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专利号: 2017100974445
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆周向振动工具,所述振动工具包括振动套筒(1)和设置在振动套筒(1)底部插入有钻头接头(2),所述振动套筒(1)包括套筒嘴(1.1)和筒身(1.2),其特征在于:所述筒身(1.2)内从套筒嘴(1.1)与钻头接头(2)之间依次设置有复位控制模块、换相控制模块、周向振动模块三大模块,所述复位控制模块包括上扶正器(3)和设置在上扶正器(3)顶端的导流环(4),所述导流环(4)上部插入在套筒嘴(1.1)内,所述上扶正器(3)内设置有转换开关(5),所述转换开关(5)由半径大小不同的圆筒组成,分别为小圆筒(5a)和大圆筒(5b),所述小圆筒(5a)伸入导流环(4)内,所述小圆筒(5a)的下部外依次套有蝶形弹簧(7)和圆形的推力轴承(6),蝶形弹簧(7)顶着上扶正器(3),推力轴承(6)安装在换相上密封盖(9)上,所述大圆筒(5b)中部的筒壁上以中轴线为对称轴对称设置有3个竖直槽(5.2),所述竖直槽(5.2)之间的筒壁上水平开设有弧形槽(5.3),所述竖直槽(5.2)和弧形槽(5.3)筒壁上设置有圆形凹槽(5.4),所述大圆筒(5b)筒壁的底面对称开设有3个弧形凹槽(5.5),且弧形凹槽(5.5)在弧形槽(5.3)的正下方,所述换相控制模块由内至外包括最内层的换相阀芯(8)、换相上密封盖(9)和换相底座(10)上下组成的次内层、次外层的换相密封筒(11)、最外层的换相砧座(12);所述换相阀芯(8)的扇形柱(8.2)、换相底座(10)固定在换相下密封盖(13)上表面、换相密封筒(11)和换相砧座(12)的下端固定在换相下密封盖(13)的侧面;

所述换相阀芯(8)包括阀芯筒(8.1),所述阀芯筒(8.1)中部的筒壁上以中轴线为对称轴对称设置有3个竖直的扇形柱(8.2),所述阀芯筒(8.1)底面对称且间隔设置有3个弧形卡片(8.3),所述弧形卡片(8.3)间为间隔槽(8.4);

所述换相底座(10)包括底座筒(10.1),所述底座筒(10.1)的内壁上间隔对称设置有3个竖直柱(10.2),所述扇形柱(8.2)在竖直柱(10.2)间周向来回移动,且竖直柱(10.2)侧壁与扇形柱(8.2)侧壁配合重合,所述竖直柱(10.2)两侧的底座筒(10.1)的筒壁上竖直开设有换相底座侧方A通孔(10.3)和换相底座侧方B通孔(10.4);

所述换相上密封盖(9)包括上密封盖筒(9.1),所述上密封盖筒(9.1)内壁上间隔对称竖直设置有3个滑道(9.2);所述上密封盖筒(9.1)筒壁上水平开设有扇形通孔(9.3),所述扇形通孔(9.3)之间的上密封盖筒(9.1)筒壁开设有上密封盖通孔(9.4),所述上密封盖通孔(9.4)下方的的上密封盖筒(9.1)筒壁外表面上开设有凹形流道A(9.5),所述凹形流道A(9.5)内面和底面两端分别设置有通孔A(9.51)和通孔B(9.52);

所述凹形流道A(9.5)与扇形通孔(9.3)之间竖直有凹形流道B(9.6),且凹形流道B(9.6)在扇形通孔(9.3)的下方,所述凹形流道B(9.6)内面和底面两端分别设置有通孔C(9.61)和通孔D(9.62);

所述大圆筒(5b)伸入上密封盖筒(9.1)内部,所述圆形凹槽(5.4)内插入销钉,并且销钉在滑道(9.2)内滑动,使大圆筒(5b)在上密封盖筒(9.1)内上下滑动;

所述换相密封筒(11)包括密封筒身(11.1)和密封底座(11.2),所述密封底座(11.2)外直径大于密封筒身(11.1)的外直径,所述密封筒身(11.1)中部的筒壁上对称设置有与扇形通孔(9.3)配合连通的3个密封筒扇形通孔(11.3),所述密封筒扇形通孔(11.3)之间上方的筒壁上水平开设有密封孔A(11.4),所述密封筒扇形通孔(11.3)之间下方的筒壁上对称设置有竖直的密封孔B(11.5)和密封孔C(11.6),所述密封孔B(11.5)和密封孔C(11.6)分别与换相底座侧方A通孔(10.3)和换相底座侧方B通孔(10.4)配合连通,所述密封底座(11.2)底部间隔对称设置有3个凸起(11.7),

所述换相砧座(12)包括砧座筒(12.1),所述砧座筒(12.1)上部的外壁上对称设置有3个竖直的沟槽(12.2),所述沟槽(12.2)下方的外壁上开设有矩形凹面(12.3),所述矩形凹面(12.3)上开设有竖直的砧座流道(12.4),所述矩形凹面(12.3)两侧的砧座筒(12.1)底面上设置有砧座凸起(12.5);

所述周向振动模块由内至外依次为筛管(14)、振动阀芯(15)、振动底座(16)和振动砧座(17),所述筛管(14)安装在振动阀芯(15)内部,振动底座(16)的振动扇形柱(16.2)和振动砧座(17)的两端分别固定在振动上密封盖(18)和振动下密封盖(19)的表面;

所述振动阀芯(15)包括振动阀芯筒(15.1),所述振动阀芯筒(15.1)的筒壁中下部以中轴线为对称轴对称设置有3个竖直的泄流槽(15.2),所述泄流槽(15.2)之间的筒壁上间隔设置有一排多个振动阀芯高压通孔(15.3),所述振动阀芯筒(15.1)上部设有三个中心对称的振动阀芯凸起(15.4),所述弧形卡片(8.3)间的间隔槽(8.4)与振动阀芯凸起(15.4)相卡配,使换相阀芯(8)能够带动振动阀芯(15)转动,所述振动底座(16)包括振动底座筒(16.1),所述振动底座筒(16.1)中部的筒壁上以中轴线为对称轴对称设置有3个竖直的振动扇形柱(16.2),所述振动底座筒(16.1)顶面对称间隔设置有3个振动上部弧形卡片(16.3),所述振动底座筒(16.1)底面对称间隔设置有3个振动下部弧形卡片(16.4),所述振动扇形柱(16.2)两侧的筒壁上由上至下分别开设有一排振动底座A通孔(16.5)和一排振动底座B通孔(16.6),所述振动底座A通孔(16.5)和振动底座B通孔(16.6)均间隔布置,所述振动上部弧形卡片(16.3)安装在换相下密封盖(13)中的内部凹槽(13.6)内固定不动;

所述振动砧座(17)包括砧座筒(17.1),所述砧座筒(17.1)的内壁上间隔对称设置有3个砧座竖直柱(17.2),所述振动扇形柱(16.2)在砧座竖直柱(17.2)间周向来回移动,且砧座竖直柱(17.2)侧壁与振动扇形柱(16.2)侧壁配合重合,所述砧座竖直柱(17.2)对应的砧座筒(17.1)的外壁上设置有振动砧座低压流道(17.3)。

2.根据权利要求1所述圆周向振动工具,其特征在于:所述导流环(4)的底部边沿设置有环形帽沿(4.1),所述环形帽沿(4.1)设置在上扶正器(3)顶部的环形槽(3.1)内。

3.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述导流环(4)的外壁上对称设置有通孔(4.2),所述小圆筒(5a)上部的外壁上竖直且对称设置有矩形凹槽(5.1),所述通孔(4.2)与矩形凹槽(5.1)通过销钉连接,使导流环(4)通过销钉带动转换开关(5)上下滑动,所述弧形槽(5.3)高于竖直槽(5.2),所述圆形凹槽(5.4)高于弧形槽(5.3)。

4.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述扇形柱(8.2)的两侧壁表面两端分别设置有矩形块(8.21)。

5.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述换相下密封盖(13)包括密封盘(13.1),所述密封盘(13.1)上设置有环形凸台(13.2),所述密封盘(13.1)外壁下部间隔对称设置有弧形台(13.3),所述弧形台(13.3)间为弧形卡槽(13.4),所述弧形台(13.3)的侧壁上部分设置有弧形挡板(13.7),所述密封盘(13.1)内壁顶部间隔设置有内部弧台(13.5),所述内部弧台(13.5)间为内部凹槽(13.6),所述砧座竖直柱(17.2)上设置有螺栓孔(17.21),所述凸起(11.7)插入换相下密封盖(13)中的弧形卡槽(13.4),使密封底座(11.2)能够安装在弧形台(13.3)上。

6.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述振动上密封盖(18)包括上密封盘(18.1),所述上密封盘(18.1)上表面的边沿对称设置有3个振动上密封盖卡槽(18.2),所述振动上密封盖卡槽(18.2)间的上密封盘(18.1)的外壁上开设有与振动砧座低压流道(17.3)配合的上密封盖槽口(18.3),所述振动上密封盖卡槽(18.2)与上密封盖槽口(18.3)之间的上密封盘(18.1)设置有与螺栓孔(17.21)配合设置固定的上密封盖螺栓孔(18.4);所述砧座凸起(12.5)安装在弧形挡板(13.7)的旁边并伸入振动上密封盖卡槽(18.2)内,使振动模块能够带动换相砧座(12)转动。

7.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述振动下密封盖(19)包括下密封盘(19.1),所述下密封盘(19.1)的外壁上开设有与振动砧座低压流道(17.3)配合的下密封盖槽口(19.2),所述下密封盘(19.1)上设置有与螺栓孔(17.21)配合设置固定的下密封盖螺栓孔(19.3)。

8.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述振动阀芯筒(15.1)下部安装有喷嘴(20),所述喷嘴底部设置有用于支撑的喷嘴底座(21)。

9.根据权利要求1或2所述圆周向振动工具,其特征在于:所述钻头接头(2)由一个小直径圆柱体和一个大直径圆柱体组成,分别为小圆柱体(2.1)和大圆柱体(2.2),所述大圆柱体(2.2)外壁中上部对称开设有4个钻头短接底部卡槽(2.21),所述小圆柱体(2.1)中间设有环形钢珠槽(2.3);

所述小圆柱体(2.1)顶部对称间隔开设有3个钻头短接上部泄流槽(2.11),所述钻头短接上部泄流槽(2.11)之间的内部开设有钻头短接内部卡槽(2.12);

所述筒身(1.2)底部设置有与钻头短接底部卡槽(2.21)配合设置有筒身卡片(1.21),所述筒身(1.2)下部的对称设置有两个对称的外筒圆孔(1.22)。

10.根据权利要求9所述圆周向振动工具,其特征在于:所述钻头接头(2)中钻头短接底部卡槽(2.21)与振动套筒(1)中筒身卡片(1.21)啮合并为之提供支撑,钻头接头(2)与振动套筒(1)之间装有钢珠。