CN113882812B - 狭窄空间下智能小型竖井钻孔机及钻孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，包括基座、支架、推进机构、钻座、中心钻杆、钻筒和冲击器，所述支架固定设置在基座上，所述支架上设置有竖直方向的导轨，所述钻座可移动的设置在导轨上，所述推进机构设置在支架上，所述推进机构用于驱动钻座在导轨上移动，所述中心钻杆周向转动轴向固定的设置在钻座上，所述钻座上设置有用于驱动中心钻杆转动的动力头，所述钻筒设置在中心钻杆上，所述冲击器设置在钻筒内腔内，且钻筒上设置有用于驱动冲击器移动的推进油缸。使用该装置及方法进行钻井时，可一次性完成大尺寸竖井的钻孔，提供钻孔效率和安全性，且该钻孔机结构简单便于拆卸和在山区的转移。
Description
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，具体涉及一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机及钻孔方法。
背景技术
随着科技的发展，电的使用给人们带来了极大的便利，但是电能在远距离输送过程中，往往需要经过一些相当偏僻的地区，如一些交通极其不便的偏远山区，在这些地区进行电能输送，往往需要架设电力输送塔。
在电力塔的安装过程中需要进行钻井打桩，在偏远的山区或狭窄空间的地方不方便使用一些大型的钻孔机，现有的钻孔设备结构复杂设备较笨重不便于在山区转移，一次性钻孔深度较浅，在钻孔过程中需要停下来将钻取的石块取出，施工效率较低也不太安全。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机及钻孔方法，使用该装置及方法进行钻井时，可一次性完成大尺寸竖井的钻孔，提供钻孔效率和安全性，且该钻孔机结构简单便于拆卸和在山区的转移。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：本发明提供一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，包括基座、支架、推进机构、钻座、中心钻杆、钻筒和冲击器，所述支架固定设置在基座上，所述支架上设置有竖直方向的导轨，所述钻座可移动的设置在导轨上，所述推进机构设置在支架上，所述推进机构用于驱动钻座在导轨上移动，所述中心钻杆周向转动轴向固定的设置在钻座上，所述钻座上设置有用于驱动中心钻杆转动的动力头，所述钻筒设置在中心钻杆上，所述冲击器设置在钻筒内腔内，且钻筒上设置有用于驱动冲击器移动的推进油缸，所述中心钻杆和钻筒同轴设置，所述冲击器的轴线与中心钻杆的轴线平行。
进一步，所述钻座上设置有齿轮箱，所述中心钻杆通过齿轮组与动力头的输出轴传动连接，所述钻筒的下端连接有取芯钻头，所述冲击器可在钻筒及取芯钻筒的内腔内上下移动。
进一步，所述推进机构设置为推进丝杆，所述推进丝杆转动设置在支架上，所述支架上设置有用于驱动推进丝杆转动的电机，所述丝杆螺母固定设置在钻座上，所述推进丝杆至少设置有两套，两套推进丝杆相对于中心钻杆的轴线对称设置在支架上。
进一步，所述推进油缸的缸体端固定设置在钻筒的外端面上，所述推进油缸的活塞端可移动的插入到钻筒内腔内，所述活塞端连接有安装盘，所述冲击器固定设置在安装盘上，所述冲击器设置有多个，多个所述冲击器在半径方向上错位设置在安装盘上，所述冲击器在圆周方向上均匀设置在安装盘上。
进一步，所述钻筒的内腔内设置有固定板，所述固定板设置在靠近取芯钻头位置，所述冲击器可移动的贯穿过固定板，所述取芯钻头的内腔还设置有挡灰板，所述挡灰板固定设置在冲击器的壳体上，所述挡灰板上设置有出风口。
进一步，所述中心钻杆的中心设置有除尘管，所述除尘管的除尘口与出风口连通，所述中心钻杆远离钻筒一端的端部设置有吸风旋转接头，所述吸风旋转接头一端与除尘管连通另一端通过吸管与双滤除尘箱连通。
进一步，还包括信号接收器、控制器和无线遥控器，所述信号接收器和控制器设置在钻筒内用于控制冲击器的启停和推进油缸的伸缩，所述无线遥控器用于发出冲击器启停和推进油缸伸缩的控制信号。
进一步，所述基座上设置有多个支腿和水平仪，所述支腿上设置有高度调节装置，所述支架可拆卸的安装在基座上，所述冲击器为集束冲击器。
本发明还提供一种钻孔方法，包括如下步骤：
S1、将钻孔机移动到需要钻孔的位置进行定位，将取芯钻头对准待钻孔位置，将推进油缸缩回使得冲击器缩回到初始位置；
S2、启动动力头驱动中心钻杆转动，驱动推进丝杆进行钻孔到一个标准深度后停止推进丝杆的进给，对泥土圈周进行切削，中部留有一个泥芯；
S3、启动冲击器，伸出推进油缸驱动冲击器向下移动将泥芯击碎；
S4、当冲击器冲击到与取芯钻头端面位置时停止冲击器的进给并将冲击器缩回到初始位置；
S5、重复S2~S4步骤直到中心钻杆第一节钻孔完成；
S6、增加中心钻杆数量然后重复步骤S5直至达到钻井深度。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：本发明提供一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，包括基座、支架、推进机构、钻座、中心钻杆、钻筒和冲击器，所述支架固定设置在基座上，所述支架上设置有竖直方向的导轨，所述钻座可移动的设置在导轨上，所述推进机构设置在支架上，所述推进机构用于驱动钻座在导轨上移动，所述中心钻杆周向转动轴向固定的设置在钻座上，所述钻座上设置有用于驱动中心钻杆转动的动力头，所述钻筒设置在中心钻杆上，所述冲击器设置在钻筒内腔内，且钻筒上设置有用于驱动冲击器移动的推进油缸，所述中心钻杆和钻筒同轴设置，所述冲击器的轴线与中心钻杆的轴线平行。使用该装置及方法进行钻井时，可一次性完成大尺寸竖井的钻孔，提供钻孔效率和安全性，且该钻孔机结构简单便于拆卸和在山区的转移。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机的立体结构图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明提供的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机的钻筒位置俯视图；
图4为图3的C-C位置剖视图；
图5~9为为本发明提供的钻孔方法的步骤示意图；
附图标记：1-基座；2-支架；3-推进机构；4-钻座；5-中心钻杆；6-钻筒；7-冲击器；8-取芯钻头；11-支腿；21-导轨；61-推进油缸；62-安装盘；63-固定板；41-齿轮箱；42-动力头；71-挡灰板；51-吸风旋转接头；52-除尘箱。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1~9，本发明提供一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，包括基座1、支架2、推进机构3、钻座4、中心钻杆5、钻筒和冲击器7，所述支架2固定设置在基座1上，所述支架2上设置有竖直方向的导轨21，所述钻座4可移动的设置在导轨21上，所述推进机构3设置在支架2上，所述推进机构3用于驱动钻座4在导轨21上移动，所述中心钻杆5周向转动轴向固定的设置在钻座4上，所述钻座4上设置有用于驱动中心钻杆5转动的动力头42，所述钻筒设置在中心钻杆5上，所述冲击器7设置在钻筒内腔内，且钻筒上设置有用于驱动冲击器7移动的推进油缸61，所述中心钻杆5和钻筒同轴设置，所述冲击器7的轴线与中心钻杆5的轴线平行。使用该装置及方法进行钻井时，可一次性完成大尺寸竖井的钻孔，提供钻孔效率和安全性，且该钻孔机结构简单便于拆卸和在山区的转移。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻座4上设置有齿轮箱41，所述中心钻杆5通过齿轮组与动力头42的输出轴传动连接，所述钻筒的下端连接有取芯钻头86，所述冲击器7可在钻筒及取芯钻筒的内腔内上下移动。通过在钻座4上设置齿轮箱41传动动力驱动中心钻杆5的转动，同时在取芯钻头86内设置冲击器7，将取芯钻头86钻取的泥芯直接击碎后排出，使得可以直接完成打孔的钻取而不用额外进行取芯，提高了钻孔效率以及钻孔安全性。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述推进机构3设置为推进丝杆，所述推进丝杆转动设置在支架2上，所述支架2上设置有用于驱动推进丝杆转动的电机，所述丝杆螺母固定设置在钻座4上，所述推进丝杆至少设置有两套，两套推进丝杆相对于中心钻杆5的轴线对称设置在支架2上。将推进丝杆设置两套并对称设置在钻座4上，使得钻座4能均匀受力，在钻孔时不会发生晃动或偏心。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述推进油缸61的缸体端固定设置在钻筒的外端面上，所述推进油缸61的活塞端可移动的插入到钻筒内腔内，所述活塞端连接有安装盘62，所述冲击器7固定设置在安装盘62上，所述冲击器7设置有多个，多个所述冲击器7在半径方向上错位设置在安装盘62上，所述冲击器7在圆周方向上均匀设置在安装盘62上。将推进油缸61的缸体固定设置在钻筒的外端面上使其不会干扰到钻孔也不会与孔壁发生碰撞保证钻孔安全以及设备安全；同时推进油缸61至少设置有两个且对称，使得安装盘62上能均匀受力，使得冲击器7能均匀的进行进给。通过设置安装盘62并在安装盘62上设置多个冲击器7，多个冲击器7错位设置，使得冲击器7能完全覆盖泥芯的截面从而将泥芯完全击碎后排出。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻筒的内腔内设置有固定板63，所述固定板63设置在靠近取芯钻头86位置，所述冲击器7可移动的贯穿过固定板63，所述取芯钻头86的内腔还设置有挡灰板71，所述挡灰板71固定设置在冲击器7的壳体上靠近冲击器7上潜孔钻头6位置，所述挡灰板71上设置有出风口。在钻筒内设置固定板63可以对冲击器7进行固定防止冲击器7摆动造成冲击器7损坏或泥土的击碎效果不好，同时还能隔绝钻筒内腔和外部空间防止泥土进入到钻筒内腔去；同时在冲击器7的壳体上设置挡灰板71，使得挡灰板71跟随冲击器7的壳体移动始终将泥土和灰尘控制带一个狭小的空间内便于通过吸尘箱排出。所述挡灰板与取芯钻头内壁间留有间隙便于挡灰板跟随冲击器上下移动。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述中心钻杆5的中心设置有除尘管，所述除尘管的除尘口与出风口连通，所述中心钻杆5远离钻筒一端的端部设置有吸风旋转接头51，所述吸风旋转接头51一端与除尘管连通另一端通过吸管与双滤除尘箱52连通。通过设置除尘管将击碎后的泥土通过除尘箱52和除尘管吸出，然后进行重复的钻孔动作，使其能直接完成大孔的一次性钻取，提高钻孔效率，且提高钻孔的安全性。
作为对上述技术方案的进一步改进，还包括信号接收器、控制器和无线遥控器，所述信号接收器和控制器设置在钻筒内用于控制冲击器7的启停和推进油缸61的伸缩，所述无线遥控器用于发出冲击器7启停和推进油缸61伸缩的控制信号。通过设置无线信号接收器、控制器和无线遥控器，使得在钻进到较大深度时便于控制冲击器7的启停和推进油缸61的伸缩。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述基座1上设置有多个支腿11和水平仪，所述支腿11上设置有高度调节装置，所述支架2可拆卸的安装在基座1上，所述冲击器7为集束冲击器7。将基座1和支架2设置为模块，便于在山区内进行转移，同时在基座1上设置水平仪和带有高度调节装置的支腿11便于对基座1以及钻座4进行调平，提高钻孔质量。同时使用集束冲击器7进水泥芯的击碎，使得冲击破碎的效率更高。
本发明还提供一种钻孔方法，包括如下步骤：
S1、如图5所示，将钻孔机移动到需要钻孔的位置进行定位，将取芯钻头86对准待钻孔位置，将推进油缸61缩回使得冲击器7缩回到初始位置；首先将钻孔机的部件转运至待钻孔区域并将其组装完成，进行定位将取芯钻头86对准钻孔位后然后通过支腿11上的高度调节装置将基座1调平。
S2、如图6所示，启动动力头42驱动中心钻杆5转动，驱动推进丝杆进行钻孔到一个标准深度后停止推进丝杆的进给，对泥土圈周进行切削，中部留有一个泥芯；
S3、如图7所示，启动冲击器7，伸出推进油缸61驱动冲击器7向下移动将泥芯击碎；在进给冲击器的同时可以保持钻筒的转动，或者在冲击完成后缩回冲击器再转动一定的角度后继续冲击击碎泥芯，从而使得泥芯可以完全被击碎。
S4、如图8所示，当冲击器7冲击到与取芯钻头86端面位置时停止冲击器7的进给并将冲击器7缩回到初始位置；通过一层一层的钻取泥芯再将泥芯击碎后排出，从而完成打孔的一次钻孔作业。
S5、如图9所示，重复S2~S4步骤直到中心钻杆5第一节钻孔完成；
S6、增加中心钻杆5数量然后重复步骤S5直至达到钻井深度。通过增加中心钻杆的数量从而增加中心钻杆的长度以达到需要的钻孔深度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，其特征在于：包括基座（1）、支架（2）、推进机构（3）、钻座（4）、中心钻杆（5）、钻筒和冲击器（7），所述支架（2）固定设置在基座（1）上，所述支架（2）上设置有竖直方向的导轨（21），所述钻座（4）可移动的设置在导轨（21）上，所述推进机构（3）设置在支架（2）上，所述推进机构（3）用于驱动钻座（4）在导轨（21）上移动，所述中心钻杆（5）周向转动轴向固定的设置在钻座（4）上，所述钻座（4）上设置有用于驱动中心钻杆（5）转动的动力头（42），所述钻筒设置在中心钻杆（5）上，所述冲击器（7）设置在钻筒内腔内，且钻筒上设置有用于驱动冲击器（7）移动的推进油缸（61），所述中心钻杆（5）和钻筒同轴设置，所述冲击器（7）的轴线与中心钻杆（5）的轴线平行，所述钻座（4）上设置有齿轮箱（41），所述中心钻杆（5）通过齿轮组与动力头（42）的输出轴传动连接，所述钻筒的下端连接有取芯钻头（8），所述冲击器（7）可在钻筒及取芯钻头的内腔内上下移动，所述推进油缸（61）的缸体端固定设置在钻筒的外端面上，所述推进油缸（61）的活塞端可移动的插入到钻筒内腔内，所述活塞端连接有安装盘（62），所述冲击器（7）固定设置在安装盘（62）上，所述冲击器（7）设置有多个，多个所述冲击器（7）在半径方向上错位设置在安装盘（62）上，所述冲击器（7）在圆周方向上均匀设置在安装盘（62）上，所述钻筒的内腔内设置有固定板（63），所述固定板（63）设置在靠近取芯钻头（8）位置，所述冲击器（7）可移动的贯穿过固定板（63），所述取芯钻头（8）的内腔还设置有挡灰板（71），所述挡灰板（71）固定设置在冲击器（7）的壳体上，所述挡灰板（71）上设置有出风口。
2.根据权利要求1所述的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，其特征在于：所述推进机构（3）设置为推进丝杆，所述推进丝杆转动设置在支架（2）上，所述支架（2）上设置有用于驱动推进丝杆转动的电机，推进丝杆的螺母固定设置在钻座（4）上，所述推进丝杆至少设置有两套，两套推进丝杆相对于中心钻杆（5）的轴线对称设置在支架（2）上。
3.根据权利要求2所述的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，其特征在于：所述中心钻杆（5）的中心设置有除尘管，所述除尘管的除尘口与出风口连通，所述中心钻杆（5）远离钻筒一端的端部设置有吸风旋转接头（51），所述吸风旋转接头（51）一端与除尘管连通另一端通过吸管与双滤除尘箱（52）连通。
4.根据权利要求3所述的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，其特征在于：还包括信号接收器、控制器和无线遥控器，所述信号接收器和控制器设置在钻筒内用于控制冲击器（7）的启停和推进油缸（61）的伸缩，所述无线遥控器用于发出冲击器（7）启停和推进油缸（61）伸缩的控制信号。
5.根据权利要求2~4任一项所述的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机，其特征在于：所述基座（1）上设置有多个支腿（11）和水平仪，所述支腿（11）上设置有高度调节装置，所述支架（2）可拆卸的安装在基座（1）上，所述冲击器（7）为集束冲击器（7）。
6.一种基于权利要求2~5任一项所述的狭窄空间下智能小型竖井钻孔机的钻孔方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将钻孔机移动到需要钻孔的位置进行定位，将取芯钻头（8）对准待钻孔位置，将推进油缸（61）缩回使得冲击器（7）缩回到初始位置；
S2、启动动力头（42）驱动中心钻杆（5）转动，驱动推进丝杆进行钻孔到一个标准深度后停止推进丝杆的进给，对泥土圈周进行切削，中部留有一个泥芯；
S3、启动冲击器（7），伸出推进油缸（61）驱动冲击器（7）向下移动将泥芯击碎；
S4、当冲击器（7）冲击到取芯钻头（8）端面位置时停止冲击器（7）的进给并将冲击器（7）缩回到初始位置；
S5、重复S2~S4步骤直到中心钻杆（5）第一节钻孔完成；
S6、增加中心钻杆（5）数量然后重复步骤S5直至达到钻井深度。
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