簧(8)，所述弹簧套装在水轮轴上，弹簧的上端抵接在弹簧座(9)的槽内，弹簧的下端抵接在振动锤上端面；在振动锤的中心孔的上部设有驱动槽(1?3)，驱动槽内设有驱动组件(10)，所述驱动组件安装在水轮轴上，驱动组件(10)驱动振动锤做左旋转运动。[0008] 优选的，所述水轮轴与水轮下支承之间安装有回转轴承(7)。[0009] 优选的，所述水轮下支承和水轮轴安装GS阶梯密封构件(11)、所述水轮下支承和钻杆连接套之间设有第一密封圈(12)。[0010] 优选的，所述驱动组件(10)包括安装在所述水轮轴的外壁且对应驱动槽的两个驱动轮(10?1)，所述驱动轮通过支撑轴(10?2)垂直安装在水轮轴上。[0011] 优选的，所述驱动组件(10)包括安装在驱动槽内的驱动支架(10?3)，所述驱动支架内安装有中空式连接杆(10?4)，在驱动支架的上端面通过紧固件安装锁紧压盖(10?5)，锁紧压盖(10?5)螺装在水轮轴的下端部上所述驱动支架的外圆周对称设有支撑轴(10?2)，支撑轴上安装有驱动轮(10?1)。[0012] 优选的，所述连接杆与水轮轴之间设有第二密封圈(13)。[0013] 本实用新型具有的优点和技术效果：[0014] 由于本实用新型采用上述技术方案，本实用新型采用水轮下支撑将左旋水轮和冲击锤有效的分隔，一方面保证水轮轴运转的稳定性，另一方面避免钻探泥浆对直接作用于冲击锤上；并且本实用新型和现有技术相比将旋轨迹槽和轨迹键块设置在上连接套的内壁和振动锤的外壁，大大提高了蓄能行程；采用本实用新型装配的水力冲击器充分利用钻探泥浆动力与钻机旋转动力，联合驱动冲击锤，使常规工程地质钻探在不增加其他设备的条件下实现冲击回转钻进，提高钻进效率。冲击锤外设两组多头轨迹键块，与上连接套内螺旋轨迹槽配合，利于冲击锤的抬升，保证运行的稳定性；水轮轴上的对称驱动轮，减少了和冲击锤的摩擦力，利于冲击锤的抬升、落下。此外，克服现有技术需较高的水压，否则无法带着锤上下运动，本实用新型采用水轮和钻杆的旋转扭矩联合作用驱动振动锤运动，在较小水压时，也能够实现冲击。附图说明[0015] 图1是本实用新型实施例1结构示意图；[0016] 图2是本实用新型上连接套结构剖示图；[0017] 图3是本实用新型振动锤结构示意图；[0018] 图4是驱动轮安装结构示意图；[0019] 图5是本实用新型实施例2结构示意图。[0020] 1、振动锤；1?1、中心孔；1?2、双头左螺旋轨迹键块；1?3、驱动槽；2、左旋水轮；2?1、水轮轴；2?2、轴向流道；2?3、泄放口；2?4、桨叶；3、上连接套；3?1、双头左螺旋轨迹槽；3?2、冲击释放槽；4、钻杆连接套；5、水轮上支承；6、水轮下支承；7、回转轴承；8、弹簧；9、弹簧座；10、驱动组件；10?1、驱动轮；10?2、支撑轴；10?3、驱动支架；10?4、连接杆；10?5、锁紧压盖；

11、GS阶梯密封构件；12、第一密封圈；13、第二密封圈；14、冲击锤头。

具体实施方式[0021] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0022] 实施例1，请参阅图1至图4，一种岩心钻探用振动锤总成，包括振动锤1、左旋水轮2，所述振动锤设置在上连接套3内，所述上连接套3与钻杆连接套4连接；所述钻杆连接套内通过水轮上支承5和水轮下支承6安装左旋水轮2，所述振动锤的中心设有中心孔1?1，连接左旋水轮的水轮轴插装在振动锤的中心孔内；所述左旋水轮2的水轮轴2?1内设有轴向流道

2?2，在左旋水轮的桨叶2?4下方水轮轴上设有与轴向流道上端部连通的泄放口2?3，保证水轮工作腔的水经过水轮桨叶后，通过泄放口汇入水轮轴内的轴向流道；上述左旋水轮在钻机正转的情况下左旋水轮在水力的冲击下作左旋运动反转，进而使水轮轴的运动方向与钻杆的运动方向相反；所述上连接套3的内壁设有双头左螺旋轨迹槽3?1，沿上连接套轴向方向设有贯穿双头左螺旋轨迹槽的两个对称布置的冲击释放槽3?2；所述振动锤1的外圆周对称设有与双头左螺旋轨迹槽配合的两组双头左螺旋轨迹键块1?2，且所述双头左螺旋轨迹键块的宽度小于冲击释放槽的宽度；通过振动锤上的两组多个双头左螺旋轨迹键块与连接套上的两组多个双头左螺旋轨迹槽配合，相对于现有技术中单个轨迹块配合相比，大大提升了振动锤沿轨迹槽抬升的能力和平稳性性，可以配置重量更大的振动锤；双头左螺旋轨迹键块运动至冲击释放槽3?2位置时，快速释放；之所以采用双螺旋结构是保证在旋转运动过程中双头左螺旋轨迹键块平行升起，保证运动的稳定性和平稳性，防止出现卡死的现象；

在振动锤与水轮下支承之间设有弹簧8，所述弹簧套装在水轮轴上，弹簧的上端抵接在弹簧座9的槽内，弹簧的下端抵接在振动锤上端面；在振动锤的中心孔的上部设有驱动槽1?3，驱动槽内设有驱动组件10，所述驱动组件安装在水轮轴上，左旋水轮轴旋转过程中通过驱动组件10带动振动锤做左旋转运动，使振动锤外的两组双头左螺旋轨迹键块沿钻进时右旋的上连接套的双头左螺旋轨迹槽上升，在上升过程中压缩振动锤上方的弹簧，当双头左螺旋轨迹键块旋转至冲击释放槽，振动锤失去支撑，在弹簧和重力作用下快速释放，并对位于振动锥下方的冲击锤头14产生向下的冲击力。

[0023] 优选的，所述水轮轴与水轮下支承之间安装有回转轴承7，保证水轮轴转动的稳定性，减少转动阻力。[0024] 优选的，所述水轮下支承和水轮轴安装有满足回转过程中可以实现密封的GS阶梯密封构件11、所述水轮下支承和钻杆连接套之间设有第一密封圈12，保证水轮下支承上方的水不进入振动锤所在的腔室内，提高回转轴承、弹簧和驱动组件的使用寿命。[0025] 优选的，所述驱动组件10包括安装在所述水轮轴的外壁且对应驱动槽的两个驱动轮10?1，所述驱动轮通过支撑轴10?2垂直安装在水轮轴上。[0026] 实施例2，请参阅图5，优选的，所述驱动组件10包括安装在驱动槽内的驱动支架10?3，所述驱动支架内安装有中空式连接杆10?4，在驱动支架的上端面通过紧固件安装锁紧压盖10?5，锁紧压盖10?5螺装在水轮轴的下端部上所述驱动支架的外圆周对称设有支撑轴10?2，支撑轴上安装有驱动轮10?1。其余结构均与实施例1相同。

[0027] 优选的，所述连接杆与水轮轴之间设有第二密封圈13，保证液体不由连接杆与水轮轴连接处进入振动锤所在的腔室内，提高回转轴承、弹簧和驱动组件的使用寿命。[0028] 采用本实用新型记载的振动锤总成装配到岩心钻探用水力冲击器，在实际使用时，在启动钻机工作，钻杆带动冲击器、岩心管及钻头顺时针转动切削地层，同时泥浆泵驱动泥浆经钻杆、冲击器、岩心管，从钻头出水口排出，岩心经钻头进入岩心管。当泥浆经过冲击器时，泥浆驱动其内的水轮轴带动左旋水轮反转，安装在水轮轴上的驱动构件带动冲击锤反转，冲击锤外壁的两组轨迹键块正好沿着上连接套内壁的双头反转螺旋轨迹槽上升，并且压缩冲击锤上方的弹簧储能，抬升半圈时，即轨迹键块与冲击释放槽相对位置时，冲击锤失去支撑，并在弹簧的作用下迅速落下，进而实现对冲击锤头的撞击，完成一次轴向冲击；然后进入下一个冲击周期。通过在下支承与钻杆连接套及水轮轴之间设置密封，水轮轴与连接杆之间，连接杆与冲击锤之间以及冲击锤与锤头底帽之间设置密封，确保水轮工作腔中的泥浆通过泄放口经水轮轴、连接杆及冲击锤的内腔排出，不会使泥浆进入能量转换腔和能量释放腔，保证其中结构正常工作，同时不会锈蚀，并且钻探泥浆流动通畅，不会形成水锤现象，对泥浆泵造成损害。采用本实用新型结构紧凑、运行稳定，有效地提高了钻进速度。[0029] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。