專利名稱：一種雙螺紋空心取芯鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆頭，尤其涉及一種適合于對軟巖層、土壤、凍土、 冰和水系沉積物進(jìn)行鉆探取芯的鉆頭。
背景技術(shù)：
地質(zhì)勘探鉆機(jī)一般是以硬巖層為鉆探取芯目標(biāo)，其鉆探設(shè)計(jì)主要考慮對硬 巖層的鉆進(jìn)和取芯，其取芯技術(shù)沒有考慮對沉積物的擾動(dòng)，因此它們對沉積物 的取芯率低，而且所獲取的巖心常因受到擾動(dòng)而導(dǎo)致沉積物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 不能反映原始產(chǎn)狀。
現(xiàn)有空心螺紋鉆頭主要應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域，以提高對金屬材料的切削效
率并有利于排屑，如CN88218702.3， CN 02278798.4， CN 94231542.1， CN 200420059683.X， CN 200420115269.6， CN 200520031554.4，等。在工程地質(zhì) 領(lǐng)域也常采用空心螺旋鉆頭，以提高鉆進(jìn)效率并在土層中形成用來灌注基樁的 鉆孔，如CN 98100649.3， CN 95222271.X， CN 200710101101.8，等。這些螺
旋、螺紋鉆頭的共同特征是，螺紋結(jié)構(gòu)僅設(shè)置在鉆具表面，它在為鉆具下行提 供動(dòng)力的同時(shí)，并沒有考慮消除巖心在鉆頭、鉆桿內(nèi)部的上行阻力，對于含水 率高，結(jié)構(gòu)松散的海洋、湖泊等水系沉積物而言，會(huì)在鉆進(jìn)過程中受擠壓變形， 或因擾動(dòng)漿化而無法獲取巖心。通過改進(jìn)鉆頭、鉆桿結(jié)構(gòu)，提高沉積物的取芯 率，并減少對沉積物的擾動(dòng)，在地質(zhì)、海洋、湖泊、水利、環(huán)境等研究領(lǐng)域具 有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙螺紋空心取芯鉆 頭，它能有效提高沉積物的取芯率，減少對沉積物的擾動(dòng)，為地質(zhì)、海洋、湖 泊、水利等研究提供高質(zhì)量的沉積物巖心樣品。
本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的 一種雙螺紋空心取芯鉆
3頭，其特征在于，它主要由空心鉆頭體、空心鉆柄、切削刃體、鉆頭體外螺牙
和鉆頭體內(nèi)螺牙組成；所述鉆頭體外螺牙在空心鉆頭體外表面，所述鉆頭體內(nèi) 螺牙在空心鉆頭體和空心鉆柄的內(nèi)壁，切削刃體在空心鉆頭體外表面與鉆頭體 外螺牙頭部相連。
進(jìn)一步地，所述空心鉆頭體的內(nèi)徑為50 200毫米，壁厚5 20毫米，長度 為150-500毫米。所述空心鉆柄與空心鉆頭體為一整體，二者內(nèi)徑一致，鉆柄 長度占鉆頭總長度的20 30%,外表面有與鉆桿配套的螺紋。所述切削刃體是崁 在空心鉆頭體下部外螺牙表面的金剛石或硬質(zhì)合金；所述鉆頭體外螺牙為4~6 條螺旋線，其橫截面為梯形、矩形或半圓形，高度為鉆頭內(nèi)徑的5~20%，根部 寬度為高度的0.5-1.5倍，螺距為鉆頭外徑的1.0~2.5倍，空心鉆柄處沒有外螺 牙。所述內(nèi)螺牙為4~6條螺旋線，其旋向與外螺牙旋向相反，螺距與外螺牙相 同，在空心鉆頭體內(nèi)外壁上的映射位置重疊，內(nèi)螺牙根部寬度、高度為外螺牙 的0.3 1.0倍，內(nèi)螺牙分布在整個(gè)鉆頭內(nèi)壁，包括空心鉆頭體和空心鉆柄的內(nèi)壁 都有內(nèi)螺牙。
本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型主要針對未固結(jié)水系沉積物的取樣 而設(shè)計(jì)，水系沉積物在鉆探過程中易受擾動(dòng)，樣品的原始結(jié)構(gòu)難以保留，而且 鉆桿的推擠會(huì)使沉積物向四周排開，導(dǎo)致鉆桿內(nèi)無巖心。采用內(nèi)外雙螺紋的空 心取芯鉆頭， 一方面可以把鉆桿旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為下行動(dòng)力，同時(shí)可以為襯管內(nèi)的 樣品提供上行動(dòng)力，因此可以減少對樣品的擾動(dòng)，提高取芯率。本實(shí)用新型適 合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物 的鉆探取芯。


圖1是本實(shí)用新型雙螺紋空心取芯鉆頭主體視圖； 圖2是本實(shí)用新型雙螺紋空心取芯鉆頭縱剖面圖； 圖3是螺牙和壁厚尺寸放大示意圖。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型，本實(shí)用新型的目的和效果將 變得更加明顯。
如圖所示，本實(shí)用新型的雙螺紋空心取芯鉆頭包括空心鉆頭體l，空心鉆柄2，切削刃體3，鉆頭體外螺牙4和鉆頭體內(nèi)螺牙5。其中，鉆頭體外螺牙4 在空心鉆頭體1外表面，所述鉆頭體內(nèi)螺牙5在空心鉆頭體1和空心鉆柄2的 內(nèi)壁。切削刃體3崁在鉆頭體外螺牙4頭部、
空心鉆頭體1的內(nèi)徑為50 200毫米，壁厚5 20毫米，長度150 500毫 米?？招你@柄2和空心鉆頭體1內(nèi)徑一致，空心鉆柄2長度占雙螺紋空心取芯 鉆頭總長度的20~30%，外表面有與鉆桿配套的螺紋。
切削刃體3是崁在空心鉆頭體1外表面鉆頭體外螺牙4頭部的金剛石或硬 質(zhì)合金；
鉆頭體外螺牙4為4~6條螺旋線，其橫截面為梯形或矩形，高度為鉆頭內(nèi) 徑的5~20%，根部寬度為高度的0.5 1.5倍，螺距為鉆頭外徑的1.0~2.5倍，空 心鉆柄2處沒有外螺牙；
鉆頭體內(nèi)螺牙5為4-6條螺旋線，其旋向與鉆頭體外螺牙4旋向相反，螺 距與鉆頭體外螺牙4相同，在空心鉆頭體l內(nèi)外壁上的映射位置重疊，鉆頭體 內(nèi)螺牙5根部寬度和高度分別為鉆頭體外螺牙4根部寬度和高度的0.3 1.0倍， 內(nèi)螺牙分布在整個(gè)鉆頭內(nèi)壁，包括空心鉆頭體1和空心鉆柄2的內(nèi)壁都有內(nèi)螺 牙。
實(shí)施例
如圖1所示，空心鉆頭體1長度為300mm;空心鉆柄2長度為60mm;切 削刃體3突出空心鉆頭體1距離H為5mm。
如圖2所示，空心鉆頭體1外徑(不包括外螺牙)Dl為120mm;空心鉆頭 體1內(nèi)徑D2為95mm;螺距P為100mm;空心鉆柄2外螺紋大徑D3為110mm， 螺距4mm。
如圖3所示，外螺牙的截面為梯形，外螺牙高度Hl為15mm，齒根厚度 Ll為15mm，齒頂厚度Al為10mm。內(nèi)螺牙截面亦為梯形，內(nèi)螺牙高度H2為 8mm，齒根厚度L2為8mm，齒頂厚度A2為5mm。
本實(shí)用新型適合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰， 尤其適合于沉積物的鉆探取芯。
權(quán)利要求1.一種雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，它主要由空心鉆頭體(1)、空心鉆柄(2)、切削刃體(3)、鉆頭體外螺牙(4)和鉆頭體內(nèi)螺牙(5)組成；所述鉆頭體外螺牙(4)在空心鉆頭體(1)外表面，所述鉆頭體內(nèi)螺牙(5)在空心鉆頭體(1)和空心鉆柄(2)的內(nèi)壁，切削刃體(3)在空心鉆頭體(1)外表面與鉆頭體外螺牙(4)頭部相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，所述空心鉆頭 體(I)的內(nèi)徑50 200毫米，壁厚5 20毫米，長度150 500毫米。
3. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，所述空心鉆柄(2) 與空心鉆頭體(1)為一整體，二者內(nèi)徑一致，空心鉆柄(2)長度為雙螺 紋空心取芯鉆頭總長度的20~30%。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，所述切削刃體(3) 是金剛石或硬質(zhì)合金。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，所述鉆頭體外 螺牙(4)為4~6條螺旋線，其橫截面為梯形或矩形，高度為空心鉆頭體(1) 內(nèi)徑的5~20%，根部寬度為高度的0.5~1.5倍，螺距為空心鉆頭體(1)外徑的 1.0 2.5倍。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆頭，其特征在于，所述鉆頭體內(nèi) 螺牙(5)為4~6條螺旋線，其旋向與鉆頭體外螺牙(4)旋向相反，螺距與鉆 頭體外螺牙(4)相同，在空心鉆頭體(1)外壁上的映射位置重疊，鉆頭體內(nèi) 螺牙(5)根部寬度和高度分別為鉆頭體外螺牙(4)根部寬度和高度的0.3 1.0 倍。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種雙螺紋空心取芯鉆頭，它主要由空心鉆頭體、空心鉆柄、切削刃體、鉆頭體外螺牙和鉆頭體內(nèi)螺牙組成；空心鉆柄與空心鉆頭體為一整體，二者內(nèi)徑一致，鉆柄長度占鉆頭總長度的20～30％，外表面有與鉆桿配套的螺紋；切削刃體是嵌在空心鉆頭體下部外螺牙表面的金剛石或硬質(zhì)合金。本實(shí)用新型適合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于水系沉積物的鉆探取芯。
文檔編號E21B25/00GK201372753SQ20092011467
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者瑛 葉, 秦華偉, 鷹 陳, 陳雪剛 申請人:杭州電子科技大學(xué);浙江大學(xué)