一種雙螺紋空心取芯鑽杆的製作方法
2023-10-11 18:01:54 3
專利名稱：一種雙螺紋空心取芯鑽杆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑽杆，尤其涉及一種適合於對軟巖層、土壤、凍土、 冰和鬆軟沉積物進行鑽探取芯的專用鑽杆。
背景技術：
大型鑽機一般是以硬巖層為鑽探取芯目標，其取芯技術沒有考慮對沉積物 的擾動，它們對沉積物的取芯率底，而且所獲取的巖心不能代表沉積物的原始 產狀和結構。
現有的工程鑽機所採用的空心螺紋鑽杆有的是為了降低鑽進過程的粉塵
(如CN85200953; CN200410073303.2);有的是為了加快在土壤層中的鑽進 (如CN90216563.1);也有的是為了在土壤中形成帶螺紋的樁孔，提高樁的承 載力(如:CN01250189.1、 C畫250190.5、 CN200610009969.0，等)。這些專利 的共同特徵是，鑽杆上的螺紋結構是為了機械固定和加快它在土層中的鑽進效 率，而且所針對的對象是含水率較低、結構較堅硬的土壤。海洋、湖泊等水系 沉積物含水率高，結構鬆散，在鑽杆推進過程中會被擠壓變形，或因擾動漿化 而無法獲取巖心。通過改進鑽杆結構，提高沉積物的取芯率，減少對沉積物的 擾動，在地質、海洋、湖泊、水利、環境等研究領域具有重要意義。
實用新型內容
本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供了一種雙螺紋空心取芯 鑽杆，它能有效提高沉積物的取芯率，減少對沉積物的擾動，為地質、海洋、 湖泊、水利等研究提高高質量的沉積物巖心樣品。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的 一種雙螺紋空心取芯鑽 杆，它主要由內螺牙、聚合物襯管、金屬外螺牙和金屬空心鑽杆組成；金屬外
螺牙在金屬空心鑽杆外表面，內螺牙在聚合物襯管內表面，金屬空心鑽杆和聚 合物襯管通過凹槽和凸楔連接。進一步地，所述金屬空心鑽杆的內徑為50~200毫米，壁厚5 20亳米。所 述金屬外螺牙的橫截面為梯形或三角形，高度為金屬空心鑽杆內徑的5~20%， 根部寬度為高度的10~30%，金屬外螺牙的螺距為金屬空心鑽杆外徑的0.5 2.5 倍。所述聚合物襯管由工程塑料、有機玻璃或聚四氟乙烯注塑成型製成，壁厚 3~8毫米，內螺牙與金屬外螺牙旋向相反，螺距相同，內螺牙橫截面為矩形或梯 形，高度為聚合物襯管內徑的5~10%。所述凹槽是金屬空心鑽杆內壁上的直線 型凹槽，深度和寬度均為1~5毫米。所述凸楔是聚合物襯管外壁上的直線型凸 楔，其深度和寬度與凹槽匹配。
本實用新型的有益效果是本實用新型主要針對未固結水系沉積物的取樣 而設計。水系沉積物在鑽探過程中易受擾動，樣品的原始結構難以保留，而且 鑽杆的推擠會使沉積物向四周排開，導致鑽杆內無巖心。採用內外雙螺紋的空 心取芯鑽杆， 一方面可以把鑽杆旋轉力轉化為下行動力，同時可以為襯管內的 樣品提供上行動力，因此可以減少對樣品的擾動，提高取芯率。本實用新型適 合於各類軟巖層的鑽探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合於沉積物 的鑽探取芯。
圖1為本實用新型雙螺紋空心取芯鑽杆立體視圖 圖2為本實用新型雙螺紋空心取芯鑽杆側視圖 圖3是螺牙和壁厚尺寸放大示意圖。
具體實施方式
下面根據附圖和實施例詳細說明本實用新型，本實用新型的目的和效果將 變得更加明顯。
如圖所示，本實用新型的雙螺紋空心取芯杆它主要由內螺牙1、聚合物襯管 2、金屬外螺牙3和金屬空心鑽杆4組成；金屬外螺牙3固定(如通過焊接)在 金屬空心鑽杆4外表面，聚合物襯管2內表面帶有內螺牙1，金屬空心鑽杆4和 聚合物襯管2通過凹槽5和凸楔6連接。
金屬空心鑽杆4的內徑為50-200毫米，壁厚5~20毫米。 金屬外螺牙3的橫截面為梯形或三角形，高度為金屬空心鑽杆4內徑的 5 20%，根部寬度為高度的10~30%，金屬外螺牙3的螺距為金屬空心鑽杆4外徑的0.5-2.5倍。
聚合物襯管2由工程塑料、有機玻璃、聚四氟乙烯等材料注塑成型製成， 壁厚3 8毫米，內螺牙1與金屬外螺牙3旋向相反，螺距相同，內螺牙l橫截 面為矩形或梯形，高度為聚合物襯管2內徑的5 10%。
凹槽5是金屬空心鑽杆4內壁上的直線型凹槽，深度和寬度均為1~5毫米; 凸楔6是聚合物襯管2外壁上的直線型凸楔，其深度和寬度與凹槽5匹配。
實施例
如圖1所示，金屬空心鑽杆4外徑(不包括外螺牙)Dl為116mm;內徑 D2為100mm，這也是聚合物襯管2外徑；聚合物襯管2內徑D3為90mm (不 包括內螺牙)；螺牙間距P為100mm。
如圖2所示，在金屬空心鑽杆4上設有凹槽5，聚合物襯管2上設有凸楔6。 凸楔6是聚合物襯管2外壁上的直線型凸楔，其厚度d為3mm，寬度w為5mm， 凹槽5與其匹配。使用前將帶內螺牙的聚合物襯管2裝入金屬空心鑽杆4，凹 槽5和凸楔6崁合後，鑽杆和襯管的軸向位置即被固定，不能自由轉動。鑽探 完成後將襯管從鑽杆中取出，即可獲得巖心。
圖3是螺牙和壁厚尺寸放大示意圖。外螺牙的截面為梯形，外螺牙高度H1 為15mm，齒根厚度Ll為5mm，齒頂厚度Al為2mm。鑽杆壁厚Sl為8mm。 聚合物襯管上的內螺牙截面亦為梯形，襯管壁厚S2為5mm。梯形螺牙高度H2 為5mm，齒根厚度L2為3mm，齒頂厚度A2為lmm。
使用前先將聚合物襯管2裝入金屬空心鑽杆4，配合鑽頭鑽探，鑽探完成後 將聚合物襯管2從金屬空心鑽杆4中取出，即可獲得巖心。
本實用新型適合於各類軟巖層的鑽探取芯，如沉 物、土壤、凍土、冰， 尤其適合於沉積物的鑽探取芯。
權利要求1.一種雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，它主要由內螺牙(1)、聚合物襯管(2)、金屬外螺牙(3)和金屬空心鑽杆(4)組成；所述金屬外螺牙(3)在金屬空心鑽杆(4)外表面，內螺牙(1)在聚合物襯管(2)內表面，金屬空心鑽杆(4)和聚合物襯管(2)通過凹槽(5)和凸楔(6)連接。
2. 如權利要求1所述的雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，所述金屬空心 鑽杆(4)的內徑為50 200毫米，壁厚5 20毫米。
3. 如權利要求1所述的雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，所述金屬外螺 牙(3)的橫截面為梯形或三角形，高度為金屬空心鑽杆(4)內徑的5~20%， 根部寬度為高度的10 30%，金屬外螺牙(3)的螺距為金屬空心鑽杆(4)外徑 的0.5 2.5倍。
4. 如權利要求1所述的雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，所述聚合物襯 管(2)由工程塑料、有機玻璃或聚四氟乙烯注塑成型製成，壁厚3 8毫米，內 螺牙(1)與金屬外螺牙(3)旋向相反，螺距相同，內螺牙(1)橫截面為矩形 或梯形，高度為聚合物襯管(2.)內徑的5~10%。
5. 如權利要求1所述的雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，所述凹槽(5) 是金屬空心鑽杆(4)內壁上的直線型凹槽，深度和寬度均為1~5毫米。
6. 如權利要求1所述的雙螺紋空心取芯鑽杆，其特徵在於，所述凸楔(6) 是聚合物襯管(2)外壁上的直線型凸楔，其深度和寬度與凹槽(5)匹配。
專利摘要本實用新型公開了一種雙螺紋空心取芯鑽杆，它主要由內螺牙、聚合物襯管、金屬外螺牙和金屬空心鑽杆組成，金屬外螺牙在金屬空心鑽杆外表面，內螺牙在聚合物襯管內表面，金屬空心鑽杆和聚合物襯管通過凹槽和凸楔連接。本實用新型適合於各類軟巖層的鑽探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合於沉積物的鑽探取芯。
文檔編號G01N1/08GK201373814SQ20092011467
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月2日 優先權日2009年3月2日
發明者瑛 葉, 潘依雯, 秦華偉, 鷹 陳, 陳雪剛 申請人:杭州電子科技大學;浙江大學