CN108360977B - 钻机及其工作臂 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种钻机及其工作臂，工作臂包括推进梁，可滑动地固定在推进梁上的动力装置，以及连接于动力装置用于钻孔的钻杆，钻杆上套设有同轴设置的套管，推进梁上还可滑动地固定有用于驱动套管沿轴向前后运动的推进装置，动力装置和推进装置通过驱动件相连，钻机的工作臂具有：第一工作过程，驱动件处于锁止状态，动力装置带动钻杆向前运动，动力装置通过驱动件推动推进装置向前运动，进而推动套管向前运动；第二工作过程，驱动件处于解锁状态，动力装置位置固定，驱动件驱动推进装置向前运动，进而推动套管进一步向前运动；第三工作过程，驱动件处于锁止状态，动力装置向后运动，动力装置通过驱动件带动推进装置向后运动，钻杆由套管中脱出。

Description

钻机及其工作臂

技术领域

本公开涉及隧道工程领域，具体地，涉及一种钻机及其工作臂。

背景技术

钻机，作为隧道工程中一种重要的凿岩设备，在隧道工程中，需采用多功能钻机进行超前地质预报、管棚支护、钻杆打孔、注浆加固等多种钻孔施工。相关技术中，大多采用三臂凿岩台车等工程机械设备进行打孔，打孔完毕后安装管棚套管进行管棚支护，但是，在卵石、碎石、塌方等土体不稳或较难成孔的地质，打孔完毕后将钻杆拔出时钻孔易发生塌陷，导致管棚套管不易安装，加大施工难度，影响施工进度。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种钻机的工作臂，该工作臂能够在钻孔的同时完成管棚套管的安装，操作方便，提高了施工效率。

本公开的第二个目的是提供一种钻机，该钻机包括本公开提供的钻机的工作臂。

为了实现上述目的，本公开提供一种钻机的工作臂，包括推进梁，可滑动地固定在所述推进梁上的动力装置，以及连接于所述动力装置用于钻孔的钻杆，所述钻杆上套设有同轴设置的套管，所述推进梁上还可滑动地固定有用于驱动所述套管沿轴向前后运动的推进装置，所述动力装置和所述推进装置通过驱动件相连，所述钻机的工作臂具有：第一工作过程，所述驱动件处于锁止状态，所述动力装置带动所述钻杆沿所述推进梁向前运动，所述动力装置通过所述驱动件推动所述推进装置向前运动，进而所述推进装置推动所述套管向前运动；第二工作过程，所述驱动件处于解锁状态，所述动力装置位置固定，所述驱动件驱动所述推进装置向前运动，进而所述推进装置推动所述套管进一步向前运动；第三工作过程，所述驱动件处于锁止状态，所述动力装置沿所述推进梁向后运动，所述动力装置通过所述驱动件带动所述推进装置向后运动，所述钻杆由所述套管中脱出。

可选地，所述驱动件为两个且对称设置在所述钻杆的两侧。

可选地，所述驱动件为推进油缸，所述推进油缸的缸筒固定在所述动力装置上，所述推进油缸的活塞杆固定在所述推进装置上。

可选地，所述推进装置包括可滑动地固定在所述推进梁上的底座，和固定在所述底座上的推管，所述钻杆穿过所述推管与所述动力装置相连，所述推管的前端形成有台阶状结构，所述套管能够抵接在所述台阶状结构的台阶面上。

可选地，所述底座的前端还固定有刮板。

可选地，所述推进梁的两侧形成有向外凸出的滑轨，所述底座侧壁的内侧安装有上下间隔设置的第一滑动滚子，所述第一滑动滚子沿所述滑轨的顶面和底面可滑动。

可选地，所述动力装置包括安装座和固定在所述安装座上用于驱动所述钻杆转动的动力件，所述推进梁的两侧形成有向外凸出的滑轨，所述安装座侧壁的内侧上安装有上下间隔设置的第二滑动滚子，所述第二滑动滚子沿所述滑轨的顶面和底面可滑动。

可选地，所述推进梁上还固定有用于夹持所述钻杆和所述套管的夹具，所述夹具包括位于前端用于夹持的第一夹具和位于后端用于夹持和拧紧的第二夹具。

可选地，所述钻杆的一端连接于所述动力装置上，另一端连接有冲击器，所述冲击器包括连接于所述钻杆的钻头和多个可转动地连接在所述钻头上的扩孔块，在所述第一工作过程和所述第二工作过程，所述动力装置驱动所述钻杆沿一定方向转动，所述扩孔块打开，以用于扩孔；在所述第三工作过程，所述动力装置驱动所述钻杆反向转动，所述扩孔块缩回，以使得所述钻杆能够由所述套管中脱出。

根据本公开的第二个方面，还提供一种钻机，该钻机包括上述的钻机的工作臂。

通过上述技术方案，在第一工作过程中，动力装置带动钻杆向前运动进行钻孔，同时动力装置推动推进装置向前运动，进而推动套管和钻杆同步向前运动，即边打孔边进行套管的安装；打孔完毕后，在第二工作过程中，推进装置能够进一步将套管向前推动一定距离，一次成孔并完成套管的安装，将套管稳定的固定在钻孔内；最后，在第三工作过程中，动力装置带动推进装置和钻杆向后运动，钻杆由套管中脱出并将套管留在钻孔内，本公开提供的钻机的工作臂能够解决难以成孔的地质不易安装管棚套管的问题，操作方便，有效提供了施工效率，降低施工难度。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开提供的钻机的工作臂的整体结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大图；

图3是图1中B部分的局部放大图；

图4是本公开提供的钻机的工作臂后端动力装置和推动装置的结构示意图；

图5是本公开提供的钻机的工作臂前端的结构示意图；

图6是本公开提供的钻机的工作臂钻杆前端的结构示意图。

附图标记说明

1 推进梁 2 动力装置

3 钻杆 4 套管

5 推进装置 6 驱动件

11 滑轨 12 夹具

121 第一夹具 122 第二夹具

123 盖板 124 锁紧件

125 护套 126 定位头

21 安装座 22 动力件

51 底座 52 推管

53 刮板 7 冲击器

61 缸筒 62 活塞杆

71 钻头 72 扩孔块

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“前”、“后”通常是指在本公开提供的钻机的工作臂正常工作的情况下定义的，例如钻杆上钻头所在的一端为“前”，远离钻头的一端为“后”，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1所示，本公开提供一种钻机的工作臂，包括推进梁1，可滑动地固定在推进梁1上的动力装置2，以及连接于动力装置2用于钻孔的钻杆3，其中，钻杆3上套设有同轴设置的套管4，推进梁1上还可滑动地固定有用于驱动套管4沿轴向前后运动的推进装置5，动力装置2和推进装置5通过驱动件6相连，钻机的工作臂具有：第一工作过程，驱动件6处于锁止状态，动力装置2带动钻杆3沿推进梁1向前运动，动力装置2通过驱动件6推动推进装置5向前运动，进而推进装置5推动套管4向前运动；第二工作过程，驱动件6处于解锁状态，动力装置2位置固定，驱动件6驱动推进装置5向前运动，进而推进装置5推动套管4进一步向前运动；第三工作过程，驱动件6处于锁止状态，动力装置2沿推进梁1向后运动，动力装置2通过驱动件6带动推进装置5向后运动，钻杆3由套管4中脱出。

通过上述技术方案，在第一工作过程中，动力装置2带动钻杆3向前运动进行钻孔，同时动力装置2推动推进装置5向前运动，进而推动套管4和钻杆3同步向前运动，即边打孔边进行套管4的安装；打孔完毕后，在第二工作过程中，推进装置5能够进一步将套管4向前推动一定距离，将套管4稳定的固定在钻孔内，可一次成孔并完成套管4的安装，；最后，在第三工作过程中，动力装置2带动推进装置5和钻杆3向后运动，钻杆3由套管4中脱出并将套管4留在钻孔内，本公开提供的钻机的工作臂能够解决难以成孔的地质不易安装管棚套管的问题，操作方便，有效提供了施工效率，降低了施工难度。

在第一工作过程和第三工作过程中，驱动件6均处于锁止状态，起到连接动力装置2和推进装置5的作用，在第二工作过程中，驱动件6处于解锁状态，对推进装置5起到驱动作用，在滑动过程中，为保证推进装置5稳定的滑动，在本公开中，如图2所示，驱动件6为两个且对称设置在钻杆3的两侧，两个驱动件6同时切换至锁止或解锁状态，推进装置5两侧同时被推或被拉，保证在推进梁1上顺利稳定的滑动。

起到连接和驱动双重作用的驱动件6可以为任意适当的结构。在本公开中，如图2所示，驱动件6为推进油缸，推进油缸的缸筒61固定在动力装置2上，推进油缸的活塞杆62固定在推进装置5上，在第一工作过程和第三工作过程中，活塞杆62相对于缸筒61进行锁止，推进油缸起到连接作用，在第二工作过程中，活塞杆62可由缸筒61中伸出，驱动推进装置5向前运动，起到驱动作用。

具体地，如图2和图4所示，推进装置5包括可滑动地固定在推进梁1上的底座51，和固定在底座51上的推管52，钻杆3穿过推管52与动力装置2相连，推管52的前端形成有台阶状结构，套管4能够抵接在台阶状结构的台阶面上，这样，推管52可套在钻杆3上进行前后滑动，同时套管4抵顶在推管52的台阶面上，推进装置5便可推动套管4往前移动，且不会影响钻杆3的正常转动。进一步地，为保证推进装置5在推进梁1上正常顺利的滑动，如图4所示，底座51的前端还固定有刮板53，能够刮掉推进梁1的滑轨11上的灰尘和泥土等。

推进装置5可滑动地固定在推进梁1上，具体地，如图2所示，推进梁1的两侧形成有向外凸出的滑轨11，底座51侧壁的内侧安装有上下间隔设置的第一滑动滚子，第一滑动滚子沿滑轨11的顶面和底面可滑动。第一滑动滚子能够保证底座51沿滑轨11的顺利滑动，同时还能够对底座51起到上下限位的作用，进一步地，在本公开中，底座51的侧壁上还安装有用于左右限位的第三滑动滚子，能够进一步保证推进装置5在推进梁1上的稳定滑动。

动力装置2在驱动钻杆3转动的同时可沿推进梁1前后滑动，同样地，动力装置2也可滑动地固定在推进梁1上，具体地，动力装置2包括安装座21和固定在安装座21上用于驱动钻杆3转动的动力件22，推进梁1的两侧形成有向外凸出的滑轨11，安装座21侧壁的内侧上安装有上下间隔设置的第二滑动滚子，第二滑动滚子沿滑轨11的顶面和底面可滑动，第二滑动滚子能够保证安装座21沿滑轨11的顺利滑动，同时还能够对安装座21起到上下限位的作用，进一步地，在本公开中，安装座21的侧壁上还安装有用于左右限位的第四滑动滚子，进一步保证动力装置2在推进梁1上的稳定滑动。

此外，当需要延长钻杆3，增加钻孔的深度时，如图1和图3所示，推进梁1上还固定有用于夹持钻杆3和套管4的夹具12，夹具12包括位于前端用于夹持的第一夹具121和位于后端用于夹持和拧紧的第二夹具122。具体地，作为本公开的一示例实施方式，钻杆3包括与动力件22连接的第一段和与第一段螺纹连接的第二段，当需要延长钻杆3时，即在第一段和第二段之间增加第三段，套管4包括轴径相同且相互螺纹连接的第一套管段和第二套管段，根据增加第三段钻杆的长度还需在第一套管段和第二套管段之间增加第三套管段。

具体的操作过程如下：首先，第一夹具121夹持住第二段钻杆的头部，动力装置2反向旋转即可断开第一段钻杆和第二段钻杆的连接，并将推进装置5向后移动一定的距离以满足延长钻杆的安装空间，这时可以将增加的第三段钻杆与第一段钻杆相连，第二夹具122夹持住第三段钻杆的尾部，转动第二夹具122的油缸便可将第三段钻杆拧紧，完成钻杆3的延长；其次，将套管套设在钻杆3上，第一夹具121夹紧第二套管段的头部，第三套管段与第一套管段连接，第二夹具122夹紧第三套管段进行拧紧；最后，驱动件6驱动推进装置5向前运动抵顶在套管4上，便可进行钻孔作业。

第一夹具121和第二夹具122能够对钻杆3和套管4起到夹持作用，具体地，如图3所示，第一夹具121和第二夹具122上分别形成有供套管4穿过的开口槽，和用于调节开口槽开口大小的调节旋钮，作为本公开的一示例性实施方式，在第一夹具121开口槽的一端壁上还可转动地连接有用于封闭该开口槽的盖板123，另一端壁上形成有用于锁紧盖板123的锁紧件124，以将套设有套管4的钻杆3稳定地容纳在该夹具的开口槽内，同时，如图5所示，开口槽内还固定有与套管4外径相配合的护套125，护套125包括相互拼接在一起的上护套和下护套，能够避免钻杆3在钻孔转动过程中跑偏。另外，如图5所示，推进梁1的前端还固定有供钻杆3和套管4穿过的定位头126，能够进一步防止钻杆3在旋转冲击下跑偏，起到定位作用。

另外，在钻孔过程中，钻杆3的前端发挥了重要作用，在本公开中，如图5和图6所示，钻杆3的一端连接于动力装置2上，另一端连接有冲击器7，冲击器7可以为市面上销售的任意适当规格的冲击器，具体地，如图6所示，冲击器7包括连接于钻杆3的钻头71和多个可转动地连接在钻头71上的扩孔块72，在第一工作过程和第二工作过程，动力装置2驱动钻杆3沿一定方向转动，扩孔块72打开，以用于扩孔，使套管4能够随钻杆3往前移动进入钻孔内；在第三工作过程，动力装置2驱动钻杆3反向转动，扩孔块72缩回，以使得钻杆3能够由套管4中脱出，将套管4留在钻孔内作为管棚支护使用。该冲击器7以风为动力源进行冲击作业，动力装置2上外接风源，风经钻杆3可到达钻头71，另外，扩孔块72的打开和缩回现有冲击器的结构就能够实现，此处不做过多介绍。

根据本公开的第二个方面，还提供一种钻机，该钻机包括上述的钻机的工作臂，该钻机具有上述钻机的工作臂的所有有益效果，此处不做过多赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种钻机的工作臂，其特征在于，

包括推进梁(1)，可滑动地固定在所述推进梁(1)上的动力装置(2)，以及连接于所述动力装置(2)用于钻孔的钻杆(3)，所述钻杆(3)上套设有同轴设置的套管(4)，所述推进梁(1)上还可滑动地固定有用于驱动所述套管(4)沿轴向前后运动的推进装置(5)，

所述推进装置(5)包括可滑动地固定在所述推进梁(1)上的底座(51)，和固定在所述底座(51)上的推管(52)，所述钻杆(3)穿过所述推管(52)与所述动力装置(2)相连，所述推管(52)的前端形成有台阶状结构，所述套管(4)能够抵接在所述台阶状结构的台阶面上，

所述动力装置(2)和所述推进装置(5)通过驱动件(6)相连，所述驱动件(6)为推进油缸，缸筒(61)固定在所述动力装置(2)上，活塞杆(62)固定在所述推进装置(5)上，

所述钻机的工作臂具有：

第一工作过程，所述活塞杆(62)相对于所述缸筒(61)处于锁止状态，所述动力装置(2)带动所述钻杆(3)沿所述推进梁(1)向前运动，进行钻孔的同时，带动所述缸筒(61)、活塞杆(62)以及所述推进装置(5)向前运动，由所述推进装置(5)推动所述套管(4)与所述钻杆(3)一起向前运动；

第二工作过程，所述动力装置(2)位置固定，所述活塞杆(62)相对于所述缸筒(61)向前移动，驱动所述推进装置(5)向前运动，推动所述套管(4)进一步向前运动；

第三工作过程，所述活塞杆(62)相对于所述缸筒(61)处于锁止状态，所述动力装置(2)沿所述推进梁(1)向后运动，带动所述缸筒(61)和活塞杆(62)以及所述推进装置(5)向后运动，将所述钻杆(3)由所述套管(4)中脱出。

2.根据权利要求1所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述驱动件(6)为两个且对称设置在所述钻杆(3)的两侧。

3.根据权利要求1所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述底座(51)的前端还固定有刮板(53)。

4.根据权利要求3所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述推进梁(1)的两侧形成有向外凸出的滑轨(11)，所述底座(51)侧壁的内侧安装有上下间隔设置的第一滑动滚子，所述第一滑动滚子沿所述滑轨(11)的顶面和底面可滑动。

5.根据权利要求1所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述动力装置(2)包括安装座(21)和固定在所述安装座(21)上用于驱动所述钻杆(3)转动的动力件(22)，所述推进梁(1)的两侧形成有向外凸出的滑轨(11)，所述安装座(21)侧壁的内侧上安装有上下间隔设置的第二滑动滚子，所述第二滑动滚子沿所述滑轨(11)的顶面和底面可滑动。

6.根据权利要求1所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述推进梁(1)上还固定有用于夹持所述钻杆(3)和所述套管(4)的夹具(12)，所述夹具(12)包括位于前端用于夹持的第一夹具(121)和位于后端用于夹持和拧紧的第二夹具(122)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的钻机的工作臂，其特征在于，

所述钻杆(3)的一端连接于所述动力装置(2)上，另一端连接有冲击器(7)，所述冲击器(7)包括连接于所述钻杆(3)的钻头(71)和多个可转动地连接在所述钻头(71)上的扩孔块(72)，

在所述第一工作过程和所述第二工作过程，所述动力装置(2)驱动所述钻杆(3)沿一定方向转动，所述扩孔块(72)打开，以用于扩孔；

在所述第三工作过程，所述动力装置(2)驱动所述钻杆(3)反向转动，所述扩孔块(72)缩回，以使得所述钻杆(3)能够由所述套管(4)中脱出。

8.一种钻机，其特征在于，

包括根据权利要求1-7中任一项所述的钻机的工作臂。