[发明专利]一种周向冲击的防卡钻装置及方法

说明书

本发明公开了一种周向冲击的防卡钻装置及方法，本发明利用高压水产生的压力使得冲击主轴中活塞的上下两端产生压力差，并结合蓄能器的储能与放能使得冲击主轴作轴向往复移动，通过冲击主轴与接头的螺旋配合，实现冲击主轴的轴向移动与周向转动的复合运动，继而带动冲击主轴上冲击锤周向撞击钻头冠，最终实现对钻头冠的重复周向冲击。本发明可以有效防止钻头在岩层钻进时候发生卡钻的现象。

技术领域：

本发明涉及桩基建设工程技术领域，特别涉及一种在钻进过程中能够解除卡钻现象的周向冲击的防卡钻装置及方法。

背景技术：

钻头是桩基建设中用于锚固地基墙体，隧道壁面的重要工具，主要用于在桩基锚固建设过程中切削，破碎岩石。但是，在使用钻头向基岩层钻进时，由于锚固孔出渣受阻或者在下方地层岩石坚硬导致在破碎岩石层时钻头发生间歇性卡钻现象，使得扭转弹性能不能释放，造成钻头破岩过程极不稳定，会直接损坏切削硬质合金刀粒，降低钻头及下部钻具的寿命。

一般解决卡钻的处理方法主要有如下方式：活动解卡，震击解卡，倒扣解卡，套铣解卡，浸泡解卡，磨蚀解卡，爆炸解卡。相关从业人员根据井况可将上述两种或几种方式交替使用，最终达到安全解除卡钻的目的。其中震击解卡方式需要将震击器，加速器等与打捞工具一起下井，当捞上并抓紧落物后，根据井况，通过操作，对被卡管柱进行连续上击或下击，将卡点震松以达到解卡目的。

本发明提供的一种周向冲击的防卡钻装置及方法相对于传统震击解卡手段无需下放震击器与加速器，自身就能产生一定频率的周向冲击，能够更加灵活快速的解决在施工作业时遇到的卡钻现象，提高了生产效率。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种周向冲击的防卡钻装置及方法，本发明可以有效防止钻头在岩层钻进时候发生卡钻的现象。

本发明所采用的技术方案有：一种周向冲击的防卡钻装置，包括蓄能器、活塞座、冲击主轴、接头和钻头冠，所述蓄能器、活塞座、接头和钻头冠由上至下相互固定并同轴布置，冲击主轴上设有活塞、螺旋头和冲击锤，所述活塞与活塞座上的活塞腔滑动连接，螺旋头与接头螺旋连接，冲击锤伸于钻头冠内；在活塞座上设有进水流道、第一出水流道、第二出水流道、蓄压流道和泄压毛细孔，所述第一出水流道、第二出水流道、蓄压流道和泄压毛细孔均与所述活塞腔相连通，且第一出水流道和第二出水流道对应位于活塞的上下两侧，进水流道与第一出水流道和第二出水流道相连通，蓄压流道与蓄能器相连通；所述钻头冠上设有冲洗流道和四个出水孔，进水流道和冲洗流道各对应与两个出水孔相连通。

进一步地，所述活塞座上的活塞腔为具有大圆部和小圆部的台阶孔结构，所述活塞滑动置于活塞腔的大圆部内，第一出水流道和泄压毛细孔均与所述小圆部相连通，第二出水流道和蓄压流道均与所述大圆部相连通。

进一步地，所述冲击主轴包括由上至下一体成型的轴头部、泄压部和轴身部，所述轴身部的直径大于轴头部的直径，轴头部的直径大于泄压部的直径，所述轴头部滑动置于活塞腔的小圆部内，且轴头部将所述第一出水流道的内孔口密封，所述活塞、螺旋头和冲击锤均设于轴身部上。

进一步地，所述螺旋头为半球形结构，在接头的轴心方向上设有通孔，通孔的内壁上设有螺旋槽，螺旋头置于螺旋槽内。

进一步地，所述冲击锤为块状结构，冲击锤通过螺钉固定连接在轴身部上，在钻头冠的轴心方向设有冲击孔，冲击孔为台阶状的盲孔结构，在冲击孔的内壁上设有两个对称布置的砧板。

进一步地，所述冲击主轴的轴心方向上设有泄压流道，泄压流道为通孔结构。

进一步地，所述第一出水流道和第二出水流道均沿着活塞座的径向方向布置，且第一出水流道和第二出水流道均为通孔结构，在第一出水流道和第二出水流道的外孔口设有堵头；所述蓄压流道为具有水平孔与竖直孔的直角形结构，蓄压流道水平孔为通孔结构，在所述水平孔的外孔口设有堵头。