[发明专利]近距增速式硬岩深孔钻进器

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔工具，尤其是指一种应用于岩石中钻孔的近距增速式硬岩深孔钻进器。

背景技术

在岩石中钻孔是采矿、建筑、隧道等行业中非常重要的一项工作，诸如锚索孔、爆破孔、安装孔等都需要在岩石中钻孔。针对钻孔工作的设备和工具有很多，诸如液压钻机、气动钻机、冲击式钻机以及配套的各种硬质合金钻头、金刚石钻头等。这些钻孔设备都是在钻机的输出轴上直接安装钻头，或者为了钻深孔则在钻机的输出轴上安装加长钻杆，然后再将钻头连接在钻杆的前端。钻机是提供动力的设备，其体积较大，只能停留在所钻的孔外。在钻深孔时需要将钻杆加长。由于钻孔时钻头需要高速旋转才能钻进，当钻杆加长后，钻杆及钻头在高速旋转时就会剧烈抖动，这样不但会损坏钻头，而且在钻深孔时不能保证孔的直线度和孔径，并还有可能造成安全隐患。

这些设备普遍存在的缺点是钻深孔时只能采用低转速，因此钻进效率很差；高转速时，不能钻深孔。在坚硬的岩石内钻孔作业时，普遍存在速度慢，效率低；遇到不同硬度的层状岩石或者岩层、土层交替的地质构造时钻出的孔不能符合要求。钻孔是开展其它作业的先期工作，钻孔的效率低将影响其它作业的进度和速度。开发一种结构简单、轻便、通用性强，又能实现在硬岩中高速钻进的设备显得尤为重要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种为钻头近距离提供高转速的钻进的设备，能够实现对硬质岩石的高速钻进、在不同硬度的岩层中都能通用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种近距增速式硬岩深孔钻进器，包括为钻进提供动力的钻机、与钻机连接的钻杆、钻头；在钻杆和钻头之间接近钻头的位置处设置有增速器，增速器的一端连接输入轴，输入轴与钻机连接；增速器的另一端设置有输出轴，输出轴与钻头连接。增速器及输入轴、输出轴的外面设置有套筒，套筒的外径不大于钻头的直径。套筒上设置有纵向的滑动键槽，增速器上设置有滑键，滑键置于滑动键槽内，使增速器只能够沿着套筒的滑动键槽轴向移动。套筒上设置有将套筒固定在所钻孔壁上的卡紧装置；此卡紧装置可以是多种的结构形式，其中的一种结构是在套筒靠近钻头的一端设置有三个轴向的卡槽，每个卡槽内都设置有与套筒连接的活动的卡爪，卡爪上设置有轴承；增速器的输出轴与钻头连接的一端加工有不同直径的轴段，两个不同直径的轴段之间为锥形过渡段；卡爪上的轴承与输出轴的锥形过渡段及大轴径段配合。当输出轴向前伸出套筒时，卡爪就被撑开，将套筒固定在预先钻出的孔壁上。

输出轴与钻头为活动连接，其连接处设置有压缩弹簧，当钻头被岩石顶住不能前进时，输出轴能继续前进一段距离，将压缩弹簧压缩，前进的过程中输出轴的圆锥面与卡爪上的轴承接触将卡爪撑开。

本发明的卡爪的进一步具体结构为：卡爪与套筒的卡槽配合连接，在卡爪的底部设置一销轴，销轴将卡爪活动连接在套筒的卡槽内；在卡爪底部设置上述销轴的位置，还开有弹簧槽，弹簧槽内设置有套在销轴上的扭簧，扭簧为卡爪提供扭向套筒轴心方向的力。在卡爪的前端设置的轴承，在上述扭簧的作用下，始终与增速器的输出轴保持接触。在卡爪的中部、面向套筒的外表面处设置有孔，此孔内的底部设置有碟簧，孔的上部设置有一个置于孔口部位的支撑块，支撑块被限制在此孔内，并且支撑块能在空内沿孔的轴线方向活动。

本发明的进一步改进在于：所述输入轴、输出轴及增速器内部设置有互相连通的通水孔，此通水孔一直延伸到钻头内部并通到钻头的前端的切削部位，所述的钻头为金刚石钻头等。

本发明的滑动键槽的进一步具体结构为：当所述的钻头为金刚石薄壁钻头时，滑动键槽的长度应该与钻头的钻进长度相应，增速器在套筒内的行程与金刚石薄壁钻头的钻进长度相等。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：