CN111411905A - 一种快速拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程施工领域，具体的公开了一种快速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，还包括有连接环和分散延长筒，所述连接环的上表面均匀固定安装有多个连接头,在连接环上拼接安装有竖直的连接杆，连接杆的下端上开设有与连接头配合的连接内腔；在连接杆的另外一端同轴固定设置有连接头；多个分散延长筒形成一个整体的圆形筒，连接杆伸入到安装孔内将分散延长筒固定在连接杆上。本发明通过设置的连接杆旋转安装在连接环的连接头上，多个连接杆从钻探深孔内向上延伸，再利用连接杆将多个分散延长筒安装在其上，该结构体积小，操作方便，不需要大型机械设备吊装。

Description

一种快速拼接的钻探设备及应用该设备的钻探方法

技术领域

本发明涉及工程施工领域，具体是一种快速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，现有的钻探设备在进行延长时的操作繁琐，设备复杂，降低了钻探的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速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：

一种快速拼接的钻探设备，包括旋转进给筒、升降支架、提升电机、钻探电机和钻头，还包括有连接环和分散延长筒，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；所述连接环同轴设置在旋转进给筒的上方，旋转进给筒相对连接环转动，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，连接环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连接环的中心轴上，钻探电机的输出轴下端深入到旋转进给筒内，并且末端上固定安装有焊接在旋转进给筒内壁上的连接支架，通过连接支架连接旋转进给筒，使旋转进给筒在钻探电机的驱动下转动；所述连接环的上表面均匀固定安装有多个连接头,在连接环上拼接安装有竖直的连接杆，连接杆的下端上开设有与连接头配合的连接内腔，使连接杆安装在连接环上；在连接杆的另外一端同轴固定设置有连接头，使多个连接杆也可以拼接在一起，延长其长度，适应不同深度的钻探需要；所述分散延长筒为弧形结构，并且中心轴与所述的旋转进给筒的中心轴重合，多个分散延长筒形成一个整体的圆形筒，使土壤在其内部移动，在分散延长筒上对应的连接杆位置上开设有安装孔，安装孔与所述的连接杆间隙配合，将分散延长筒固定在其上，通过单独的分散延长筒快速安装，形成整体的圆筒结构，不需要大型设备吊装，操作方便快捷；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分散延长筒的内壁直径相等，使得分散延长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分散延长筒底部的岩石、泥土等向上输送；所述驱动轴的上端拼接有多个拼接轴，拼接轴的上端拼接在提升电机的输出轴上。

进一步的：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，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。

进一步的：所述连接头的侧壁上设置有外螺纹，连接内腔的内壁上设置有与连接头上外螺纹配合的内螺纹。

进一步的：所述连接杆的上端设置有固定在地面上的保持在水平方向上位置稳定的夹持机构，通过夹持机构将连接杆夹持固定即可，也方便从连接杆上拆卸下来，该夹持机构为固定的套筒结构，使内部的连接杆在竖直方向上可移动。

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，将连接环向上输送的岩石、泥土等继续向上输送。

进一步的：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。

一种应用所述的快速拼接的钻探设备的钻探方法，包括如下步骤：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、连接环至于钻探位置，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；在向下进给的同时提升电机驱动驱动轴转动，在连接环向内部灌水，使内部润滑，便于岩石、土料等向上输送。

然后，驱动轴进给到地面内后，将升降支架通过升降机向上升起，将拼接轴拼接后，再将连接杆竖直向下旋转后安装在连接环上的连接头上，分散延长筒通过安装孔与连接杆连接，多个分散延长筒顺次安装形成圆筒结构；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利用连接杆和分散延长筒不断的拼接，使内部的岩石、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：本发明通过设置的连接杆旋转安装在连接环的连接头上，多个连接杆从钻探深孔内向上延伸，再利用连接杆将多个分散延长筒安装在其上，该结构体积小，操作方便，不需要大型机械设备吊装，可以进行分散拼装，只需要多人同时操作即可，大大缩短的设备的拼装时间，提高钻探的效率；分散延长筒可以根据需要延长不同的长度，提高了设备的应用范围；在钻探的过程中内部的岩石、土壤等在分散延长筒内向上移动，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为一种快速拼接的钻探设备的结构示意图。

图2为一种快速拼接的钻探设备中旋转进给筒的结构示意图。

图3为一种快速拼接的钻探设备中连接环的结构示意图。

图4为一种快速拼接的钻探设备中连接杆的结构示意图。

图5为一种快速拼接的钻探设备中分散延长筒的结构示意图。

图6为一种快速拼接的钻探设备中卡接座的结构示意图。

图7为一种快速拼接的钻探设备中卡接块的结构示意图。

图中：1-旋转进给筒，2-连接环，3-分散延长筒，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-连接头，20-连接杆，21-电机箱，22-轴承，23-连接内腔，24-安装孔。

具体实施方式

实施例1

请参阅图，本发明实施例中，一种快速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1、升降支架4、提升电机6、钻探电机7和钻头8，还包括有连接环2和分散延长筒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；所述连接环2同轴设置在旋转进给筒1的上方，旋转进给筒1相对连接环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，连接环2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的输出位于连接环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。

所述连接环2的上表面均匀固定安装有多个连接头19,连接头19的侧壁上设置有外螺纹，在连接环2上拼接安装有竖直的连接杆20，连接杆20的下端上开设有与连接头19配合的连接内腔23，并且连接内腔23的内壁上设置有与连接头19上外螺纹配合的内螺纹，使连接杆20安装在连接环2上；在连接杆20的另外一端同轴固定设置有连接头19，使多个连接杆20也可以拼接在一起，延长其长度，适应不同深度的钻探需要。

所述分散延长筒3为弧形结构，并且中心轴与所述的旋转进给筒的中心轴重合，多个分散延长筒3形成一个整体的圆形筒，使土壤在其内部移动，在分散延长筒3上对应的连接杆20位置上开设有安装孔24，安装孔24与所述的连接杆20间隙配合，将分散延长筒3固定在其上，通过单独的分散延长筒3快速安装，形成整体的圆筒结构，不需要大型设备吊装，操作方便快捷。

为了保障连接环2在内部的位置不动，所述连接杆2的上端设置有固定在地面上的保持在水平方向上位置稳定的夹持机构，通过夹持机构将连接杆20夹持固定即可，也方便从连接杆20上拆卸下来，该夹持机构为固定的套筒结构，使内部的连接杆20在竖直方向上可移动。

实施例2

在实施例1的基础上，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的外径与分散延长筒3的内壁直径相等，使得分散延长筒3与螺旋提升叶片13之间结构间隙小，通过螺旋提升叶片13能够将分散延长筒3底部的岩石、泥土等向上输送；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，所述的分散延长筒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，将连接环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。

一种利用快速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、连接环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；在向下进给的同时提升电机6驱动驱动轴11转动，在连接环2向内部灌水，使内部润滑，便于岩石、土料等向上输送；

然后，驱动轴11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拼接后，再将连接杆20竖直向下旋转后安装在连接环2上的连接头19上，再将分散延长筒3通过安装孔24与连接杆20连接，多个分散延长筒3顺次安装形成圆筒结构；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利用连接杆20和分散延长筒3不断的拼接，使内部的岩石、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 (8)

1.一种快速拼接的钻探设备，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），还包括有连接环（2）和分散延长筒（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；所述连接环（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，连接环（2）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）的输出位于连接环（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），其特征在于，所述连接环（2）的上表面均匀固定安装有多个连接头（19）,在连接环（2）上拼接安装有竖直的连接杆（20），连接杆（20）的下端上开设有与连接头（19）配合的连接内腔（23）；在连接杆（20）的另外一端同轴固定设置有连接头（19），使多个连接杆（20）也可以拼接在一起；

所述分散延长筒（3）为弧形结构，并且中心轴与所述的旋转进给筒的中心轴重合，多个分散延长筒（3）形成一个整体的圆形筒，在分散延长筒（3）上对应的连接杆（20）位置上开设有安装孔（24），安装孔（24）与所述的连接杆（20）间隙配合，连接杆（20）伸入到安装孔（24）内将分散延长筒（3）固定在连接杆（20）上；

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）的外径与分散延长筒（3）的内壁直径相等；所述驱动轴（11）的上端拼接有多个拼接轴（12），拼接轴（12）的上端拼接在提升电机（6）的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的一种快速拼接的钻探设备，其特征在于：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。

3.根据权利要求2所述的一种快速拼接的钻探设备，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所述的一种快速拼接的钻探设备，其特征在于：所述连接头（19）的侧壁上设置有外螺纹，连接内腔（23）的内壁上设置有与连接头（19）上外螺纹配合的内螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种快速拼接的钻探设备，其特征在于：所述连接杆（2）的上端设置有固定在地面上的保持在水平方向上位置稳定的夹持机构。

6.根据权利要求1所述的一种快速拼接的钻探设备，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，所述拼接轴（12）的上端也固定有卡接块（15），使拼接轴（12）的上端连接另外一个拼接轴（12），接轴（12）的侧壁上也固定有螺旋提升叶片（13）。

7.根据权利要求6所述的一种快速拼接的钻探设备，其特征在于：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）。

8.一种应用如权利要求1-7任一所述的快速拼接的钻探设备的钻探方法，其特征在于，包括如下步骤：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）、连接环（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，在向下进给的同时提升电机（6）驱动驱动轴（11）转动；

然后，驱动轴（11）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）拼接后，再将连接杆（20）竖直向下旋转后安装在连接环（2）上的连接头（19）上，分散延长筒（3）通过安装孔（24）与连接杆（20）连接，多个分散延长筒（3）顺次安装形成圆筒结构；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利用连接杆（20）和分散延长筒（3）不断的拼接。

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