[其他]用于岩芯钻探的钻头

说明书

本发明涉及开凿基岩时使用的岩芯钻探钻头，特别是涉及具有多层外钻头的钻，其多层钻头可以在钻孔的底部替换。

开凿岩层时为收集岩层的岩芯样品，而进行的岩芯钻探，已经常规的实现了。更准确的说，是通过驱动钻杆下端的钻头旋转并借助于钻头下端刀片的钻进，来实施岩芯钻探。然而，当钻孔进行至一定的深度时，由于磨损，钻头的使用寿命将要终结。于是在钻孔过程中，必须更换钻头的刀片。遗憾的是，常规钻头的结构是这样的，以至当刀片的使用寿命终止时，需要把钻杆提到孔外，才能将报废的刀片拆卸下来，并重新安装新刀片。

普通钻头的使用包括：每当需要更换刀片时，总是要把钻杆提出孔外，这样在升降钻杆时，浪费了时间。随着孔深度的增加，由于耗费的时间也相应增加，问题就变得更为严重。因此，各种能够在孔底更换刀片的岩芯钻探金刚石钻头应运而生，不需要将钻杆提出孔外。

举例来说，在此之前，本申请人已经提出过岩芯钻探用的钻头方案，例如在日本特许公开号为60-23591和60-129390中所披露的那样。根据本申请人以前申请的钻头，包括：一个圆筒形钻头体，钻头体上有钻头，在钻头的顶端上有刀片，在钻头体内表面上还有凸起部分;上层钻头包括叠装在切刀上的上层刀片，与钻头体内表面上的凸出部分连接的若干环，以及连接在环与上层刀片之间的支腿;装在钻头体内部的分离机构，它能操作解除凸出部分与环之间的连接，以便能够在所钻孔的底部更换钻头。

虽然上述的日本特许公开中披露了几种钻头，但是它们的结构很难同时满足下列要求，因为这些要求基本上是相悖的。当使用上层刀片钻孔时，工作中的上层刀片将不会相对于钻头体的头部发生位移，工作刀片重叠的装在钻头体上。另一方面，当上层刀片被磨损达到其使用寿命而不得不把它回收上来时，上层刀片又要能容易地从它的叠放位置上拆卸下来。

本发明的目的是提供一种岩芯钻探用的钻，它带有多层钻头，并能适合在所钻孔的底部更换钻头，这种钻具有这样的结构，它既能保证在岩芯钻探过程中，使钻头保持稳定的层状结构，又能保证在回收钻头时，能容易的把上层钻头卸下来。

根据本发明提供的用于岩芯钻探的钻头包括：一个圆筒形的钻头体，在钻头体的顶部装有钻头，钻头上有切刀，在钻头体的内表面至少设有一个凸出部分;上层钻头，其有重叠装配在切刀上的上层刀片，还有若干条支腿，每条支腿的一端固定在相应的一块上层刀片上，并沿钻头体的轴向上延伸，至少有一个环在钻头体的圆周方向上延伸，连结在支腿的终端并且至少与一个凸出部分相连接，该环的直径可以缩小;安放在钻头体内的分离机构，它能解除环与上述凸出部分之间的连接，其中钻头体上刀片的外表面有一个不规则的形状，上层刀片的内表面的形状是随钻头体上刀片的外表面的不规则形状传递过来的，钻头体内的凸出部分有一能被上层钻头的环的剪切力切除的部分，当环的直径要缩小时，就从周边将其剪掉。

根据本发明的上述装置，在使用上层刀片钻孔过程中，能够消除上层刀片在钻头体刀片上的安装位置上的位移，同时当上层刀片已被磨损时，能容易的解除钻头体和上层刀片之间的连接。通过操纵分离机构，导致环的直径缩小，由环的剪切力，把钻头体内的凸出部分中的一部分切除，这样就解除了上述连接。随后，带有上层刀片的上层钻头，穿过圆筒形钻头体内部回收到地面上来。由新出现在钻头体上的钻头继续进行岩芯钻探。

根据本发明的一个方面，上层刀片由分成两组的若干刀片组成。这种布置分两个步骤能够拆除刀片并把它回收上来，并且能将上层钻头的刀片面积增加到与钻头体上的钻头的刀片面积基本相同。

另外，根据发明的另一方面，上述优点，即在钻孔过程中，使用前述装置消除了上层钻头相对于钻头体的位移，不仅所谓的平面型金刚石钻头能获得，而且所谓的注入型金刚石钻头也能获得。在后面的装置中，由于把凸出部分装在钻头体的刀片的外表面上，并且上层刀片内表面的形状是与钻头体上的刀片的顶端的外表面形状相一致，刀刃外表面上有凸出部分，因此，可以使钻头的层状结构保持稳定。这样，注入型金刚石钻头的情况下，同样能提高钻孔的效率。上述平面型金刚石钻头包括：钻头体的刀片，它是由金属体头部和嵌在金属体上的金刚石构成的，这些金刚石在金属体的外表面上凸出来;一个组装在钻头体的刀片上的上层钻头部。在外表上凸出的金刚石所构成的凸出部分的形状，通过烧结粉末金属，转移到上层钻头的内表面形状上。上述注入型金刚石钻头包括：钻头体的刀片，刀片由混合并浸渗烧结金刚砂和粉末金属制成;组装在钻头体的刀片上的上层钻头，在该钻头顶端的外表面上有许多凸起部分，通过烧结粉末金属，将上述外表面的形状转移到上层钻头的内表面上。