用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置的制作方法

本发明涉及水平钻孔施工领域，尤其涉及用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置。

背景技术：

在隧道与地下工程中，通常需要用钻机在地下钻凿出直径较小且具有一定深度的井孔，这种作业称之为钻孔。钻孔作业通常包括垂直钻孔和水平钻孔，在长距离的水平钻孔作业中，由于钻头和钻杆自重的影响，钻孔的轨迹会产生偏离设计轴线的误差，即钻头前端会相对钻杆后端产生向下的挠度，从而使得成孔的轨迹产生向下倾斜，因而需要在钻杆上设置若干扶正器来调整钻头仰角。

现有钻孔作业所使用的扶正器包括硬扶正器和软扶正器，其硬扶正器的最大弊端是容易造成卡孔，并且其适应凹凸不平的孔壁环境的能力较弱；而软扶正器基本为片状结构，实际是扶正器与孔壁是点接触，这种结构虽不易造成卡孔现象，但软弱的材质和与孔壁的点接触的原因，其实际的居中效果也不理想，如公开号为cn109667552a的专利文献中记载了一种钻孔测井用的新型扶正器，包括底部固定板和右夹片，右夹片竖向安装在底部固定板靠近圆周外端的上端外壁上，该扶正器与传统的硬扶正器和软扶正器的最大区别是在本新型的扶正器上增加了三组扶正刷，而通过增加的三组扶正刷能够使得该新型的扶正器能够连接探头后来带动探头伸入到各种不同凹凸不平的孔壁结构中进行探测，并且在各种不同凹凸不平的孔壁结构中三组扶正刷都能够保证探头处于在孔中的中心位置。上述现有技术虽然可以有效利用在垂直钻孔作业中并能适应凹凸不平的孔壁结构，但若运用于水平钻孔作业时，钻头钻杆受到的重力影响更明显，以致柔性的扶正刷无法对其进行有效的支撑，最终仍会导致钻杆钻头偏离轴线，因此该扶正器仍无法有效地运用于水平钻孔作业。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置，其解决了现有扶正器无法兼顾水平长距离钻孔作业和凹凸不平的孔壁结构这一缺点。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置，其包括筒状的安装件、两个圆盘状的连接件以及分别安装在两个连接件上的若干个滚动件，其中：

两个所述连接件分别通过弹性机构安装在安装件的两端以使得两个所述连接件可沿安装件的轴向与安装件发生相对位移，且所述连接件的中心轴与安装件的中心轴相重合，安装在每个连接件上的若干所述滚动件分别绕连接件的中心轴呈均匀圆周分布。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：通过在安装件的两端通过弹性机构连接用于安装滚动件的连接件，则在滚动件或连接件在前进时若遇到钻孔孔壁的凸起结构，则凸起机构会驱动连接件沿安装件的轴向产生伸缩移动，以此避免因孔壁凹凸不平而导致钻杆和钻杆偏离预定轴线；当扶正器离开孔壁的凹凸不平结构后，在弹性机构的作用下，连接件又会恢复到原位置。

附图说明

图1为本发明的安装状态示意图。

图2为图1中a部分的局部放大视图。

图3为本发明所述安装件的结构示意图。

图4为本发明所述连接件的结构示意图。

图5为本发明所述滚动件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明提出了用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置，其包括筒状的安装件10、两个圆盘状的连接件20以及分别安装在两个连接件20上的若干个滚动件30，其中：

如图3所示，所述安装件10的两端分别设有一体式的法兰部101，且所述法兰部101的远离安装件10中部一侧设置有绕安装件10中心轴圆周分布的若干连接螺孔102，所示连接螺孔102可为通孔或盲孔；优选地，所述安装件10中部的侧壁还设置若干锁止螺孔103，如图1所示，安装件10的内径应至少略大于钻杆90的直径，则在使用时，所述安装件10可活动地套在钻杆90上，并通过锁止螺栓104和锁止螺孔103固定在钻杆90的某个位置；

如图1和图2所示，两个所述连接件20分别通过弹性机构安装在安装件10的两端以使得两个所述连接件20可沿安装件10的轴向与安装件10发生相对位移，且所述连接件20的中心轴与安装件10的中心轴相重合；具体地，所述连接件20包括同轴设置的第一连接环201和第二连接环202以及固接在第一连接环201和第二连接环202之间的若干连接臂203，其中所述第一连接环201的外径小于第二连接环202的内径，使得第二连接环202套在第一连接环201的外部，所述第一连接环201上设置有若干绕其中心轴圆周分布的阶梯型通孔204，其中所述阶梯型通孔204的靠近安装件10一端为较小端，所述弹性机构包括安装在阶梯型通孔204内的连接螺杆401、可活动地套在连接螺杆401上的压缩弹簧402以及固定在连接螺杆401一端的限位部403，其中所述连接螺杆401的远离限位部403一端安装在所述法兰部101的连接螺孔102中，所述限位部403的外轮廓尺寸、压缩弹簧402的外径、阶梯型通孔204的较小端内径和连接螺杆401直径为依次从大到小设置；

所有所述滚动件30分为两组且分别安装在两个连接件20的第二连接环202外部，且安装在每个连接件20上的若干所述滚动件30分别绕连接件20的中心轴呈均匀圆周分布；具体地，如图5所示，所述滚动件30包括固定于连接件20上的固定块301和可转动地设置在固定块301内部的滚珠302，固定块301设置有固定螺孔304，并在第二连接环202外壁开设若干安装螺孔206以供安装所述固定块301，所述固定块301内部设置有用于安装滚珠302的安装孔303且所述安装孔303延伸至所述固定块301的远离连接件20一侧外部，以供所述滚珠302延伸至固定块301的外部，所述安装孔303由一圆柱段和一圆台段构成；所述滚动件30用于减小连接件20与钻孔孔壁之间的摩擦，保证扶正器在钻孔91内可顺利进退；此外，所述滚动件30还可直接采用市售的万向滚珠，万向滚珠可直接案子在所述安装螺孔206中；

如图1所示，优选地，所述限位部403的截面的外轮廓最大尺寸小于阶梯型通孔204的较大端内径，使得所述限位部403可随连接螺杆401一起安全没入阶梯型通孔204中，且所述连接件20的远离安装件10一端还固接有用于封闭阶梯型通孔204的环形封闭板50，具体地，如图4所示，所述第一连接环201的端部设置有呈圆周分布的若干固定孔205，所述环形封闭板50通过固定螺栓501固定在第一连接环201上，所述环形封闭板50的内径不小于第一连接环201的内径，所述环形封闭板50用于对所述阶梯型通孔204进行封闭，可防止泥土进入所示阶梯型通孔204内而造成堵塞。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

技术总结
本发明提供了用于施工长距离水平钻孔的钻头扶正装置，包括筒状的安装件、两个圆盘状的连接件以及分别安装在两个连接件上的若干个滚动件，两个连接件分别通过弹性机构安装在安装件的两端以使得两个连接件可沿安装件的轴向与安装件发生相对位移，且连接件的中心轴与安装件的中心轴相重合，安装在每个连接件上的若干滚动件分别绕连接件的中心轴呈均匀圆周分布。本发明通过在安装件的两端通过弹性机构连接用于安装滚动件的连接件，则在滚动件或连接件在前进时若遇到钻孔孔壁的凸起结构，则凸起机构会驱动连接件沿安装件的轴向产生伸缩移动，以此避免因孔壁凹凸不平而导致钻杆和钻杆偏离预定轴线，进而保证超深水平钻孔作业的质量。

技术研发人员：辛国平;刘龙卫;张文明;胡宝生;陈建国;陈海锋;李春辉
受保护的技术使用者：中铁隧道集团一处有限公司
技术研发日：2019.06.03
技术公布日：2019.07.19