CN105178873B - 一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，与现有技术相比解决了钻机冷却水无法循环使用的缺陷。本发明中过滤沉淀盒安放位置的高程低于钻杆钻孔点的高程；过滤沉淀盒内纵向安装有隔水板，隔水板将过滤沉淀盒分为除污区和净水区，隔水板上设有通孔，过滤沉淀盒的除污区内横向安装有滤网组件且滤网组件位于通孔的上方，除污区内位于滤网组件上方的过滤沉淀盒侧壁上开有水口，进水管的一端位于净水区内，进水管的另一端插在加压循环水箱的进水端处，加压循环水箱的出水端接有出水管，出水管的另一端接在钻机本体的水箱入水口上。本发明能够将岩芯钻机在钻孔作业中流出的冷却水回收，过滤后继续供给钻机钻孔使用。

Description

一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置

技术领域

本发明涉及水循环设备技术领域，具体来说是一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置。

背景技术

在山地、丘陵地区的岩土工程勘察工作中，由于工程区域海拔较高，大型工程勘察钻机搬运、取水困难，适用性差。由此逐步发展出一种背包式岩芯钻机，整体质量约20kg，具有轻便、高效的特点。其主要组成部分有：主机、探杆、钻具、钻头、供水系统等。其中供水系统主要提供钻头冷却水，以减少钻头损耗、降低孔壁阻力、提高钻进效率。

目前，背包式岩芯钻机的钻头冷却水一般由工人用水桶人力挑水上山，然后加入供水系统的压力瓶中，通过人工打气加压的方式将压力瓶中的水压入中空钻杆，再沿着钻杆空腔流到钻头部位。冷却水从钻头流入钻孔内，再沿着钻孔壁向上流出钻孔，完成对钻头的冷却、对孔壁的润滑过程。此时水体从孔口流出，沿着地表流失，不能再重复利用。导致现在的背包式岩芯钻机供水系统存在着以下缺点：

1、水量消耗巨大，据已有经验，冷却水消耗量约40-60升/小时，这些冷却水白白沿地表流失，没有利用起来；

2、由于水量消耗巨大，必须人工挑水上山进行补充，考虑到山地海拔较高且无明显通行道路，人工挑水上山的方式对人力损耗巨大，有时一担水挑上山需要1-2个小时，必须停机等待，整个过程费时费力、工作效率低下；

3、采用压力瓶压水的方式，使得一旦压力瓶中的水用完后必须停机加水，或者更换成另一个装满水的压力瓶，降低了工作效率；

4、采用压力瓶压水方式的同时，必须占用一个人力进行不间断压水，增加了人力成本。

如何设计出一种专用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中钻机冷却水无法循环使用的缺陷，提供一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，包括钻机本体和加压循环水箱，钻机本体上安装有钻杆，还包括过滤沉淀盒，过滤沉淀盒安放位置的高程低于钻杆钻孔点的高程；

过滤沉淀盒内纵向安装有隔水板，隔水板将过滤沉淀盒分为除污区和净水区，隔水板上设有通孔，过滤沉淀盒的除污区内横向安装有滤网组件且滤网组件位于通孔的上方，除污区内位于滤网组件上方的过滤沉淀盒侧壁上开有水口，进水管的一端位于净水区内，进水管的另一端插在加压循环水箱的进水端处，加压循环水箱的出水端接有出水管，出水管的另一端接在钻机本体的水箱入水口上。

还包括导流管和汇流器，汇流器包括汇流盘，汇流盘的圆心处设有中孔，护壁管垂直安装在中孔的下方，汇流盘的侧壁上设有引流口，护壁管、汇流盘和引流口三者相通，导流管的一端插在水口上，导流管的另一端插在引流口上。

还包括Y型水过滤器，Y型水过滤器安装在进水管和加压循环水箱的进水端之间。

所述的滤网组件包括设在过滤沉淀盒上的左凸起A和设在隔水板上的右凸起A，下滤网放置在左凸起A和右凸起A上。

所述的护壁管的下部设有刃口。

所述的滤网组件还包括设在过滤沉淀盒上的左凸起B和设在隔水板上的右凸起B，左凸起B位于左凸起A上方，右凸起B位于右凸起A上方，左凸起B和右凸起B两者之间的水平距离大于左凸起A和右凸起A两者之间的水平距离，上滤网放置在左凸起B和右凸起B上。

所述的上滤网的网眼大于下滤网的网眼。

有益效果

本发明的一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，与现有技术相比能够将岩芯钻机在钻孔作业中流出的冷却水回收，过滤后继续供给钻机钻孔使用。其极大地降低了背包式岩芯钻机冷却水的消耗量，提高了冷却水利用效率。冷却水由原来的100%流失，转变为10%-20%的土体渗入流失，其余80%-90%的水体都进入过滤循环环节进行重复利用。其减少了人力资源的消耗，工作人员只需一次带水上山，即可实现循环利用，不必再反复下山挑水。其提高了背包式岩芯钻机的工作效率，整个钻进过程中不必插拔进、出水管，也不必停机等待挑水或是加水，有效工作时间大大延长。具有轻质便携、操作简单的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明加装汇流器后的结构示意图；

图3为本发明中汇流器的结构正视图；

图4为本发明中汇流器的结构俯视图；

图5为本发明中过滤沉淀盒的结构正视图；

图6为本发明中过滤沉淀盒的结构俯视图；

图7为本发明中下滤网的结构俯视图；

图8为本发明中加压循环水箱的结构正视图；

图9为本发明中加压循环水箱的结构后视图；

图10为本发明中加压循环水箱的透视图；

其中，1-钻机本体、2-钻杆、3-汇流器、4-导流管、5-过滤沉淀盒、6-滤网组件、7-通孔、8-进水管、9-Y型水过滤器、11-加压循环水箱、12-出水管、15-出水端、23-水口、28-刃口、29-引流口、30-汇流盘、31-护壁管、32-中孔、41-充电口、42-电源开关、43-电量显示板、44-隔膜泵调整钮、45-背带、46-把手、47-密封盖、48-电动隔膜泵、49-充电电池、51-隔水板、52-除污区、53-净水区、61-左凸起A、62-右凸起A、63-下滤网、64-左凸起B、65-右凸起B、66-上滤网、67-螺钉、68-网眼。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，包括钻机本体1和加压循环水箱11，钻机本体1上安装有钻杆2，钻机本体1控制钻杆2进行岩芯取样作业。加压循环水箱11用于供压循环，可以使用微型水泵，也可以使用电动喷雾器，对其改造加上抽水加压的功能，按实际情况加一个进水管，并做一个密封盖，实现抽真空的功能即可。使用简单改装后的电动喷雾器可以方便携带，安装简便。如图8、图9和图10所示，加压循环水箱11内部可以设计一个充电电池49，连上电动隔膜泵48，电动隔膜泵48一端接出水端15，另一端位于加压循环水箱11箱体内，通过电动隔膜泵48将加压循环水箱11箱体内的水从出水端15往外输送。加压循环水箱11箱体上设有密封盖47，以配合实现抽真空功能。加压循环水箱11背面设有背带45，以方便背负上山；加压循环水箱11的上部设有把手46，以方便携带。加压循环水箱11的正面根据需要可以设计充电口41，方便充电电池49充电；还可以设计电源开关42，方便电源控制；电量显示板43用于显示充电电池49的电量；隔膜泵调整钮44用于控制电动隔膜泵48的供水压力。

由于钻孔作业后流出的水中带有土渣，使用过滤沉淀盒5进行污水过滤，从而方可重新送入钻机本体1进行循环使用。过滤沉淀盒5安放位置的高程低于钻杆2钻孔点的高程，即过滤沉淀盒5低于钻杆2的钻孔点，除污区52内位于滤网组件6上方的过滤沉淀盒5侧壁上开有水口23，钻杆2在作业中从钻孔点流出的水可以通过水口23自然流入过滤沉淀盒5中。

如图5和图6所示，过滤沉淀盒5内纵向安装有隔水板51，隔水板51将过滤沉淀盒5分为除污区52和净水区53。隔水板51上设有通孔7，除污区52和净水区53通过通孔7相通，通孔7的数量可以为多个，也可以在通孔7上也安装筛网，进一步起到过滤作用。过滤沉淀盒5的除污区52内横向安装有滤网组件6且滤网组件6位于通孔7的上方，滤网组件6起到过滤作用，滤网组件6包括设在过滤沉淀盒5上的左凸起A61和设在隔水板51上的右凸起A62，左凸起A61和右凸起A62可以设计成台阶状，下滤网63放置在左凸起A61和右凸起A62上。使用限位式的滤网安装方式，方便了清洗和更换。如图7所示，下滤网63上设有多个网眼68，通过螺钉67分别固定安装在左凸起A61和右凸起A62上。为了增加过滤效果，滤网组件6还包括设在过滤沉淀盒5上的左凸起B64和设在隔水板51上的右凸起B65，左凸起B64位于左凸起A61上方，右凸起B65位于右凸起A62上方，即在左凸起A61和右凸起A62上部再形成一个台阶状的滤网限位安装台。左凸起B64和右凸起B65两者之间的水平距离大于左凸起A61和右凸起A62两者之间的水平距离，即下滤网63比上滤网66要小，下滤网63可以直接安放在左凸起A61和右凸起A62上，上滤网66则直接放置在左凸起B64和右凸起B65上。上滤网66的网眼可以大于下滤网63的网眼，先利用上滤网66进行初步过滤，再通过下滤网63进行二次过滤。同样，为了增加过滤效果，还可以在进水管8和加压循环水箱11的进水端之间加装Y型水过滤器9。

进水管8的一端位于净水区53内，进水管8的另一端插在加压循环水箱11的进水端处，通过加压循环水箱11将净水区53内净化后的水吸入加压循环水箱11中。加压循环水箱11的出水端15接有出水管12，出水管12的另一端接在钻机本体1的水箱入水口上，净化后的水通过出水管12在电动隔膜泵48的压力作用下再次送入加压循环水箱11的水箱，以进行循环使用。

仅仅通过过滤沉淀盒5安放位置与钻杆2钻孔点的高程差，将钻孔点流出的水引入水口23，在实际应用中难以保证水流方向的引导准确性。因此针对这一问题，如图2所示，还可以设计专用于准确引导钻杆2钻孔点涌出的水流而设计的汇流器3。如图3和图4所示，汇流器3包括汇流盘30，汇流盘30为圆形，上部无上盖，圆周设有挡水的护板，汇流盘30的圆心处设有中孔32，中孔32用于钻杆2的穿过。护壁管31垂直安装在中孔32的下方，护壁管31的直径根据实际需要设计直径稍大于钻杆2的直径，可以保证钻杆2在护壁管31内自由转动、不受限制。护壁管31可以起到多个作用，一可以将污水更好的导出，以防止涌入土层中；二可以给钻杆2的钻孔作业起到一定的引导作用；三是防止在钻孔作用时由于钻杆2而带来的位移。护壁管31的下部设有刃口28，可以方便汇流器3插入土中。汇流盘30的侧壁上设有引流口29，护壁管31、汇流盘30和引流口29三者相通，从护壁管31内涌出的水经过汇流盘30从引流口29流出。导流管4的一端插在水口23上，导流管4的另一端插在引流口29上，将引流口29流出的污水直接引导至引流口29上，送入除污区52进行过滤。

实际使用时，首先在钻孔处挖掘小孔安放汇流器3，使汇流器3的护壁管31完全插入土中，之后在汇流器3的引流口29外地势相对较低处安放好过滤沉淀盒5，并将导流管4与过滤沉淀盒5的水口23联接好；使导流管4正对着引流口29，保证孔口流出的冷却水可以顺着引流口29流入导流管4中。然后将加压循环水箱11靠近过滤沉淀盒5水平放置，此时加压循环水箱11内上部空间装满了从山下背上来的水体；连接好进水管8和出水管12，加压循环水箱11工作，同时开启钻机本体1，整个系统开始工作。

开始时，过滤沉淀盒5中还未流入待过滤冷却水，此时进水管8只进入空气，保证加压循环水箱11中内外大气压力的平衡。随着冷却水逐渐从孔口反出，冷却水首先由导流管4进入过滤沉淀盒5，经过除污区52的两层过滤后，通过过流孔7进入净水区53并淹没进水管8。在加压循环水箱11的电动隔膜泵48的抽吸下，水位持续下降，此时加压循环水箱11内中产生负压，加压循环水箱11外的大气压力逐渐大于内部的大气压力，过滤沉淀盒5中过滤后的水就在负压的作用下进入进水管8，然后进入Y型水过滤器9再次过滤，之后进入加压循环水箱11内，再通过出水管12送回钻机本体1，完成了整个水体的循环过程。在钻进过程中，如果发现钻头冷却水的水压不够，可以调节隔膜泵调整钮44，增加电动隔膜泵48电机转速，提高供水压力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，包括钻机本体（1）和加压循环水箱（11），钻机本体（1）上安装有钻杆（2），其特征在于：还包括过滤沉淀盒（5），过滤沉淀盒（5）安放位置的高程低于钻杆（2）钻孔点的高程；

过滤沉淀盒（5）内纵向安装有隔水板（51），隔水板（51）将过滤沉淀盒（5）分为除污区（52）和净水区（53），隔水板（51）上设有通孔（7），过滤沉淀盒（5）的除污区（52）内横向安装有滤网组件（6）且滤网组件（6）位于通孔（7）的上方，除污区（52）内位于滤网组件（6）上方的过滤沉淀盒（5）侧壁上开有水口（23），进水管（8）的一端位于净水区（53）内，进水管（8）的另一端插在加压循环水箱（11）的进水端处，加压循环水箱（11）的出水端（15）接有出水管（12），出水管（12）的另一端接在钻机本体（1）的水箱入水口上；

还包括导流管（4）和汇流器（3），汇流器（3）包括汇流盘（30），汇流盘（30）的圆心处设有中孔（32），护壁管（31）垂直安装在中孔（32）的下方，汇流盘（30）的侧壁上设有引流口（29），护壁管（31）、汇流盘（30）和引流口（29）三者相通，导流管（4）的一端插在水口（23）上，导流管（4）的另一端插在引流口（29）上；

所述的滤网组件（6）包括设在过滤沉淀盒（5）上的左凸起A（61）和设在隔水板（51）上的右凸起A（62），下滤网（63）放置在左凸起A（61）和右凸起A（62）上；所述的滤网组件（6）还包括设在过滤沉淀盒（5）上的左凸起B（64）和设在隔水板（51）上的右凸起B（65），左凸起B（64）位于左凸起A（61）上方，右凸起B（65）位于右凸起A（62）上方，左凸起B（64）和右凸起B（65）两者之间的水平距离大于左凸起A（61）和右凸起A（62）两者之间的水平距离，上滤网（66）放置在左凸起B（64）和右凸起B（65）上；所述的上滤网（66）的网眼大于下滤网（63）的网眼。

2.根据权利要求1所述的一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，其特征在于：还包括Y型水过滤器（9），Y型水过滤器（9）安装在进水管（8）和加压循环水箱（11）的进水端之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于背包式岩芯钻机的冷却水过滤循环装置，其特征在于：所述的护壁管（31）的下部设有刃口（28）。