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申请/专利权人：中国恩菲工程技术有限公司

摘要：本发明公开了一种孔内轴向切槽器，适于安装在钻杆上，包括缸体、刀具、活塞和拉紧装置。所述缸体包括侧壁和底壁，所述侧壁和所述底壁围成缸腔，所述侧壁上设有轴向延伸的刀槽口，所述刀槽口横向贯穿于所述侧壁，以将所述缸腔与外界连通；所述刀具可朝所述缸体内外摆动地安装在所述刀槽口中；所述活塞可在上限位和下限位之间上下移动地设置在所述缸腔内，所述活塞的上端与所述刀具相抵接，当所述活塞向上移动时，所述活塞推动刀具向所述缸体外摆动，以使所述刀具从所述刀槽口伸出所述缸体；所述拉紧装置与所述活塞相连，以拉动所述活塞向上移动。本发明孔内轴向切槽器可以在钻孔任意深度处切割出轴向导向槽，并且适用于任意倾角和直径的钻孔。

主权项：1.一种孔内轴向切槽器，其特征在于，适于安装在钻杆上，包括：缸体，所述缸体包括侧壁和底壁，所述侧壁和所述底壁围成缸腔，所述侧壁上设有轴向延伸的刀槽口，所述刀槽口横向贯穿于所述侧壁，以将所述缸腔与外界连通；刀具，所述刀具可朝所述缸体内外摆动地安装在所述刀槽口中；活塞，所述活塞可在上限位和下限位之间上下移动地设置在所述缸腔内，所述活塞的上端与所述刀具相抵接，当所述活塞向上移动时，所述活塞推动刀具向所述缸体外摆动，以使所述刀具从所述刀槽口伸出所述缸体；拉紧装置，所述拉紧装置与所述活塞相连，以拉动所述活塞向上移动；所述拉紧装置包括拉紧器和用于穿设在所述钻杆的中心孔中的钢丝绳，所述钢丝绳的下端与所述活塞固定，所述钢丝绳的上端与所述拉紧器相连；弹簧，所述弹簧的上端与所述活塞的下端相连，所述弹簧的下端与所述缸体的所述底壁相连；所述刀具包括刀体和刀头，所述刀体包括拱弧形边部和直边部，所述拱弧形边部的两端分别与所述直边部的两端相连，所述刀头适配地镶嵌在所述拱弧形边部上，所述活塞的上端与所述直边部相抵接；所述直边部的长度小于或等于所述缸体的半径。

全文数据：孔内轴向切槽器技术领域本发明涉及岩体工程钻工开槽技术领域，尤其涉及一种孔内轴向切槽器。背景技术在岩体工程钻孔中开凿出具有一定形状和规格的切割槽，可为达到特定的诱导致裂目的提供有利条件。例如，在控制爆破定向破裂技术中采用钻孔导向槽开凿器可以在钻孔内开凿导向槽，有利于爆破产生的裂缝沿着导向槽方向扩展。在控制爆破中，为了获得平整的岩石开裂面，精确地控制岩石破裂方向是十分重要的。定向破裂技术研究表明通过改变钻孔的形状和结构可使钻孔连心面方向产生应力集中而优先形成定向裂缝。通过研制定向开槽器具可开凿钻孔导向槽，有利于爆破破裂面沿着导向槽方向扩展形成平整的岩石开裂面，达到光面爆破、预裂爆破等控制爆破目的。现有在钻孔中开凿导向槽的器具主要是用于开凿出导向槽平面与钻孔轴线方向平行的导向槽即轴向导向槽，而且主要是用于控制爆破技术。现有导向槽开凿器产生的导向槽一般从孔口开始一直延伸至孔底，主要是因为开凿器的结构为固定式，不可以调节，导致不能够在钻孔内任意深度开凿导向槽；同时也不适用于任意倾角和直径的钻孔。发明内容本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种孔内轴向切槽器，可以在钻孔任意深度处切割出轴向导向槽，并且适用于任意倾角和直径的钻孔。根据本发明实施例的孔内轴向切槽器，适于安装在钻杆上，包括：缸体，所述缸体包括侧壁和底壁，所述侧壁和所述底壁围成缸腔，所述侧壁上设有轴向延伸的刀槽口，所述刀槽口横向贯穿于所述侧壁，以将所述缸腔与外界连通；刀具，所述刀具可朝所述缸体内外摆动地安装在所述刀槽口中；活塞，所述活塞可在上限位和下限位之间上下移动地设置在所述缸腔内，所述活塞的上端与所述刀具相抵接，当所述活塞向上移动时，所述活塞推动刀具向所述缸体外摆动，以使所述刀具从所述刀槽口伸出所述缸体；拉紧装置，所述拉紧装置与所述活塞相连，以拉动所述活塞向上移动。根据本发明实施例的孔内轴向切槽器，使用时，将孔内轴向切槽器安装在钻杆上，并将孔内轴向切槽器及钻杆置入钻孔，直至孔内轴向切槽器到达预定深度，调整刀槽口的方位后，将钻杆接在钻机立轴上，通过拉紧装置拉动活塞向上移动，活塞在向上移动时，推动刀具向缸体外摆动，使得刀具从刀槽口伸出缸体并与钻孔壁接触，同时通过钻机控制提升或下放立轴，使钻杆跟随上下移动，同时孔内轴向切槽器的刀具也在钻孔壁上作上下移动，进而在钻孔壁上切割出轴向导向槽。本发明实施例的孔内轴向切槽器100可以与不同长度钻杆配合使用，实现在钻孔的任意深度处开出轴向导向槽。并且由于刀具可以摆动地连接，从而可以适应性地与钻孔壁接触，因此，本发明实施例的孔内轴向切槽器适用于任意倾角和直径的钻孔。当钻孔的轴向导向槽切完毕后，可以释放拉紧装置，活塞在自身重力作用下向下移动，刀具可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器下移，通过钻孔壁顶压刀具，从而使得刀具朝缸体内摆动而归位。根据本发明的一个实施例，所述拉紧装置包括拉紧器和用于穿设在所述钻杆的中心孔中的钢丝绳，所述钢丝绳的下端与所述活塞固定，所述钢丝绳的上端与所述拉紧器相连。根据本发明的一个实施例，还包括弹簧，所述弹簧的上端与所述活塞的下端相连，所述弹簧的下端与所述缸体的所述底壁相连。根据本发明的一些实施例，还包括限位绳，所述限位绳的上端与所述活塞的下端固定，所述限位绳的下端与所述缸体的所述底壁固定。根据本发明的一些实施例，还包括用于与钻杆相连的连接头，所述连接头固定在所述缸体的上端。根据本发明进一步的实施例，所述连接头与所述钻杆螺纹连接。根据本发明进一步的实施例，所述连接头的下端部设有挡板，所述挡板位于所述缸腔的上方，所述钢丝绳穿过所述挡板。根据本发明的一些实施例，还包括用于实时测量所述刀槽口所在平面的指示方位的定向仪，所述定向仪固定在所述缸体的所述底壁的下侧。根据本发明的一些实施例，所述刀槽口的下端设有安装轴，所述刀具设有安装孔，所述刀具通过所述安装孔可活动地安装在所述安装轴上。根据本发明的一些实施例，所述缸体为圆柱形，所述刀槽口有两个，两个所述刀槽口沿所述缸体的中心轴线对称设置，所述刀具有两个，两个所述刀具分别可活动地安装在两个所述刀槽口中。根据本发明的一些实施例，所述刀具包括刀体和刀头，所述刀体包括拱弧形边部和直边部，所述拱弧形边部的两端分别与所述直边部的两端相连，所述刀头适配地镶嵌在所述拱弧形边部上，所述活塞的上端与所述直边部相抵接。根据本发明进一步的实施例，所述刀具的安装孔设有两个，两个所述安装孔分别临近于所述拱弧形边部的两端与所述直边部的两端的相连部位上，所述刀具通过两个所述安装孔中的一个安装在一个所述刀槽口处的所述安装轴上。根据本发明进一步的实施例，所述直边部的长度小于或等于所述缸体的半径。根据本发明进一步的实施例，所述刀头采用碳化钨合金钢制成的刀头。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本发明实施例的孔内轴向切槽器的轴向剖面示意图。图2是本发明实施例的孔内轴向切槽器的刀具的一个示意图。图3是本发明实施例的孔内轴向切槽器的刀具的另一个示意图。图4是本发明实施例的孔内轴向切槽器的横向剖面图。图5是本发明实施例的孔内轴向切槽器的应用场景图。图6是本发明实施例的孔内轴向切槽器的工作过程的一个示意图。图7是本发明实施例的孔内轴向切槽器的工作过程的另一个示意图。图8是本发明实施例的孔内轴向切槽器的工作过程的又一个示意图。附图标记：孔内轴向切槽器100钻杆1缸体2侧壁21底壁22缸腔23刀槽口24安装轴241刀具3刀体31刀头32安装孔33活塞4拉紧装置5拉紧器51钢丝绳52弹簧6限位绳7连接头8挡板81定向仪9具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。岩体工程是指人类以天然岩体为研究对象为达到一定的经济或社会效益而开展的工程活动，包括采矿岩体工程、隧道岩体工程、油气岩体工程等。岩体诱导致裂技术是指通过一定的工程手段诱使岩体内部产生期望的破裂效果的方法。轴向导向槽在岩体诱导致裂技术中产生沿钻孔轴线方向的裂缝方面可以起到重要作用，在控制爆破、水压致裂矿岩预处理、煤矿顶板卸压增透等方面将有广泛应用前景。本发明的孔内轴向切槽器是一种可在岩体工程钻孔中任意深度处开凿轴向导向槽的器具，是保障岩体诱导致裂效果的重要工具。下面参考图1至图8来描述根据本发明实施例的孔内轴向切槽器100。如图1-8所示，根据本发明实施例的孔内轴向切槽器100，适于安装在钻杆1上，包括缸体2、刀具3、活塞4和拉紧装置5。其中，缸体2包括侧壁21和底壁22，侧壁21和底壁22围成缸腔23，侧壁21上设有轴向延伸的刀槽口24，刀槽口24横向贯穿于侧壁21，以将缸腔23与外界连通；刀具3可朝缸体2内外摆动地安装在刀槽口24中；活塞4可在上限位和下限位之间上下移动地设置在缸腔23内，活塞4的上端与刀具3相抵接，当活塞4向上移动时，活塞4推动刀具3向缸体2外摆动，以使刀具3从刀槽口24伸出缸体2；拉紧装置5与活塞4相连，以拉动活塞4向上移动。具体而言，孔内轴向切槽器100，适于安装在钻杆1上。可以理解，孔内轴向切槽器100可以安装在钻杆1上，钻杆1的长度可以通过增减钻杆1使用的个数来实现，因此，孔内轴向切槽器100配合钻杆1可以在钻孔的任意深度进行切割导向槽。缸体2包括侧壁21和底壁22，侧壁21和底壁22围成缸腔23，可以用于容纳刀具3，活塞4等部件；缸腔23的上端为敞口，可以方便于活塞4等部件的安装。侧壁21上设有轴向延伸的刀槽口24，刀槽口24横向贯穿于侧壁21，以将缸腔23与外界连通，这样可以为刀具3朝缸体2内外摆动时提供活动和容纳空间。刀具3可朝缸体2内外摆动地安装在刀槽口24中；换言之，刀具3可以朝缸体2外摆动，伸出缸体2外侧并与孔壁接触，以轴向切割孔壁；当不需要轴向切割孔壁时，刀具3可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器100下移，通过钻孔壁顶压刀具3，从而使得刀具3朝缸体2内摆动而归位。活塞4可在上限位和下限位之间上下移动地设置在缸腔23内，活塞4的上端与刀具3相抵接，这样，当活塞4向上移动时，活塞4可以推动刀具3向缸体2外摆动，以使刀具3从刀槽口24伸出缸体2并与钻孔壁接触；当不需要切割钻孔壁时，使活塞4在自身重力的作用下向下移动，刀具3可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器100下移，通过钻孔壁顶压刀具3，从而使得刀具3朝缸体2内摆动而归位。拉紧装置5与活塞4相连，以拉动活塞4向上移动。由此，如图6所示，当需要对钻孔壁进行轴向切割时，可以通过拉紧装置5拉动活塞4向上移动，活塞4向上移动的过程中，推动刀具3超缸体2外摆动并伸出缸体2外与钻孔壁接触。如图7和图8所示，当不需要对钻孔壁进行轴向切割时，释放拉紧装置5，活塞在自身重力作用下向下移动，刀具3可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器100下移，通过钻孔壁顶压刀具3，从而使得刀具3朝缸体2内摆动而归位。根据本发明实施例的孔内轴向切槽器100，使用时，将孔内轴向切槽器100安装在钻杆1上，并将孔内轴向切槽器100及钻杆1置入钻孔，直至孔内轴向切槽器100到达预定深度，调整刀槽口24的方位后，将钻杆1接在钻机立轴上，通过拉紧装置5拉动活塞4向上移动，活塞4在向上移动时，推动刀具3向缸体2外摆动，使得刀具3从刀槽口24伸出缸体2并与钻孔壁接触，同时通过钻机控制提升或下放立轴，使钻杆1跟随上下移动，同时孔内轴向切槽器100的刀具3也在钻孔壁上作上下移动，进而在钻孔壁上切割出轴向导向槽。本发明实施例的孔内轴向切槽器100可以与不同长度钻杆1配合使用，实现在钻孔的任意深度处开出轴向导向槽。并且由于刀具可以摆动地连接，从而可以适应性地与钻孔壁接触，因此，本发明实施例的孔内轴向切槽器100适用于任意倾角和直径的钻孔。当钻孔的轴向导向槽切完毕后，可以释放拉紧装置5，活塞4在自身重力作用下向下移动，刀具3可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器100下移，通过钻孔壁顶压刀具3，从而使得刀具3朝缸体2内摆动而归位。如图1和图5所示，根据本发明的一个实施例，拉紧装置5包括拉紧器51和用于穿设在钻杆1的中心孔中的钢丝绳52，钢丝绳52的下端与活塞4固定，钢丝绳52的上端与拉紧器51相连。当使用时，将钢丝绳52穿过钻杆1的中心孔，上端与拉紧器51连接，通过拉紧器51拉紧钢丝绳52向上移动，活塞4跟随钢丝绳52向上移动，同时，活塞4推动刀具3朝缸体2外摆动，使刀具3与钻孔壁接触。由此，通过拉紧器51和钢丝绳52实现了驱动活塞4向上移动，结构简单，安装方便。如图1和图5所示，根据本发明的一个实施例，还包括为弹簧6，弹簧6的上端与活塞4的下端相连，弹簧6的下端与缸体2的底壁22相连。通过在活塞4与缸体2的底壁22之间设置弹簧6，当活塞4在向上移动时，弹簧6被拉长，而后释放拉紧装置5时，活塞4在自身重力和弹簧6作用力下向下移动，而刀具3可以通过下放钻机立轴使得孔内轴向切槽器100下移，通过钻孔壁顶压刀具3，从而使得刀具3朝缸体2内摆动而归位。如图1和图5所示，根据本发明的一些实施例，还包括限位绳7，限位绳7的上端与活塞4的下端固定，限位绳7的下端与缸体2的底壁22固定。由此，通过设置限位绳7，可以限制活塞4向上移动的最大行程，可以控制活塞4向上移动不会滑出上限位。如图1和图5所示，根据本发明的一些实施例，还包括用于与钻杆1相连的连接头8，连接头8固定在缸体2的上端。具体地，连接头8可以通过焊接的方式固定在缸体2上，通过在缸体2上设置连接头8，可以方便将孔内轴向切槽器安装在钻杆1上。根据本发明进一步的实施例，连接头8与钻杆1螺纹连接。具体地，连接头8设有内螺纹，钻杆1上设有外螺纹，连接头8与钻杆1通过内螺纹与外螺纹的配合而连接，由此，可以快速方便孔内轴向切槽器100安装在钻杆1上。根据本发明进一步的实施例，连接头8的下端部设有挡板81，挡板81位于缸腔23的上方，钢丝绳52穿过挡板81。由此，通过设置挡板81，可以防止活塞4被拉出缸腔23。根据本发明的一些实施例，还包括用于实时测量刀槽口24所在平面的指示方位的定向仪9，定向仪9固定在缸体2的底壁22的下侧。通过定向仪9，可以实时测得刀槽口24所在平面的指示方位，并将测得的方位角通过无线方式实时传输至钻孔口处的工作电脑，有利于通过钻杆1调整带动缸体2转动使得刀槽口24处于预定的方位，由此，可以实现在钻孔的任意方位开出轴向导向槽。如图4所示，根据本发明的一些实施例，刀槽口24的下端设有安装轴241，刀具3设有安装孔33，刀具3通过安装孔33可活动地安装在安装轴241上，安装结构简单。根据本发明的一些实施例，缸体2为圆柱形，刀槽口24有两个，两个刀槽口24沿缸体2的中心轴线对称设置，刀具3有两个，两个刀具3分别可活动地安装在两个刀槽口24中。通过对称设置两个刀槽口24和两个刀具3，可以提升切割的效率。如图2和图3所示，根据本发明的一些实施例，刀具3包括刀体31和刀头32，刀体31包括拱弧形边部和直边部，刀头32适配地镶嵌在拱弧形边部上，活塞4的上端与直边部相抵接。通过将刀体31设置成拱弧形边部，可以保证刀具3的刀头32适于与钻孔壁更好地接触切割；通过将刀头32与刀体31设置成两体，可以根据需要采用不同材质制成，确保刀头32优良性能的情况下，降低了成本。例如，刀体31可以采用普通钢材制成，刀头32可以采用高强度耐磨蚀的材质制成。当刀头32被磨损后，可以更换刀头32。根据本发明进一步的实施例，刀具3的安装孔33设有两个，两个安装孔33分别临近于拱弧形边部的两端与直边部的两端的相连部位上，刀具3通过两个安装孔33中的一个安装在一个刀槽口24处的安装轴241上。由此，当刀具3的刀头32局部被磨损后，可以拆下安装在另一个刀槽口24处的安装轴241上，这样，可以充分利用刀具3的刀头32。根据本发明进一步的实施例，直边部的长度小于或等于缸体2的半径。由此，有利于两个刀具3均可以容纳在缸腔23中。根据本发明进一步的实施例，刀头32采用碳化钨合金钢制成的刀头32。由于碳化钨合金钢具有高强度耐磨蚀的优良性能，因此，可以保证刀头32的使用时性能的要求，保证孔内轴向切槽器100的使用寿命。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种孔内轴向切槽器，其特征在于，适于安装在钻杆上，包括：缸体，所述缸体包括侧壁和底壁，所述侧壁和所述底壁围成缸腔，所述侧壁上设有轴向延伸的刀槽口，所述刀槽口横向贯穿于所述侧壁，以将所述缸腔与外界连通；刀具，所述刀具可朝所述缸体内外摆动地安装在所述刀槽口中；活塞，所述活塞可在上限位和下限位之间上下移动地设置在所述缸腔内，所述活塞的上端与所述刀具相抵接，当所述活塞向上移动时，所述活塞推动刀具向所述缸体外摆动，以使所述刀具从所述刀槽口伸出所述缸体；拉紧装置，所述拉紧装置与所述活塞相连，以拉动所述活塞向上移动。2.根据权利要求1所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述拉紧装置包括拉紧器和用于穿设在所述钻杆的中心孔中的钢丝绳，所述钢丝绳的下端与所述活塞固定，所述钢丝绳的上端与所述拉紧器相连。3.根据权利要求1所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，还包括弹簧，所述弹簧的上端与所述活塞的下端相连，所述弹簧的下端与所述缸体的所述底壁相连。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，还包括限位绳，所述限位绳的上端与所述活塞的下端固定，所述限位绳的下端与所述缸体的所述底壁固定。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，还包括用于与钻杆相连的连接头，所述连接头固定在所述缸体的上端。6.根据权利要求5所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述连接头与所述钻杆螺纹连接。7.根据权利要求5所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述连接头的下端部设有挡板，所述挡板位于所述缸腔的上方，所述钢丝绳穿过所述挡板。8.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，还包括用于实时测量所述刀槽口所在平面的指示方位的定向仪，所述定向仪固定在所述缸体的所述底壁的下侧。9.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述刀槽口的下端设有安装轴，所述刀具设有安装孔，所述刀具通过所述安装孔可活动地安装在所述安装轴上。10.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述缸体为圆柱形，所述刀槽口有两个，两个所述刀槽口沿所述缸体的中心轴线对称设置，所述刀具有两个，两个所述刀具分别可活动地安装在两个所述刀槽口中。11.根据权利要求1-3中任意一项所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述刀具包括刀体和刀头，所述刀体包括拱弧形边部和直边部，所述拱弧形边部的两端分别与所述直边部的两端相连，所述刀头适配地镶嵌在所述拱弧形边部上，所述活塞的上端与所述直边部相抵接。12.根据权利要求11所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述刀具的安装孔设有两个，两个所述安装孔分别临近于所述拱弧形边部的两端与所述直边部的两端的相连部位上，所述刀具通过两个所述安装孔中的一个安装在一个所述刀槽口处的所述安装轴上。13.根据权利要求11所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述直边部的长度小于或等于所述缸体的半径。14.根据权利要求11所述的孔内轴向切槽器，其特征在于，所述刀头采用碳化钨合金钢制成的刀头。

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