鉆柱部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及沖擊延伸鉆進(jìn)，并且，特別地設(shè)及一種用于運種鉆進(jìn)的鉆柱部件。
【背景技術(shù)】
[0002] 延伸鉆進(jìn)典型地設(shè)及利用安裝在鉆柱端部的旋轉(zhuǎn)的和受到縱向沖擊的鉆頭。鉆柱 的上端連接到地面上的執(zhí)行旋轉(zhuǎn)和施加沖擊的鉆機。運樣的沖擊鉆進(jìn)技術(shù)通常被認(rèn)為是階 梯鉆進(jìn)。本發(fā)明也可W用于，例如，深孔鉆進(jìn)、平巷掘進(jìn)和隧道掘進(jìn)。
[0003] 包括鉆桿的沖擊鉆柱的一般描述論述在例如美國專利No . 6，164，392和美國專利 No.6,681，875中。運些是沖擊鉆進(jìn)中的鉆柱的用得最多類型的示例。然而，運些鉆桿趨向于 減少鉆進(jìn)速度和鉆進(jìn)精度，也增加了鉆頭在地下被卡住的風(fēng)險?，F(xiàn)有的鉆桿容易過熱和導(dǎo) 致隨后的螺紋接頭失效。
[0004] 包括鉆管的鉆柱被論述在歐洲專利號126740中。鉆管相比于鉆桿是管狀形狀，即， 壁厚與鉆管的直徑相比是小的。利用已知的解決方案，相比于常規(guī)的鉆桿，改進(jìn)了沖洗性能 并且增加彈性截面模量，致使鉆進(jìn)精度提高。然而，鉆管的增加的彈性截面模量導(dǎo)致接頭中 更高的應(yīng)力。運會產(chǎn)生接頭難W脫離的效果，相比于常規(guī)鉆頭，鉆管的更大的外徑減少了鉆 柱和被鉆的孔的孔壁之間的間隙，導(dǎo)致了從孔中的運輸切屑的難題。
[0005] 本發(fā)明結(jié)合了鉆桿和鉆管的優(yōu)點，形成新的部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的是提供一種帶有提高的剛度的螺紋鉆桿。
[0007] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有改進(jìn)的沖洗的螺紋鉆桿。
[000引根據(jù)一個方面，提供了一種用于沖擊鉆進(jìn)的伸長的鉆部件，所述鉆部件包括具有 外徑Dct的內(nèi)螺紋端部、外螺紋端部、位于所述端部之間的具有外徑Ddc的中間部分，其中內(nèi) 螺紋端部的外徑大于中間部分的外徑;貫通的沖洗通道包括具有直徑化C的中屯、沖洗通道和 具有直徑化t的螺紋沖洗通道，其中當(dāng)內(nèi)螺紋端部連接到相同部件的外螺紋端部時所測量到 的螺紋接頭的彈性截面模量相對于中間部分的彈性截面模量的比率St/Sc超過1.5,并且其 中，中屯、沖洗通道的直徑與中間部分的外徑的比率化c/Ddc在0.45和0.95之間。
[0009] 附圖的詳細(xì)說明
[0010] 結(jié)合附圖，通過閱讀W下詳細(xì)說明連可W較好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，在附 圖中，相同的標(biāo)記指示相似的元件，并且其中：
[0011] 圖1在側(cè)視圖中示意性地示出了用于沖擊頂鍵鉆進(jìn)的現(xiàn)有技術(shù)鉆機；
[001^ 圖2在側(cè)視圖中示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)鉆柱；
[0013] 圖3示意性地示出了本發(fā)明的一個實施例的縱向截面；
[0014] 圖4示意性地示出了本發(fā)明的一個實施例的縱向截面；
[0015] 圖5示意性地示出了處于連接狀態(tài)的本發(fā)明的一個實施例的縱向截面；
[0016] 圖6示出了一張圖表，其圖示出本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的彈性截面模量的比率和 內(nèi)徑外徑的比率。
【具體實施方式】
[0017] 圖1圖示怎樣利用一個常規(guī)的階梯鉆機1打孔。連接到鉆頭的鉆柱2被旋轉(zhuǎn)和沖擊 進(jìn)入到巖石3中，因而鉆出孔4。
[0018] 圖2圖示用于沖擊鉆進(jìn)的常規(guī)鉆柱2。該鉆柱2被連接于鉆機(未示出）處的轉(zhuǎn)接器 18并從轉(zhuǎn)接器18延伸，并且，至少一個鉆桿10(但通常是一連串的鉆桿)將轉(zhuǎn)接器連接到鉆 頭。在鉆桿鉆機中，每個鉆桿10在一個端部具有外螺紋12且在另一個端部具有內(nèi)螺紋14。最 上部的鉆桿1〇/將其內(nèi)螺紋14連接到轉(zhuǎn)接器18的外螺紋16。剩余的鉆桿10被串聯(lián)連接在一 起。最下部的鉆桿10"將其外螺紋附接到鉆頭19的內(nèi)螺紋。轉(zhuǎn)接器18和鉆桿10具有各自的貫 穿的中屯、通道并相互對準(zhǔn)，W通導(dǎo)沖洗流體(通常是水和/或空氣），沖洗流體通過在鉆頭的 前沿面形成的出口導(dǎo)出，W冷卻刀片和沖走的切屑。切屑隨著沖洗流體通過所鉆的孔的孔 壁與鉆柱之間形成的間隙被向上排出。
[0019] 圖3圖示本發(fā)明的實施例。伸長的部件20具有端部21和端部22。端部21具有內(nèi)螺紋 23,并且端部22具有外螺紋24。內(nèi)螺紋23和外螺紋24是柱形的并且包括螺旋的凸脊和凹槽， 并且優(yōu)選地具有梯形或繩形形狀。內(nèi)螺紋23和外螺紋24在沿著伸長的部件20的縱向軸線的 截面中的最小半徑優(yōu)選地大于1.5mm。
[0020] 鄰近端部21，該伸長的部件20具有細(xì)小部分25,與伸長的部件的其它部分相比，該 細(xì)長部分25具有較小的外徑。鄰近端部22,該伸長的部件20具有細(xì)小部分26,與伸長的部件 的其它部分相比，該細(xì)長部分26具有較小的外徑。在端部21處的細(xì)小部分25和端部22處的 細(xì)小部分26之間有中間部分27。中間部分的外徑大于端部22的外徑并小于端部21的外徑。 伸長的部件20的中間部分27具有外徑D。。。端部21具有外徑Dot。
[0021] 在伸長的部件20的中間具有貫通的沖洗通道。沖洗介質(zhì)如水和/或空氣在通道中 沖洗，W冷卻伸長的部件及其接頭并用于從鉆孔中的移除切屑。該貫通的沖洗通道被分為 多個部分，直徑為Dic的中間沖洗通道28和位于端部21和端部22的直徑為Dit的螺紋沖洗通 道29。在中間沖洗通道28和兩個螺紋沖洗通道29之間具有臺階30, W使得Dit小于化C。為了 使沖洗介質(zhì)具有平滑的流動，臺階30優(yōu)選為平滑的，沒有銳利邊緣。
[0022] 端部22、外螺紋24、細(xì)小部分26和中間部分27的一部分優(yōu)選地由單塊材料制成為 外螺紋部件32。外螺紋部件32的長度與中間部分27的外徑Doc的比率在3和5之間。端部21、內(nèi) 螺紋23、細(xì)小部分25和中間部分27的一部分優(yōu)選地由單塊材料制成為內(nèi)螺紋部件33。內(nèi)螺 紋部件33的長度與中間部分27的外徑Doc的比率在3和5之間。中間部分27的中部優(yōu)選地由單 塊材料制成。外螺紋部件32和內(nèi)螺紋部件33可W由與中間部分27的中部相比不同類型的材 料制成。中間部分27的中部優(yōu)選被摩擦焊接到外螺紋部件32和內(nèi)螺紋部件33。
[0023] 圖4圖示了本發(fā)明的實施例。伸長的部件120具有直徑從端部22到內(nèi)螺紋23大體上 恒定的貫通的沖洗通道。運表明貫通的沖洗通道是連續(xù)的且無臺階的，并且中間沖洗通道 128的直徑化C與螺紋沖洗通道129的直徑化t大體上相等。
[0024] 直徑為化。的中間沖洗通道128具有截面面積A。。用于從孔4沖走切屑的出口面積Ae 形成于中間部分27和孔4的鉆壁5之間。中間沖洗通道128的面積A。與出口面積Ae的比率在 0.04和0.26之間。A。和Ae之間的關(guān)系確保在伸長的部件120和孔4的孔壁5之間存在充足的空 間，用W從孔4移除切屑。
[0025] 圖5圖示了處于連接狀態(tài)的本發(fā)明的實施例。伸長的部件20的外螺紋24旋入到另 一伸長