技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
水利
水电工程、
桥梁工程、矿业工程、建筑工程等领域使用的金刚石复合片扩孔器。
[0002]
背景技术
[0003] 传统用于工程钻探中的金刚石复合片扩孔器钻进的形状如图17所示；工程需要钻进如图18所示形状的成形孔
指定位置的扩展时，传统结构的金刚石复合片扩孔器无法完成。
发明内容
[0004] 本发明提供一种金刚石复合片扩孔器，用以实现成形孔指
定位置的扩展，解决传统扩孔器无法实现对成形孔指定位置的扩展。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种金刚石复合片扩孔器，包括：六方接头（1）；第一
连杆（2）；第一
机体（3）；连接销（4）；第二连杆（5）；翼片（6）；金刚石复合片（7）；固定销（8）；第二机体（9）；连接轴（10）；第三机体（11）；平面
圆柱滚子轴承（12）；第四机体（13）；
螺纹保护套（14），连接销（15）；连接销（16）。所述翼片6具有排布在翼片顶端和外侧的窝槽（601），且窝槽内将放射状
焊接金刚石复合片7做为扩孔器的切削齿；所述连接销4贯穿通过六方接头，且穿过第一连杆；连接销15贯穿通过第二连杆，且穿过第一连杆；连接销16贯穿通过翼片，且穿过后的连接销16又穿过第二连杆，其在钻压或重
力作用下，通过连杆及连接销传递受力使扩孔器两翼片沿着固定销8为中心旋转，实现扩孔器两翼片的闭合和张开，完成对成形孔指定位置的扩展。
[0006] 进一步地，优选的是，所述六方接头1（图3）具有第一
内螺纹（101）、卡钳槽（102）、第一销孔（103）、外六方接头（104）；且六方接头通过第一内螺纹（101）与
钻杆外
螺纹连接，为钻进提供动力；所述卡钳槽（102），便于扩孔器与钻杆的装卸；所述第一连杆2（图5），具体包括：第一连接销孔（201）和第二连接销孔（202），且所述连接销（4）贯穿通过六方接头的第一销孔（103）以及第一连接销孔（201），将两者连接在一起，且连接销与二者均为间隙配合。
[0007] 进一步地，优选的是，所述第一机体3（图4）具有：内六方槽（301）和第一
外螺纹（302），且所述外六方接头（104）与内六方槽（301）配合组装，二者为间隙配合；所述第二连杆5（图6），具体包括：第三连接销孔（501）和第四连接销孔（502）；且所述连接销15贯穿通过第一连杆的第二连接销孔（202）以及第二连杆的第三连接销孔（501），将两者连接在一起，且连接销与二者均为间隙配合。
[0008] 进一步地，优选的是，所述翼片6（图7），进一步地，优选的是，翼片的厚度一般由岩层级数和扩孔器直径决定。翼片顶端会根据岩层级数计算出（通常取0°~18°）
角度；通过
铣床加工出排布在翼片顶端和外侧的窝槽（601），片窝的深度由岩层级数、扩孔器直径大小和受力点三方面决定，窝槽内将放射状焊接金刚石复合片7，做为扩孔器的切削齿。（602）为保径槽，通常开在翼片侧面，放射状焊接
合金条；防止
钻头缩径；第二销孔（603），图1中连接销（16）贯穿通过第二销孔（603）与第四连接销孔（502）；连接销16与二者均为间隙配合；第三销孔（604）。
[0009] 进一步地，优选的是，所述第二机体9（图8），具体包括：第二内螺纹（901）、第四销孔（902）、第二外螺纹（903）和翼片槽（904），且第二内螺纹（901）与第一机体3的外螺纹（302）通过螺纹连接；所述固定销8贯穿通过第二机体9的第四销孔（902）及翼片（6）的第三销孔（604）。
[0010] 所述固定销8与第二机体的第四销孔（902）为固定配合，与翼片的第三销孔（604）为间隙配合，由此所述翼片以固定销8为中心旋转，其中，所述翼片槽的宽度以及长度与所述翼片的宽度及伸出量相对应。
[0011] 进一步地，优选的是，所述连接轴10（图9），具有限位体（1001）；轴芯（1002）；第三外螺纹（1003）；所述第三机体11（图10），具有：第三内螺纹（1101），与第二机体的第二外螺纹（903）通过螺纹连接；第五销孔（1102）；第一装卸孔（1103）；轴承槽（1104），槽内
过盈配合安装平面滚子轴承；
进一步地，优选的是，所述第四机体13（图11），具有：第四内螺纹（1301）；连接轴轴芯（1002）贯穿通过第三机体的第五销孔（1102）。二者为间隙配合。第三外螺纹（1003）与第四机体的第四内螺纹连接（1301）。第三机体11和第四机体13连接；二者通过平面滚子轴承12做相对转动；其目的防止钻进时扩孔器沿着径向方向钻进，影响指定位置扩展孔位置的准确性；第二装卸孔（1302）；安装和拆卸第四机体13时，装卸孔内装入辅助杆。（1303）为第四外螺纹；
进一步地，优选的是，所述螺纹保护套14（图12），具体包括：第五内螺纹（1401），与第四机体的第四外螺纹（1303）连接，第三装卸孔（1402），用于安装和拆卸螺纹保护套时装入辅助杆。螺纹保护套长度尺寸由第一级成形孔指定位置决定。
[0012] 进一步地，优选的是，连接销链接和固定方式：连接销4（图13），长度由六方接头1中（104）外六方接头尺寸决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在第一机体1中内六方槽限制连接销（4）水平移动，对连接销4起限位作用，确保连接的
稳定性。
[0013] 连接销15（图14），（1501）为第一限位体，（1502）为第一限位销孔；连接销15长度由第一连杆（2）和第两连杆（5）宽度决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在（1502）限位销孔内装入弹性销，限制连接销水平移动。
[0014] 连接销16（图15），（1601）为第二限位体，（1602）为第二限位销孔；连接销16长度由第二连杆（5）和翼片宽度决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在（16-2）限位销孔内装入弹性销，限制连接销水平移动。
[0015] 固定销8（图16），长度由第三机体直径决定，且不能大于第三机体直径；其直径由受力分析计算确定；连接后固定销两端以焊接方式固定在第三机体上。
[0016] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器中，各连杆的长度，厚度取决于翼片张开角C。第一
连接杆和第二连接杆两端分别由铣床加工的连接销孔，连接销与销孔之间为间隙配合，确保连接件之间运动顺利完成。
[0017] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器中，图1中第一机体（3）、第二机体(9)、第三机体(11)、第四机体(13)以及螺纹保护套(14)组成金刚石复合片扩孔器的导向部分,直径由基孔直径决定。钻进时，为扩孔器提供导正和定向作用。
[0018] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器对成形孔指定位置的扩展时，金刚石复合片扩孔器在一定钻压作用下转动时，图1中连接轴(10)，第四机体（13）以及螺纹保护套（14）是不会一起转动。在第三机体（12）轴承槽（1104）内过盈配合安装的平面滚子轴承将旋转动力平衡。螺纹保护套（14）前端面与基孔孔底相
接触来确定成形孔的位置。其目的保证成形定位孔位置在基孔中的准确性。
[0019] 成形孔指定位置扩展两级及两级以上成形孔时，拆卸掉螺纹保护套（14），连接上钻杆，第四外螺纹（1303）与钻杆内螺纹连接，外螺纹的参数与钻杆螺纹参数相适配。根据成形定位孔的位置不同可在第四机体第四外螺纹（1303）上连接多级钻杆来完成两级及两级以上成形孔指定位置的扩展。
[0020] 进一步地，
现有技术金刚石复合片扩孔器钻进完成后孔的形状如图17所示。本发明公开的金刚石复合片扩孔器对成形孔指定位置的扩展完成后孔形状如图18所示；该金刚石复合片扩孔器既能完成如图17所示的成形孔形状，同时可以完成如图中18所示的成形孔形状的扩展。图18中，角C的适用范围在0º〈C〈90º内调整，可根据客户对孔形状的要求，设计计算金刚石复合片扩孔器的内部结构参数。
[0021] 本发明采取了上述方案以后，在钻压或重力作用下，通过连杆及连接销传递受力使扩孔器两翼片沿着固定销旋转，实现扩孔器两翼片的闭合和张开，完成对成形孔指定位置的扩展，并且翼片上焊接金刚石复合片作为钻进切削齿。
[0022] 本发明的其它特征和优点将在随后的
说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、
权利要求书、以及
附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0023] 下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，图1为本发明的金刚石复合片扩孔器结构示意图；
图2是本发明的金刚石复合片扩孔器结构示意图；
图3是本发明中六方接头结构示意图；
图4是本发明中第一机体结构示意图；
图5是本发明中第一连杆结构示意图；
图6是本发明中第二连杆结构示意图；
图7是本发明中翼片结构示意图；
图8是本发明中第二机体结构示意图；
图9是本发明中连接轴结构示意图；
图10是本发明中第三机体结构示意图；
图11是本发明中第四机体结构示意图；
图12是本发明中螺纹保护套结构示意图；
图13是本发明中连接销4结构示意图；
图14是本发明中连接销15结构示意图；
图15是本发明中连接销16结构示意图；
图16是本发明中固定销8结构示意图；
图17是现有技术的金刚石复合片扩孔器成形孔形状示意图；
图18是本发明金刚石复合片扩孔器可以成形孔的示意图。
[0024]
具体实施方式
[0025] 以下将结合附图及
实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0026] 本发明其目的在于实现成形孔指定位置的扩展，解决传统扩孔器无法实现对成形孔指定位置的扩展。
[0027] 一种金刚石复合片扩孔器，包括：六方接头（1）；第一连杆（2）；第一机体（3）；连接销（4）；第二连杆（5）；翼片（6）；金刚石复合片（7）；固定销（8）；第二机体（9）；连接轴（10）；第三机体（11）；平面圆柱滚子轴承（12）；第四机体（13）；螺纹保护套（14），连接销（15）；连接销（16）。所述翼片（6）具有排布在翼片顶端和外侧的窝槽（601），且窝槽内将放射状焊接金刚石复合片（7）做为扩孔器的切削齿；所述连接销4贯穿通过六方接头，且穿过第一连杆；连接销（15）贯穿通过第二连杆，且穿过第一连杆；连接销（16）贯穿通过翼片，且穿过后的连接销（16）又穿过第二连杆，其在钻压或重力作用下，通过连杆及连接销传递受力使扩孔器两翼片沿着固定销（8）为中心旋转，实现扩孔器两翼片的闭合和张开，完成对成形孔指定位置的扩展。
[0028] 进一步地，优选的是，所述六方接头1（图3）具有第一内螺纹（101）、卡钳槽（102）、第一销孔（103）、外六方接头（104）；且六方接头通过第一内螺纹（101）与钻杆外螺纹连接，为钻进提供动力；所述卡钳槽（102），便于扩孔器与钻杆的装卸；所述第一连杆2（图5），具体包括：第一连接销孔（201）和第二连接销孔（202），且所述连接销4贯穿通过六方接头的第一销孔（103）以及第一连接销孔（201），将两者连接在一起，且连接销与二者均为间隙配合。
[0029] 进一步地，优选的是，所述第一机体3（图4）具有：内六方槽（301）和第一外螺纹（302），且所述外六方接头（104）与内六方槽（301）配合组装，二者为间隙配合；所述第二连杆5（图6），具体包括：第三连接销孔（501）和第四连接销孔（502）；且所述连接销15贯穿通过第一连杆的第二连接销孔（202）以及第二连杆的第三连接销孔（501），将两者连接在一起，且连接销与二者均为间隙配合。
[0030] 进一步地，优选的是，所述翼片6（图7），进一步地，优选的是，翼片的厚度一般由岩层级数和扩孔器直径决定。翼片顶端会根据岩层级数计算出（通常取0°~18°）角度；通过铣床加工出排布在翼片顶端和外侧的窝槽（601），片窝的深度由岩层级数、扩孔器直径大小和受力点三方面决定，窝槽内将放射状焊接金刚石复合片7，做为扩孔器的切削齿。（602）为保径槽，通常开在翼片侧面，放射状焊接合金条；防止钻头缩径；第二销孔（603），图1中连接销16贯穿通过第二销孔（603）与第四连接销孔（502）；连接销16与二者均为间隙配合；第三销孔（604）。
[0031] 第二机体9（图8），具体包括：第二内螺纹（901）、第四销孔（902）、第二外螺纹（903）和翼片槽（904），且第二内螺纹（901）与第一机体3的外螺纹（302）通过螺纹连接；所述固定销8贯穿通过第二机体9的第四销孔（902）及翼片6的第三销孔（604）。
[0032] 所述固定销8与第二机体的第四销孔（902）为固定配合，与翼片的第三销孔（604）为间隙配合，由此所述翼片以固定销8为中心旋转，所述翼片槽的宽度以及长度与所述翼片的宽度及伸出量相对应。
[0033] 进一步地，优选的是，所述连接轴10（图9），具有限位体（1001）；轴芯（1002）；第三外螺纹（1003）；所述第三机体11（图10），具有：第三内螺纹（1101），与第二机体的第二外螺纹（903）通过螺纹连接；第五销孔（1102）；第一装卸孔（1103）；轴承槽（1104），槽内过盈配合安装平面滚子轴承；
进一步地，优选的是，所述第四机体13（图11），具有：第四内螺纹（1301）；连接轴轴芯（1002）贯穿通过第三机体的第五销孔（1102）。二者为间隙配合。第三外螺纹（1003）与第四机体的第四内螺纹连接（1301）。第三机体11和第四机体13连接；二者通过平面滚子轴承12做相对转动；其目的防止钻进时扩孔器沿着径向方向钻进，影响指定位置扩展孔位置的准确性；第二装卸孔（1302）；安装和拆卸第四机体13时，装卸孔内装入辅助杆。（1303）为第四外螺纹；
进一步地，优选的是，所述螺纹保护套14（图12），包括：第五内螺纹（1401），与第四机体的第四外螺纹（1303）连接，第三装卸孔（1402），用于安装和拆卸螺纹保护套时装入辅助杆。螺纹保护套长度尺寸由第一级成形孔指定位置决定。
[0034] 进一步地，优选的是，连接销链接和固定方式：连接销4（图13），长度由六方接头1中（104）外六方接头尺寸决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在第一机体1中内六方槽限制连接销（4）水平移动，对连接销4起限位作用，确保连接的稳定性。
[0035] 连接销15（图14），（1501）为第一限位体，（1502）为第一限位销孔；连接销15长度由第一连杆（2）和第两连杆（5）宽度决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在（1502）限位销孔内装入弹性销，限制连接销水平移动。
[0036] 连接销16（图15），（1601）为第二限位体，（1602）为第二限位销孔；连接销16长度由第二连杆（5）和翼片宽度决定；直径由受力分析计算确定。连接时，在（16-2）限位销孔内装入弹性销，限制连接销水平移动。
[0037] 固定销8（图16），长度由第三机体直径决定，且不能大于第三机体直径；其直径由受力分析计算确定；连接后固定销两端以焊接方式固定在第三机体上。
[0038] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器中，各连杆的长度，厚度取决于翼片张开角C。第一连接杆和第二连接杆两端分别由铣床加工的连接销孔，连接销与销孔之间为间隙配合，确保连接件之间运动顺利完成。
[0039] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器中，图1中第一机体（3）、第二机体(9)、第三机体(11)、第四机体(13)以及螺纹扣保护套(14)组成金刚石复合片扩孔器的导向部分,直径由基孔直径决定。钻进时，为扩孔器提供导正和定向作用。
[0040] 进一步地，所述金刚石复合片扩孔器对成形孔指定位置的扩展时，金刚石复合片扩孔器在一定钻压作用下转动时，图1中连接轴(10)，第四机体（13）以及螺纹保护套（14）是不会一起转动。在第三机体（12）轴承槽（1104）内过盈配合安装的平面滚子轴承将旋转动力平衡。螺纹保护套（14）前端面与基孔孔底相接触来确定成形孔的位置。其目的保证成形定位孔位置在基孔中的准确性。
[0041] 成形孔指定位置扩展两级及两级以上成形孔时，拆卸掉螺纹保护套（14），连接上钻杆，第四外螺纹（1303）与钻杆内螺纹连接。外螺纹的参数与钻杆螺纹参数相适配。根据成形定位孔的位置不同可在第四机体第四外螺纹（1303）上连接多级钻杆来完成两级及两级以上成形孔指定位置的扩展。
[0042] 进一步地，现有技术金刚石复合片扩孔器钻进完成后孔的形状如图17所示。本发明公开的金刚石复合片扩孔器对成形孔指定位置的扩展完成后孔形状如图18所示；该金刚石复合片扩孔器既能完成如图17所示的成形孔形状，同时可以完成如图中18所示的成形孔形状的扩展。图18中，角C的适用范围在0º〈C〈90º内调整，可根据客户对孔形状的要求，设计计算金刚石复合片扩孔器的内部结构参数。
[0043] 本发明中，成形孔指定位置的扩展过程：A．成形孔指定位置的扩展时，必须先完成基孔的钻进此基孔一般为垂直孔。
[0044] B．下钻时，在重力作用下，由第一机体3、第二机体9、第三机体11、第四机体13以及螺纹保护套14组成金刚石复合片扩孔器的导向，沿着垂直方向与六方接头1做相对运动。六方接头1通过连接销4带动第一连杆沿着基孔垂直向上运动，第一连杆通过连接销15带动第二连杆以连接销15为中心旋转，第二连杆通过连接销16分别带动两翼片6以固定销8为中心旋转。受力平衡时，两翼片完全闭合如图2所示；图2中Q为六方接头和导向之间的相对位移量。两翼片完全闭合，确保下钻过程顺利进行。
[0045] C．扩孔器下钻到第一级待扩展成形孔的指定位置。
[0046] D．在一定钻压作用下，六方接头1会沿着基孔垂直向下运动，连接销4带动第一连杆垂直向下运动，第一连杆通过连接销15带动第二连杆以连接销15为中心旋转；第二连接杆通过连接销16分别带动两翼片6以固定销8为中心旋转。受力平衡时，两翼片完全张开如图1所示。
[0047] E．成形孔指定位置的扩展开始时，在钻机钻速以及钻压带动下扩孔器转动，两翼片6上焊接的金刚石复合片7作为切削齿钻进，完成成形定位孔的扩展。
[0048] F．成形孔指定位置的扩展结束提钻时，提钻产生的拉力六方接头1会沿基孔垂直向上运动。通过连接销4带动第一连杆垂直向上运动，第一连杆通过连接销15带动第二连杆以连接销15为中心旋转，第二连杆通过连接销16分别带动两翼片6以固定销8为中心旋转。受力平衡时，两翼片完全闭合如图2所示。确保提钻过程顺利完成。
[0049] G．第一级成形孔指定位置的扩展结束；H．提钻。
[0050] I．需要对成形孔指定位置扩展两级及两级以上孔时，拆卸掉扩孔器前端的螺纹保护套14，连接上钻杆，可以按照以上B到H的过程实现下一级成形孔指定位置的扩展。
[0051] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
