CN108930512A - 一种可拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法，包括旋转进给筒、升降支架、提升电机、钻探电机和钻头，还包括有驱动筒和多个延长筒，延长筒活动拼接在驱动筒上，并且多个延长筒之间也活动拼接在一起，所述电机箱的上端通过固定的轴承转动连接有竖直的驱动轴，螺旋提升叶片的外径与驱动筒的内壁直径相等；驱动轴的顶端活动活动拼接有与延长筒对应的拼接轴。本发明通过能够延长的筒以及能够延长的旋转的螺旋提升叶片，根据钻探需要的深度自由灵活的增加，将内部钻探产生的岩石、泥土等直接送出，便于对泥土的清理；在钻探过程中内部岩石、土壤等的向上移动不会对孔的侧壁上造成破坏，利用筒进行隔绝，使得钻孔更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工领域，具体是一种可拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法。
背景技术
钻探技术又称无钻机钻探技术，主要可以用于沙漠、极地、沼泽等极端恶劣环境下的勘探钻井作业。钻探设备在工作过程中，采用一种自掩埋钻井方法。这种钻井方法的工作过程是钻头采用特殊设计，在将岩石破碎的同时，通过钻头内部螺旋输送杆结构将岩屑泥土等向上输送，从设备的顶端送出，但是，该中钻探方式的在进给时土壤与钻孔的内壁挤压，对孔壁的土壤、岩石等造成撞击，破坏其表层，使得钻探后的钻孔不平整，影响后续作业的要求，另外，土壤在不平整的孔中不易向上输送，导致土壤易卡住，影响施工进度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可拼接的钻探设备，包括旋转进给筒、升降支架、提升电机、钻探电机和钻头，还包括有驱动筒和多个延长筒，延长筒活动拼接在驱动筒上，并且多个延长筒之间也活动拼接在一起，升降支架的下侧固定安装有多个在竖直方向上升降的升降机，升降机置于地面上，通过升降机改变升降支架的高度，便于钻探设备的安装拼接；所述驱动筒同轴设置在旋转进给筒的上方，旋转进给筒相对驱动筒转动，所述的钻头固定安装在旋转进给筒的下端，旋转的旋转进给筒带动钻头使其对下方的岩石、土层进行钻孔，驱动筒的下端内通过固定架固定有密封的电机箱，电机箱内固定安装有钻探电机，钻探电机的输出轴竖直向下，且钻探电机的输出位于驱动筒的中心轴上，钻探电机的输出轴下端深入到旋转进给筒内并且与进给筒固定，驱动进给筒转动；在所述旋转进给筒的侧壁上固定有若干个向外的侧壁刀片；所述电机箱的上端通过固定的轴承转动连接有竖直的驱动轴，驱动轴的侧壁上同轴固定安装有螺旋提升叶片，螺旋提升叶片的外径与驱动筒的内壁直径相等，使得驱动筒与螺旋提升叶片之间结构间隙小，通过螺旋提升叶片能够将驱动筒底部的岩石、泥土等向上输送；驱动轴的顶端活动活动拼接有与延长筒对应的拼接轴，拼接轴上也同轴固定安装有螺旋提升叶片；所述提升电机固定安装在升降支架上，提升电机的输出轴与拼接轴同轴，并且提升电机的下端固定有卡接块，便于与下方的拼接轴上端的卡接座连接，实现驱动拼接轴转动。
进一步的：所述侧壁刀片沿旋转进给筒的外壁向外侧倾斜，侧壁刀片的内侧对应的旋转进给筒侧壁上设置进口，使侧壁刀片切割的岩石、泥土等通过进口进入到旋转进给筒内，在旋转进给筒内向上输送。
进一步的：所述侧壁刀片的高度为3-6mm，为旋转进给筒的侧壁与土壤之间留有一定的间隙，减少上方的驱动筒、延长筒与孔内壁的摩擦力。
进一步的：所述延长筒的下端一体设置有一圈向下凸出的连接块，驱动筒的上端开设有一圈向下凹陷的与连接块配合的连接槽，连接块竖直向下插入到连接槽中，将驱动筒、延长筒密封连接；所述延长筒的上端也设置有一圈向下凹陷的与连接块配合的连接槽，使得延长筒的上端还能够连接另外一个延长筒，从而延长钻探设备的钻探深度，使内部的土壤沿延长筒的内壁向上输送，从最上端的延长筒顶部向外溢出。
进一步的：所述驱动轴的上端同轴固定有水平的卡接座，卡接座内部开设圆形槽，并且在圆形槽的侧壁上开设有若干个卡槽，所述的延长筒对应的内部中心轴上设置有竖直的拼接轴，拼接轴的下端固定有卡接块，卡接块为圆形盘，卡接块与卡接座的圆形槽直径相等，卡接块的侧壁上对应的卡接座中的卡槽位置固定有卡凸，卡接块通过卡槽、卡凸连接在卡接座内，使拼接轴与驱动轴同步转动，所述拼接轴的上端也固定有卡接块，使拼接轴的上端还能够连接另外一个拼接轴，延长输送的长度，拼接轴的侧壁上也固定有螺旋提升叶片，将驱动筒向上输送的岩石、泥土等继续向上输送。
进一步的：所述驱动轴的长度与驱动筒的高度相等，拼接轴的长度的与延长筒的高度相等。
一种应用可拼接的钻探设备的钻探方法，包括以下步骤：
首先将升降支架通过升降机支撑架设在钻探位置上方，调节升降机使升降支架位于最高处，将旋转进给筒、驱动筒至于钻探位置，通过升降机调节升降支架，使升降支架向下移动，将提升电机输出轴上的卡接座与驱动轴上端的卡接块对其连接，继续驱动升降机使钻头具有向下的压力，启动钻探电机驱动旋转进给筒以及钻头转动，在升降支架压力作用下向下进给；
然后驱动筒进给到地面内后，将升降支架通过升降机向上升起，将拼接轴装在延长筒中，延长筒连通拼接轴移动到驱动筒的上方，通过连接块、连接槽使驱动筒、延长筒拼接，通过拼接轴下端的卡接块与驱动轴上端的卡接座拼接，再将升降支架放下，将提升电机输出轴上的卡接块与拼接轴上端的卡接座拼接，拼接完成，再次驱动升降机向下，实现进给；在不断的深入过程中多个延长筒拼接，将内部的岩石、土壤等能够顺利的从上端向外溢出，及时排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过能够延长的筒以及能够延长的旋转的螺旋提升叶片，根据钻探需要的深度自由灵活的增加，将内部钻探产生的岩石、泥土等直接送出，自动化程度高，便于对泥土的清理；在钻探过程中内部岩石、土壤等的向上移动不会对孔的侧壁上造成破坏，利用筒进行隔绝，使得钻孔更加稳定，符合建筑施工要求，保证施工安全，减轻工人的劳动清理难度。
附图说明
图1为一种可拼接的钻探设备的结构示意图。
图2为一种可拼接的钻探设备中旋转进给筒的结构示意图。
图3为一种可拼接的钻探设备中卡接座的结构示意图。
图4为一种可拼接的钻探设备中卡接块的结构示意图。
图5为图1中A的放大结构示意图。
图中：1-旋转进给筒，2-驱动筒，3-延长筒，4-升降支架，5-升降机，6-提升电机，7-钻探电机，8-钻头，9-连接支架，10-固定架，11-驱动轴，12-拼接轴，13-螺旋提升叶片，14-卡接座，15-卡接块，16-侧壁刀片，17-卡槽，18-卡凸，19-连接块，20-连接槽，21-电机箱，22-轴承。
具体实施方式
请参阅图，本发明实施例中，一种可拼接的钻探设备，包括旋转进给筒1、升降支架4、提升电机6、钻探电机7和钻头8，还包括有驱动筒2和延长筒3，升降支架4的下侧固定安装有多个在竖直方向上升降的升降机5，升降机5置于地面上，通过升降机5改变升降支架4的高度，便于钻探设备的安装拼接；所述驱动筒2同轴设置在旋转进给筒1的上方，旋转进给筒1的上端与驱动筒2的下端之间的距离小于2mm，旋转进给筒1相对驱动筒2转动，所述的钻头8固定安装在旋转进给筒1的下端，旋转的旋转进给筒1带动钻头8使其对下方的岩石、土层进行钻孔，驱动筒2的下端内通过固定架10固定有密封的电机箱21，电机箱21内固定安装有钻探电机7，钻探电机7的输出轴竖直向下，且钻探电机7的输出位于驱动筒2的中心轴上，钻探电机7的输出轴下端深入到旋转进给筒1内，并且末端上固定安装有焊接在旋转进给筒1内壁上的连接支架9，通过连接支架9连接旋转进给筒1，使旋转进给筒1在钻探电机7的驱动下转动。
在所述旋转进给筒1的侧壁上固定有若干个向外的侧壁刀片16，侧壁刀片16沿旋转进给筒1的外壁向外侧倾斜，侧壁刀片16的内侧对应的旋转进给筒1侧壁上设置进口，使侧壁刀片16切割的岩石、泥土等通过进口进入到旋转进给筒1内，在旋转进给筒1内向上输送，侧壁刀片16的高度为3-6mm，为旋转进给筒1的侧壁与土壤之间留有一定的间隙，减少上方的驱动筒2、延长筒3与孔内壁的摩擦力。
所述电机箱21的上端通过固定的轴承22转动连接有竖直的驱动轴11，驱动轴11的长度与驱动筒2的高度相等，驱动轴11的侧壁上同轴固定安装有螺旋提升叶片13，螺旋提升叶片13的外径与驱动筒2的内壁直径相等，使得驱动筒2与螺旋提升叶片13之间结构间隙小，通过螺旋提升叶片13能够将驱动筒2底部的岩石、泥土等向上输送。
所述延长筒3同轴设置在驱动筒2的上方，在延长筒3的下端一体设置有一圈向下凸出的连接块19，驱动筒2的上端开设有一圈向下凹陷的与连接块19配合的连接槽20，连接块19竖直向下插入到连接槽20中，将驱动筒2、延长筒3密封连接；所述延长筒3的上端也设置有一圈向下凹陷的与连接块19配合的连接槽20，使得延长筒3的上端还能够连接另外一个延长筒3，从而延长钻探设备的钻探深度，使内部的土壤沿延长筒3的内壁向上输送，从最上端的延长筒3顶部向外溢出；所述驱动轴11的上端同轴固定有水平的卡接座14，卡接座14内部开设圆形槽，并且在圆形槽的侧壁上开设有若干个卡槽17，所述的延长筒3对应的内部中心轴上设置有竖直的拼接轴12，拼接轴12的下端固定有卡接块15，卡接块15为圆形盘，卡接块15与卡接座14的圆形槽直径相等，卡接块15的侧壁上对应的卡接座14中的卡槽17位置固定有卡凸18，卡接块15通过卡槽17、卡凸18连接在卡接座14内，使拼接轴12与驱动轴11同步转动，所述拼接轴12的上端也固定有卡接块15，使拼接轴12的上端还能够连接另外一个拼接轴12，延长输送的长度，拼接轴12的侧壁上也固定有螺旋提升叶片13，将驱动筒2向上输送的岩石、泥土等继续向上输送。
所述提升电机6固定安装在升降支架4上，提升电机6的输出轴与拼接轴12同轴，并且提升电机6的下端固定有卡接块15，便于与下方的拼接轴12上端的卡接座14连接，实现驱动拼接轴12转动。
一种利用可拼接钻探设备的钻探方法，包括以下步骤：
首先将升降支架4通过升降机5支撑架设在钻探位置上方，调节升降机5使升降支架4位于最高处，将旋转进给筒1、驱动筒2至于钻探位置，通过升降机5调节升降支架4，使升降支架4向下移动，将提升电机6输出轴上的卡接座14与驱动轴11上端的卡接块15对其连接，继续驱动升降机5使钻头8具有向下的压力，启动钻探电机7驱动旋转进给筒1以及钻头8转动，在升降支架4压力作用下向下进给，在延长筒3的外侧可以增加辅助支架，保证延长筒3在竖直方向上向下移动，保证设备稳定向下进给；在向下进给的同时提升电机6驱动驱动轴11转动，在驱动筒2的顶部向内部灌水，使内部润滑，便于岩石、土料等向上输送，从驱动筒2的顶部向外侧溢出，从驱动筒2的外侧将溢出的岩石、土料等收集送出；
然后，驱动筒2进给到地面内后，将升降支架4通过升降机5向上升起，将拼接轴12装在延长筒3中，将延长筒3连通拼接轴12移动到驱动筒2的上方，通过连接块19、连接槽20使驱动筒2、延长筒3拼接，通过拼接轴12下端的卡接块15与驱动轴11上端的卡接座14拼接，再将升降支架4放下，将提升电机6输出轴上的卡接块15与拼接轴12上端的卡接座14拼接，拼接完成，再次驱动升降机5向下，实现进给；在不断的深入过程中多个延长筒3拼接，将内部的岩石、土壤等能够顺利的从上端向外溢出，及时排出。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种可拼接的钻探设备，包括旋转进给筒（1）、升降支架（4）、提升电机（6）、钻探电机（7）和钻头（8），其特征在于，还包括有驱动筒（2）和多个延长筒（3），延长筒（3）活动拼接在驱动筒（2）上，并且多个延长筒（3）之间也活动拼接在一起，升降支架（4）的下侧固定安装有多个在竖直方向上升降的升降机（5），升降机（5）置于地面上；所述驱动筒（2）同轴设置在旋转进给筒（1）的上方，所述的钻头（8）固定安装在旋转进给筒（1）的下端，驱动筒（2）的下端内通过固定架（10）固定有密封的电机箱（21），电机箱（21）内固定安装有钻探电机（7），钻探电机（7）的输出轴竖直向下，且钻探电机（7）的输出位于驱动筒（2）的中心轴上，钻探电机（7）的输出轴下端深入到旋转进给筒（1）内并且与进给筒（1）固定；在所述旋转进给筒（1）的侧壁上固定有若干个向外的侧壁刀片（16）；所述电机箱（21）的上端通过固定的轴承（22）转动连接有竖直的驱动轴（11），驱动轴（11）的侧壁上同轴固定安装有螺旋提升叶片（13），螺旋提升叶片（13）的外径与驱动筒（2）的内壁直径相等；驱动轴（11）的顶端活动活动拼接有与延长筒（3）对应的拼接轴（12），拼接轴（12）上也同轴固定安装有螺旋提升叶片（13）；所述提升电机（6）固定安装在升降支架（4）上，提升电机（6）的输出轴与拼接轴（12）同轴，并且提升电机（6）的下端固定有卡接块（15）。
2.根据权利要求1所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述侧壁刀片（16）沿旋转进给筒（1）的外壁向外侧倾斜，侧壁刀片（16）的内侧对应的旋转进给筒（1）侧壁上设置进口。
3.根据权利要求1或2所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述侧壁刀片（16）的高度为3-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述延长筒（3）的下端一体设置有一圈向下凸出的连接块（19），驱动筒（2）的上端开设有一圈向下凹陷的与连接块（19）配合的连接槽（20），连接块（19）竖直向下插入到连接槽（20）中，将驱动筒（2）、延长筒（3）密封连接；所述延长筒（3）的上端也设置有一圈向下凹陷的与连接块（19）配合的连接槽（20）。
5.根据权利要求1所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述驱动轴（11）的上端同轴固定有水平的卡接座（14），卡接座（14）内部开设圆形槽，并且在圆形槽的侧壁上开设有若干个卡槽（17），所述的延长筒（3）对应的内部中心轴上设置有竖直的拼接轴（12），拼接轴（12）的下端固定有卡接块（15），卡接块（15）为圆形盘，卡接块（15）与卡接座（14）的圆形槽直径相等，卡接块（15）的侧壁上对应的卡接座（14）中的卡槽（17）位置固定有卡凸（18），卡接块（15）通过卡槽（17）、卡凸（18）连接在卡接座（14）内，使拼接轴（12）与驱动轴（11）同步转动，所述拼接轴（12）的上端也固定有卡接块（15），拼接轴（12）的侧壁上也固定有螺旋提升叶片（13）。
6.根据权利要求1或5所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述驱动轴（11）的长度与驱动筒（2）的高度相等，拼接轴（12）的长度的与延长筒（3）的高度相等。
7.根据权利要求1所述的一种可拼接的钻探设备，其特征在于：所述旋转进给筒（1）的上端与驱动筒（2）的下端之间的距离小于2mm。
8.一种应用如权利要求1所述的可拼接的钻探设备的钻探方法，其特征在于：包括以下步骤：
首先将升降支架（4）通过升降机（5）支撑架设在钻探位置上方，调节升降机（5）使升降支架（4）位于最高处，将旋转进给筒（1）、驱动筒（2）至于钻探位置，通过升降机（5）调节升降支架（4），使升降支架（4）向下移动，将提升电机（6）输出轴上的卡接座（14）与驱动轴（11）上端的卡接块（15）对其连接，继续驱动升降机（5）使钻头（8）具有向下的压力，启动钻探电机（7）驱动旋转进给筒（1）以及钻头（8）转动，在升降支架（4）压力作用下向下进给；
然后驱动筒（2）进给到地面内后，将升降支架（4）通过升降机（5）向上升起，将拼接轴（12）装在延长筒（3）中，延长筒（3）连通拼接轴（12）移动到驱动筒（2）的上方，通过连接块（19）、连接槽（20）使驱动筒（2）、延长筒（3）拼接，通过拼接轴（12）下端的卡接块（15）与驱动轴（11）上端的卡接座（14）拼接，再将升降支架（4）放下，将提升电机（6）输出轴上的卡接块（15）与拼接轴（12）上端的卡接座（14）拼接，拼接完成，再次驱动升降机（5）向下，实现进给；在不断的深入过程中多个延长筒（3）拼接，将内部的岩石、土壤顺利的从上端向外溢出，及时排出。
9.根据权利要求8所述的一种应用可拼接的钻探设备的钻探方法，其特征在于，延长筒（3）的外侧可以增加辅助支架，保证延长筒（3）在竖直方向上向下移动；在驱动筒（2）的顶部向内部灌水，使内部润滑。
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