[发明专利]岩石扩孔器

说明书

技术领域

本发明涉及岩石穿越工程施工领域，特别是涉及一种岩石扩孔器。

背景技术

目前，岩石穿越工程领域以及矿山、水井、油井领域扩孔施工过程中，经常遇上岩石，各施工单位或钻具生产厂家采用两种方式扩孔：

一种是油用牙轮掌焊接结构，采用此结构的问题在于：1、焊接时温度过高对牙轮轴承密封有损坏；2、更换效率低，需要把报废的牙轮割下来，再焊新的牙轮，往往要一两天的时间；3、牙轮掌背部很容易磨损，磨损到一定程度就会把密封磨穿，造成牙轮失效，甚至造成牙轮掉入孔内，引发孔内事故。

第二种是可更换滚刀式岩石扩孔器，可更换滚刀式岩石扩孔器解决了掉轮及牙轮掌背磨损的问题。

但是以上两种扩孔器在用于大型管道穿越岩石扩孔过程中，如711以上管线扩孔直径超过800MM以后，有如下使用问题：扩孔器加上配套扶正器重量非常重，钻具跳动大，转动扭矩也非常大，当超过钻杆可承受范围时，造成钻杆大量断裂，处理非常困难，甚至造成钻孔报废。同时切削时，岩石颗粒大，不方便泥浆携带，岩渣在孔内堆积，造成扩孔和托管困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便于更换滚刀、扭矩低且使用寿命长的岩石扩孔器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

所述岩石扩孔器包括连接钻杆的中空的中心轴、固装在所述中心轴上的前导正和后导正以及设置在所述前导正和后导正之间且能够自转的滚刀，所述滚刀的中心轴线与所述中心轴平行设置，所述滚刀包括具有扶正作用的圆柱段和形成在该圆柱段前端的前端面，在所述前端面和圆柱段的外周面上均布有用于破碎岩石的硬质合金齿。

所述滚刀包括外壳以及安装在外壳中部的轴，在外壳和轴之间还设有轴承和密封装置。

所述滚刀在所述中心轴圆周方向至少设有三个，所述前导正和后导正在所述中心轴圆周方向均至少设有三个。

根据本发明的一个实施例，所述前导正后部设有一上盘，所述后导正前部设有一下底盘，在所述上盘上、两个所述前导正的间隔处均固定连接有一上刀座，所述上刀座中部形成有一上圆孔，底端形成有一上卡槽，所述下底盘上、每两个所述后导正的间隔处均固定连接有一下刀座，所述下刀座中部形成有一下圆孔，上端形成有一下卡槽，所述上、下圆孔的中心线重合，所述上、下卡槽均为一侧形成有一开口的方圆形槽。

所述滚刀为柱形滚刀，该柱形滚刀的前端面为球面或锥面，该柱形滚刀通过一定位销轴设置在所述上、下刀座之间，所述柱形滚刀能够相对于其轴转动。

所述柱形滚刀轴的中部中空，所述定位销轴依次穿过上圆孔、柱形滚刀的轴及下圆孔且该定位销轴的两端分别处于所述上、下圆孔内并通过固定装置可拆卸地固定。

所述定位销轴的两端分别通过一销钉可拆卸地固定在所述上、下圆孔内。

所述柱形滚刀的轴两端的轴肩外廓均为与上、下卡槽相匹配的方圆形，该柱形滚刀的轴两端的轴肩分别卡入上、下卡槽内并使得轴与上、下刀座周向固定。

采用上述技术方案，由于滚刀与中心轴平行设置，滚刀上还设有圆柱段，这样的结构起到了滚子扶正器的作用，从而避免了在扩孔器上加装配套的扶正器，减轻了工具重量，降低了转动扭矩，降低了成本，增强了工具的使用寿命。所述滚刀的外壳能够相对其轴自转，周向均布设置的滚刀及前、后导正能够使得工具的稳定性更强，工作可靠性高。所述柱形滚刀通过定位销轴安装在上、下刀座上，不需另外焊接，方便了更换柱形滚刀；这样的结构不存在油用牙轮掌背磨损影响密封的问题，有效的提高了柱形滚刀的使用寿命；同时，柱形滚刀的圆柱段起到滚子扶正器的作用，不需另外配套扶正器，大大减轻了钻具重量，有效降低了扭矩，转动平稳，使钻杆断裂的风险降到最低。另外，柱形滚刀前端面的硬质合金齿切削破碎岩石，达到在岩石中扩孔的目的，圆柱段上的硬质合金齿在滚动过程中破碎切削下的大颗粒岩渣，方便泥浆携带，实现了扩孔器切削岩石、扶正和碎岩的组合功用。

根据本发明的另一个实施例，所述岩石扩孔器包括连接钻杆的中空的中心轴、固装在所述中心轴上的前导正和后导正以及设置在所述前导正和后导正之间且能够自转的滚刀，所述滚刀的中心轴线与所述中心轴平行设置，所述滚刀包括具有扶正作用的圆柱段和形成在该圆柱段前端的前端面，在所述前端面和圆柱段的外周面上均布有用于破碎岩石的硬质合金齿。

所述滚刀包括外壳以及安装在外壳中部的轴，在外壳和轴之间还设有轴承和密封装置。

所述滚刀在所述中心轴圆周方向至少设有三个，所述前导正和后导正在所述中心轴圆周方向均至少设有三个。