CN114809912A - 一种岩土工程用钻杆钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩土工程用钻杆钻孔装置，底座上设置有滑动板，滑动板两端连接有安装板和齿条板，齿条板连接有驱动齿轮和第一驱动电机，支架上设置有固定板，固定板上设置有定位杆，定位杆上套设有压缩弹簧，安装板上设置有可调板，可调板两侧安装板活动固定连接，可调板上设置有第二驱动电机，第二驱动电机连接钻杆本体，底座上设置有螺杆，螺杆底部连接第三驱动电机，螺杆上连接有套筒，套筒上设置有支撑板，支撑板上设置有气缸，气缸连接支撑座，支撑座内部设置有压力传感器，支撑座内滑动连接有移动杆，移动杆连接有弧形板，弧形板和支撑座之间固定连接有复位弹簧；本发明具有便捷省力、灵活调节的优点。

Description

一种岩土工程用钻杆钻孔装置

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种岩土工程用钻杆钻孔装置。

背景技术

岩土工程勘探是岩土工程勘察的一种手段，是用于查明地表下岩土体、地下水及不良地质作用的基本特性和空间分布的技术手段，包括钻探、惊叹、槽探、坑探、洞探以及物探、触探等。

其中，钻探是利用钻探设备在地下形成钻孔，并从钻孔中取出岩土进行鉴别和划分底层，钻探属于半直接的勘探方法，具有一些列优良特点，如可适用于各种岩土类型，钻探深度可满足各类工程的需要且不受地下水位的影响，钻孔中能够采取岩石、土及地下水试样等，是岩土工程勘察中应用最广泛、最有效的一种勘探方法。

钻探首先要利用钻头破碎岩土，才能钻进一定深度，破碎岩土的方法可分为回转法、冲击法、振动法和冲洗法，其中采用回转法进行钻探是通过钻杆将旋转力矩传递至孔底钻头，同时施加一定的轴向压力实现钻进，现有的钻孔装置在具体使用时，主要存在以下问题：首先，钻孔装置一般采用手持操作，轴向压力施加不够，且劳动强度较大；其次，钻杆结构通常是固定设置，其垂直度无法检验和调节，对于一些要求较高的钻孔来说十分不便，无法保持钻孔的垂直度，且在下钻时，钻杆倾斜偏差也易影响钻孔的质量和钻杆的使用寿命。

所以，为解决上述问题，开发一种岩土工程用钻杆钻孔装置很有必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种岩土工程用钻杆钻孔装置，保证轴向压力，便捷省力，可对钻杆垂直度进行检测并灵活调节，提高钻孔质量。

本发明的目的是这样实现的：一种岩土工程用钻杆钻孔装置，包括底座、支架、通槽、导轨、滑动板、安装板、齿条板、驱动齿轮、第一驱动电机、固定板、定位杆、压缩弹簧、通孔、可调板、第二驱动电机、钻杆本体、开口、螺杆、传动齿轮、第三驱动电机、套筒、支撑板、气缸、支撑座、压力传感器、移动杆、弧形板、复位弹簧、控制箱和电源箱，其中，所述底座上设置有支架，所述支架上开设有通槽，所述通槽内设置有导轨，所述导轨上可上下滑动连接有滑动板，所述滑动板两端伸出通槽，所述滑动板一端固定连接有安装板，所述滑动板另一端固定连接有竖直的齿条板，所述齿条板啮合连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮连接有第一驱动电机，所述支架侧壁上还固定设置有固定板，所述固定板上固定设置有定位杆，所述定位杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧顶端连接安装板底端，所述安装板上开设有通孔，所述定位杆顶端通过通孔贯穿安装板，所述安装板上通过支撑弹簧设置有可调板，所述可调板两侧通过螺栓螺母与安装板活动固定连接，所述可调板上设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机输出轴连接有钻杆本体，所述安装板上开设有可供钻杆本体通过的开口，所述底座上通过转动轴承可转动设置有螺杆，所述螺杆顶端通过转动轴承可转动连接固定板底端，所述螺杆底部设置有传动齿轮连接第三驱动电机，所述螺杆上通过螺纹连接有套筒，所述套筒通过滑槽滑块可上下滑动连接支架侧壁，所述套筒侧壁上固定设置有支撑板，所述支撑板上水平设置有气缸，所述气缸输出端固定连接支撑座，所述支撑座内部设置有压力传感器，所述支撑座内可水平滑动连接有移动杆，所述移动杆外端伸出支撑座连接有弧形板，所述弧形板和支撑座之间固定连接有复位弹簧，所述底座上还设置有控制箱和电源箱，所述控制箱和电源箱电性连接第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、气缸和压力传感器。

所述齿条板底部通过滑槽滑块可上下滑动连接支架侧壁。

所述定位杆顶端设置有限位板。

所述底座底端还设置有自锁型万向轮。

所述钻杆本体底端连接有钻头。

所述弧形板上嵌设有滚珠。

所述齿条板顶端设置有限位板。

所述支撑座截面为旋转90度的凹字型结构。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）将安装板和齿条板通过通槽、导轨和滑动板连接起来，使得安装板可跟随齿条板一起上下移动，齿条板通过啮合连接有驱动齿轮，驱动齿轮进行转动，带动齿条板上下移动，实现在轴向方向上对设置在安装板上的第二驱动电机和钻杆施加压力实现钻进，节省人力，更加稳定可靠；

（2）将第二驱动电机、钻杆和钻头整个装置通过可调板安装在安装板上，通过紧固和松放螺栓螺母，可实现调节可调板的倾斜角度，进而实现调节钻杆倾斜角度的目的，使用更加灵活方便；

（3）通过在底座上设置有钻杆垂直度检测装置，可在钻孔前对钻杆进行实时检测，通过第三驱动电机、传动齿轮、螺杆和套筒带动支撑板和设置在其上的检测装置进行上下移动对钻杆进行检测；通过气缸的水平伸缩带动支撑座结构做水平来回运动，实现弧形板与钻杆的贴紧连接和分离；通过气缸推动支撑座和弧形板向钻杆方向移动，弧形板的内侧弧形壁与钻杆侧壁接触后，气缸继续向前推动，弧形板与钻杆侧壁贴紧连接同时施加了一个反向压力，该反向压力推动弧形板和移动杆向支撑座内部方向移动，复位弹簧被压缩，移动杆对压力传感器施加一个压力，压力传感器感应动作，该压力值即为初始压力值，然后气缸停止运动，启动第三驱动电机带动螺杆进行转动，套筒带动支撑板和设置在支撑板上的整个检测装置向上移动，在这整个过程中，当钻杆处于垂直状态时，其与弧形板之间的压力值与初始压力值应为一致，当钻杆处于倾斜状态时，在检测装置上移过程中，压力传感器检测到的压力值应出现变化，根据相应的倾斜方向变大或者变小，实现对钻杆垂直度的实时检测，以便调节，保证钻孔的质量和精度，提高钻杆的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中A部分的放大结构示意图。

图3是本发明中弧形板的俯视结构示意图。

图中：1、底座 2、支架 3、通槽 4、导轨 5、滑动板6、安装板 7、齿条板 8、驱动齿轮9、第一驱动电机 10、固定板 11、定位杆 12、压缩弹簧 13、通孔 14、可调板 15、第二驱动电机 16、钻杆本体 17、开口 18、螺杆 19、传动齿轮 20、第三驱动电机 21、套筒 22、支撑板 23、气缸 24、支撑座 25、压力传感器 26、移动杆 27、弧形板 28、复位弹簧 29、控制箱30、电源箱 31、限位板 32、万向轮 33、钻头 34、滚珠 35、限位板 。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

如图1、图2、图3所示，一种岩土工程用钻杆钻孔装置，包括底座1、支架2、通槽3、导轨4、滑动板5、安装板6、齿条板7、驱动齿轮8、第一驱动电机9、固定板10、定位杆11、压缩弹簧12、通孔13、可调板14、第二驱动电机15、钻杆本体16、开口17、螺杆18、传动齿轮19、第三驱动电机20、套筒21、支撑板22、气缸23、支撑座24、压力传感器25、移动杆26、弧形板27、复位弹簧28、控制箱29和电源箱30。

其中，所述底座1上设置有支架2，所述底座1底端还设置有自锁型万向轮32，所述支架2上开设有通槽3，所述通槽3内设置有导轨4，所述导轨4上可上下滑动连接有滑动板5，所述滑动板5两端伸出通槽3，所述滑动板5一端固定连接有安装板6，所述滑动板5另一端固定连接有竖直的齿条板7，所述齿条板7啮合连接有驱动齿轮8，所述驱动齿轮8连接有第一驱动电机9，所述第一驱动电机9带动驱动齿轮8进行转动，驱动齿轮8与齿条板7相啮合，带动齿条板7向下移动，与齿条板7相连接的滑动板5在跟随齿条板7在导轨4上向下滑动，由于滑动板5另一端与安装板6固定连接，因此滑动板5在向下移动的同时也带动安装板6向下移动；优选的，所述齿条板7底部通过滑槽滑块可上下滑动连接支架2侧壁，可对齿条板7的上下运动过程进行限位，使得齿条板7的上下运动更加稳定可靠；优选的，所述齿条板7顶端设置有限位板35，使用起来更加安全可靠。

其中，所述支架2侧壁上还固定设置有固定板10，所述固定板10上固定设置有定位杆11，所述定位杆11上套设有压缩弹簧12，所述压缩弹簧12顶端连接安装板6底端，所述安装板6上开设有通孔13，所述定位杆11顶端通过通孔13贯穿安装板6，即所述安装板6通过通孔13套设在定位杆11上，定位杆11上设置有压缩弹簧12对安装板6提供一定的支撑作用，同时定位杆11的设置也可对安装板6的上下运动进行限位；优选的，所述定位杆11顶端设置有限位板31，且优选的限位板31的直径应至少大于通孔13的直径，避免安装板6从定位杆11上脱落，使用起来更加安全可靠。

其中，所述安装板6上通过支撑弹簧设置有可调板14，所述可调板14两侧通过螺栓螺母与安装板6活动固定连接，当需要对可调板14的倾斜角度进行调节时，可通过紧固或者松放一侧的螺栓和螺母即可调节。

其中，所述可调板14上设置有第二驱动电机15，所述第二驱动电机15输出轴连接有钻杆本体16，所述安装板6上开设有可供钻杆本体16通过的开口17，其中，所述钻杆本体16底端连接有钻头33，应说明的是，所述钻头33及其具体连接结构等属于现有技术，故在此不再做具体限定；所述第二驱动电机15和钻杆本体16设置在可调板14上，可通过对可调板14倾斜角度的调节实现对钻杆本体16倾斜角度的调节，同时可调板14又设置在安装板6上，因此可调板14可跟随安装板6向下移动，进而实现钻杆本体16跟随可调板14和安装板6向下移动，实现轴向方向上对钻杆本体16施加压力实现钻进，其中安装板6的上下移动驱动过程参考前述，在此不再赘述。

其中，所述底座1上通过转动轴承可转动设置有螺杆18，所述螺杆18顶端通过转动轴承可转动连接固定板10底端，所述螺杆18底部设置有传动齿轮19连接第三驱动电机20，所述螺杆18上通过螺纹连接有套筒21，所述套筒21通过滑槽滑块可上下滑动连接支架2侧壁，其运动过程为，通过启动第三驱动电机20，第三驱动电机20通过传动齿轮19或者皮带轮和皮带等传动结构带动螺杆18进行转动，螺杆18转动的同时带动螺杆18上通过螺纹与螺杆18连接的套筒21上下移动。

其中，所述套筒21侧壁上固定设置有支撑板22，所述支撑板22上水平设置有气缸23，所述气缸23输出端固定连接支撑座24，所述支撑座24截面为旋转90度的凹字型结构，通过气缸23的伸缩可以带动支撑座24做水平来回运动，所述支撑座24内部设置有压力传感器25，所述支撑座24内可水平滑动连接有移动杆26，所述移动杆26外端伸出支撑座24连接有弧形板27，所述弧形板27为竖向的与钻杆本体16侧壁相适配的弧形板状结构，优选的，所述弧形板27上嵌设有滚珠34，即在所述弧形板27与钻杆本体16相接触的一面上嵌设有活动的滚珠34，可在弧形板27的上下移动过程中起到顺滑减小摩擦的作用，避免弧形板27在上下移动的过程中对钻杆本体16造成损伤，其具体结构属于现有技术，可通过多种可实施方式来实现，在此不再做具体限定；所述弧形板27和支撑座24之间固定连接有复位弹簧28，其对钻杆本体16垂直度的具体检测及运动过程为，以检测装置初始位于钻杆本体16下部时为例，首先通过气缸23推动支撑座24带动压力传感器25、移动杆26、复位弹簧28和弧形板27向钻杆本体16方向移动，弧形板27靠近钻杆本体16一侧的的弧形侧壁与钻杆本体16侧壁贴合接触后，气缸23继续向前推动支撑座24，弧形板28与钻杆本体16侧壁贴紧连接同时施加了一个反向压力，该反向压力推动弧形板27和移动杆26向支撑座24内部方向移动，复位弹簧28被压缩，移动杆26对压力传感器25施加一个压力，压力传感器25感应动作，该压力值即为初始压力值，然后气缸23停止运动，弧形板27与钻杆本体16此时连接完毕，然后启动第三驱动电机20带动螺杆18进行转动，套筒21带动支撑板22和设置在支撑板22上的整个检测装置向上移动，即弧形板27在与钻杆本体16侧壁贴紧的状态下向上移动，在这整个过程中，当钻杆本体16处于垂直状态时，其与弧形板27之间的压力值与初始压力值应为一致，当钻杆本体处于倾斜状态时，以图1中所示方向为例，同时以钻杆本体16底部向远离底座1的一侧即图1的左侧方向倾斜时，在检测装置上移过程中，由于钻杆本体16向左侧倾斜，则弧形板27在与钻杆本体16侧壁贴紧上移时所受到的压力越来越大，移动杆26越来越向支撑座24内部移动，压力传感器25检测到的压力越来越大，压力传感器25将感应到的压力的相关信号传输至控制箱29进行处理，即当钻杆本体16处于倾斜状态时，压力传感器25检测到的压力值应出现变化，根据相应的倾斜方向相对于初始值变大或者变小，进而实现对钻杆本体16垂直度的实时检测；应说明的是，由于支撑板22是设置在套筒21上的，因此支撑板22可以跟随套筒21上下移动，同时气缸23、支撑座24、压力传感器25、移动杆26、弧形板27和复位弹簧28均是设置在支撑板22上，因此也可以跟随套筒21上下移动，所述套筒21的上下移动的驱动过程如前述，在此不再赘述。

其中，所述底座1上还设置有控制箱29和电源箱30，所述控制箱29和电源箱30可以通过电源线等连接方式电性连接第一驱动电机9、第二驱动电机15、第三驱动电机20、气缸23和压力传感器25，所述第一驱动电机9、第二驱动电机15、第三驱动电机20可以采用正反转电机，所述气缸23还可以采用具有同样伸缩功能的电动伸缩杆来实现，所述压力传感器25主要用于当移动杆26与压力传感器25接触后检测当前移动杆26所施加的压力，可以采用多种可实施的现有压力传感器来实现，如采用压阻式压力传感器，或者其他可实现该功能的现有的压力传感装置，其属于现有技术，在此不再做具体限定，所述控制箱26可对压力传感器25所传输的信号进行接收，当在检测过程中的压力值出现变化时可通过指示灯等方式进行警报显示，然后通过可调板14进行调节即可，所述控制箱29可控制第一驱动电机9、第二驱动电机15和第三驱动电机20的启闭和正反转，以及所述控制箱29、电源箱30、第一驱动电机9、第二驱动电机15、第三驱动电机20、气缸23和压力传感器25及其具体电路连接结构等均属于现有技术，对于本领域技术人员来说属于公知常识，且在本申请中并未作其他特殊要求，只需其能实现本申请中所述功能即可，故在此不再做具体限定；同时，应说明的是，为保证整个装置运行的稳定性，其所采用的导轨、滑槽滑块等结构可以采用性能较好、稳定性较好的工业性导轨或滑槽滑块，所述支撑弹簧、压缩弹簧和复位弹簧也可根据实际需要采用支撑性能较好、阻尼性能较好的弹簧，在此不再做具体限定。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：包括底座（1）、支架（2）、通槽（3）、导轨（4）、滑动板（5）、安装板（6）、齿条板（7）、驱动齿轮（8）、第一驱动电机（9）、固定板（10）、定位杆（11）、压缩弹簧（12）、通孔（13）、可调板（14）、第二驱动电机（15）、钻杆本体（16）、开口（17）、螺杆（18）、传动齿轮（19）、第三驱动电机（20）、套筒（21）、支撑板（22）、气缸（23）、支撑座（24）、压力传感器（25）、移动杆（26）、弧形板（27）、复位弹簧（28）、控制箱（29）和电源箱（30），其中，所述底座（1）上设置有支架（2），所述支架（2）上开设有通槽（3），所述通槽（3）内设置有导轨（4），所述导轨（4）上可上下滑动连接有滑动板（5），所述滑动板（5）两端伸出通槽（3），所述滑动板（5）一端固定连接有安装板（6），所述滑动板（5）另一端固定连接有竖直的齿条板（7），所述齿条板（7）啮合连接有驱动齿轮（8），所述驱动齿轮（8）连接有第一驱动电机（9），所述支架（2）侧壁上还固定设置有固定板（10），所述固定板（10）上固定设置有定位杆（11），所述定位杆（11）上套设有压缩弹簧（12），所述压缩弹簧（12）顶端连接安装板（6）底端，所述安装板（6）上开设有通孔（13），所述定位杆（11）顶端通过通孔（13）贯穿安装板（6），所述安装板（6）上通过支撑弹簧设置有可调板（14），所述可调板（14）两侧通过螺栓螺母与安装板（6）活动固定连接，所述可调板（14）上设置有第二驱动电机（15），所述第二驱动电机（15）输出轴连接有钻杆本体（16），所述安装板（6）上开设有可供钻杆本体（16）通过的开口（17），所述底座（1）上通过转动轴承可转动设置有螺杆（18），所述螺杆（18）顶端通过转动轴承可转动连接固定板（10）底端，所述螺杆（18）底部设置有传动齿轮（19）连接第三驱动电机（20），所述螺杆（18）上通过螺纹连接有套筒（21），所述套筒（21）通过滑槽滑块可上下滑动连接支架（2）侧壁，所述套筒（21）侧壁上固定设置有支撑板（22），所述支撑板（22）上水平设置有气缸（23），所述气缸（23）输出端固定连接支撑座（24），所述支撑座（24）内部设置有压力传感器（25），所述支撑座（24）内可水平滑动连接有移动杆（26），所述移动杆（26）外端伸出支撑座（24）连接有弧形板（27），所述弧形板（27）和支撑座（24）之间固定连接有复位弹簧（28），所述底座（1）上还设置有控制箱（29）和电源箱（30），所述控制箱（29）和电源箱（30）电性连接第一驱动电机（9）、第二驱动电机（15）、第三驱动电机（20）、气缸（23）和压力传感器（25）。

2.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述齿条板（7）底部通过滑槽滑块可上下滑动连接支架（2）侧壁。

3.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述定位杆（11）顶端设置有限位板（31）。

4.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述底座（1）底端还设置有自锁型万向轮（32）。

5.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述钻杆本体（16）底端连接有钻头（33）。

6.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述弧形板（27）上嵌设有滚珠（34）。

7.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述齿条板（7）顶端设置有限位板（35）。

8.根据权利要求1所述的一种岩土工程用钻杆钻孔装置，其特征在于：所述支撑座（24）截面为旋转90度的凹字型结构。

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