CN109441385B - 用于便携式钻探的激振装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于便携式钻探的激振装置，一种用于便携式钻探的激振装置，激振轴座与固定座连接，固定座用于直接或间接与钻杆连接；激振轴可转动的安装在激振轴座，激振轴的端头固设有偏心块，激振轴设有扭矩部，或者激振轴与传动机构连接，所述的传动机构设有扭矩部。优选的方案中，所述的激振轴座与激振环固定连接，激振环通过多个钢质的弹性柱与固定座固定连接。所述的固定座为多个。所述的激振轴两端均设有偏心块，各个激振轴之间通过传动机构连接。本发明能够用于给便携式的钻进装置提供激振力，以提高钻进效率。且安装和拆卸非常方便。

Description

用于便携式钻探的激振装置

技术领域

本发明涉及一种便携式施工设备领域，特别是一种用于便携式钻探的激振装置。

背景技术

在野外钻探施工中，例如水利设施施工、矿物钻探施工、水源钻探施工中，需要在交通不便的位置采样，现有的钻机等设备运输不便，造成钻探施工的成本较高，效率较低。目前尚未见能够便携的钻探施工设备。而钻探施工中，首先需要解决钻杆的旋转驱动问题，由于野外电力获取不便，如果在重量限制的条件下，实现钻杆的旋转驱动，且便于快速安装、拆卸和维护，能够实现易损件的自补偿，无故障使用寿命长，结构简单耐用，存在的技术困难较大。在钻探过程中，通过施加激振，使振动频率接近岩层的固有频率，能够大幅提高钻进效率，但是由于钻杆处于旋转状态中，如何安装，如果实现激振力的可靠传递，具有较大的技术困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于便携式钻探的激振装置，能够在交通不便，没有电源的位置完成钻探施工时，用于辅助钻进，提高钻探效率。优选的方案中，能够便于激振装置的安装，确保激振力的可靠传递。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于便携式钻探的激振装置，激振轴座与固定座连接，固定座用于直接或间接与钻杆连接；

激振轴可转动的安装在激振轴座，激振轴的端头固设有偏心块，激振轴设有扭矩部，或者激振轴与传动机构连接，所述的传动机构设有扭矩部。

优选的方案中，所述的激振轴座与激振环固定连接，激振环通过多个钢质的弹性柱与固定座固定连接。

优选的方案中，所述的固定座为带有开口的环，在开口的位置通过螺栓连接。

优选的方案中，所述的固定座为多个。

优选的方案中，所述的激振轴两端均设有偏心块，

各个激振轴之间通过传动机构连接。

优选的方案中，在激振轴的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴连接；

或者在激振轴上设有第一螺旋齿轮，在固定座设有轴线垂直的第二螺旋齿轮，第二螺旋齿轮的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴连接。

优选的方案中，所述的固定座固定安装在卡瓦装置的壳体上，卡瓦装置与钻杆套接；

所述的卡瓦装置中，输入齿轮和锁定齿轮可转动的安装在壳体内，输入齿轮与锁定齿轮啮合连接；

在锁定齿轮的内壁，设有多个圆柱滑槽，圆柱滑槽内活动安装有锁定齿，所述的锁定齿中，圆柱体活动安装在圆柱滑槽内，在圆柱体的侧壁设有正锁定齿和反锁定齿，用于在正转或反转时将钻杆锁定；

在输入齿轮的端头设有扭矩部；

在正锁定齿和反锁定齿之间的位置，朝向钻杆的方向设有摩擦块；

在卡瓦装置底部的位置，钻杆上还固设有卡箍。

优选的方案中，所述的固定座固定安装在钻杆上，在第二软轴的套筒设有轴承。

优选的方案中，在钻杆的端头还设有端头挡板；

所述的端头挡板中，上板与下板之间通过钢珠活动连接，下板用于压紧钻杆的顶端；

限位圈与上板之间固定连接，在限位圈与下板之间通过钢珠活动连接，限位圈用于限定下板的轴向位移；

固定座与上板固定连接。

优选的方案中，反力拉杆穿过端头挡板，下板中间设有通孔，上板中间设有用于与反力拉杆的螺纹段螺纹连接的螺纹孔；

反力拉杆还穿入钻杆与反力缓冲套筒连接，反力缓冲套筒用于与锚杆固定连接。

本发明提供的一种用于便携式钻探的激振装置，能够用于给便携式的钻进装置提供激振力，以提高钻进效率。且安装和拆卸非常方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中激振装置的俯视示意图。

图2为本发明中激振装置优选结构的俯视示意图。

图3为采用本发明中激振装置的整体结构示意图。

图4为本发明中激振装置的安装结构主视剖视示意图。

图5为采用本发明中激振装置的另一可选整体结构示意图。

图6为本发明中卡瓦装置的俯视示意图。

图7为本发明中卡瓦装置与钻杆（1）锁紧时的俯视结构示意图。

图8为图7中A处的局部放大示意图。

图9为本发明中卡瓦装置的主视剖视图。

图10为本发明中反力拉杆装置的结构示意图。

图11为采用本发明中激振装置的另一可选整体结构示意图。

图12为本发明中激振装置优选结构的俯视示意图。

图中：钻杆1，锚杆2，反力拉杆3，手柄31，反力缓冲套筒32，上端盖321，筒体322，活塞腔323，弹簧324，活塞325，螺纹孔326，导套327，螺纹段328，卡瓦装置4，壳体41，输入齿轮42，扭矩部43，锁定齿轮44，传动齿441，圆柱滑槽442，阶台部443，轴瓦444，第一端盖445，弹簧446，第二端盖447，锁定齿45，圆柱体451，正锁定齿452，反锁定齿453，摩擦块454，激振装置5，偏心块51，激振轴座52，激振轴53，同步带54，固定座55，激振环56，弹性柱57，端头挡板6，上板61，下板62，限位圈63，倾斜面64，螺纹孔65，通孔66，动力装置7，第一软轴8，第二软轴9，变速箱10，发动机11。

具体实施方式

实施例1：

如图1、2、12，一种用于便携式钻探的激振装置，激振轴座52与固定座55连接，固定座55用于直接或间接与钻杆1连接；

激振轴53可转动的安装在激振轴座52，激振轴53的端头固设有偏心块51，激振轴53设有扭矩部，本例中的为四方柱、六方柱或六方孔这类用于传递扭矩的结构。由此结构，便于和第二软轴9连接，以驱动偏心块51旋转。

或者激振轴53与传动机构连接，所述的传动机构设有扭矩部。

优选的方案如图1中，在激振轴53的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴9连接；本例中的扭矩部采用内六角孔。

或者在激振轴53上设有第一螺旋齿轮，在固定座55设有轴线垂直的第二螺旋齿轮，第二螺旋齿轮的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴9连接。采用该结构，主要便于应用在激振装置5随着钻杆1共同旋转的安装方式中。

进一步优选的方案如图2、12中，所述的激振轴座52与激振环56固定连接，激振环56通过多个钢质的弹性柱57与固定座55固定连接。由此结构，有利于在频率不便的条件下，提高激振力的振幅。

优选的方案如图1、12中，所述的固定座55为带有开口的环，在开口的位置通过螺栓连接。由此结构，便于将固定座55牢固的安装在钻杆1的外壁。

优选的方案如图1、2、12中，所述的固定座55为多个。优选的方案中，所述的激振轴53两端均设有偏心块51，由此结构，能够将激振力通过更多的偏心块51输出。优点一是能够方便的根据工况调整激振力，例如调节其中一部分偏心块51的安装角。二是能够缩小偏心块51的体积，便于安装。三是能够实现激振力的平衡，减少侧向分力。

各个激振轴53之间通过传动机构连接，本例中的传动机构优选采用同步带传动机构，采用三角带、平带和链传动也是可行的。通过第二软轴9输入的扭矩，即可驱动偏心块51旋转，提供激振力。

实施例2

在实施例1方案的基础上，本例优选采用其中固定座55为带有开口的环的结构。优选的方案如图5~9中，所述的固定座55固定安装在卡瓦装置4的壳体41上，卡瓦装置4与钻杆1套接；

所述的卡瓦装置4中，输入齿轮42和锁定齿轮44可转动的安装在壳体41内，输入齿轮42与锁定齿轮44啮合连接；

在锁定齿轮44的内壁，设有多个圆柱滑槽442，圆柱滑槽442内活动安装有锁定齿45，所述的锁定齿45中，圆柱体451活动安装在圆柱滑槽442内，在圆柱体451的侧壁设有正锁定齿452和反锁定齿453，用于在正转或反转时将钻杆1锁定；

在输入齿轮42的端头设有扭矩部43；

在正锁定齿452和反锁定齿453之间的位置，朝向钻杆1的方向设有摩擦块454；由上述的结构，通过从输入齿轮42输入动力，以非常简洁的结构实现锁定齿轮44到钻杆1的传动，且安装、拆卸、正转驱动、反转驱动和松开钻杆的操作都非常方便，调节轴向位置也很容易，且体积小巧，便于携带。

在卡瓦装置4底部的位置，钻杆1上还固设有卡箍。卡箍为带开口的环，在开口的位置，通过螺栓连接。卡箍用于限定卡瓦装置4的轴向位置，并使激振力，通过卡箍传递给钻杆1。

实施例3：

在实施例1方案的基础上，本例优选采用其中固定座55为带有开口的环的结构，优选采用螺旋齿轮传动机构的结构，第二螺旋齿轮的端头设置的扭矩部朝向上方。优选的方案如图11、12中，所述的固定座55固定安装在钻杆1的外壁上，在第二软轴9的套筒设有轴承。本例的优点是激振力传递更佳，而且对卡瓦装置4的工作没有影响，不过本例中的第二软轴9端头和激振装置5需要随着钻杆1一起旋转，因此适用于钻杆1转速不高的工况。例如转速低于500转/分钟的工况下，优先采用本例中的安装结构，在施工过程中，第二软轴9的套筒会自行回转。本例中，若钻杆1的转速为500转/分钟，则第二软轴9的转速为440~450转/分钟，钻杆1与第二软轴9转速之差，即为激振装置5的振动频率50~60Hz/分钟。

实施例4：

在实施例1方案的基础上，本例优选采用其中固定座55为闭环的结构。优选的方案如图2~4中，在钻杆1的端头还设有端头挡板6；

所述的端头挡板6中，上板61与下板62之间通过钢珠活动连接，下板62用于压紧钻杆1的顶端；

限位圈63与上板61之间固定连接，在限位圈63与下板62之间通过钢珠活动连接，限位圈63用于限定下板62的轴向位移；优选的如图4，限位圈63与下板62之间的面为斜面，钢珠位于斜面上，由此结构，能够实现自动对中，具有径向受力作用，也减少径向振动。

固定座55与上板61固定连接。由此结构，当反力拉杆3的转动使上板61压紧时，下板62能够随着钻杆1的转动而转动，而上板61仅传递压力，不会转动。以便于在上板61上增设激振装置5。

优选的方案如图3、4中，反力拉杆3穿过端头挡板6，下板62中间设有通孔66，上板61中间设有用于与反力拉杆3的螺纹段328螺纹连接的螺纹孔65；

反力拉杆3还穿入钻杆1与反力缓冲套筒32连接，反力缓冲套筒32用于与锚杆2固定连接。通过驱动反力拉杆3的转动实现钻杆1的进给。本例中的钻杆，采用合金套筒式钻杆，在钻杆的端头设有合金或钻石齿。设置的反力缓冲套筒32能够缓冲冲击的同时，还使反力拉杆3能够自由转动，便于反力拉杆3的进给操作。

如图10中，所述的反力缓冲套筒32中，筒体322的一端设有用于和预埋的锚杆2连接螺纹孔326，另一端设有活塞腔323，反力拉杆3的端头穿过上端盖321与活塞325固定连接，活塞325安装在活塞腔323，在活塞325与上端盖321之间设有弹簧324。由此方案，能够实现弹簧和气压缓冲的叠加，缓冲动作更为柔和。优选的方案中，在上端盖321与反力拉杆3之间设有导套327。由此方案，减少上端盖321与反力拉杆3之间的摩擦。便于进给量的调节。

实施例5：

如图1中，动力装置7、卡瓦装置4和激振装置5等设备运输至施工现场，动力装置7的驱动可以采用柴油机，也可以采用小型农机的动力替代。而且小型农机，例如旋耕机通行力强，安装挂斗后也可以作为山区运输车辆运送设备。在现场施工位置先打入锚杆2，锚杆2轴线需与钻进方向一致，将反力缓冲套筒32与锚杆2尾部螺纹连接，反力缓冲套筒32与反力拉杆3连接，装入钻杆1。安装卡瓦装置4，在卡瓦装置4的下方安装轴向限位装置。本例中采用卡箍。在卡瓦装置4上安装激振装置5。安装端头挡板6，转动手柄31，反力拉杆3上的螺纹段328使端头挡板6将钻杆1压紧。立临时桩，用于为卡瓦装置4提供支撑，以传递扭矩。

将农机的输出轴与动力装置7连接，试车，确保输出良好。将第一软轴8和第二软轴9分别与卡瓦装置4和激振装置5连接。在钻杆1内灌入用于降温和润滑的泥浆，启动第一软轴8，先使卡瓦装置4驱动钻杆1钻进10-20cm，然后启用第二软轴9，调节转速，使激振装置5的频率达到预设值，驱动激振装置5以50~60Hz/分钟振动，隔一段时间更换一次膨润土泥浆，并转动手柄31使端头挡板6将钻杆1压紧。直至完成钻进施工。随着钻杆1的钻进，不断调整卡瓦装置4和轴向限位装置的位置。直至完成钻探作业，达到预定深度后，利用手动或柴油机驱动的液压拔管器将钻杆1起出，即完成钻探施工操作。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：激振轴座（52）与固定座（55）连接，固定座（55）用于直接或间接与钻杆（1）连接；

激振轴（53）可转动的安装在激振轴座（52），激振轴（53）的端头固设有偏心块（51），激振轴（53）设有扭矩部，或者激振轴（53）与传动机构连接，所述的传动机构设有扭矩部；

所述的固定座（55）为带有开口的环，在开口的位置通过螺栓连接；

所述的固定座（55）为多个；

所述的固定座（55）固定安装在卡瓦装置（4）的壳体（41）上，卡瓦装置（4）与钻杆（1）套接；

所述的卡瓦装置（4）中，输入齿轮（42）和锁定齿轮（44）可转动的安装在壳体（41）内，输入齿轮（42）与锁定齿轮（44）啮合连接；

在锁定齿轮（44）的内壁，设有多个圆柱滑槽（442），圆柱滑槽（442）内活动安装有锁定齿（45），所述的锁定齿（45）中，圆柱体（451）活动安装在圆柱滑槽（442）内，在圆柱体（451）的侧壁设有正锁定齿（452）和反锁定齿（453），用于在正转或反转时将钻杆（1）锁定；

在输入齿轮（42）的端头设有扭矩部（43）；

在正锁定齿（452）和反锁定齿（453）之间的位置，朝向钻杆（1）的方向设有摩擦块（454）；

在卡瓦装置（4）底部的位置，钻杆（1）上还固设有卡箍。

2.根据权利要求1所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：所述的激振轴座（52）与激振环（56）固定连接，激振环（56）通过多个钢质的弹性柱（57）与固定座（55）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：所述的激振轴（53）两端均设有偏心块（51），

各个激振轴（53）之间通过传动机构连接。

4.根据权利要求1或3所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：在激振轴（53）的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴（9）连接；

或者在激振轴（53）上设有第一螺旋齿轮，在固定座（55）设有轴线垂直的第二螺旋齿轮，第二螺旋齿轮的端头设有扭矩部，扭矩部与第二软轴（9）连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：所述的固定座（55）固定安装在钻杆（1）上，在第二软轴（9）的套筒设有轴承。

6.根据权利要求4所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：在钻杆（1）的端头还设有端头挡板（6）；

所述的端头挡板（6）中，上板（61）与下板（62）之间通过钢珠活动连接，下板（62）用于压紧钻杆（1）的顶端；

限位圈（63）与上板（61）之间固定连接，在限位圈（63）与下板（62）之间通过钢珠活动连接，限位圈（63）用于限定下板（62）的轴向位移；

固定座（55）与上板（61）固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于便携式钻探的激振装置，其特征是：反力拉杆（3）穿过端头挡板（6），下板（62）中间设有通孔（66），上板（61）中间设有用于与反力拉杆（3）的螺纹段（328）螺纹连接的螺纹孔（65）；

反力拉杆（3）还穿入钻杆（1）与反力缓冲套筒（32）连接，反力缓冲套筒（32）用于与锚杆（2）固定连接。