CN111396722A - 一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置，包括可套设于钻孔电视探头的套环，所述套环的周面上穿设有三个可沿其径向伸缩的伸缩件，相邻两个所述伸缩件之间的夹角为120°，三个所述伸缩件伸入所述套环一端的外接圆直径等于所述钻孔电视探头的外径。本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置结构简单，能保证钻孔电视探头在钻孔中一直保持居中平衡的姿态，不会贴着钻孔壁，能得到稳定的图像，只需要拧紧伸缩件就能起到固定钻孔电视探头的作用，十分简洁便利，套环能适配大多数探头，这样就能实现只使用一个装置适配多种尺寸的探头，节约成本。

Description

一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置

技术领域

本发明涉及钻孔电视探头领域，特别是涉及一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置。

背景技术

钻孔电视是工程检测中常用的一种工具，广泛适用于各个领域。工程水文地质方面，利用钻孔电视能够观测钻孔中地质体的各种特征及细微构造，如地层岩性、岩石结构、断层、裂隙、夹层、岩溶；用于煤矿等矿山，能够观测和定量分析煤层等矿体走向、厚度、倾向、倾角，层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等；用于混凝土检测能够观察混凝土内空洞、裂隙、离析等缺陷的位置及程度；用于地下管道，可以观察管道内容物，定量分析管道裂隙及破碎、断裂位置、长度、宽度及走向等。其使用场景也丰富多样，适用于垂直孔、水平孔和倾斜孔（俯角、仰角），锚索（杆）孔、地质钻孔和混凝土钻孔等各类钻孔，它可形成数字化钻孔岩芯并永久保存，特别适合于无法取得实际岩芯的破碎带地层。

钻孔电视在钻孔探测中具备很大优势，但是当钻孔电视应用在非下垂孔（水平孔或斜孔）时，探头由于重力作用会贴着钻孔壁底部运动，难以在钻孔内居中保持平衡，不能有效的进行探测，因而不能获得清晰准确的图像。国内外一些专家和学者也对钻孔电视辅助居中装置进行了相应的研究：

（1）一种用于钻孔电视测试的孔内居中平衡装置——长江地球物理探测(武汉)有限公司（张建清等）

长江地球物理探测(武汉)有限公司张建清等发明了一种用于钻孔电视测试的孔内居中平衡装置，由推杆连接器、主筒、平衡支撑器、探头转换器组成，主筒为圆柱体，呈中空状，推杆连接器旋接在主筒上端，探头转换器旋接在主筒下端，主筒的外壁面上固定设置有平衡支撑器，平衡支撑器为顺轴线方向均匀分布的钢性支架。此发明通过主筒外壁上的平衡支撑器，使得钻孔电视探头在孔内始终保持居中，再利用推杆均匀的推进。

此发明适用各种角度的钻孔，特别适用于非下垂孔。但是此居中平衡装置的平衡支撑器不能改变直径，若遇到测试的钻孔孔径变化，则需要另购一套装置，耗时耗力，又浪费资源。

（2）一种钻孔电视探头固定-居中-推进装置——北京科技大学（武旭等）

北京科技大学武旭等发明了一种钻孔电视探头固定-居中-推进装置，其主体包括:探头固定居中装置和推进装置。固定居中装置包括橡胶垫片和螺栓。推进装置包括铝合金推杆和位于探头前端、尾部两个滚轮导向装置;铝合金推杆通过连接销和螺栓连接固定。滚轮导向装置包括橡胶滚轮和可调节螺栓，设置在探头最前端和尾部，通过铝合金连接杆与固定居中装置连接。橡胶滚轮以橡胶为材料粘贴固定在螺栓上。

本发明克服了现有居中器尺寸固定不变、探头推进过程中晃动以及推杆接头生锈等不足的缺点，但是此发明的配套设备多，在钻孔电视探头前端和尾部上至少需要各安装一项设备，操作略显繁琐，尤其是在煤矿井下应用时，操作空间有限，显得尤为不便。

（3）可调式钻孔电视成像仪的扶正补光装置——长江工程地球物理勘测武汉有限公司（张建清等）

长江地球物理探测(武汉)有限公司张建清等发明了一种可调式钻孔电视成像仪的扶正补光装置，扶正补光装置由扶正杆，上连接盘、下连接盘及密封光源座构成，扶正杆由横向拉杆和纵向杆组成，横向拉杆的一端和纵向杆固定连接，上连接盘、下连接盘上开有连接通孔，上连接盘、下连接盘的侧壁上对称开有伸缩孔，扶正杆上的横向拉杆分别活动插入在上连接盘、下连接盘的伸缩孔中，密封光源座对称固定安装在扶正杆上。

本发明可针对不同的钻孔孔径通过调节扶正杆来适应不同孔径的测试要求，在使用时可保障摄像设备在钻孔内稳定，但是在使用前需要将此扶正装置调整到与钻孔匹配的直径，再将其与钻孔电视探头一起放入钻孔内，如遇到变径钻孔，此扶正装置就显得无能为力了，加之此装置的横向拉杆和纵向杆与钻孔壁直接摩擦，拉杆极易损坏。

（4）一种外径可变的钻孔成像探头扶正居中装置——山东科技大学（杨睿）

山东科技大学杨睿发明了一种外径可变的钻孔成像探头扶正居中装置，它包括紧固装置、高弹性钢丝及螺钉螺母，高弹性钢丝焊接在紧固装置的四周，上部、中部及下部的紧固装置通过螺钉螺母与钻孔电视成像仪探头连接;连接时，首先固定中部紧固装置，根据钻孔直径调整下部及上部紧固装置在探头上的位置，可适应不同直径的钻孔。

此发明虽然可适应不同直径的钻孔，但是需要在将把设备放入钻孔前调好，如果遇到变径钻孔，此设备将无用武之地，加之此套设备是由弹性钢丝与钻孔壁直接接触并且相互摩擦，高弹性钢丝极容易磨损失效，与探头安装时，需要固定三处紧固装置，操作稍显复杂。

虽然钻孔电视有着较多的优势，但是由于实际工程状况复杂多变，在实际使用过程中，还是存在许多问题。利用钻孔电视在垂直钻孔中进行勘测时，调整好钻孔电视探头位置后，探头能够垂直下落前进，并且在钻孔中一直保持居中的姿态，获得清晰的图像数据。但是工程中还有许多钻孔为非下垂孔（水平孔或斜孔），当钻孔电视应用在非下垂孔（水平孔或斜孔）时，探头由于重力作用会贴着钻孔壁底部运动，难以在钻孔内居中保持平衡，不能有效的进行钻孔探测，因而不能获得清晰准确的图像。而且钻孔壁底部往往会存在许多由钻孔过程中留下的碎屑，洗孔难以将这些碎屑彻底清除，探头移动一段距离后，碎屑会越积越多，堆积在探头附近，阻挡探头视线，若钻孔内有积水，探头在推进过程中，碎屑则会紧密附着于探头上，难以清除，严重时会完全遮挡探头视线，进而导致钻孔电视完全不能发挥出应有的效果。

由于钻孔电视探头价格昂贵，所以一般情况下只使用一个探头，同时此探头的尺寸是固定的，而在不同的工程背景下，钻孔的直径也是大相径庭。在钻孔电视探测过程中，若探头贴着钻孔壁移动而不能在钻孔内保持平衡和居中，就不能有效的进行探测，难以获得清晰的图像数据。因此，现有钻孔电视在使用时存在许多弊端，虽然已有一些钻孔电视扶正居中装置出现，但有些直径不可变，仅适用于特定直径的钻孔，有些虽然直径可以变化，但是由于其结构设计原因，装置极易磨损失效，而且需要在放入钻孔内之前调整好直径，若遇到变径钻孔，更是无能为力，这极大地制约了钻孔成像仪的使用，给现场工程探测造成不便。

因此本领域技术人员致力于开发一种结构简单的可变径钻孔电视探头辅助居中装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单的可变径钻孔电视探头辅助居中装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置，包括可套设于钻孔电视探头的套环，所述套环的周面上穿设有三个可沿其径向伸缩的伸缩件，相邻两个所述伸缩件之间的夹角为120°，三个所述伸缩件伸入所述套环一端的外接圆直径等于所述钻孔电视探头的外径。

较佳的，所述伸缩件为紧固螺栓，所述紧固螺栓螺纹连接在所述套环的周面上。

较佳的，所述套环的周面上设有与所述伸缩件配合的螺栓孔。

较佳的，所述套环由不锈钢材料制成。

进一步的，所述套环的外周面上还设有三根可沿其径向伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆远离所述套环的一端设有万向轮组件。

较佳的，所述伸缩杆包括空心且一端开口的粗杆和细杆，所述粗杆中设有压缩弹簧，所述压缩弹簧伸入所述细杆中并与所述细杆的密封端抵接。

较佳的，所述粗杆的开口处设有沿其径向向内凸起的第一限位圆环，所述细杆的开口处设有沿其径向向外凸起的第二限位圆环，所述第二限位圆环位于所述粗杆的内腔中，所述第二限位圆环的外径大于所述第一限位圆环的内径。

较佳的，所述万向轮组件包括与所述伸缩杆远离所述套环的一端固定连接的底座，所述底座上设有固定支架，所述固定支架上设有滚轮。

较佳的，所述底座、固定支架和滚轮均由耐腐蚀金属材料制成，所述滚轮的滚轮胎由橡胶材料制成。

较佳的，相邻的所述伸缩杆与所述伸缩件之间的夹角为60°。

本发明的有益效果是：本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置结构简单，能保证钻孔电视探头在钻孔中一直保持居中平衡的姿态，不会贴着钻孔壁，能得到稳定的图像，只需要拧紧伸缩件就能起到固定钻孔电视探头的作用，十分简洁便利，套环能适配大多数探头，这样就能实现只使用一个装置适配多种尺寸的探头，节约成本；同时，本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置不需要预先设置直径大小，可以直接放入钻孔中，伸缩杆在压缩弹簧作用下能够自由伸长和缩短，自动适配钻孔孔径，能够检测变径钻孔；此外，本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置中万向轮滚轮由橡胶材料制成，可以减少由于探头在推进过程中的振动而导致钻孔电视图像扭曲不清晰的现象，也减少了磨损。

附图说明

图1是本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置的结构示意图。

图2是本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置中套环的结构示意图。

图3是本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置中伸缩杆的结构示意图。

图4是本发明可变径钻孔电视探头辅助居中装置中万向轮组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图4所示，一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置，包括可套设于钻孔电视探头的套环1，套环1的周面上穿设有三个可沿其径向伸缩的伸缩件2，相邻两个伸缩件2之间的夹角为120°，三个伸缩件2伸入套环1一端的外接圆直径等于钻孔电视探头的外径。本实施例中套环厚度为2mm，高度为50mm，套环直径根据钻孔电视探头尺寸而定，三个伸缩件2伸入套环1一端形成三角形，该三角形的外接圆直径等于钻孔电视探头的外径。

伸缩件2为紧固螺栓，紧固螺栓螺纹连接在套环1的周面上。只需要拧紧紧固螺栓就能起到固定钻孔电视探头的作用，十分简洁便利，套环能适配大多数探头，这样就能实现只使用一个装置适配多种尺寸的探头，节约成本。

套环1的周面上设有与伸缩件2配合的螺栓孔101。本实施例中，紧固螺栓是普通六角螺栓，由Q235钢制造而成，紧固螺栓的尺寸与套环上的螺栓孔（101）适配，紧固螺栓刚好能穿过螺栓孔，每套设备上紧固螺栓为三个，分别插入三个螺栓孔，使用时拧紧螺栓，就能起到固定探头的作用。紧固螺栓安装方便，现场使用时拧紧即可，大大节约了时间，又由Q235钢制造而成，生产成本低，经济实惠。

套环1由不锈钢材料制成。可避免由于生锈而造成损坏，同时，不锈钢材料强度大，也能减少由于碰撞或者跌落造成装置损坏。

套环1的外周面上还设有三根可沿其径向伸缩的伸缩杆3，伸缩杆3远离套环1的一端设有万向轮组件4。

伸缩杆3包括空心且一端开口的粗杆301和细杆302，粗杆301中设有压缩弹簧303，压缩弹簧303伸入细杆302中并与细杆302的密封端抵接。

粗杆301的开口处设有沿其径向向内凸起的第一限位圆环3011，细杆302的开口处设有沿其径向向外凸起的第二限位圆环3021，第二限位圆环3021位于粗杆301的内腔中，第二限位圆环3021的外径大于第一限位圆环3011的内径。本实施中，压缩弹簧处于自然状态时的长度等于细杆和粗杆长度之和，细杆顶部受到压力时，在压力作用下，压缩弹簧被细杆压缩，细杆外壁贴着粗杆内壁向下滑动，当压缩弹簧被完全压缩时，大部分细杆都能进入粗杆内。

万向轮组件4包括与伸缩杆3远离套环1的一端固定连接的底座401，底座401上设有固定支架402，固定支架402上设有滚轮403。本实施例中伸缩杆与套环之间以及伸缩杆与万向轮之间的连接方式均为螺纹连接，零件更换方便，并可实现模块化生产，成本低廉。

底座401、固定支架402和滚轮403均由耐腐蚀金属材料制成，滚轮403的滚轮403胎由橡胶材料制成。能有效减少不必要的摩擦，在一定程度上能起到防振作用，也可以减少由于探头在推进过程中的振动而导致钻孔电视图像扭曲不清晰的现象，另外，橡胶材料使得轮胎结实耐磨，可延长装置的使用寿命，万向轮结构稳定，取材简单，易于加工，经济效益显著。

相邻的伸缩杆3与伸缩件2之间的夹角为60°。

工作过程如下：

首先，打钻并清洗钻孔，等待钻孔干燥；然后，将钻孔电视探头从本发明可变径钻孔电视镜头辅助居中装置的套环1中穿过，使套环位于钻孔电视探头中部位置，并拧紧三个紧固螺栓，使钻孔电视探头固定不晃动；待钻孔干燥后，连接好钻孔电视推杆，将可变径钻孔电视镜头辅助居中装置和钻孔电视探头一起推入钻孔内，进行钻孔窥视；最后，钻孔窥视完毕，退出钻孔电视探头和辅助居中装置，整理好钻孔电视主机和推杆。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：包括可套设于钻孔电视探头的套环（1），所述套环（1）的周面上穿设有三个可沿其径向伸缩的伸缩件（2），相邻两个所述伸缩件（2）之间的夹角为120°，三个所述伸缩件（2）伸入所述套环（1）一端的外接圆直径等于所述钻孔电视探头的外径。

2.如权利要求1所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述伸缩件（2）为紧固螺栓，所述紧固螺栓螺纹连接在所述套环（1）的周面上。

3.如权利要求2所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述套环（1）的周面上设有与所述伸缩件（2）配合的螺栓孔（101）。

4.如权利要求1所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述套环（1）由不锈钢材料制成。

5.如权利要求1至4任一项所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述套环（1）的外周面上还设有三根可沿其径向伸缩的伸缩杆（3），所述伸缩杆（3）远离所述套环（1）的一端设有万向轮组件（4）。

6.如权利要求5所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述伸缩杆（3）包括空心且一端开口的粗杆（301）和细杆（302），所述粗杆（301）中设有压缩弹簧（303），所述压缩弹簧（303）伸入所述细杆（302）中并与所述细杆（302）的密封端抵接。

7.如权利要求6所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述粗杆（301）的开口处设有沿其径向向内凸起的第一限位圆环（3011），所述细杆（302）的开口处设有沿其径向向外凸起的第二限位圆环（3021），所述第二限位圆环（3021）位于所述粗杆（301）的内腔中，所述第二限位圆环（3021）的外径大于所述第一限位圆环（3011）的内径。

8.如权利要求5所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述万向轮组件（4）包括与所述伸缩杆（3）远离所述套环（1）的一端固定连接的底座（401），所述底座（401）上设有固定支架（402），所述固定支架（402）上设有滚轮（403）。

9.如权利要求8所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：所述底座（401）、固定支架（402）和滚轮（403）均由耐腐蚀金属材料制成，所述滚轮（403）的滚轮（403）胎由橡胶材料制成。

10.如权利要求5所述的可变径钻孔电视探头辅助居中装置，其特征是：相邻的所述伸缩杆（3）与所述伸缩件（2）之间的夹角为60°。

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