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1、10申请公布号CN103306622A43申请公布日20130918CN103306622ACN103306622A21申请号201310225869122申请日20130606E21B25/0020060171申请人杨甘生地址100083北京市海淀区学院路29号中国地质大学工程技术学院72发明人朱朝发杨甘生刘宝林丁付利杨巍青刘蓓杨强74专利代理机构北京同辉知识产权代理事务所普通合伙11357代理人赵慧54发明名称液力加压式绳索取心钻具57摘要本发明是一种液力加压式绳索取心钻具，其内管总成包括球悬挂液力加压机构，所述内管总成还包括用于疏导冲洗液的换向阀，所述换向阀的底部具有一个与换向阀的一组出。
2、液口连通的心腔，所述球悬挂液力加压机构的活塞芯为顶端密封的管状活塞芯，所述活塞芯的端部位于所述心腔内和所述心腔形成密封加压空间，并在伸进换向阀心腔的所述活塞芯端部设有用于进冲洗介质的侧开孔，所述换向阀的另一组出液口与所述活塞芯的侧开孔对应设置。本发明活塞芯顶端密封，在伸进换向阀心腔的端部设侧开孔，使冲洗介质推动活塞芯下行至活塞芯侧开孔进入活塞套内时就可形成密封堵水加压空间，无需投球，解决了投球的问题。51INTCL权利要求书2页说明书7页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图5页10申请公布号CN103306622ACN103306622A1/2页。
3、21一种液力加压式绳索取心钻具，其内管总成包括球悬挂液力加压机构，其特征在于所述内管总成还包括用于疏导冲洗液的换向阀，所述换向阀的底部具有一个与换向阀的一组出液口连通的心腔，所述球悬挂液力加压机构的活塞芯为顶端密封的管状活塞芯，所述活塞芯的端部位于所述心腔内和所述心腔形成密封加压空间，并在伸进换向阀心腔的所述活塞芯端部设有用于进冲洗介质的侧开孔，所述换向阀的另一组出液口与所述活塞芯的侧开孔对应设置。2根据权利要求1所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述内管总成还包括单动机构，所述球悬挂液力加压机构的活塞套和所述单动机构连接，在所述活塞套的侧壁上设有用于提供循环钻进冲洗介质的排水孔。3根据。
4、权利要求1或2所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述换向阀为具有一个用于进冲洗介质的控制介质通路和用于输出冲洗介质的两组工作介质通路的液控换向阀，随着多次注入冲洗介质，所述液控换向阀使所述控制介质通路和不同的工作介质通路连通，从而使从洗液从不同的出液口输出，并在控制液泄压时阀芯上行复位。4根据权利要求3所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述液控换向阀包括阀体和阀芯；在所述阀体内有所述控制介质通路；所述两组工作介质通路；所述阀芯位于所述阀体的轴孔内，阀芯头部装有一阀堵，所述阀堵和控制介质通路形成施压液腔，从而推动所述阀盘下行；一弹性驱动机构，所述弹性驱动机构连接在所述阀堵和阀盘之间，。
5、用于在注入控制介质时推动所述阀盘下行；一具有中心孔的阀盘，在所述中心孔周边设有换向导通孔，阀盘套设在工作介质通路和控制介质通路之间的阀芯上；一储能复位机构，在注入控制介质时储能，泄压冲洗介质时释能从而推动所述阀芯上行；以及一换向机构，多次注入冲洗介质，所述换向机构使所述控制介质通路和不同的工作介质通路连通并在控制液泄压时阀芯上行复位。5根据权利要求4所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述换向机构为包括安装在所述阀体内、套装在所述阀芯外的阀套，所述阀盘和阀套之间装有第一套棘齿机构，所述阀盘和阀芯之间装有第二套棘齿机构；注入控制介质时，阀盘和阀套通过第一套棘齿机构咬合，驱动所述阀盘正向旋转，。
6、从而使所述控制介质通路和工作介质通路接通；冲洗介质泄压时，阀盘和阀芯通过第二套棘齿机构咬合，驱动所述阀芯上行复位。6根据权利要求5所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述阀盘的底部环绕所述中心孔设有一圈轴向向下的环形棘齿，阀套为其内周面上设有一圈轴向向上环形棘齿的棘齿套，所述阀盘和棘齿套的棘齿形成第一套棘齿机构；所述阀芯为在其外周面上设有一圈轴向向上环形棘齿的棘齿轴，所述阀盘的棘齿和所述棘齿轴的棘齿形成所述第二套棘齿机构；所述棘齿套和所述阀体周向、轴向定位连接，所述棘齿轴相对于棘齿套周向定位、轴向滑动连接；其中所述阀盘、棘齿轴和棘齿套三者的棘齿均是楔形齿，且三者的楔形角相等、楔形面相互耦合。
7、，棘齿轴和棘齿套的棘齿斜面在同侧。7根据权利要求6所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述棘齿轴和棘齿套通过轴向花键和花键槽嵌套连接。8根据权利要求7所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述棘齿轴的棘齿权利要求书CN103306622A2/2页3形成在所述棘齿轴的键端部，所述棘齿套的棘齿形成在所述棘齿套的键端部。9根据权利要求6所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述棘齿套和阀体之间通过设在棘齿套上唇部的十字凸块和阀体端口的凹槽定位连接。10根据权利要求6所述的液力加压式绳索取心钻具，其特征在于所述储能复位机构为棘齿套内的复位弹簧，所述复位弹簧套设在所述棘齿轴上，其一端与棘齿轴固定。
8、，另一端连接封堵部件。权利要求书CN103306622A1/7页4液力加压式绳索取心钻具技术领域0001本发明涉及一种复杂地层取心工具，尤其是一种液力加压式绳索取心钻具。背景技术0002随着国内经济较发达地区未探明的浅部矿产资源量的急剧减少，为保证矿产资源勘查开发继续保持快速发展，地质岩心钻探在响应“功深找盲”的大战略的同时，浅部复杂地层取心钻探也摆上了越来越被重视的位置。浅部复杂地层钻探一直以孔壁坍塌严重、坍塌伴随漏失、取心率极难保证等原因而被列入钻探施工的“禁区”，严重阻碍了地质勘查工作的开展和深入。0003压卡式取心技术是一种面向松散、胶结性差、易破碎等复杂地层的取心技术。是我国自主研发。
9、的比较成熟的一种复杂地层取心技术，但由于其结构要求限制，只在油田领域内使用。压卡式取心技术主要分为机械加压式取心技术和液力加压取心技术，压卡式取心技术是在回次结束时通过在内管上部施加向下的压力，使内管下部的多瓣结构的岩心爪沿着与其啮合钻头内表面斜坡进行机械变形收拢，达到封闭取心的目的。0004投球压卡式绳索取心钻具主要包括外管总成和内管总成。外管总成包括从上至下顺次连接的定位接头、扶正器、外管、扩孔器和底喷式钻头，内管总成包括捞矛机构、定位机构、液力加压机构、单动机构、内管和岩心爪。其中液力加压机构包括活塞芯、活塞套和活塞外筒，活塞外筒上底部有泄压孔，活塞芯为两端开口的管状，活塞芯和活塞套之间。
10、具有悬挂装置，悬挂装置在正常循环钻进时锁住，在加压取心时解锁，使在密闭堵水加压空间的压力作用下驱动活塞芯和活塞套一并下行进行取心。使用时，液力加压式取心钻具连接在钻杆下，通过钻杆为钻具提供冲洗液。0005本钻具的工作过程中冲洗液进行两次循环，第一次循环为正常钻进循环，第二次循环为液力加压机构提供压力，进行取心。具体是这样的施工过程中，投放内管总成，打开泥浆泵（泥浆作为冲洗液），冲洗液第一次循环，冲洗液进入液力加压机构的活塞芯，经过活塞芯后流入到冲洗介质循环通道（内管总成和外管总成的环状间隙）内进行正常循环钻进；正常循环钻进结束后，泵关；在井口投入钢球，二次开泵，待钢球下落至预定位置（封堵住活塞。
11、芯的上端开口），封闭液流通道（在活塞芯顶部和外管之间形成该封闭液流通道），形成活塞机构进行憋（堵）水加压，为液力加压机构提供压力来使岩心爪收缩，达到取心和保护岩心的目的；当冲洗液到达活塞外筒的泄流孔时，液流从泄流孔流出，回次钻进结束。0006本结构由于正常循环钻进时需要冲洗液经液力加压机构进入到冲洗介质循环通道中，因此冲洗介质循环通道的活塞芯一般设计成上端开口（便于冲洗液进入），但是这为冲洗液二次循环取心带来了麻烦，因为二次循环时需要在活塞芯顶部形成一个密闭的堵水加压空间从而推动液力加压机构下行取心，现有技术的做法是如上述在井口投入钢球，而投球工艺工序繁琐，辅助时长，自动化程度低，给井壁稳定带。
12、来隐患。0007有鉴于此，特提出本发明。说明书CN103306622A2/7页5发明内容0008本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种在正常循环钻进结束后不需要投球就可形成封闭堵水加压空间的液力加压式绳索取心钻具。0009为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是0010一种液力加压式绳索取心钻具，其内管总成包括球悬挂液力加压机构，所述内管总成还包括用于疏导冲洗液的换向阀，所述换向阀的底部具有一个与换向阀的一组出液口连通的心腔，所述球悬挂液力加压机构的活塞芯为顶端密封的管状活塞芯，所述活塞芯的端部位于所述心腔内和所述心腔形成密封加压空间，并在伸进换向阀心腔的所述活塞芯端。
13、部设有用于进冲洗介质的侧开孔，所述换向阀的另一组出液口与所述活塞芯的侧开孔对应设置。0011进一步地，所述内管总成还包括单动机构，所述球悬挂液力加压机构的活塞套和所述单动机构连接，在所述活塞套的侧壁上设有用于提供循环钻进冲洗介质的排水孔。0012作为一种优选方案，所述换向阀为具有一个用于进冲洗介质的控制介质通路和用于输出冲洗介质的两组工作介质通路的液控换向阀，随着多次注入冲洗介质，所述液控换向阀使所述控制介质通路和不同的工作介质通路连通，从而使从洗液从不同的出液口输出，并在控制液泄压时阀芯上行复位。0013作为一种优选方案，所述液控换向阀包括阀体和阀芯；0014在所述阀体内有所述控制介质通路；。
14、所述两组工作介质通路；所述阀芯位于所述阀体的轴孔内，阀芯头部装有一阀堵，所述阀堵和控制介质通路形成施压液腔，从而推动所述阀盘下行；一弹性驱动机构，所述弹性驱动机构连接在所述阀堵和阀盘之间，用于在注入控制介质时推动所述阀盘下行；一具有中心孔的阀盘，在所述中心孔周边设有换向导通孔，阀盘套设在工作介质通路和控制介质通路之间的阀芯上；一储能复位机构，在注入控制介质时储能，泄压冲洗介质时释能从而推动所述阀芯上行；以及一换向机构，多次注入冲洗介质，所述换向机构使所述控制介质通路和不同的工作介质通路连通并在控制液泄压时阀芯上行复位。0015作为一种优选方案，所述换向机构为包括安装在所述阀体内、套装在所述阀芯。
15、外的阀套，所述阀盘和阀套之间装有第一套棘齿机构，所述阀盘和阀芯之间装有第二套棘齿机构；0016注入控制介质时，阀盘和阀套通过第一套棘齿机构咬合，驱动所述阀盘正向旋转，从而使所述控制介质通路和工作介质通路接通；冲洗介质泄压时，阀盘和阀芯通过第二套棘齿机构咬合，驱动所述阀芯上行复位。0017作为一种优选方案，所述阀盘的底部环绕所述中心孔设有一圈轴向向下的环形棘齿，阀套为其内周面上设有一圈轴向向上环形棘齿的棘齿套，所述阀盘和棘齿套的棘齿形成第一套棘齿机构；所述阀芯为在其外周面上设有一圈轴向向上环形棘齿的棘齿轴，所述阀盘的棘齿和所述棘齿轴的棘齿形成所述第二套棘齿机构；所述棘齿套和所述阀体周向、轴向定位。
16、连接，所述棘齿轴相对于棘齿套周向定位、轴向滑动连接；其中所述阀盘、棘齿轴和棘齿套三者的棘齿均是楔形齿，且三者的楔形角相等、楔形面相互耦合，棘齿轴和棘齿套的棘齿斜面在同侧。0018作为一种优选方案，所述棘齿轴和棘齿套通过轴向花键和花键槽嵌套连接。说明书CN103306622A3/7页60019作为一种优选方案，所述棘齿轴的棘齿形成在所述棘齿轴的键端部，所述棘齿套的棘齿形成在所述棘齿套的键端部。0020作为一种优选方案，所述棘齿套和阀体之间通过设在棘齿套上唇部的十字凸块和阀体端口的凹槽定位连接。0021作为一种优选方案，所述储能复位机构为棘齿套内的复位弹簧，所述复位弹簧套设在所述棘齿轴上，其一端与。
17、棘齿轴固定，另一端连接封堵部件。0022采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果0023本发明液力加压式绳索取心钻具由于活塞芯是顶端密封的，仅在伸进换向阀心腔的端部设侧开孔，所以在冲洗介质推动活塞芯下行至活塞芯侧开孔进入活塞套内时就可形成密封堵水加压空间，因而无需投球，解决了投球的工序繁琐，辅助时长，自动化程度低，给井壁稳定带来隐患的问题。0024下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明0025图1是本发明液力加压式绳索取心钻具的整体机构图；0026图2是本发明液控换向阀和球悬挂液力加压机构连接部分的剖视图；0027图3是液控换向阀的外观图；0028图4是。
18、液控换向阀阀堵接头结构示意图；0029图5是液控换向阀阀座结构示意图；0030图6是液控换向阀棘齿套结构示意图；0031图7是液控换向阀棘齿轴结构示意图；0032图8是液控换向阀阀盘结构示意图；0033图9是液控换向阀阀盘和棘齿轴、棘齿套相互咬合实现阀盘旋转的过程图。0034图10是球悬挂液力加压机构活塞外筒结构示意图；0035图11是球悬挂液力加压机构活塞套的结构示意图；0036图12是是球悬挂液力加压机构的爆炸图。0037图中0038铰链式捞矛头机构1弹卡定位机构2液控换向阀3球悬挂液力加压机构4单动机构5内管6岩心爪70039液控换向阀部分0040阀堵接头60阀座800041阀堵接头进液。
19、口600进液通道601储液腔602；0042阀盘110阀盘中心孔1100环形棘齿1101换向导通孔1102；0043阀堵241弹簧压板242压簧2430044阀座中心孔800端口的凹槽803心腔30直通道805弯通道806棘齿轴100棘齿轴的棘齿1001棘齿套的棘齿901棘齿套的左侧棘齿901A棘齿套的右侧棘齿901B棘齿套上唇部的十字凸块802复位弹簧25调节压板810045球悬挂液力加压机构部分0046活塞芯20环形凹槽200活塞芯的进液孔201说明书CN103306622A4/7页70047活塞套21活塞套中部的四个径向圆孔210排水孔211弹簧212活塞外筒22定位钢球23具体实施方式。
20、0048参照图1，本发明是一种液力加压式绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成。0049其中，内管总成包括铰链式捞矛头机构1、弹卡定位机构2、用于疏导冲洗液的换向阀（下文将讲述的液控换向阀3）、球悬挂液力加压机构4、单动机构5、内管6和岩心爪7，所述换向阀的底部具有一个与换向阀的一组出液口连通的心腔，所述球悬挂液力加压机构4的活塞芯为顶端密封的管状活塞芯，所述活塞芯的端部位于所述心腔内和所述心腔形成密封加压空间，并在伸进换向阀心腔的所述活塞芯端部设有用于进冲洗介质的侧开孔，所述换向阀的另一组出液口与所述活塞芯的侧开孔对应设置。0050使用时，本液力加压式绳索取心钻具连接在钻杆底部，泥浆泵通过钻杆。
21、为液力加压式绳索取心钻具提供冲洗液。施工过程中，投放内管总成，冲洗液作为换向阀的工作液输出。施工过程中，投放内管总成，打开泥浆泵，冲洗液第一次循环，此时，开启一组换向阀的工作介质通路，换向阀的一组出液口和活塞芯侧开孔连通，冲洗液由换向阀进入活塞芯，由活塞芯流入液力加压式绳索取心钻具的冲洗介质循环通道（内管总成和外管总成的环形间隙）进行正常钻进循环，进行循环钻进；正常循环钻进结束后，泥浆泵关；二次开泵，使换向阀换向，开启另一组工作介质通路，换向阀的另一组出液口和换向阀心腔连通，引导冲洗液进入换向阀的心腔内，推动活塞芯下行，活塞芯下行时其侧开孔进入活塞套内，从而使活塞芯顶部形成密封堵水加压空间，为。
22、活塞芯提供下行的驱动力，进行取心。当活塞套到达活塞外筒的泄流孔时，液流从泄流孔流出，回次钻进结束。由于活塞芯顶部是密封的，仅有侧开孔，所以当活塞芯进入活塞套后，便在活塞芯顶部形成一密封堵水加压空间，而无需投球实现密封堵水加压，从而解决了投球工艺带来的工序繁琐，辅助时长，自动化程度低，给井壁稳定带来隐患的问题。0051所述球悬挂液力加压机构的活塞套和所述单动机构连接，在所述活塞套的侧壁上设有用于提供循环钻进冲洗介质的排水孔。进入活塞芯的冲洗介质由活塞套的排水孔流出进入冲洗介质循环通道进行正常循环钻进。本方案的活塞套和单动机构直接连接，使液力加压式绳索取心钻具的此处的连接关系简单。0052作为一种。
23、优选方案，所述换向阀为具有一个用于进冲洗介质的控制介质通路和用于输出冲洗介质的两组工作介质通路的液控换向阀，随着多次注入冲洗介质，所述液控换向阀使所述控制介质通路和不同的工作介质通路连通，从而使从洗液从不同的出液口输出，并在控制液泄压时阀芯上行复位。0053本方案的液控换向阀将冲洗液作为液控换向阀的控制介质，并输出控制介质，即冲洗液，这样便于将液控换向阀直接连进液力加压式绳索取心钻具，开泵注冲洗液就可实现不同的冲洗液循环，使装置整体结构简单。0054下面通过一个具体实施例说明本发明。0055如图3所示，提供了一种液控换向阀的结构。液控换向阀包括螺纹连接的阀堵接头60和阀座80两部分，所述阀堵接。
24、头60通过螺纹连接于阀座80上端部。分体结构便于拆卸和安装。也可以是一体的。如图1所示，所述阀堵接头60与弹卡定位机构的弹卡架10说明书CN103306622A5/7页8末端螺纹连接。所述阀座80通过螺纹连接于阀堵接头60下端部。0056如图2和图4所示，阀堵接头60内有一条具有大口径的进液口600、小口径进液通道601和大口径储液腔602组成的控制介质通路。由于液力加压式绳索取心钻具每次泵开所需冲洗介质流量较大，为了顺畅供给，应保证泵量，但为了形成一定的压力并和阀芯的阀堵形成密闭的施压液腔，进液通道需应该小一些，在阀芯下行工作介质通路连通后，阀芯应处于一个压力平衡且较小的状态，因此在进液通道。
25、下面再配置一个口径较大的储液腔。故形成上述结构。0057如图2和图7所示，棘齿轴100上部有一凸台，薄螺母240通过螺纹与棘齿轴100连接，阀堵241与弹簧压板242通过所述薄螺母压紧于所述棘齿轴100凸台上部，压簧243套设在弹簧压板242和阀盘110之间的棘齿轴100上，压簧可使阀盘110稳定下行和上行，以实现阀盘110的平稳转动并有利于保持阀盘110平衡。0058如图2和图5所示，所述阀座80是一个带有轴向均布六工作介质通路的中空圆筒，棘齿轴100在阀座80的中心孔800内，头部装有一阀堵241，在没有注入冲洗介质时，棘齿轴100的头部位于阀堵接头60的进液通道601内，阀堵241和所述。
26、进液通道601形成施压液腔。0059如图2和图6所示，棘齿套90被约束在阀座80中心孔800中，和阀座80之间通过设在棘齿套90上唇部的十字凸块802和阀座端口的凹槽803定位连接。0060如图2、图6和图7所示，棘齿轴100通过其下部的轴向花键1000与所述棘齿套90内的轴向花键槽相互嵌套约束使棘齿轴100只能轴向滑动不能周向旋转。0061再参照图2，在所述储液腔602底部有一阀盘110。如图8所示，阀盘110上有一中心孔1100，在所述阀盘的底部环绕所述中心孔1100设有一圈轴向向下的环形棘齿1101，在所述中心孔1100周边均布3个换向导通孔1102的结构，所述阀盘中心孔1100穿接于棘。
27、齿轴100上，位于所述棘齿轴100棘齿面上部。在阀座80与阀盘110之间有一个密封垫，压簧243的另一个作用在于当冲洗液循环时，压簧243将存储的能量主要用于阀盘110与阀座80之间的密封。0062再参照图6和图7，在所述棘齿轴的键端部形成棘齿轴的棘齿，在所述棘齿套的键端部形成棘齿套的棘齿，数量均是6个，分别为1001和901。阀盘110和棘齿轴100、棘齿套90的棘齿楔形角相等、楔形面相互耦合，棘齿轴100和棘齿套90的棘齿楔形齿的斜面在同侧。0063所述阀盘110的棘齿1101为连续棘齿，故每个齿对应60度的角度。棘齿轴100或棘齿套90的键宽度各为阀盘110棘齿的一半，总长和阀盘110的。
28、棘齿总长相当。阀盘110的棘齿的斜面长度也是棘齿轴100和棘齿套90的斜面长度的2倍。0064再参照图2，棘齿套90内有一复位弹簧25，所述复位弹簧25套设在所述棘齿轴100上，其一端与所述棘齿轴100固定，另一端通过调节压板81限制固定于阀座80中心。所述复位弹簧是储能复位机构。0065参照图9，是以阀盘的一个棘齿为例的阀盘的一个棘齿和棘齿套、棘齿轴的棘齿相互咬合实现阀盘旋转的过程00661、未开泵，没有冲洗介质，阀盘110的一个棘齿1101A斜面的尖端在棘齿套的左侧棘齿901A斜面的尖端处。说明书CN103306622A6/7页900672、开泵，注入冲洗介质，棘齿轴100下行，阀盘110。
29、下行，阀盘的棘齿1101A和棘齿套的左侧棘齿901A咬合，并随着阀盘110的不断下行沿着棘齿套的左侧棘齿901A斜面下行，当阀盘110的棘齿1101A尖端走过棘齿套左侧棘齿901A斜面的一半时，此时阀盘110转过30度，阀盘110的换向导通孔1102和1、2、3工作介质通路入口连通，液体的流动使阀盘110受力平衡，阀盘110不再转动。00683、冲洗介质泄压（球悬挂液力加压机构处泄压），关泵，棘齿轴100在复位弹簧的作用下上行。棘齿轴复位，且棘齿轴的顶端越过棘齿套90的顶端和阀盘110的棘齿咬合，此时棘齿轴的棘齿1001A的尖端位于阀盘棘齿1101A斜面的尖端处，推着阀盘110继续按照上述2中。
30、相同的方向旋转30度，阀堵再次进入阀堵接头的进液通道内，液控换向阀关闭。自此，阀盘110旋转60度。此时阀盘110的棘齿越到下棘齿套的右侧棘齿901B上重复13步，连通下一组阀座80孔，即4、5和6工作介质通路入口进而实现换向。0069参照图2、图10、图11和图12，所述球悬挂液力加压机构包括活塞芯20、活塞套21、活塞外筒22和定位钢球23；所述活塞芯20为一带有环形凹槽200的顶端密封的管状活塞芯，活塞芯20位于活塞套21中心孔中，所述液控换向阀阀体底部具有一与一组工作介质通路连通的心腔30，所述活塞芯20端部伸出于所述液控换向阀阀座80的心腔30内，在活塞芯20端部设有用于和所述液控换。
31、向阀的一组工作介质通路连通的侧开孔201；所述活塞套21中部带有四个径向圆孔210，下部带有排水孔211，下端为带有调节螺纹的长管体；所述定位钢球23位于所述活塞套21的径向圆孔210内，能够沿该径向圆孔轴线移动，定位钢球23的直径大于所述径向圆孔210孔长，活塞套21底部有一支撑所述活塞芯的弹簧212以及一与活塞套21螺纹连接的弹簧压板，所述弹簧212套在活塞芯20的下部的内凸台和弹簧压板之间；活塞芯和活塞套靠两者上的凸台卡住从而限制活塞芯与活塞套的相对位置，活塞套外壁也设有外凸台，以和活塞外筒底边卡住从而防止活塞套从活塞外筒中脱出。所述活塞外筒22套在活塞套21外，在活塞外筒22内壁中心上。
32、部有一环形凹槽220，用于定位钢球23定位，中下部有四个泄流孔221，底部有一内凸台。0070本液力加压式绳索取心钻具的工作原理为施工时，将泥浆泵与液控换向阀的控制介质通路入口连接。打开泥浆泵（泥浆作为冲洗介质时），泥浆第一次循环，阀盘堵塞阀座80弯通道806开启直通道805，液流通过所述球悬挂液力加压机构活塞芯20的侧开孔201流入活塞芯20内部，再进入冲洗介质循环通道，进行正常循环钻进；正常循环钻进结束，泥浆泵关，储能复位机构驱动阀芯上行，阀盘沿阀芯旋转关闭控制介质通路和工作介质通路的连通；二次开泵，阀盘下行堵塞直通道805开启弯通道806，液流进入阀座80心腔30，压缩活塞芯20下行，定。
33、位钢球23沿活塞芯20环形槽向钻具轴心移动，球悬挂解锁，高压液流压缩活塞芯20和活塞套21带动内管总成下部机构一起下行，下行过程中活塞芯20的侧开孔201进入活塞套21，从而在活塞芯顶部形成密封堵水加压空间，驱动岩心爪收拢，待活塞套21下行至活塞外筒22泄流孔221时，液流从泄流孔221流出，回次钻进结束。0071通过上述介绍可知，本发明就是当棘齿轴100下行时阀盘110和棘齿套90通过第一套棘齿机构咬合，第一套棘齿机构使阀盘110旋转一个角度从而使阀盘110的换向导通孔1102和至少一个工作介质通路入口连通，当棘齿轴100上行时阀盘110和棘齿轴100通过第二套棘齿机构咬合，第二套棘齿机构使。
34、阀盘110再次旋转一个角度从而使阀盘110的换向导通孔和所有工作介质通路入口错开实现工作介质通路的关闭。说明书CN103306622A7/7页100072所述换向导通孔、阀盘110棘齿、棘齿轴100棘齿和棘齿套90棘齿的数量以及设置根据情况具体设定。0073上述实施例中详细描述了一种棘齿机构，事实上，其他形式的棘齿机构只要其能实现液控换向阀在注入控制介质时，所述换向机构使阀盘旋转从而使控制介质通路和工作介质通路接通，泄压冲洗介质时，所述换向机构使阀盘旋转从而使控制介质通路和工作介质通路断开的功能均在本发明的保护范围内。0074本发明各图所示的阀盘110均是圆盘，还可以是扇形盘等。0075本发明。
35、的液控换向阀是将控制液输出的一种液控换向阀，和一般的通过阀芯轴向移动从而带动阀芯上堵头封堵不同的液体入口和出口以实现换向的阀液控换向阀，还具有以下优点00761、冲洗介质不仅作为控制液还作为工作液输出，和现有的控制液和工作液完全分开的普通液控换向阀相比无需单独的控制液，节省能源；00772、控制液通路和工作液通路之间无需绝对密封，对工艺要求低；00783、控制液通路无需回通路，结构简单。0079以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。说明书CN103306622A101/5页11图1说明书附图CN103306622A112/5页12图2图3图4说明书附图CN103306622A123/5页13图5图6图7图8说明书附图CN103306622A134/5页14图9图10图11说明书附图CN103306622A145/5页15图12说明书附图CN103306622A15。