CN114263439A - 一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程技术领域，具体公开了一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，包括固定管道，固定管道内转动设置有壳体，壳体内设置有钻头；壳体内还设置有防跑偏机构，防跑偏机构用于纠正钻头的运动轨迹，防跑偏机构包括纠偏组件、传动组件和驱动组件；纠偏组件包括开设于壳体上的滑槽，滑槽内滑动设置有内螺纹管，内螺纹管上设置有推板，壳体内转动设置有与内螺纹管螺纹连接的螺杆；驱动组件通过传动组件与螺杆连接以实现其作往复转动，该岩土工程勘察用钻探防跑偏装置在钻头钻进的过程中，通过三个推板往复撞击钻头将其向中心点推动，可实现对钻头进行持续性纠偏，从而防止钻头在钻进过程中偏离预定轨迹，影响勘探效果。

Description

一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置。

背景技术

地上、地下和水中的各类工程统称土木工程，土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。岩土工程是于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制，以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，作为自己的研究对象。

在岩土工程开展前，需要对施工对象的地质条件进行详细勘察调研，在此过程中就需要使用到钻探设备对岩层、土层进行打孔和取样等作业，在作业过程中，钻探设备需要具有对钻头进行纠偏的功能。

公开号为CN110939388B的中国发明专利，公开了一种一种岩土工程勘测用的高精度钻探防跑偏装置。包括底端左右两侧分别设有固定支架10的支撑座1、设于支撑座1底端的钻探元件2、防跑偏调节套筒3、粗调元件4、微调元件5、清洁元件6、控制元件7、与各个电气元件电性连接的电源；防跑偏调节套筒3包括两个竖直设于支撑座1内壁且相对侧设有移动槽300的固定安装板30、一端设有可在移动槽300内上下滑动的移动块310的移动板31、通过电动伸缩杆与移动板31远离移动块310一侧连接且相对设于钻杆20两侧以及相对端分别设有极性相反的电磁铁320的两个半圆型筒体32、设于每个半圆型筒体32内的6个防晃支撑夹具33，如图4所示，半圆型筒体32内壁由上至下均匀设有3个滑动环形槽321，防晃支撑夹具33一端设有可在滑动环形槽321内滑动的弧形滑块330、另一端设有与钻杆20抵接的防晃弧形板331，防晃弧形板331内壁均匀设有5个卡接圆球3310，钻杆20上对应每个防晃弧形板331处设有与卡接圆球3310一一对应的球形槽200，通过将卡接圆球3310卡接于球形槽200内，增加防晃弧形板331与钻杆20之间接触的稳定性，避免钻杆20旋转时出现滑脱，造成钻杆20钻探操作发生跑偏，影响装置可靠性。

但是，上述现有技术中，在实际工作时，由于岩土层硬度高、内部构造复杂，钻头在探进过程中受到复杂应力影响会发生偏移，而偏移量不断累积最终会导致钻探方向远远偏离预定轨迹，影响勘探效果。

有鉴于此，本发明提出一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，以解决现有技术中存在的至少一个问题。

发明内容

本发明提供了一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，具备通过不断对钻头进行纠偏，以保障钻探方向与预定轨迹一致的有益效果，解决了上述背景技术中所提到的由于岩土层硬度高、内部构造复杂，钻头在探进过程中受到复杂应力影响会发生偏移，而偏移量不断累积最终会导致钻探方向远远偏离预定轨迹，影响勘探效果的问题。

本发明提供如下技术方案：一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，包括固定管道，所述固定管道内转动设置有壳体，所述壳体内设置有钻头；

所述壳体内还设置有防跑偏机构，所述防跑偏机构用于纠正所述钻头的运动轨迹，所述防跑偏机构包括纠偏组件、传动组件和驱动组件；

所述纠偏组件包括开设于所述壳体上的滑槽，所述滑槽内滑动设置有内螺纹管，所述内螺纹管上设置有推板，所述壳体内转动设置有与所述内螺纹管螺纹连接的螺杆；所述驱动组件通过所述传动组件与所述螺杆连接以实现其作往复转动；通过推板不断撞击钻头，可对钻头的钻进轨迹进行持续纠偏。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述纠偏组件还包括对称开设于所述壳体内的两个第一限位槽，所述内螺纹管上对称设置有两个第一限位块，且两个所述第一限位块分别滑动设置于两个所述第一限位槽内；通过第一限位块对推板进行限位，使其移动更加稳定。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述防跑偏机构还包括安装组件，所述安装组件用于连接所述内螺纹管和所述推板，所述安装组件包括开设于所述内螺纹管上的安装槽，所述推板上设置有安装插销，且所述安装插销滑动设置于所述安装槽内；通过安装插销插入安装槽内完成将推板安装在内螺纹管上，并且可以进行拆卸更换。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述安装组件还包括开设于所述安装插销上的第一螺纹孔，所述内螺纹管上开设有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔内螺纹连接有螺栓；通过螺栓可使得推板与内螺纹管连接更加紧密。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述安装组件还包括设置于所述滑槽内的锁紧螺母，且所述锁紧螺母螺纹连接于所述螺栓上；通过锁紧螺母可防止螺栓松脱，使得推板与内螺纹管连接更加牢固。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述纠偏组件和所述安装组件均设置有多个，且多个所述纠偏组件和多个所述安装组件呈环形等距分布；通过设置有多个纠偏组件和多个安装组件，可以完全覆盖钻头的偏离轨迹可能方向，达到更好的纠偏效果。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述传动组件包括转动设置于所述壳体内的转环，所述转环上设置有第一主动锥形齿轮，多个所述螺杆上均设置有第一从动锥形齿轮，且多个所述第一从动锥形齿轮均与所述第一主动锥形齿轮相啮合；通过转环往复转动可以实现三个螺杆同步转动以驱动三个推板进行纠偏。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述驱动组件包括设置于所述转环上的直齿轮，所述壳体内滑动设置有环形齿条，所述环形齿条上设置有与所述直齿轮相啮合的直齿条，所述壳体内设置有第一电机，所述第一电机上设置有与所述环形齿条相啮合的半齿轮；通过第一电机运转可以实现转环往复转动。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述驱动组件还包括开设于所述壳体内的第二限位槽，所述环形齿条上设置有第二限位块，且所述第二限位块滑动设置于所述第二限位槽内；通过第二限位槽对环形齿条进行限位，可使其移动更加稳定。

作为本发明所述岩土工程勘察用钻探防跑偏装置的一种可选方案，其中：所述固定管道上还设置有转动机构，所述转动机构与所述壳体连接以实现其转动，所述转动机构包括设置于所述壳体上的第二主动锥形齿轮，所述固定管道上设置有第二电机，所述第二电机上设置有与所述第二主动锥形齿轮相啮合的第二从动锥形齿轮；通过转动机构可使得多个推板与钻头保持相对静止，从而减少磨损，也不会阻碍钻头的钻进。

本发明具备以下有益效果：

1、该岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，在钻头钻进的过程中，通过三个推板往复撞击钻头将其向中心点推动，可实现对钻头进行持续性纠偏，从而防止钻头在钻进过程中偏离预定轨迹，影响勘探效果。首先通过第一电机运转，可以带动直齿条作往复直线运动，进而带动的第一主动锥形齿轮往复转动，第一主动锥形齿轮又会带动三个螺杆往复转动，进而打的三个推板同步往复移动对钻头进行持续撞击。

2、该岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，在第一电机运转以带动三个推板对钻头进行纠偏的同时，通过第二电机运转带动壳体本身转动，使得三个推板与钻头达到同步转速，保持相对静止，可以减少纠偏时对钻头的钻进造成阻碍，也能减少三个推板的磨损率。

3、该岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，三个推板分别通过设置的三个安装组件安装在三个内螺纹管上，固定得非常牢固，并且可以进行拆卸，在推板磨损到一定程度后，可以进行拆卸更换，以保持纠偏的效果始终良好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体爆炸结构示意图。

图3为本发明的第一局部爆炸结构示意图。

图4为本发明的第二局部爆炸结构示意图。

图5为本发明的第一内部结构示意图。

图6为图5中A处的局部放大图。

图7为图5中B处的局部放大图。

图8为本发明的第二内部结构示意图。

图9为图8中C处的局部放大图。

图中：1、固定管道；2、壳体；3、钻头；4、防跑偏机构；41、纠偏组件；411、滑槽；412、内螺纹管；413、推板；414、螺杆；415、第一限位槽；416、第一限位块；42、传动组件；421、转环；422、第一主动锥形齿轮；423、第一从动锥形齿轮；43、驱动组件；431、直齿轮；432、环形齿条；433、第一电机；434、半齿轮；435、直齿条；436、第二限位槽；437、第二限位块；44、安装组件；441、安装槽；442、安装插销；443、第一螺纹孔；444、第二螺纹孔；445、螺栓；446、锁紧螺母；5、转动机构；51、第二主动锥形齿轮；52、第二从动锥形齿轮；53、第二电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

为解决现有技术中岩土工程勘探用钻探设备在钻探过程中由于受到高硬度岩土层和复杂地质构造的影响，导致钻探轨迹与预定轨迹偏移过大的问题，提出一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置；

具体的，请参阅图1-4，包括固定管道1，固定管道1内转动设置有壳体2，壳体2内设置有钻头3；

壳体2内还设置有防跑偏机构4，防跑偏机构4用于纠正钻头3的运动轨迹，防跑偏机构4包括纠偏组件41、传动组件42和驱动组件43；

纠偏组件41包括开设于壳体2上的滑槽411，滑槽411内滑动设置有内螺纹管412，内螺纹管412上设置有推板413，壳体2内转动设置有与内螺纹管412螺纹连接的螺杆414；

驱动组件43通过传动组件42与螺杆414连接以实现其作往复转动。

其中，固定管道1安装固定在钻探施工处的地面或岩体上，固定管道1的安装角度可以是垂直向下，也可是其他任意角度，壳体2沿着固定管道1的内壁转动用于承载防跑偏机构4，钻头3则沿着壳体2内穿过并不与壳体2接触，钻头3通过与钻探设备连接进行钻进。

螺杆414转动于壳体2的侧内壁，并且螺杆414螺纹连接在内螺纹管412的左侧，推板413呈弧形，与钻头3的表面相契合。

通过驱动组件43的驱动和传动组件42的传动可以带动螺杆414正反交替转动，在滑槽411对内螺纹管412的限位作用下，螺杆414会带动内螺纹管412以固定频率来回移动，通过呈弧形的推板413不断撞击钻头3可以对其进行持续纠偏。

为进一步地加强对内螺纹管412的限位作用，使得内螺纹管412和推板413始终保持笔直地位移，以更精准地对钻头3进行纠偏。具体的，请参阅图4、图8和图9，纠偏组件41还包括对称开设于壳体2内的两个第一限位槽415，内螺纹管412上对称设置有两个第一限位块416，且两个第一限位块416分别滑动设置于两个第一限位槽415内。

第一限位槽415和第一限位块416均呈T字形，具有较高的稳定性，通过前后对称的两个第一限位块416分别沿着两个第一限位槽415内左右滑动可以进一步加强对内螺纹管412的限位作用，严格限制其移动范围，避免内螺纹管412由于受力而偏移。

进一步地，由于推板413会反复与钻头3碰撞，导致其磨损率较高，为方便对推板413进行安装更换，请参阅图4-6，防跑偏机构4还包括安装组件44，安装组件44用于连接内螺纹管412和推板413，安装组件44包括开设于内螺纹管412上的安装槽441，推板413上设置有安装插销442，且安装插销442滑动设置于安装槽441内。

其中，通过将安装插销442卡接入安装槽441内，可以完成将推板413安装在内螺纹管412上，在拆卸时，拉动推板413将安装插销442从安装槽441内拔出即可。

进一步地，为使得推板413与内螺纹管412连接得更加牢固，请参阅图4-6，安装组件44还包括开设于安装插销442上的第一螺纹孔443，内螺纹管412上开设有第二螺纹孔444，第一螺纹孔443和第二螺纹孔444内螺纹连接有螺栓445。

其中，第二螺纹孔444贯穿内螺纹管412的表面并与安装槽441连通，第一螺纹孔443贯穿安装插销442的表面，在安装插销442卡接入安装槽441内后，通过将螺栓445拧入，使得螺栓445的表面一部分与第二螺纹孔444螺纹连接，一部分与第一螺纹孔443螺纹连接，即可将推板413更加牢固地固定在内螺纹管412上。

进一步地，在螺栓445拧入第一螺纹孔443和第二螺纹孔444内后，由于推板413在撞击时会使得内螺纹管412频繁振动，螺栓445可能出现松脱的情况。请参阅图4，安装组件44还包括设置于滑槽411内的锁紧螺母446，且锁紧螺母446螺纹连接于螺栓445上。

其中，锁紧螺母446螺纹连接在螺栓445贯穿出内螺纹管412的一端，通过将锁紧螺母446拧入并压紧在内螺纹管412表面，可以防止螺栓445由于频繁振动发生松脱的情况发生。

进一步地，由于钻头3在钻探过程中受到的应力影响较为复杂，因此其偏移方向并不固定，仅设有一个推板413对钻头3进行纠偏，校准的效果并不理想。请参阅图1-3，纠偏组件41和安装组件44均设置有多个，且多个纠偏组件41和多个安装组件44呈环形等距分布。

其中，纠偏组件41和安装组件44均设置有三个，并以钻头3为圆点呈圆周等距排列，三个螺杆414同步转动，可以使得三个推板413保持同步移动，均以固定频率往复撞击钻头3对钻头3进行纠偏，三个推板413合并时可形成闭环，从而使得纠偏的效果达到最佳。

进一步地，为驱动三个螺杆414同步转动。请参阅图2和图3，传动组件42包括转动设置于壳体2内的转环421，转环421上设置有第一主动锥形齿轮422，多个螺杆414上均设置有第一从动锥形齿轮423，且多个第一从动锥形齿轮423均与第一主动锥形齿轮422相啮合。

其中，转环421转动在壳体2的内壁，第一主动锥形齿轮422固定在转环421的上端，三个第一从动锥形齿轮423分别固定在三个螺杆414的表面，通过转环421往复转动，可以带动第一主动锥形齿轮422往复转动，第一主动锥形齿轮422进而会带动三个第一从动锥形齿轮423和三个螺杆414同步往复转动。

进一步地，为驱动转环421往复转动。请参阅图3，驱动组件43包括设置于转环421上的直齿轮431，壳体2内滑动设置有环形齿条432，环形齿条432上设置有与直齿轮431相啮合的直齿条435，壳体2内设置有第一电机433，第一电机433上设置有与环形齿条432相啮合的半齿轮434。

其中，环形齿条432沿着壳体2的下内壁滑动，环形齿条432的上下内壁均分布有直线形的齿，直齿轮431固定在转环421的下端。

通过第一电机433运转可以带动半齿轮434转动，此时半齿轮434与环形齿条432上侧的齿啮合会带动环形齿条432向前侧移动，直到半齿轮434转动至与环形齿条432上侧的齿脱离接触后，又会与环形齿条432下侧的齿啮合，进而带动环形齿条432向后侧移动，如此往复，可以使得环形齿条432作前后往复直线运动；

直齿条435会随着环形齿条432一起作前后往复直线运动，进而带动直齿轮431往复转动，直齿轮431又会带动转环421作往复转动，从而实现三个推板413的纠偏功能。

进一步地，为防止环形齿条432在前后移动时跑偏。请参阅图3、图5和图7，驱动组件43还包括开设于壳体2内的第二限位槽436，环形齿条432上设置有第二限位块437，且第二限位块437滑动设置于第二限位槽436内。

其中，第二限位槽436开设在壳体2的下内壁，通过第二限位块437沿着第二限位槽436内前后滑动可以对环形齿条432起到限位作用，避免其移动发生偏离。

进一步地，通过三个推板413往复撞击钻头3的表面可以对其进行持续纠偏，但壳体2若保持不动，则持续转动的钻头3会对三个推板413造成极高的磨损，并且三个推板413也会阻碍到钻头3的钻进。请参阅图1和图2，固定管道1上还设置有转动机构5，转动机构5与壳体2连接以实现其转动，转动机构5包括设置于壳体2上的第二主动锥形齿轮51，固定管道1上设置有第二电机53，第二电机53上设置有与第二主动锥形齿轮51相啮合的第二从动锥形齿轮52。

其中，第二主动锥形齿轮51固定在壳体2的上端，第二电机53固定在固定管道1上，通过第二电机53运转可以带动第二从动锥形齿轮52转动，进而带动第二主动锥形齿轮51转动，调整第二电机53的转速使得壳体2与钻头3达到相同的转速，可以使得三个推板413与钻头3始终保持相对静止，从而在撞击时减小磨损，也不会过多地阻碍到钻头3的钻进。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，包括固定管道(1)，其特征在于：所述固定管道(1)内转动设置有壳体(2)，所述壳体(2)内设置有钻头(3)和防跑偏机构(4)，所述防跑偏机构(4)用于纠正所述钻头(3)的运动轨迹，所述防跑偏机构(4)包括纠偏组件(41)、传动组件(42)和驱动组件(43)；

所述纠偏组件(41)包括开设于所述壳体(2)上的滑槽(411)，所述滑槽(411)内滑动设置有内螺纹管(412)，所述内螺纹管(412)上设置有推板(413)，所述壳体(2)内转动设置有与所述内螺纹管(412)螺纹连接的螺杆(414)；

所述驱动组件(43)通过所述传动组件(42)与所述螺杆(414)连接以实现其作往复转动。

2.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述纠偏组件(41)还包括对称开设于所述壳体(2)内的两个第一限位槽(415)，所述内螺纹管(412)上对称设置有两个第一限位块(416)，且两个所述第一限位块(416)分别滑动设置于两个所述第一限位槽(415)内。

3.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述防跑偏机构(4)还包括安装组件(44)，所述安装组件(44)用于连接所述内螺纹管(412)和所述推板(413)，所述安装组件(44)包括开设于所述内螺纹管(412)上的安装槽(441)，所述推板(413)上设置有安装插销(442)，且所述安装插销(442)滑动设置于所述安装槽(441)内。

4.根据权利要求3所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述安装组件(44)还包括开设于所述安装插销(442)上的第一螺纹孔(443)，所述内螺纹管(412)上开设有第二螺纹孔(444)，所述第一螺纹孔(443)和所述第二螺纹孔(444)内螺纹连接有螺栓(445)。

5.根据权利要求3所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述安装组件(44)还包括设置于所述滑槽(411)内的锁紧螺母(446)，且所述锁紧螺母(446)螺纹连接于螺栓(445)上。

6.根据权利要求3所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述纠偏组件(41)和所述安装组件(44)均设置有多个，且多个所述纠偏组件(41)和多个所述安装组件(44)呈环形等距分布。

7.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述传动组件(42)包括转动设置于所述壳体(2)内的转环(421)，所述转环(421)上设置有第一主动锥形齿轮(422)，多个所述螺杆(414)上均设置有第一从动锥形齿轮(423)，且多个所述第一从动锥形齿轮(423)均与所述第一主动锥形齿轮(422)相啮合。

8.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述驱动组件(43)包括设置于转环(421)上的直齿轮(431)，所述壳体(2)内滑动设置有环形齿条(432)，所述环形齿条(432)上设置有与所述直齿轮(431)相啮合的直齿条(435)，所述壳体(2)内设置有第一电机(433)，所述第一电机(433)上设置有与所述环形齿条(432)相啮合的半齿轮(434)。

9.根据权利要求8所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述驱动组件(43)还包括开设于所述壳体(2)内的第二限位槽(436)，所述环形齿条(432)上设置有第二限位块(437)，且所述第二限位块(437)滑动设置于所述第二限位槽(436)内。

10.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探防跑偏装置，其特征在于：所述固定管道(1)上还设置有转动机构(5)，所述转动机构(5)与所述壳体(2)连接以实现其转动，所述转动机构(5)包括设置于所述壳体(2)上的第二主动锥形齿轮(51)，所述固定管道(1)上设置有第二电机(53)，所述第二电机(53)上设置有与所述第二主动锥形齿轮(51)相啮合的第二从动锥形齿轮(52)。

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