CN109505751B - 用于钻孔抽水试验的抽水设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抽水设备技术领域，针对抽水设备的扬程太小的问题，提供了一种用于钻孔抽水试验的抽水设备，该技术方案如下：包括安装架、绕水平方向旋转的主转动件、包裹在主转动件上的传送带、驱动主转动件转动的主驱动件，传送带包括与主转动件抵接的防水层以及位于防水层远离主转动件一侧的吸水层，安装架上设有挤压传送带的挤压组件，挤压组件包括副转动件以及配合副转动件挤压传送带的导向件，安装架还设有驱动副转动件与主转动件同向旋转的副驱动件。通过传送带的吸水层吸附地下水并将地下水运输至挤压组件处，挤压吸水层以将吸附在吸水层内的地下水挤出，通过导向件导流收集以将深度钻孔内的地下水带出以进行钻孔抽水试验。

Description

用于钻孔抽水试验的抽水设备

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，更具体地说，它涉及一种工程测量水准仪支撑装置。

背景技术

在社会经济高速发展的背景下，土地资源越来越紧缺，这导致了地下空间开发的力度日渐加大。近年来，交通基础设施建设快速推进，越来越多的交通基础工程在山区开展。由于隧道工程具有“用途广泛、对环境破坏小、可以全天候运行”等优越性，因而倍受人们青睐并逐渐向着“长、深、大”的方向发展。

实践表明，地质条件复杂、施工难度大和施工环境差等问题是影响隧道工程修筑进度的重要因素，而各类地质灾害和病害则严重影响着隧道工程的工程质量和施工安全。其中，隧道工程突水、涌水这类地质现象导致的病害和灾害极易影响施工安全和工程质量为了避免突水、涌水造成的人员伤亡及财产损失等，详细查明隧道工程范围内的水文地质情况就显得尤为重要。此外，深部矿产资源的开采利用也同样需要查明深部水文地质特征。

然而，现有用于开展钻孔抽水试验的抽水设备的扬程太小，当面临较大的埋深时，现有的抽水设备已经难以满足需求，因此，还有改善空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于钻孔抽水试验的抽水设备，具有满足深度较大时钻孔抽水试验需求的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于钻孔抽水试验的抽水设备，包括安装架，所述安装架上设有绕水平方向旋转的主转动件，所述主转动件上包裹有传送带，所述安装架上设有驱动主转动件转动的主驱动件，所述传送带包括与主转动件抵接的防水层以及位于防水层远离主转动件一侧的吸水层，所述安装架上设有挤压传送带的挤压组件，所述挤压组件包括抵接在防水层远离吸水层一侧的副转动件以及抵接在吸水层远离防水层一侧以配合副转动件挤压传送带的导向件，所述导向件沿远离副转动件的方向倾斜向下延伸，所述传送带位于挤压组件处的运动方向朝下，所述安装架还设有驱动副转动件与主转动件同向旋转的副驱动件。

采用上述技术方案，将传送带底部放入钻孔内的地下水液面以下，通过传送带的吸水层吸附地下水，通过运行转动件以利用传送带运行的过程中通过吸水层将地下水运输至挤压组件处，通过挤压组件挤压吸水层以将吸附在吸水层内的地下水挤出，通过导向件导流收集以将深度钻孔内的地下水带出以进行钻孔抽水试验；由于地下水吸附在吸水层上，对于吸水层而言，可看作无数个细微的吸水单元，对于每个吸水单元而言，水分的重量是非常小且较为恒定的，因此在传送带运水的过程中，不会出现传统水泵在抽水时随着液柱高度提升导致抽水压力需要随之增大的情况，使得抽水设备适用于各种深度的钻孔抽水试验；通过传送带位于挤压组件处的运动方向朝下，使得被挤压的水将沿着导向件的表面流动，实现地下水导流收集；通过副转动件与导向件配合夹持传送带，减少因导向件与传送带的摩擦力影响传送带正常运行的情况。

优选的，所述主转动件以及副转动件均为齿轮，所述防水层远离吸水层的一侧设有与主转动件以及副转动件适配且沿传送带长度方向分布的齿牙。

采用上述技术方案，通过齿轮与分布于防水层上的齿牙配合，提高主转动件以及副转动件对传送带的驱动力，保证传送带运行稳定。

优选的，所述主转动件以及副转动件的轴向长度均大于传送带宽度，所述主转动件以及副转动件两端均设有挡板。

采用上述技术方案，通过挡板限制传送带沿主转动件或副转动件的轴向掉出主转动件或副转动件外，提高传送带的稳定性，提高运行稳定性。

优选的，所述导向板的上表面凹陷有排水槽，所述排水槽沿远离开吸水层的方向延伸，所述排水槽靠近吸水层的端部封闭。

采用上述技术方案，通过排水槽导流，使得地下水导向收集的效果更佳，通过排水槽靠近吸水层的端部封闭，保证导向板与吸水层的连接面积，保证挤压吸水层以排水的效果。

优选的，所述导向板靠近吸水层的端部侧面为圆弧面，所述圆弧面的轴线与导向板的板面平行。

采用上述技术方案，通过导向板靠近吸水层的端部侧面为圆弧面，使得导向板与吸水层抵接面圆滑过渡，减少导向板的棱角损害吸水层的情况。

优选的，所述导向板由聚四氟乙烯制成。

采用上述技术方案，通过导向板有聚四氟乙烯制成，利用聚四氟乙烯的自润滑特性，降低导向板与吸水层的摩擦力，使得传送带运行更为顺畅，同时减少磨损，提高抽水设备的使用寿命。

优选的，所述导向板沿靠近或远离传送带的方向与安装架滑动连接，所述安装件设有限制导向板滑动的限位件。

采用上述技术方案，通过导向板沿靠近或远离传送带的方向与安装架滑动连接，通过滑动导向远离传送带即可更换不同规格的传送带以适用于不同深度的钻孔抽水试验。

优选的，所述排水槽的槽底横截面呈圆弧状。

采用上述技术方案，通过排水槽的槽底呈圆弧状，减少排水槽的死角，减少地下水中杂物积累在排水槽内导致排水槽堵塞的情况。

优选的，所述吸水层包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；

发泡剂5-10份；

碳纤维5-10份；

陶瓷粉3-4份；

所述聚氨酯由PEG、MDI以及BDO反应制成，所述PEG的分子量为4000。

采用上述技术方案，通过PEG制成聚氨酯，利用PEG含有大量醚键的特性使得吸水层的亲水性较好，进而使得吸水效果较佳，在运输带运输的过程中，地下水不易流失；通过碳纤维补强，使得防水层强度较高，提高传送带的使用寿命。

优选的，所述防水层包括首尾连接呈环状的碳纤维布，所述碳纤维布浸满硅酮密封胶。

采用上述技术方案，通过碳纤维布作为基体，利用碳纤维布的高强度，保证传送带整体强度较高，在吸收大量水分后，保证传送带的强度足以支撑吸水后的自重，避免传送带崩断；通过在碳纤维布上浸满硅酮密封胶，保证防水层的防水效果，进而使得挤压吸水层时，水分无法从防水层一侧流出，保证水分从吸水层一侧流至导向件上以导流收集的效果。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过传送带的吸水层吸附地下水并将地下水运输至挤压组件处，通过挤压组件挤压吸水层以将吸附在吸水层内的地下水挤出，通过导向件导流收集以将深度钻孔内的地下水带出以进行钻孔抽水试验；

2.通过传送带位于挤压组件处的运动方向朝下，使得被挤压的水将沿着导向件的表面流动，实现地下水导流收集；

3.通过副转动件与导向件配合夹持传送带，减少因导向件与传送带的摩擦力影响传送带正常运行的情况；

4.通过齿轮与分布于防水层上的齿牙配合，提高主转动件以及副转动件对传送带的驱动力，保证传送带运行稳定；

5.通过PEG制成聚氨酯，使得吸水效果较佳，通过碳纤维补强，使得防水层强度较高，提高传送带的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中抽水设备的整体结构示意图；

图2为本发明中用于示意传送带结构的示意图；

图3为图2中A部的放大示意图。

图中：1、安装架；11、支撑条；12、主固定板；121、支撑板；13、副固定板；131、连接板；14、支杆；141、滑杆；142、滑孔；2、主转动件；21、主驱动件；3、挤压组件；31、副转动件；311、副驱动件；32、导向件；321、导向板；322、排水槽；33、限位件；331、螺杆；332、螺母；4、挡板；5、传送带；51、防水层；52、吸水层。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种用于钻孔抽水试验的抽水设备，参照图1、图2以及图3，包括安装架1，安装架1上设有绕水平方向旋转的主转动件2，主转动件2上包裹有传送带5，传送带5包括抵接在主转动件2上的防水层51以及位于防水层51远离主转动件2一侧的吸水层52，安装架1上设有挤压传送带5的挤压组件3。

参照图3，安装架1包括两个水平抵接于地面上且相互平行的支撑条11，支撑条11固定有竖直向上延伸的主固定板12，主转动件2为齿轮，主转动件2固定有沿主转动件2轴向延伸的主旋转轴，主旋转轴水平设置且两端贯穿主固定板12并通过轴承与主固定板12转动连接，主固定板12上固定连接有支撑板121，支撑板121上固定连接有驱动主转动件2转动的主驱动件21，本实施例中主驱动件21为电机，主驱动件21的转轴通过联轴器与主旋转轴连接。

挤压组件3包括抵接在防水层51远离吸水层52一侧的副转动件31以及抵接在吸水层52远离防水层51一侧的导向件32。

支撑条11上固定有竖直向上延伸的副固定板13，副转动件31为齿轮，副转动件31固定有沿副转动件31轴向延伸的副旋转轴，副旋转轴水平设置且两端贯穿副固定板13并通过轴承与副固定板13转动连接，副固定板13上固定连接有连接板131，连接板131上固定连接有驱动副转动件31转动的副驱动件311，本实施例中副驱动件311为电机，副驱动件311的转轴通过联轴器与副旋转轴连接。

导向件32为导向板321，导向板321沿远离传送带5的方向倾斜向下延伸，导向板321远离地面的板面上凹陷有排水槽322，排水槽322的槽底横截面呈圆弧状，排水槽322沿远离传送带5的方向延伸，排水槽322靠近传送带5的端部封闭，排水槽322远离传送带5的端部与外界连通。

支撑条11竖直向上延伸有支杆14，一个支撑条11上的支杆14共两个，两个直杆均位于吸水层52远离方向层的一侧，两个支杆14之间连接有滑杆141，滑杆141与支撑条11平行，滑杆141沿水平方向贯穿有滑孔142，滑孔142为长条形孔，滑孔142沿滑杆141的长度方向延伸，一个支撑条11上的滑杆141共两个且沿支杆14长度方向分布。

导向板321位于两个支撑条11上的滑杆141之间，导向板321朝向滑杆141的侧边固定连接有螺杆331，螺杆331贯穿滑孔142并沿滑孔142滑动，以实现导向板321与安装架1滑动连接。

安装板还设有限制导向板321滑动的限位件33，限位件33包括与螺杆331螺纹连接的螺母332，螺母332抵接于滑杆141远离导向板321的侧壁上。

导向板321与吸水层52抵接的侧壁为圆弧面，圆弧面的轴线与导向板321平行。

导向板321与吸水层52抵接的端部与副转动件31的轴线高度一致，通过导向板321与副转动件31配合夹持传送带5以挤压吸水层52，传送带5位于挤压组件3处的运动方向朝下。

传送带5的防水层51远离吸水层52一侧分布有与主转动件2以及副转动件31均适配的齿牙，通过传送带5的齿牙与主转动件2以及副转动件31的齿牙啮合以通过主转动件2以及副转动件31驱动传送带5绕竖直方向转动。

主转动件2以及副转动件31的两端固定连接有圆形的挡板4，主转动件2的挡板4直径大于主转动件2的直径，副转动件31的挡板4直径大于副转动件31的直径。

导向板321由聚四氟乙烯制成。

吸水层52包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；发泡剂5份；碳纤维5份、陶瓷粉3份。

聚氨酯有PEG、MDI以及BDO反应制成，PEG的分子量为4000。

吸水层52的制备方法如下：

PEG、MDI以及BDO加热至110℃，将加热后的PEG、MDI以及BDO放入搅拌釜中转速1000r/min搅拌至搅拌电机功率上升，马上排出至双螺杆331挤出机中，双螺杆331挤出机挤出温度为145℃，聚氨酯在双螺杆331挤出机运行过程中继续补充反应，通过双螺杆331挤出机将聚氨酯挤出至水下造粒设备中进行水下造粒以形成聚氨酯颗粒。

将聚氨酯颗粒放入开炼机中塑炼，辊速30r/min，辊距6mm，塑炼30s，加陶瓷粉、发泡剂以及碳纤维，辊速40r/min，辊距4.5mm，混炼45s，辊速60r/min，辊距3mm，混炼60s，排胶以形成混炼胶。

将混炼胶放入模具中加热成型，冷却后形成吸水层52。

防水层51的制备方法如下：

将碳纤维布安装尺寸要求裁剪，将碳纤维布放入模具中，注入硅酮密封胶，打开模具静置，待硅酮密封件固化后完成防水层51制备作业。

模具需设置夹持碳纤维布以绷紧碳纤维布的夹持件，模腔顶部以及模腔底部均与碳纤维部留有间距以保证浸胶的厚度。

传送带5的制备方法如下：

吸水层52通过胶黏剂固定连接在防水层51上，胶黏剂固化后形成传送带5，通过胶黏剂将齿牙固定连接在防水层51远离吸水层52的侧面上。

然后通过螺栓从吸水层52一侧贯穿传送带5并与齿牙螺纹连接，即完成齿牙安装。

然后在传送带5两端通过胶黏剂固定连接皮带扣并通过皮带扣夹持传送带5的端部，最后通过皮带扣配合以使传送带5首尾连接即可。

本实施例中使用的胶黏剂为本领域通用的胶黏剂。

本实施例的工况及远离如下：

抽水时，运行主转动件2以及副转动件31，以驱动传送带5转动，通过吸水层52吸附地下水并运输至钻孔上方，当吸水层52到达挤压组件3处通过挤压组件3挤压以使得吸附在吸水层52中的水分被挤出，由于传送带5位于挤压组件3处的运动方向朝下，使得吸水层52中水分被挤出后留至导向板321上表面，并沿着排水槽322流动以实现地下水的导流收集，进而完成地下水抽取作业，满足钻孔抽水试验的需求。

通过吸水层52吸附地下水，吸水层52可视作由无数个细微的吸水单元构成，每个吸水单元吸附水分至饱和后，在传送带5的运行过程中，对于每个吸水单元而言，其因吸水所承受的重量是相对恒定的，即吸水单元对水分的吸附力大于水分自身的重力即可稳定的长距离运输水分，避免传统水泵抽水时随着液柱升高水泵所需功率随之升高的情况，因此抽水设备的抽水行程范围较广，满足钻孔深度较深时抽水试验的需求。

通过设置防水层51限制水分从防水层51一侧流出，使得传送带5被挤压时，水分均从吸水层52一侧流出至导向件32上，使得抽水效率较高。

通过挡板4限制传送带5沿主转动件2或副转动件31的轴向掉出主转动或副转动件31外，提高稳定性。

通过齿轮与传送带5的齿牙啮合传动，提高驱动传送带5运动时的作用力，提高传动的稳定性。

通过导向板321抵接在吸水层52上的端部位圆弧面，使得导向板321与吸水层52圆滑过渡，减少摩擦力，减少导向板321棱角划伤吸水层52的情况。

通过聚四氟乙烯制成导向板321，利用聚四氟乙烯的自润滑作用，减少导向板321与吸水层52的摩擦系数，降低磨损，延长使用寿命。

通过排水槽322的槽底横截面呈圆弧状，减少排水槽322内形成死角导致地下水中的杂质堆积以堵塞排水槽322的情况。

通过采用PEG制备聚氨酯以制备吸水层52，利用PEG中大量的醚键，使得吸水层52的亲水性较好，使得吸水层52的吸水能力较强，保证吸水、运水以实现抽水的效果。

通过PEG的分子量为4000，使得聚氨酯的软段含量较大，增加吸水层52的柔性。

通过加入碳纤维对聚氨酯补强，增加吸水层52强度，通过陶瓷粉增加聚氨酯的耐磨性。

通过碳纤维布作为防水层51基体，利用碳纤维布提供强大的结构强度，保证传送带5的稳定性，减少传送带5崩断的情况。

实施例2

与实施例1的区别在于，

吸水层52包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；发泡剂7份；碳纤维6份、陶瓷粉3份。

聚氨酯有PEG、MDI以及BDO反应制成，PEG的分子量为4000。

实施例3

与实施例1的区别在于，

吸水层52包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；发泡剂9份；碳纤维8份、陶瓷粉4份。

聚氨酯有PEG、MDI以及BDO反应制成，PEG的分子量为4000。

实施例4

与实施例1的区别在于，

吸水层52包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；发泡剂10份；碳纤维10份、陶瓷粉4份。

聚氨酯有PEG、MDI以及BDO反应制成，PEG的分子量为4000。

比较例1

与实施例1的区别在于，

吸水层52包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；发泡剂10份。

聚氨酯有PEG、MDI以及BDO反应制成，PEG的分子量为4000。

吸水层52的制备方法如下：

PEG、MDI以及BDO加热至110℃，将加热后的PEG、MDI以及BDO放入搅拌釜中转速1000r/min搅拌至搅拌电机功率上升，马上排出至双螺杆331挤出机中，双螺杆331挤出机挤出温度为145℃，聚氨酯在双螺杆331挤出机运行过程中继续补充反应，通过双螺杆331挤出机将聚氨酯挤出至水下造粒设备中进行水下造粒以形成聚氨酯颗粒。

将聚氨酯颗粒放入开炼机中塑炼，辊速30r/min，辊距6mm，塑炼30s，加发泡剂，辊速40r/min，辊距4.5mm，混炼45s，辊速60r/min，辊距3mm，混炼60s，排胶以形成混炼胶。

将混炼胶放入模具中加热成型，冷却后形成吸水层52。

具体检测数据见表1

根据GB/T9867-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的测定》(旋转辊筒式磨耗机法)，检测吸水层52的磨耗指数。

根据GB/T528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，检测吸水层52的拉伸强度。

表1吸水层检测数据

根据表1可得加入陶瓷粉可有效提高吸水层52的磨耗指数，随着陶瓷粉加入量的增加，磨耗指数呈上升趋势，即耐磨效果更佳。

加入碳纤维可有效提高吸水层52的拉伸强度，提高吸水层52的稳定性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：包括安装架(1)，所述安装架(1)上设有绕水平方向旋转的主转动件(2)，所述主转动件(2)上包裹有传送带(5)，所述安装架(1)上设有驱动主转动件(2)转动的主驱动件(21)，所述传送带(5)包括与主转动件(2)抵接的防水层(51)以及位于防水层(51)远离主转动件(2)一侧的吸水层(52)，所述安装架(1)上设有挤压传送带(5)的挤压组件(3)，所述挤压组件(3)包括抵接在防水层(51)远离吸水层(52)一侧的副转动件(31)以及抵接在吸水层(52)远离防水层(51)一侧以配合副转动件(31)挤压传送带(5)的导向件(32)，所述导向件(32)沿远离副转动件(31)的方向倾斜向下延伸，所述传送带(5)位于挤压组件(3)处的运动方向朝下，所述安装架(1)还设有驱动副转动件(31)与主转动件(2)同向旋转的副驱动件(311);所述主转动件(2)以及副转动件(31)均为齿轮，所述防水层(51)远离吸水层(52)的一侧设有与主转动件(2)以及副转动件(31)适配且沿传送带(5)长度方向分布的齿牙；所述导向件(32)为导向板(321)，所述导向板(321)的上表面凹陷有排水槽(322)，所述排水槽(322)沿远离开吸水层(52)的方向延伸，所述排水槽(322)靠近吸水层(52)的端部封闭。

2.根据权利要求1所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述主转动件(2)以及副转动件(31)的轴向长度均大于传送带(5)宽度，所述主转动件(2)以及副转动件(31)两端均设有挡板(4)。

3.根据权利要求1所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述导向板(321)靠近吸水层(52)的端部侧面为圆弧面，所述圆弧面的轴线与导向板(321)的板面平行。

4.根据权利要求3所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述导向板(321)由聚四氟乙烯制成。

5.根据权利要求2所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述导向板(321)沿靠近或远离传送带(5)的方向与安装架(1)滑动连接，所述安装件设有限制导向板(321)滑动的限位件(33)。

6.根据权利要求1所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述排水槽(322)的槽底横截面呈圆弧状。

7.根据权利要求1所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述吸水层(52)包括以下质量份数的组分：

聚氨酯100份；

发泡剂5-10份；

碳纤维5-10份；

陶瓷粉3-4份；

所述聚氨酯由PEG、MDI以及BDO反应制成，所述PEG的分子量为4000。

8.根据权利要求1所述的用于钻孔抽水试验的抽水设备，其特征是：所述防水层(51)包括首尾连接呈环状的碳纤维布，所述碳纤维布浸满硅酮密封胶。

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