CN102937004B - 折叠式钻机底座协调升降控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折叠式钻机底座协调升降控制系统，包括下部桁架、上部桁架，下部桁架和上部桁架之间通过撑杆系统和多个折叠支腿组件连接，每个折叠支腿组件中部设有铰接的节点，多个折叠支腿组件的节点之间的通过稳定升降结构连接在一起，稳定升降结构与升降动力系统连接；上部桁架与约束其在垂直方向上移的升降约束系统连接，上部桁架的上端设置旋转底盘，旋转底盘上设置定位指针和用于安装钻机的旋移导轨。本发明无需构筑钢筋混凝土或毛石基础，灵活性强；底座主体部分高度可灵活调整，以符合不同钻探地点需要；钻机在底座上可实现360°自由方位角调整；底座可保持水平稳定状态；并可使钻机进行小角度倾斜，满足钻探及扫孔需要。

Description

折叠式钻机底座协调升降控制系统

技术领域

本发明涉及一种折叠式钻机底座协调升降控制系统，具体地说是实现无基础、垂直等梯次升降、钻机方位自由调整及非协调式调节以适应场地条件的新型钻机底座。

背景技术

传统机械地质坑道钻机底部不便于直接摆放在地面上施工，一般须利用构筑基础作为钻机底座，以增大钻机稳固性及满足钻机工作平台高度的需求。目前所使用的基础式钻机底座多为钢筋混凝土预制基础和毛石灌注基础，两种基础的特点是牢固性强，根据钻机操作位置及平台尺寸（高度、面积），预制钢筋混凝土基础或现场模筑毛石基础。但是这两种基础具有以下不足：（1）土石方及钢筋等材料运输量大、施工繁琐，尤其是深井施工更不利于运输；（2）底座构筑后固定于原处，不能灵活调整其位置，需要根据设计钻孔位置重新构筑基础；（3）底座构筑后高度固定，难以满足更高施工平台的要求，若需要只能移下钻机，加高基础，费时费力；（4）松软地层适应性差，常发生不均匀沉降而使平台发生倾斜，造成钻机无法完成正常钻进。此外，注浆过程中，松软岩层在注浆压力作用下底板可发生底鼓、不均匀抬升等现象，将降低基础式钻机底座完整性及稳定性，严重者将发生安全事故。

发明内容

本发明解决如下技术问题：设计一种钻机底座，无需另行构筑钢筋混凝土或毛石基础，根据钻探要求利用折叠支腿组和升降控制系统实现垂直方向上等梯次调整底座高度，并利用液压千斤顶支腿非协调升降调节底座上部平整状态，以适应复杂的场地条件。旋转底盘固定于上部桁架结构，通过改变钻机4个控制点在弧形刻槽中固定位置调整钻探方位，并根据底板刻度线指示，实现钻机方位旋转可控性。

本发明是采用下述技术方案实现的：

一种折叠式钻机底座协调升降控制系统，包括下部桁架、上部桁架，下部桁架和上部桁架之间通过撑杆系统和多个折叠支腿组件连接，每个折叠支腿组件中部设有铰接的节点，多个折叠支腿组件的节点之间的通过稳定升降结构连接在一起，稳定升降结构与升降动力系统连接；上部桁架与约束其在垂直方向上移的升降约束系统连接，上部桁架的上端设置旋转底盘，旋转底盘上设置定位指针和用于安装钻机的旋移导轨。

所述上、下部桁架、均包括由横梁和纵梁组成的框架结构；所述折叠支腿组件分布于上、下部桁架的四角，节点处通过横向连杆及纵向连杆铰接，横向连杆或纵向连杆连接升降横杆，升降横杆与升降动力系统连接。横向连杆、纵向连杆和升降横杆共同组成所述稳定升降结构。

所述的上、下部桁架由工字钢焊接而成，总体呈矩形，内侧采用斜撑连接；所述的工字钢构成桁架的横梁和纵梁。

所述升降横杆两端分别固定于两纵向连杆的中点，横向连杆、纵向连杆和升降横杆组成“曰”字型构架。

所述折叠支腿组件由柱形支腿和液压千斤顶支腿组成，所述液压千斤顶支腿与液压控制系统相连。每个液压千斤顶支腿可通过升降，调整上部桁架的不平或倾斜状态，且可根据起伏场地条件，通过不同步抬升高度，使底座处于水平状态或需要的倾斜状态。

所述垂直升降动力系统包括液压支柱及液压控制台；所述的液压支柱两端通过铰链结构固定在升降横杆和下部桁架的纵梁上，经由油管与液压控制台相连。下部桁架的纵梁可以包括组成框架结构的纵梁和其它承重的纵梁。

所述升降约束系统由呈垂直方向设置的导向轨和导向轮组成，导向轨固定在下部桁架横梁端部；所述的导向轮通过万向轴与上部桁架横梁端部，并置于导向轨内。

所述撑杆系统包括若干不同长度的撑杆，若干撑杆上下端分别与上部桁架和下部桁架可拆卸连接。

优选的，所述的撑杆系统由8组不同长度的撑杆组成，分布在底座两侧，每侧4组撑杆。所述的4组撑杆下端铰接在下部桁架横梁上，上端随底座高度升降而通过高强螺栓固定在上部桁架横梁预留孔内，总体呈对称的M形结构。所述预留孔位置根据底座升降梯度值确定。

所述上部桁架横梁上设有若干预留孔，所述撑杆下部铰接在下部桁架横梁上，上端通过高强螺栓固定在预留孔内。

所述下部桁架上设有十字承板，十字承板与旋转底盘（也叫承台）连接。

所述的旋转底盘包括一定尺寸的圆形钢板，通过高强螺栓固定在所述的十字承板上。

所述旋移导轨包括旋转底盘内侧切割的两个半圆形刻槽，尺寸根据地质钻机型号确定。沿旋转底盘外缘的圆周设置刻度线。刻度线范围为圆周360°，精度为0.5°，可定位钻机的旋转角度，控制钻探方位。

本发明无需构筑钢筋混凝土或毛石基础，根据钻探要求利用折叠支腿组和升降控制系统实现垂直方向上等梯次调整底座高度，并利用液压千斤顶支腿非协调升降调节底座上部平整状态，以适应复杂的场地条件。旋转底盘固定于上部桁架结构，通过改变钻机4个控制点在弧形刻槽中固定位置调整钻探方位，并根据底板刻度线指示，实现钻机方位旋转可控性。

本发明具有以下优点：

（1）无需构筑钢筋混凝土或毛石基础，灵活性强，可根据设计钻孔要求调整底座位置；

（2）底座主体部分为折叠式垂直升降支架，高度可灵活调整，以符合不同钻探地点需要；

（3）钻机在底座上可实现360°自由方位角调整；

（4）底座可根据场地不均匀沉降及抬升实时调整，使平台保持水平稳定状态；同理，可使钻机进行小角度倾斜，满足钻探及扫孔需要；

（5）底座可拆卸，整体占用空间面积不大，运输方便。

附图说明

图1新型钻机底座整体侧视图；

图2基座下桁架系统俯视图；

图3基座上桁架系统俯视图；

图4旋转底盘俯视图；

图5新型座机底座整体俯视图；

图6钻机后俯视图；

图7钻机底座起升示意图；

图8钻机底座完全起升示意图；

图9钻机方位调整示意图。

图中，1.下部桁架；2.上部桁架；3.旋转底盘；4.导向轨；5.万向轴；6.导向轮；7.斜撑；8.液压千斤顶支腿；9.柱形支腿；10.横向连杆；11.纵向连杆；12.液压支柱；13.承压纵梁；14.撑杆；15.旋移导轨；16.铰链结构；17.下桁架横梁；18.下桁架纵梁；19.升降横杆；20.上桁架横梁；21.上桁架纵梁；22.预留孔；23.十字承板；24.旋转底盘固定孔；25.刻度线；26.定位指针；27.钻机原来方位刻度；28.调整后钻机方位刻度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-7所示，一种折叠式钻机底座协调升降控制系统，由可控垂直升降式折叠基座和旋转底盘3组成。可控垂直升降式折叠底座包括下部桁架1、上部桁架2、折叠支腿组件、稳定升降结构、垂直升降动力系统、升降约束系统及撑杆系统。

上部桁架2由上桁架横梁20和上桁架纵梁21构成框架结构，下部桁架1由下桁架横梁17、下桁架纵梁18构成框架结构。所述的上、下部桁架2、1由工字钢焊接而成，总体呈矩形，内侧采用斜撑7连接；所述的工字钢构成桁架的横梁和纵梁。

上、下部桁架2、1之间通过四组折叠支腿组件连接，折叠支腿组件分布于上、下部桁架2、1的四角，节点处通过横向连杆10及纵向连杆11铰接，横向连杆10或纵向连杆11连接升降横杆19，升降横杆19与升降动力系统连接。横向连杆10、纵向连杆11和升降横杆共同组成所述稳定升降结构。

在下部桁架1的两下桁架纵梁18之间设有承压重梁13，承压重梁13与液压支柱12的位置相适应。所述垂直升降动力系统包括液压支柱12及液压控制台；所述的液压支柱12两端通过铰链结构16固定在升降横杆19和下部桁架1的承压纵梁13上，经由油管与液压控制台相连。

所述折叠支腿组件由上部的柱形支腿9和下部的液压千斤顶支腿8组成，所述液压千斤顶支腿8与液压控制系统相连。该液压千斤顶支腿8可通过调整后继续升高底座，且可根据起伏场地条件，通过不同步抬升高度，使底座处于水平状态或需要的倾斜状态。

柱形支腿9和下部的液压千斤顶支腿8之间的铰接的节点处通过横向10及纵向连杆11铰接；纵向连杆11中点利用升降横杆19铰接在一起，总体构成“曰”字形稳定升降结构。升降横杆19与液压控制台通过液压支柱12链接，共同组成垂直升降动力系统，推动折叠节点移动和底座高度垂直升降。

下、上部桁架横梁端部分别连接垂直升降导向轨4及导向轮6；下部桁架1与导向轨4间由斜撑7固定，上部桁架2与导向轮6间通过万向轴5连接；导向轮6置于导向轨4内，构成升降约束系统。撑杆系统位于底座两侧，同侧包括4组长度不等撑杆14，撑杆14下端通过铰链固定在下部桁架1上，上部随底座高度变化通过高强螺栓固定在不同的预留孔22内，总体呈双“M”型结构。

钻机底座高度起升中，先将撑杆14上端高强螺栓松解，然后利用液压控制台通过油管控制液压支柱12伸长，液压支柱12推动升降横杆19向斜上方运动，并牵引折叠支腿伸展，间接带动整个“曰”形升降结构整体抬升。在此过程中，通过导向轮6在导向轨4在垂向上约束移动，控制底座高度沿垂直方向增大，保证整体稳定性。待底座高度增加至预设值时，将合适长度的撑杆14上端通过高强螺栓固定在上桁架横梁20内预留固定孔22中，使双“M”形撑杆系统和液压支柱12共同承压，如图7所示。钻机底座高度起升至最大值后，即折叠支腿完全伸展，可利用液压千斤顶支腿8协调起升，进一步增大钻机底座高度。同时，可根据复杂场地条件对液压千斤顶支腿8延伸长度进行非协调性调节，以使钻机保持平整状态或一定的倾斜角度，满足钻探要求。如图8所示。

新型钻机底座旋转盘底包括旋转底盘3、旋移导轨15及定位系统。圆形承板通过高强螺栓24固定在基座上部桁架2上的十字承板23上，圆形承板外缘刻画圆周刻度线25，并于内侧切割两半圆形弧形刻槽，分别构成钻机位置变化时的定位系统和旋移导轨15。钻机利用四脚旋转底盘固定孔24经高强螺栓固定在旋移导轨15内。钻机方位调整过程中，首先松动固定螺栓，然后根据预调方位与当前方位夹角，将定位指针26由于钻机原来方位刻度27旋转至新的方位刻度28，并指引旋转钻机转至预调位置，完成钻机方位的调整，如图9所示。

Claims (8)

1.一种折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：包括下部桁架(1)、上部桁架(2)，下部桁架(1)和上部桁架(2)之间通过撑杆系统和多个折叠支腿组件连接，每个折叠支腿组件中部设有铰接的节点，多个折叠支腿组件的节点之间的通过稳定升降结构连接在一起，稳定升降结构与升降动力系统连接；上部桁架(2)与约束其在垂直方向上移的升降约束系统连接，上部桁架(2)的上端设置旋转底盘(3)，旋转底盘(3)上设置定位指针(26)和用于安装钻机的旋移导轨(15)；

所述上部桁架(2)、下部桁架(1)均包括由横梁和纵梁组成的框架结构；所述折叠支腿组件分布于上、下部桁架的四角，节点处通过横向连杆(10)及纵向连杆(11)铰接，横向连杆(10)或纵向连杆(11)连接升降横杆(19)，升降横杆(19)与升降动力系统连接，横向连杆(10)、纵向连杆(11)和升降横杆(19)共同组成所述稳定升降结构；

所述撑杆系统包括若干不同长度的撑杆(14)，若干撑杆(14)上下端分别与上部桁架(2)和下部桁架(1)可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述升降横杆(19)两端分别固定于两纵向连杆(11)的中点，横向连杆(10)、纵向连杆(11)和升降横杆(19)组成“曰”字型构架。

3.根据权利要求1-2任一项所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述折叠支腿组件由柱形支腿(9)和液压千斤顶支腿(8)组成，所述液压千斤顶支腿(8)与液压控制系统相连。

4.根据权利要求1所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述垂直升降动力系统包括液压支柱(12)及液压控制台；所述的液压支柱(12)两端通过铰链结构固定在升降横杆(19)和下部桁架(1)的纵梁上，经由油管与液压控制台相连。

5.根据权利要求1所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述升降约束系统由呈垂直方向设置的导向轨(4)和导向轮(6)组成，导向轨(4)固定在下部桁架横梁端部；所述的导向轮(6)通过万向轴(5)与上部桁架横梁端部，并置于导向轨(4)内。

6.根据权利要求5所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述上部桁架横梁上设有若干预留孔(22)，所述撑杆(14)下部铰接在下部桁架横梁上，上端通过高强螺栓固定在预留孔(22)内。

7.根据权利要求1所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述下部桁架(1)上设有十字承板(23)，十字承板(23)与旋转底盘(3)连接。

8.根据权利要求1所述的折叠式钻机底座协调升降控制系统，其特征在于：所述旋移导轨(15)包括旋转底盘(3)内侧切割的两个半圆形刻槽，沿旋转底盘(3)外缘的圆周设置刻度线(25)。