[实用新型]一种钻孔装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质钻探的装置，具体涉及一种能够控制钻孔过程中产生的碎屑流动的钻孔装置。 

背景技术

众所周知，在地质钻探作业中，例如在地面或岩石上钻孔时，钻头周围会产生大量的粉尘、颗粒或碎屑，这些粉尘、碎屑需要及时除去，因为它们会阻塞钻头的凹槽或通道，冲撞甚至损坏钻孔装置，影响钻孔作业的顺利进行，而且还会造成非机械方面的危害，如电、噪声、振动及粉尘污染等。 

现有技术通常利用加压气流将钻孔过程产生的这些粉尘或碎屑等带出地面或岩石表面，其原理是当正压力施加到钻头或者钻头周围，当空气流流到较低压力区时，将携带粉尘或碎屑离开钻头周围。许多美国专利公开了各种利用加压气流除去粉尘和碎屑的方法和装置。例如，US 3,946,818公开了一种用于岩石钻孔的粉尘控制装置，该装置利用向下的压缩空气流通过钻孔装置内部安装的通气管进入并在钻头周围流动，将钻孔过程中产生的碎屑带上地面并用防尘罩收集；美国专利US 4,981,182公开了一种利用空气压密封保护的旋转密封牙轮钻头，其中描述了压缩空气可用于协助钻孔过程，作为一种保护手段移动碎屑远离密封处；美国专利US 4,183,417公开了一种通过排气从切割处密封排除的牙轮钻头，其中利用压缩空气从滚刀处带走碎屑；美国专利US 2,279,186公开了一种结合的除尘器和钻孔清洁器，其中利用压缩空气的负流体压力吸入和收集钻头周围的碎屑。然而，上述现有技术都没有对压缩气流的合理流动进行研究，存在碎屑不能及时排除以及损坏钻孔壁的缺陷。 

此外，美国专利申请US2006/0027399公开了一种钻头装置(如图1所示)，该装置包括同轴地配合使用的中心钻头20，环形钻头40，套管10和套管鞋30，其中环形钻头的前端用于钻出孔的周边部分，该孔的直径足够大 以容纳套管，中心钻头的前端用于钻出孔的中心部分，其后端被旋转和冲击地驱动以钻孔。中心钻头和环形钻头相互啮合，以便在旋转和冲击地驱动中心钻头时也能旋转和冲击地驱动环形钻头；从孔中撤出中心钻头时也能撤出环形钻头；中心钻头和环形钻头能够相互分离，并将中心钻头从环形钻头和套管中撤回。然而该申请没有涉及利用空气的合理流动来推动/吸入钻孔过程中产生的碎屑的技术特征。 

可见，虽然利用压缩气体除去和收集钻孔过程产生的碎屑已经是本领域技术人员熟知的方法，然而现有技术中利用压缩气体吸取和收集钻头周围的碎屑时都存在同样的问题。如图2所示，由于所有的高压气体从中心通道22进入钻头装置后经由通道24吹向钻头刃面(即钻头前部与岩石或井底等的接触面)进入钻孔的底部，然后通过钻头表面通道26到达侧面通道28，这种结构在钻头周围向外的所有方向上收集碎屑，意味着相当大一部分碎屑将击中钻孔侧壁，容易引起周围结构的损坏，例如损坏钻孔的壁等，严重影响施工作业质量。 

因此，有必要开发一种具有独特结构的钻孔装置，使得高压气体在钻孔装置或孔洞内合理流动，不但及时有效地排除钻头周围产生的碎屑，而且不会对周围结果造成损坏。 

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种改进的能够控制钻孔过程中产生的碎屑流动以将其迅速排出的钻孔装置。本发明通过在钻头装置内设置斜向上方的通道来控制钻孔过程中产生的碎屑的流动，可以更有效地除去钻孔作业中产生的碎屑，大大降低对该装置本身和钻孔壁的损坏。 

本发明的钻孔装置，包括： 

一套管装置，设置在钻头装置外围，用于固定钻孔的大小；包括一套管鞋，设置在所述套管装置前端，并固定地连接到套管装置； 

一钻头装置，包括一柱形钻体，所述钻体包括具有长柄的后部和具有钻头的前部；所述套管装置与钻头装置通过所述套管鞋接触并定位，所述钻头装置包括： 

一中心通道，贯穿所述钻体后部和部分钻体前部，用于将压缩气体通入钻体前部内部的一腔室； 

至少一第一分支通道，设置于钻体前部的内部，与所述腔室相通并贯穿钻体前部形成与外界相通的出口，所述第一分支通道的中心线与中心通道的中心线呈一锐角夹角，使得第一分支通道呈现为斜向上方的形式；以及 

至少一第二分支通道，设置于钻体前部的内部，与所述腔室相通并贯穿钻体前部形成与外界相通的出口，所述第二分支通道的中心线与中心通道的中心线呈一钝角夹角，使得第二分支通道呈现为斜向下的形式； 

所述第一分支通道的直径大于第二分支通道的直径。 

在一种实施方式中，所述第一分支通道的直径为所述中心通道直径的80％或95％；所述第二分支通道的直径为所述中心通道直径的20％或5％。