CN115726682A - 一种岩土工程勘察用钻探装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，更具体地说，是一种岩土工程勘察用钻探装置，包括机座、升降台、螺纹杆以及钻头，所述升降台活动设置在机座上，螺纹杆活动设置在机座上且两者螺纹配合，所述螺纹杆的另一端和升降台活动连接，所述钻探装置还包括：动力元件，设置在升降台上且其输出端和螺纹杆的另一端连接；限位模块，数量为若干个且对称设置在机座上；以及驱动模块，设置在钻头和机座之间；整个装置自动化程度高，能够自动监控钻头工作时进入岩土层的深度，并且根据钻头进入岩土层的深度自动控制限位模块工作，使得机座保持稳定的放置在所处支撑面的状态而不会受到钻头和岩土层之间摩擦阻力的影响，提高了整个装置在工作时的稳定性。

Description

一种岩土工程勘察用钻探装置

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，更具体地说，是一种岩土工程勘察用钻探装置。

背景技术

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动；岩土工程勘探的目的与任务：岩土工程勘察的目的是：运用测试手段和方法对建筑场地进行调查研究和分析判断，研究修建各种工程建筑物的地质条件和建设对自然地质环境的影响

在岩土工程勘察过程中需要用到钻探设备对岩土表面进行钻孔，方便工作人员提取不同层次的岩土样品进行分析工作。

现有的钻探装置稳定性较差，在钻头不断进入岩土层时，容易出现钻头受到的岩土层摩擦阻力大于整个装置和地面之间的摩擦阻力，从而导致装置本体发生位移，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩土工程勘察用钻探装置，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：

一种岩土工程勘察用钻探装置，包括机座、升降台、螺纹杆以及钻头，所述升降台活动设置在机座上，螺纹杆活动设置在机座上且两者螺纹配合，所述钻头设置在螺纹杆的一端，所述螺纹杆的另一端和升降台活动连接，所述钻探装置还包括：

动力元件，设置在升降台上且其输出端和螺纹杆的另一端连接；

限位模块，数量为若干个且对称设置在机座上，用于增加机座与其所处支撑面之间的摩擦阻力；以及

驱动模块，设置在钻头和机座之间，用于监控钻头的位置并控制限位模块工作；

每组所述限位模块包括：

滑板，活动设置在机座内；

限位头，数量为若干个且相对滑板环布，所述滑板通过驱动臂和限位头活动连接；

推板，活动设置在机座上且两者弹性连接，所述推板通过弹性件和滑板连接；以及

调节元件，设置在推板和机座之间且与驱动模块连接，用于调节推板和滑板之间的距离。

本申请更进一步的技术方案：所述限位头相对机座倾斜布设。

本申请更进一步的技术方案：所述调节元件包括一组通电相斥的电磁铁，所述推板和机座的相对面上均设有电磁铁。

本申请更进一步的技术方案：所述驱动模块包括：

套环，滑动套设在钻头上；

滑动座，数量为一组且对称活动设置在机座上成型的导轨内，所述导轨相对机座倾斜布设；

驱动管，设置在滑动座上，所述驱动管内活动设置有活塞杆，活塞杆的一端和套环连接；以及

变阻单元，设置在驱动管和活塞杆之间，用于监控活塞杆在驱动管内的位置并可调节电磁铁所处电路的电阻值。

本申请又进一步的技术方案：所述变阻单元包括导电块以及电阻条，所述导电块设置在活塞杆上，电阻条设置在驱动管内且位于导电块的移动路径上。

本申请又进一步的技术方案：所述机座上活动设置有防尘罩，所述防尘罩上环布有若干个喷淋头，每个喷淋头的一侧设有与其连通的水箱，所述机座和防尘罩之间设有动力模块，所述动力模块和驱动模块连接，驱动模块工作时可控制动力模块同步工作并控制防尘罩转动。

本申请又进一步的技术方案：所述动力模块包括：

空心管，设置在机座上且与驱动管连通；

驱动盘，活动设置在机座上，所述驱动盘的外壁上设有一号阻尼条，防尘罩内壁上设有与一号阻尼条滑动配合的二号阻尼条；

滑块，活动设置在空心管内且两者弹性连接；以及

驱动轴，活动插设在空心管内且与滑块连接，所述驱动轴上滑动嵌设有滚珠，所述驱动盘内设有与滚珠滑动配合的螺旋槽。

采用本发明实施例提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明实施例通过设置联动的结构，通过步进电机控制钻头进行钻孔工作时，能够控制驱动模块同步工作，整个装置自动化程度高，能够自动监控钻头工作时进入岩土层的深度，并且根据钻头进入岩土层的深度自动控制限位模块工作，使得机座保持稳定的放置在所处支撑面的状态而不会受到钻头和岩土层之间摩擦阻力的影响，提高了整个装置在工作时的稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例中岩土工程勘察用钻探装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中岩土工程勘察用钻探装置中A处放大的结构示意图；

图3为本发明实施例中岩土工程勘察用钻探装置中B处放大的结构示意图；

图4为本发明实施例中岩土工程勘察用钻探装置中C处放大的结构示意图；

图5为本发明实施例中岩土工程勘察用钻探装置中套环以及活塞杆的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1-防尘罩、2-水箱、3-喷淋头、4-机座、5-升降台、6-步进电机、7-钻头、8-螺纹杆、9-限位头、10-驱动臂、11-滑板、12-弹簧、13-推板、14-电磁铁、15-套环、16-驱动管、17-活塞杆、18-导电块、19-电阻条、20-驱动盘、21-一号阻尼条、22-二号阻尼条、23-螺旋槽、24-滚珠、25-空心管、26-驱动轴、27-滑块、28-滑动座。

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，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

请参阅图1-5，本申请的一个实施例中，一种岩土工程勘察用钻探装置，包括机座4、升降台5、螺纹杆8以及钻头7，所述升降台5活动设置在机座4上，螺纹杆8活动设置在机座4上且两者螺纹配合，所述钻头7设置在螺纹杆8的一端，所述螺纹杆8的另一端和升降台5活动连接，所述钻探装置还包括：

动力元件，设置在升降台5上且其输出端和螺纹杆8的另一端连接；

限位模块，数量为若干个且对称设置在机座4上，用于增加机座4与其所处支撑面之间的摩擦阻力；以及

驱动模块，设置在钻头7和机座4之间，用于监控钻头7的位置并控制限位模块工作；

每组所述限位模块包括：

滑板11，活动设置在机座4内；

限位头9，数量为若干个且相对滑板11环布，所述滑板11通过驱动臂10和限位头9活动连接；

推板13，活动设置在机座4上且两者弹性连接，所述推板13通过弹性件和滑板11连接；以及

调节元件，设置在推板13和机座4之间且与驱动模块连接，用于调节推板13和滑板11之间的距离。

需要特别说明的是，所述动力元件可以为步进电机6或者伺服电机，在本实施例中，所述动力元件优选为步进电机6，步进电机6设置在升降台5上且其输出端和螺纹杆8的另一端连接，至于步进电机6的具体型号在此不做具体限定。

另外，所述弹性件可以为弹簧12、弹片或者弹性钢板结构，在本实施例中，所述弹性件优选为弹簧12，弹簧12连接在推板13和滑板11之间。

在本实施例的一个具体情况中，所述限位头9相对机座4倾斜布设。

在本实施例的另一个具体情况中，所述调节元件包括一组通电相斥的电磁铁14，所述推板13和机座4的相对面上均设有电磁铁14。

在实际应用时，将整个装置移动到岩土勘察工程的加工位置，通过控制步进电机6通电转动，带动螺纹杆8以及钻头7转动，在螺纹杆8和机座4之间的螺纹配合作用下，能够带动钻头7在转动的同时朝地面移动，由于钻头7进入地面的深度越大，钻头7和岩土之间的接触面积越大，从而导致摩擦阻力逐渐增加，会容易出现机座4和地面之间的摩擦阻力小于钻头7和岩土之间的摩擦阻力而导致机座4位移的情况，因此在钻头7运动的同时，带动驱动模块工作，驱动模块能根据钻头7进入岩土的深度调节电磁铁14所处电路的电阻值，从而使得电磁铁14之间的排斥力逐渐增大，弹簧12的压缩量增大，从而增加限位头9对地面的压力，间接实现对机座4和地面之间的摩擦阻力的调节工作，整个装置自动化程度高，能够自动监控钻头7工作时进入岩土层的深度，并且根据钻头7进入岩土层的深度自动控制限位模块工作，使得机座4保持稳定的放置在所处支撑面的状态而不会受到钻头7和岩土层之间摩擦阻力的影响，提高了整个装置在工作时的稳定性。

请参阅图1、图2、图3以及图5，作为本申请另一个优选的实施例，所述驱动模块包括：

套环15，滑动套设在钻头7上；

滑动座28，数量为一组且对称活动设置在机座4上成型的导轨内，所述导轨相对机座4倾斜布设；

驱动管16，设置在滑动座28上，所述驱动管16内活动设置有活塞杆17，活塞杆17的一端和套环15连接；以及

变阻单元，设置在驱动管16和活塞杆17之间，用于监控活塞杆17在驱动管16内的位置并可调节电磁铁14所处电路的电阻值。

在本实施例中示例性的，所述变阻单元包括导电块18以及电阻条19，所述导电块18设置在活塞杆17上，电阻条19设置在驱动管16内且位于导电块18的移动路径上。

在螺纹杆8带动钻头7进入地面内部的过程中，由于导轨相对机座4倾斜布设，使得滑动座28以及套环15在跟随钻头7移动时，滑动座28和套环15之间的距离逐渐增大，此时带动活塞杆17相对驱动管16移动，从而使得导电块18能够根据此时钻头7进入地面的深度与电阻条19上的不同位置接触，从而实现对电磁铁14所处电路的电阻值的改变工作。

请参阅图1、图2、图4以及图5，作为本申请另一个优选的实施例，所述机座4上活动设置有防尘罩1，所述防尘罩1上环布有若干个喷淋头3，每个喷淋头3的一侧设有与其连通的水箱2，所述机座4和防尘罩1之间设有动力模块，所述动力模块和驱动模块连接，驱动模块工作时可控制动力模块同步工作并控制防尘罩1转动。

在本实施例中示例性的，所述动力模块包括：

空心管25，设置在机座4上且与驱动管16连通；

驱动盘20，活动设置在机座4上，所述驱动盘20的外壁上设有一号阻尼条21，防尘罩1内壁上设有与一号阻尼条21滑动配合的二号阻尼条22；

滑块27，活动设置在空心管25内且两者弹性连接；以及

驱动轴26，活动插设在空心管25内且与滑块27连接，所述驱动轴26上滑动嵌设有滚珠24，所述驱动盘20内设有与滚珠24滑动配合的螺旋槽23。

当然，所述驱动轴26位置的调节工作并非局限于上述的驱动模块，还可以采用线性电机、电缸或者气缸的方式代替，在此不做一一列举。

在钻头7朝下移动时，使得活塞杆17从驱动管16内伸出，从而将驱动管16内的空气抽出，在负压的作用下，带动滑块27以及驱动轴26如图4所示方向下移，从而在滚珠24和螺旋槽23之间的滑动配合作用下，带动驱动盘20转动，在一号电阻条19以及二号电阻条19的作用下，能够带动防尘罩1转动，此时通过控制喷淋头3工作，能够将水箱2内的水喷入钻头7的加工位置，避免钻头7工作时产生大量的灰尘进入空气并被工作人员吸入体内，造成呼吸道感染。

本申请的工作原理：

将整个装置移动到岩土勘察工程的加工位置，通过控制步进电机6通电转动，带动螺纹杆8以及钻头7转动，在螺纹杆8和机座4之间的螺纹配合作用下，能够带动钻头7在转动的同时朝地面移动，由于钻头7进入地面的深度越大，钻头7和岩土之间的接触面积越大，从而导致摩擦阻力逐渐增加，会容易出现机座4和地面之间的摩擦阻力小于钻头7和岩土之间的摩擦阻力而导致机座4位移的情况，在螺纹杆8带动钻头7进入地面内部的过程中，由于导轨相对机座4倾斜布设，使得滑动座28以及套环15在跟随钻头7移动时，滑动座28和套环15之间的距离逐渐增大，此时带动活塞杆17相对驱动管16移动，从而使得导电块18能够根据此时钻头7进入地面的深度与电阻条19上的不同位置接触，从而实现对电磁铁14所处电路的电阻值的改变工作。从而使得电磁铁14之间的排斥力逐渐增大，弹簧12的压缩量增大，从而增加限位头9对地面的压力，间接实现对机座4和地面之间的摩擦阻力的调节工作，在钻头7朝下移动时，使得活塞杆17从驱动管16内伸出，从而将驱动管16内的空气抽出，在负压的作用下，带动滑块27以及驱动轴26如图4所示方向下移，从而在滚珠24和螺旋槽23之间的滑动配合作用下，带动驱动盘20转动，在一号电阻条19以及二号电阻条19的作用下，能够带动防尘罩1转动，此时通过控制喷淋头3工作，能够将水箱2内的水喷入钻头7的加工位置，避免钻头7工作时产生大量的灰尘进入空气并被工作人员吸入体内，造成呼吸道感染。整个装置自动化程度高，能够自动监控钻头7工作时进入岩土层的深度，并且根据钻头7进入岩土层的深度自动控制限位模块工作，使得机座4保持稳定的放置在所处支撑面的状态而不会受到钻头7和岩土层之间摩擦阻力的影响，提高了整个装置在工作时的稳定性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

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 (7)

1.一种岩土工程勘察用钻探装置，包括机座、升降台、螺纹杆以及钻头，所述升降台活动设置在机座上，螺纹杆活动设置在机座上且两者螺纹配合，所述钻头设置在螺纹杆的一端，所述螺纹杆的另一端和升降台活动连接，其特征在于，所述钻探装置还包括：

动力元件，设置在升降台上且其输出端和螺纹杆的另一端连接；

限位模块，数量为若干个且对称设置在机座上，用于增加机座与其所处支撑面之间的摩擦阻力；以及

驱动模块，设置在钻头和机座之间，用于监控钻头的位置并控制限位模块工作；

每组所述限位模块包括：

滑板，活动设置在机座内；

限位头，数量为若干个且相对滑板环布，所述滑板通过驱动臂和限位头活动连接；

推板，活动设置在机座上且两者弹性连接，所述推板通过弹性件和滑板连接；以及

调节元件，设置在推板和机座之间且与驱动模块连接，用于调节推板和滑板之间的距离。

2.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述限位头相对机座倾斜布设。

3.根据权利要求1所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述调节元件包括一组通电相斥的电磁铁，所述推板和机座的相对面上均设有电磁铁。

4.根据权利要求3所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述驱动模块包括：

套环，滑动套设在钻头上；

滑动座，数量为一组且对称活动设置在机座上成型的导轨内，所述导轨相对机座倾斜布设；

驱动管，设置在滑动座上，所述驱动管内活动设置有活塞杆，活塞杆的一端和套环连接；以及

变阻单元，设置在驱动管和活塞杆之间，用于监控活塞杆在驱动管内的位置并可调节电磁铁所处电路的电阻值。

5.根据权利要求4所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述变阻单元包括导电块以及电阻条，所述导电块设置在活塞杆上，电阻条设置在驱动管内且位于导电块的移动路径上。

6.根据权利要求4所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述机座上活动设置有防尘罩，所述防尘罩上环布有若干个喷淋头，每个喷淋头的一侧设有与其连通的水箱，所述机座和防尘罩之间设有动力模块，所述动力模块和驱动模块连接，驱动模块工作时可控制动力模块同步工作并控制防尘罩转动。

7.根据权利要求6所述的岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述动力模块包括：

空心管，设置在机座上且与驱动管连通；

驱动盘，活动设置在机座上，所述驱动盘的外壁上设有一号阻尼条，防尘罩内壁上设有与一号阻尼条滑动配合的二号阻尼条；

滑块，活动设置在空心管内且两者弹性连接；以及

驱动轴，活动插设在空心管内且与滑块连接，所述驱动轴上滑动嵌设有滚珠，所述驱动盘内设有与滚珠滑动配合的螺旋槽。

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