專利名稱：一種雙螺紋空心取芯鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鉆桿，尤其涉及一種適合于對軟巖層、土壤、凍土、 冰和松軟沉積物進行鉆探取芯的專用鉆桿。
背景技術(shù)：
大型鉆機一般是以硬巖層為鉆探取芯目標，其取芯技術(shù)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(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有的工程鉆機所采用的空心螺紋鉆桿有的是為了降低鉆進過程的粉塵
(如CN85200953; CN200410073303.2);有的是為了加快在土壤層中的鉆進 (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 的共同特征是，鉆桿上的螺紋結(jié)構(gòu)是為了機械固定和加快它在土層中的鉆進效 率，而且所針對的對象是含水率較低、結(jié)構(gòu)較堅硬的土壤。海洋、湖泊等水系 沉積物含水率高，結(jié)構(gòu)松散，在鉆桿推進過程中會被擠壓變形，或因擾動漿化 而無法獲取巖心。通過改進鉆桿結(jié)構(gòu)，提高沉積物的取芯率，減少對沉積物的 擾動，在地質(zhì)、海洋、湖泊、水利、環(huán)境等研究領(lǐng)域具有重要意義。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙螺紋空心取芯 鉆桿，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(zhì)、海洋、 湖泊、水利等研究提高高質(zhì)量的沉積物巖心樣品。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 一種雙螺紋空心取芯鉆 桿，它主要由內(nèi)螺牙、聚合物襯管、金屬外螺牙和金屬空心鉆桿組成；金屬外
螺牙在金屬空心鉆桿外表面，內(nèi)螺牙在聚合物襯管內(nèi)表面，金屬空心鉆桿和聚 合物襯管通過凹槽和凸楔連接。進一步地，所述金屬空心鉆桿的內(nèi)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，高度為金屬空心鉆桿內(nèi)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鉆桿外徑的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制成，壁厚 3~8毫米，內(nèi)螺牙與金屬外螺牙旋向相反，螺距相同，內(nèi)螺牙橫截面為矩形或梯 形，高度為聚合物襯管內(nèi)徑的5~10%。所述凹槽是金屬空心鉆桿內(nèi)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(jié)水系沉積物的取樣 而設(shè)計。水系沉積物在鉆探過程中易受擾動，樣品的原始結(jié)構(gòu)難以保留，而且 鉆桿的推擠會使沉積物向四周排開，導致鉆桿內(nèi)無巖心。采用內(nèi)外雙螺紋的空 心取芯鉆桿， 一方面可以把鉆桿旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)化為下行動力，同時可以為襯管內(nèi)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 合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物 的鉆探取芯。


圖1為本實用新型雙螺紋空心取芯鉆桿立體視圖 圖2為本實用新型雙螺紋空心取芯鉆桿側(cè)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(jù)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桿它主要由內(nèi)螺牙1、聚合物襯管 2、金屬外螺牙3和金屬空心鉆桿4組成；金屬外螺牙3固定(如通過焊接)在 金屬空心鉆桿4外表面，聚合物襯管2內(nèi)表面帶有內(nèi)螺牙1，金屬空心鉆桿4和 聚合物襯管2通過凹槽5和凸楔6連接。
金屬空心鉆桿4的內(nèi)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，高度為金屬空心鉆桿4內(nèi)徑的 5 20%，根部寬度為高度的10~30%，金屬外螺牙3的螺距為金屬空心鉆桿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制成， 壁厚3 8毫米，內(nèi)螺牙1與金屬外螺牙3旋向相反，螺距相同，內(nèi)螺牙l橫截 面為矩形或梯形，高度為聚合物襯管2內(nèi)徑的5 10%。
凹槽5是金屬空心鉆桿4內(nèi)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，金屬空心鉆桿4外徑(不包括外螺牙)Dl為116mm;內(nèi)徑 D2為100mm，這也是聚合物襯管2外徑；聚合物襯管2內(nèi)徑D3為90mm (不 包括內(nèi)螺牙)；螺牙間距P為100mm。
如圖2所示，在金屬空心鉆桿4上設(shè)有凹槽5，聚合物襯管2上設(shè)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(nèi)螺牙的聚合物襯管2裝入金屬空心鉆桿4，凹 槽5和凸楔6崁合后，鉆桿和襯管的軸向位置即被固定，不能自由轉(zhuǎn)動。鉆探 完成后將襯管從鉆桿中取出，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。鉆桿壁厚Sl為8mm。 聚合物襯管上的內(nèi)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裝入金屬空心鉆桿4，配合鉆頭鉆探，鉆探完成后 將聚合物襯管2從金屬空心鉆桿4中取出，即可獲得巖心。
本實用新型適合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉 物、土壤、凍土、冰， 尤其適合于沉積物的鉆探取芯。
權(quán)利要求1.一種雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，它主要由內(nèi)螺牙(1)、聚合物襯管(2)、金屬外螺牙(3)和金屬空心鉆桿(4)組成；所述金屬外螺牙(3)在金屬空心鉆桿(4)外表面，內(nèi)螺牙(1)在聚合物襯管(2)內(nèi)表面，金屬空心鉆桿(4)和聚合物襯管(2)通過凹槽(5)和凸楔(6)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，所述金屬空心 鉆桿(4)的內(nèi)徑為50 200毫米，壁厚5 20毫米。
3. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，所述金屬外螺 牙(3)的橫截面為梯形或三角形，高度為金屬空心鉆桿(4)內(nèi)徑的5~20%， 根部寬度為高度的10 30%，金屬外螺牙(3)的螺距為金屬空心鉆桿(4)外徑 的0.5 2.5倍。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，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制成，壁厚3 8毫米，內(nèi) 螺牙(1)與金屬外螺牙(3)旋向相反，螺距相同，內(nèi)螺牙(1)橫截面為矩形 或梯形，高度為聚合物襯管(2.)內(nèi)徑的5~10%。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，所述凹槽(5) 是金屬空心鉆桿(4)內(nèi)壁上的直線型凹槽，深度和寬度均為1~5毫米。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙螺紋空心取芯鉆桿，其特征在于，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鉆桿，它主要由內(nèi)螺牙、聚合物襯管、金屬外螺牙和金屬空心鉆桿組成，金屬外螺牙在金屬空心鉆桿外表面，內(nèi)螺牙在聚合物襯管內(nèi)表面，金屬空心鉆桿和聚合物襯管通過凹槽和凸楔連接。本實用新型適合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物的鉆探取芯。
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(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)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