[发明专利]组合钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻具，尤其涉及一种组合钻具，更具体而言，涉及一种适用于在硬岩中快速钻进的组合钻具。

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，例如钻锚索孔、爆破孔等。在钻孔时，都要用到钻具，根据钻孔的原理不同，使用不同的钻具。目前主要有冲击回转式钻孔和回转式钻孔，所谓冲击回转式钻孔就是通过钻头对岩石、土壤等进行冲击、挤压使之破碎，从而完成钻孔；所谓回转式钻孔就是通过钻头对岩石、土壤等仅进行切削、磨削，从而完成钻孔。在钻孔时，无论哪种工作原理，一个共同的特点是：都要用钻杆将动力机械的动力传递到钻头上，以完成钻孔作业。因此，与钻头连接的钻杆相应地也有所不同，比如有冲击回转式钻杆，回转式钻杆等，且钻杆的截面形状又分很多种，例如圆形钻杆，六方形钻杆，螺旋形钻杆等。目前经常采用的钻杆有两种方式，一种是采用冲击回转式钻杆，再配合相应钻头进行钻进，是将动力机械的冲击力和切削力均传递给钻头，通过钻头频繁冲击将岩石、土壤等击碎达到钻进的目的；另一种是采用回转式钻杆，再配合相应钻头进行钻进，仅仅将动力机械的切削力和磨削力传递给钻头，仅通过钻头对岩石、土壤等进行切削或磨削达到钻进的目的。

上述两种方式，均存在致命缺点，对于第一种方式，因在钻孔时机械振动较大，功率要求较高，且钻杆和孔壁存在摩擦，因此，功率损耗大、噪音高、钻进速度慢、且很难钻出深孔。对于第二种方式，虽然可以通过高速旋转的切削来实现钻孔，从而提高了钻进速度、也可以钻较深的孔，但是转速的提高，必然导致钻杆与孔壁间的摩擦加剧，这不但使功率损耗加大，也使钻杆的磨损速度加快，而且钻杆的稳定性和安全性也将大大降低。

上述现有技术共同的特点是：通过钻杆的旋转和/或轴向运动将钻机的动力传递到钻头上，从而存在共同的缺点：就是钻杆在运动过程中总要与孔壁发生摩擦，当钻孔较深时，有很大一部分功率要消耗在钻杆与孔壁的摩擦上，为了钻孔需要，只能增大功率，这又进一步造成了能源的浪费；此外，由于钻孔时钻杆与孔壁存在摩擦，钻杆寿命也会因磨损而缩短，致使钻孔成本增加。另外，上述现有技术的钻杆长度固定，如果钻不同深度的孔，只能通过更换钻杆来实现，从而需要制造不同规格的多个钻杆，加工成本高且施工不便。

因此，开发一种能减少钻杆与孔壁的摩擦，在不过多消耗功率的情况下将足够的转速提供给钻头的钻具，显得尤为重要和紧迫，同时要减少钻杆的规格，以适应钻不同深度孔的需要。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的钻杆与孔壁摩擦大、效率低、钻杆规格多而造成成本高和施工不便等问题或者至少之一，本发明提供了一种组合钻具，有效地解决了现有技术的上述缺陷。

所述组合钻具，包括钻杆1，钻头2，钻头接头3，所述钻头2通过所述钻头接头3与所述钻杆1连接，其特征在于，所述钻杆1由钻杆节段11连接而成，每个所述钻杆节段11包括内杆节段111和中空的外杆节段112，所述内杆节段111可转动地固定在所述外杆节段112内，每个所述钻杆节段11的所述内杆节段111和内杆节段111连接组成所述钻杆1的内杆11’，所述外杆节段112和外杆节段112连接组成所述钻杆1的外杆12’，所述钻杆1的所述内杆11’与动力机械的输出轴连接，所述外杆12’与所述动力机械的壳体固定连接。

优选地，所述钻头接头3包括内接头31和中空的外接头32，所述内接头31可转动地安装在所述外接头32内，所述内接头31的一端与所述钻杆1的所述内杆11’连接，另一端与所述钻头2连接，且所述钻头2的轴向力和径向力通过所述内接头31传递给所述外接头32，所述外接头32的一端与所述钻杆1的所述外杆12’连接。

进一步，所述钻杆节段11的所述内杆节段111通过轴承13安装于所述外杆节段112内，且所述内杆节段111与所述外杆节段112同轴线，所述内杆节段111还成型有中心孔1111。

所述钻头接头3的所述内接头31通过轴承33安装于所述外接头32内，且所述内接头31与所述外接头32同轴线，所述内接头内还成型有通孔34，所述通孔34和所述中心孔1111连通。

所述钻杆节段11的所述轴承13包括两个保持同心的轴承131、132，所述钻头接头3的所述轴承33包括一个承受轴向力的轴向轴承331和两个承受径向力并保持同心的径向轴承332、333。

优选地，两个保持同心的所述轴承131、132为分别设置在所述内杆节段111两端的调心球轴承，所述轴向轴承331为推力球轴承，所述径向轴承332、333为位于所述轴向轴承331两侧的调心球轴承。