CN113820739A - 压孔式布放设备及其布放物料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压孔式布放设备及其布放物料的方法，该设备仅通过可移动支架、驱动装置以及布料管，即可实现压孔、放料的机械化连续作业，减少了人工干涉，大幅提升了施工的效率。该设备结构简单，受力和联动结构少，减少了机械故障和电控故障。其采用活动部分与布料管连通，利用压头的位置及动作变化，能够实现两种不同的布料方式，对于柔软地质可以采用直接压入物料的方式进行布料，对于硬质地质采用压孔布料，因此能够适应多种如沙质、中硬地、滩涂、沼泽等施工环境，提升施工的便捷度，维护也更方便。此外，该设备除了能够实现节点仪的布放，还可以推广应用至其他如点播、沙漠绿化等领域，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械化工装及其使用方法，具体涉及一种压孔式布放设备及其布放物料的方法。
背景技术
检波器或称节点仪，是用于地质勘探、地震数据采集、工程测量等领域的设备，一般通过人工挖孔后，将其埋入地下完成布放。然而，人工挖孔效率低下，即便是技术发展后采用钻孔机钻孔，也需要钻孔后取出钻头，然后人工手动放入设备，工作效率仍旧不高，且难以应对施工条件恶劣的环境。
之后又发展出新型的自动布放设备，通过直接硬压的方式，将设备压入土中。此种设备是结构复杂的整车设备，维护困难、故障也比较多，并且只适用于松软地质，地质稍有变化就容易压坏设备。
再者，还有如申请号2008200004360的自动检波器埋置机，其虽然替代人工挖坑的原始手段，实现了对设备的自动埋置，但是仍旧存在通过推板将检波器插入土壤中的步骤，也就是说仍旧对地质的松软程度有依赖性，对于在硬质土壤环境施工，很可能会压坏设备。并且，其结构非常复杂，对于沙漠、戈壁、盐碱滩等风沙较大的施工环境，机械的元件越多，越精密，相对就越容易发生故障。因此，很明显该埋置机的环境适应性不高。
此外，发明人基于研究各施工现场实际布设情况，在2021年9月3日提交了申请号为2021221304163的专利申请，其方案是通过掘进锥头、挡舌结合活塞杆的下压、上提的位置控制进行联动，实现掘进、放料、掩埋、压实的连续作业。然而，仍旧需要针对性的对布放设备做出更多不同构思设计，以适应市场要求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种压孔式布放设备，该设备结构简单，施工环境适应性好。
本发明的另一目的是提供一种利用上述压孔式布放设备布放物料的方法，能够根据施工地面地质条件选择不同的布放方式。
技术方案：本发明所述的一种压孔式布放设备，包括可移动支架、驱动装置以及布料管；所述驱动装置包括本体和活动部分，所述本体可活动地连接于所述可移动支架上，所述活动部分可相对所述本体向下和向上活动，所述活动部分的下端设置有压头；所述布料管包括主管和投料管，所述投料管连接在所述主管的侧面；所述活动部分从所述主管的上部管口向下穿设于其内部，并可在其内部上下活动；当所述压头向下活动到所述主管的下部管口时，所述活动部分能够带动所述主管共同向下移动；当所述压头向上活动到所述上部管口时，所述活动部分能够带动所述主管共同向上移动。
其中，当所述压头向下活动到所述下部管口时，所述压头的下表面自所述下部管口向下突出形成压孔时的承压面。从而在压孔时，主要以压头作用于地面施加下压力，降低对主管管壁的冲击，减少磨损，提升设备的使用的寿命。
其中，当所述压头向下活动到所述下部管口时，所述压头的侧表面与所述下部管口的内壁相贴合。从而避免在压孔时，地质从压头和主管管壁的缝隙间进入主管堆积阻塞管内通道，影响放料。
进一步的，所述主管的下部外表面设置有摩擦部，用于在向上移动时提供摩擦力。从而当压孔完毕，压头自下部管口向上活动时，在摩擦部和孔壁的相互作用下，主管不会随之一起向上，仍旧停留在孔内，避免可能出现的孔壁向内坍塌的情况，为物料留出充盈的空间。在布料完成后，随着压头自上部管口继续向上活动，会带动主管一起向上，摩擦部此时又能够对孔壁施加作用力，对其形成扰动，使孔壁的土向内坍塌掩埋物料。
具体的，所述上部管口设置有第一限位环，当所述压头向上活动到所述上部管口时，所述压头抵于所述第一限位环上，使得所述活动部分能够带动所述主管共同向上移动。通过简单的环状结构进行限位，能够实现活动部分和布料管的联动，同时也利用上部限位环与压头的相互作用，使布料管能够一直套设在活动部分上，避免两者相互松脱分离。
在一种实施方式中，所述活动部分设置有限位部，当所述压头向下活动到所述下部管口时，所述限位部抵于所述主管上，使得所述活动部分能够带动所述主管共同向下移动。
在一种实施方式中，所述下部管口设置有第二限位环，当所述压头向下活动到所述下部管口时，所述压头抵于所述第二限位环上，使得所述活动部分能够带动所述主管共同向下移动。
其中，所述本体顶部设置球头，所述驱动装置通过所述球头铰接于所述可移动支架上，并设置用于锁紧球头的锁紧机构。
本发明提供的一种利用上述压孔式布放设备布放物料的方法，所采用的技术方案是，根据地质条件，选择压孔布料或者直接压入物料布料；
所述压孔布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动，使压头活动到所述主管的下部管口，并带着布料管继续向下压入地面；
(2)达到目标深度时，控制所述活动部分向上活动至所述投料管与所述主管的连接处上沿以上位置停留；
(3)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(4)继续控制活动部分向上活动将布料管一并带出，将物料留在孔内；
所述直接压入物料布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动的行程，并利用所述布料管的自身重力，使其下落直至下部管口接触地面；
(2)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(3)继续控制活动部分向下活动，下压物料将其压入地下。
其中，当地质满足将物料直接压入地下不会对物料造成伤害时，采用直接压入物料布料或压孔布料；当地质不满足上述条件时，采用压孔布料。
有益效果：与现有技术相比，该设备仅通过可移动支架、驱动装置以布料管，即可实现压孔、放料的机械化连续作业，减少了人工干涉，大幅提升了施工的效率。该设备结构简单，受力和联动结构少，减少了机械故障和电控故障。其采用活动部分与布料管连通，利用压头的位置及动作变化，能够实现两种不同的布料方式，对于柔软地质可以采用直接压入物料布料，对于硬质地质采用压孔布料，因此能够适应多种如沙质、中硬地、滩涂、沼泽等施工环境，提升施工的便捷度，维护也更方便。此外，该设备除了能够实现节点仪的布放，还可以推广应用至其他如点播、沙漠绿化等领域，适用范围广泛。
附图说明
图1是本发明实施例中压孔式布放设备沿某一水平角度观察的整体结构示意图；
图2是图1中压孔式布放设备的立体结构示意图；
图3是本发明实施例中压孔式布放设备的局部立体结构示意图，图中压头位于上部管口；
图4是图3中压孔式布放设备的透视结构示意图；
图5是图3中压孔式布放设备在斜下方某一角度观察的局部结构示意图；
图6是图3中压孔式布放设备沿水平方向的某一角度观察的局部结构示意图；
图7是图6沿A-A向的剖视结构示意图；
图8是图3中压孔式布放设备沿水平方向的另一角度观察的局部结构示意图；
图9是图8沿B-B向的剖视结构示意图；
图10是本发明实施例中压孔式布放设备的局部立体结构示意图，图中压头位于下部管口；
图11是图10中压孔式布放设备在斜下方某一角度观察的局部结构示意图；
图12是图10中压孔式布放设备在水平方向某一角度观察的局部结构示意图；
图13是图12沿A-A向的剖视结构示意图；
图14是图12中压孔式布放设备在水平方向另一角度观察的局部结构示意图；
图15是图14沿B-B向的剖视结构示意图；
图16是直接压入物料布料的使用状态示意图。
具体实施方式
下面，结合附图对本发明做进一步详细说明。
在本实施例中，布放的物料100为节点仪，该设备用于布设节点仪100的掘孔、放料、掩埋以及压实的布放过程。
如图1、图2所示，设备的可移动支架1安装于拖车上，该拖车自身具备移动能力，可根据施工环境拓展选择轮式车辆或者履带式车辆，以适应平原、沙漠、滩涂、沼泽等多种环境。
拖车上可布置驱动装置2的气动、液动或者电动驱动组件，可采用油料发电机向整体设备提供总动力，包括行进移动、节点布放等过程。在油料充足下，可持续提供动力，以实现在-40～80℃环境中长期可靠工作的能力。
该拖车还布置有操作台，集成人机交互界面，用于操作并控制布放作业的进程，整个节点仪的布放可实现半自动化操作，仅需人工初始投料，由机械完成掘孔、放料、掩埋轻压实的布放过程。
还可以扩展设置卫星定位功能，可提前输入布放定位点，设备在行进过程中与卫星完成通讯并准确定位，将待布放节点仪准确布放至定位点，也可根据需要设定布放深度和速度。
在该实施例中，驱动装置2采用结构和控制均较为简单，工作也相对稳定的活塞缸，当然，也可以选择其他如滚珠丝杠、齿轮齿条等传动方式，只要能够实现相对可移动支架1活动以调整角度，并对布料管3下压和上提即可。
该设备主要部分的结构如图3-16所示，活塞缸的缸体21顶部设置有一球头20，铰接安装在可移动支架1的槽中，并设置锁紧机构11用以锁紧球头20。利用球头20的万向转动效果，以球形对心方式，在重力场作用下，保证布料管3指向地心。同时设置锁紧机构10，通过控制锁紧手柄，在调整完成后锁紧球头20，保证夹紧力，提升稳定性，也可主动设置倾斜角度压入。活塞缸的活塞杆22向下延伸，下端设置一压头23，随着活塞杆22一起上下活动。
布料管3包括主管31和投料管32，主管31为一两端开口的直管，活塞杆22及其端部的压头23(即整个活动部分)自上向下插入到主管31内，并在主管31的上部管口处设置上限位环以将压头23限制在其管内，避免两者分离。投料管32连接在主管31的侧面，两者管道互通，投料管32斜向下延伸，从而向其中投入的物料100能够滑落至主管31内。
摩擦部33设置在主管31的外壁面上，在投料管32和主管31的连接处下部，一直可以延伸到下部管口处，具体可以根据孔的深度和使用效果去调整。在本实施例中，摩擦部33设置成多层的环形倒齿状，当然，还可以设置成其他多种形式，满足在活塞杆及压头23向上活动时，能够使主管31扒住孔壁，不直接跟随上提即可。
当压头23活动到下部管口时，如果继续下压，能够带动主管31一起向下活动，这可以采用两种方式实现：一种如本发明附图所示，通过在活塞杆22的适当位置设置一圈凸缘作为限位部24，当压头23活动到下部管口时，凸缘压抵于主管31的上部管口，进而能够在活塞杆22继续向下活动时，带动主管31向下活动；另一种可以在下部管口设置下限位环，当压头23活动到下部管口时，压头23压抵于下限位环上，也能够实现带动主管31一起向下活动。
此外，当压头23向下活动到下部管口时，压头23的下表面自下部管口向下突出形成压孔时的承压面。从而在压孔时，主要以压头23作用于地面施加下压力，降低对主管31管壁的冲击，减少磨损，提升设备的使用的寿命。
再者，当压头23向下活动到下部管口时，压头23的侧表面与下部管口的内壁相贴合。从而避免在压孔时，地质从压头和主管管壁的缝隙间进入主管堆积阻塞管内通道，影响放料。
下面，在结合附图说明一下该压孔式布放设备布放物料的方法，采用该设备，可以实现两种布料方式，分别为压孔布料和直接压入物料布料，两种方式可以根据地质条件进行选择。其中，压孔布料适用于该设备所能用到的各种施工环境，而直接压入物料布料仅适用于不会在压入物料时损坏物料的柔软地质。
具体的，压孔布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动，使压头活动到所述主管的下部管口，并带着布料管继续向下压入地面；
在布料管未接触地面之前，由于重力作用，压头在上部管口处拉着布料管，使其处于垂吊状态，此时的状态如图3-9所示。
通过控制活动部分及其压头(即本实施例中的活塞杆和压头)向下活动一段距离，使布料管的下部管口接触地面受到支撑。再继续控制活动部分向下活动，压头将从上部管口逐渐移动至下部管口，此时的状态如图10-15所示。继续控制活动部分向下，压头将带着布料管一起向下压入土中成孔。
(2)达到目标深度时，控制所述活动部分向上活动至所述投料管与所述主管的连接处上方位置停留；
正常情况下，孔壁对主管有一定的摩擦力，一般是能够保证活动部分上移而主管也即布料管留在孔内的，优选设置摩擦部能够强化该摩擦力在沙地等摩擦相对较小的施工环境也能稳定施工。活动部分移动到投料管与主管的连接处上方，目的是给物料留出滑落的空间。
(3)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(4)继续控制活动部分向上活动将布料管一并带出，将物料留在孔内。
主管上提过程中由于摩擦力的存在，会对孔壁有一定的扰动，能够在一定程度上使周围的土料向孔内坍塌，掩埋物料。当然，在设置摩擦部的情况下，这种作用的效果更加明显，能够大幅提升掩埋的效率。
进而，还可以通过重复步骤(1)，小幅度下压实现压实的效果。
直接压入物料布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动的行程，并利用所述布料管的自身重力，使其下落直至下部管口接触地面；
此步骤是为了调整布料管与地面的相对位置，下部管口接触地面，能够对物料形成导向作用，此时设备的状态如图3-9所示。
(2)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(3)继续控制活动部分向下活动，下压物料将其压入地下。
活动部分逐渐向下活动的过程中，压头先接触物料，并逐渐对物料实施压力，使其能够顺利压入地下，在达到如图16的状态时，继续下压将物料压入目标深度，然后进行上提动作时，周围的土料也会向中间坍塌对物料形成掩埋。
当然，只有当地质满足将物料直接压入地下不会对物料造成伤害时，才采用直接压入物料布料的方式进行布料，避免物料的损坏。一般情况下都可采用压孔布料的方式。
Claims (10)
1.一种压孔式布放设备，其特征在于，包括可移动支架(1)、驱动装置(2)以及布料管(3)；所述驱动装置(2)包括本体(21)和活动部分(22)，所述本体(21)可活动地连接于所述可移动支架(1)上，所述活动部分(22)可相对所述本体(21)向下和向上活动，所述活动部分(22)的下端设置有压头(23)；所述布料管(3)包括主管(31)和投料管(32)，所述投料管(32)连接在所述主管(31)的侧面；所述活动部分(22)从所述主管(31)的上部管口向下穿设于其内部，并可在其内部上下活动；当所述压头(23)向下活动到所述主管(31)的下部管口时，所述活动部分(22)能够带动所述主管(31)共同向下移动；当所述压头(23)向上活动到所述上部管口时，所述活动部分(22)能够带动所述主管(31)共同向上移动。
2.根据权利要求1所述的压孔式布放设备，其特征在于，当所述压头(23)向下活动到所述下部管口时，所述压头(23)的下表面自所述下部管口向下突出形成压孔时的承压面。
3.根据权利要求1或2所述的压孔式布放设备，其特征在于，当所述压头(23)向下活动到所述下部管口时，所述压头(23)的侧表面与所述下部管口的内壁相贴合。
4.根据权利要求1所述的压孔式布放设备，其特征在于，所述主管(31)的下部外表面设置有摩擦部(33)，用于在向上移动时提供摩擦力。
5.根据权利要求1所述的压孔式布放设备，其特征在于，所述上部管口设置有第一限位环，当所述压头(23)向上活动到所述上部管口时，所述压头(23)抵于所述第一限位环上，使得所述活动部分(22)能够带动所述主管(31)共同向上移动。
6.根据权利要求1或5所述的压孔式布放设备，其特征在于，所述活动部分(22)设置有限位部(24)，当所述压头(23)向下活动到所述下部管口时，所述限位部(24)抵于所述主管(31)上，使得所述活动部分(22)能够带动所述主管(31)共同向下移动。
7.根据权利要求1或5所述的压孔式布放设备，其特征在于，所述下部管口设置有第二限位环，当所述压头(23)向下活动到所述下部管口时，所述压头(23)抵于所述第二限位环上，使得所述活动部分(22)能够带动所述主管(31)共同向下移动。
8.根据权利要求1所述的压孔式布放设备，其特征在于，所述本体(21)顶部设置球头(20)，所述驱动装置(2)通过所述球头(20)铰接于所述可移动支架(1)上，并设置用于锁紧球头(20)的锁紧机构(10)。
9.一种利用权利要求1所述的压孔式布放设备布放物料的方法，其特征在于，根据地质条件，选择压孔布料或者直接压入物料布料；
所述压孔布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动，使压头活动到所述主管的下部管口，并带着布料管继续向下压入地面；
(2)达到目标深度时，控制所述活动部分向上活动至所述投料管与所述主管的连接处上沿以上位置停留；
(3)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(4)继续控制活动部分向上活动将布料管一并带出，将物料留在孔内；
所述直接压入物料布料的步骤包括：
(1)控制所述活动部分向下活动的行程，并利用所述布料管的自身重力，使其下落直至下部管口接触地面；
(2)自投料管投入物料并滑落至主管内；
(3)继续控制活动部分向下活动，下压物料将其压入地下。
10.根据权利要求9所述的利用压孔式布放设备布放物料的方法，其特征在于，当地质满足将物料直接压入地下不会对物料造成伤害时，采用直接压入物料布料或压孔布料；当地质不满足上述条件时，采用压孔布料。
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