CN116733365A - 一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻机技术领域，具体为一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，包括电动底盘和主机，所述电动底盘侧面设有控制柜和泥浆泵，所述电动底盘的前端设有电池组，所述电池组的上部设有钻杆箱，所述电动底盘采用锂电池驱动，所述主机的上端还设置有起放底座，所述起放底座与电动底盘之间通过螺纹连接，所述起放底座的上端设置有起放电缸，所述起放底座的一侧设置有补偿导轨座。本发明中的钻机采用新能源电动底盘装载，采用具有电动冲击和回转功能的动力头，根据地层变化可分别实现回转钻进、冲击钻进和冲击加回转复合钻进，钻机采用倍程机构给进，并且具有减震机构，从而提高钻进效率和取心质量。
Description
技术领域
本发明涉及钻机技术领域，具体为一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机。
背景技术
以第四纪松散沉积物为主的覆盖区，是我国重要矿产调查区、重要城镇密集区和生态环境脆弱区的主要分布区，是研究地球圈层相互作用与地表过程的重要载体。地质钻探是指利用一定的钻探机械设备和工艺取得地表以下岩矿心，为地质和矿产资源参数做出可靠评价的一项地质工程，钻探是地质勘探工作中的一项重要技术手段。用钻机从地表向下钻进，在地层中形成圆柱形钻孔，钻取柱状岩心，以鉴别和划分地层。
覆盖区调查取样主要钻进松散沉积物、破碎层和风化基岩层，地层结构松散，颗粒大小不均，无胶结或胶结性差，遇到事故多发、岩心采取率低、施工成本高等难题。
传统浅钻主要有机械传动和液压传动两种类型，采用燃油机作为钻机动力源，在森林草原、城市周边等覆盖区调查过程中遇到燃油动力受限、噪音污染和尾气排放等问题，大量取样工作以人工为主、劳动强度较大，取样效果不佳。
为此，提出一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机。
发明内容
本发明涉及钻机技术领域，目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，包括电动底盘、主机以及控制器，所述电动底盘侧面设有控制柜和泥浆泵，所述控制器无线遥控操作钻机，所述电动底盘的前端设有电池组，所述电池组的上部设有钻杆箱，所述电动底盘采用锂电池驱动，所述主机的上端还设置有起放底座，所述起放底座与电动底盘之间通过螺纹连接，所述起放底座的上端设置有起放电缸，所述起放底座的一侧设置有补偿导轨座，所述起放电缸的输出端与所述补偿导轨座连接，所述补偿导轨座的内部设置有补偿电缸，所述补偿导轨座的上端设置有立柱桅杆，所述补偿电缸的一端与所述立柱桅杆连接，所述立柱桅杆的内部设置有双导轨柱，所述立柱桅杆的底部设置有给进电缸，所述给进电缸的输出固定安装有滑车，所述滑车的一侧固定安装有滑板，所述滑板与所述双导轨柱滑动连接，所述滑板的一侧还设置有冲击回转动力头，所述滑板的上端固定安装有滑板吊环，所述滑板吊环的内部固定安装有钢丝绳，所述滑车的内部设置有滑轮，所述钢丝绳绕过滑车内部的滑轮后与所述立柱桅杆固定连接。
优选地，所述冲击回转动力头包括回转驱动电机以及壳体，所述回转驱动电机的输出端固定安装有联轴器，所述联轴器的下端固定连接有小齿轮，所述壳体的底部固定安装有气缸体，所述气缸体的外部固定安装有大齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合，所述气缸体的下端固定安装有主轴，所述主轴的下端固定安装有内六方接头，所述联轴器与小齿轮之间安装有深沟球轴承，所述大齿轮与壳体之间安装有圆锥滚子轴承。
优选地，所述壳体的上端设置有冲击驱动电机，所述壳体的内部设置有圆柱凸轮，所述冲击驱动电机的下端与圆柱凸轮固定连接，所述圆柱凸轮的外部设置有立杆滑块，所述圆柱凸轮的表面开设有与立杆滑块配合的滑槽，所述立杆滑块底部固定安装有键槽导轨，所述圆柱凸轮在转动时通过立杆滑块与滑槽的配合带动键槽导轨上下往复运动。
优选地，所述气缸体的内部安装有活塞，所述键槽导轨的下端穿过气缸体后与活塞连接，所述气缸体的内部设置有气缸套，所述活塞通过压缩空气推动气缸套移动，所述气缸体的内部还设置有用于对气缸套进行限位的导向套，所述气缸体的下端设置有六方输出接头，所述气缸套在压缩空气的推动下与六方输出接头碰撞，所述六方输出接头的下端与内六方接头滑动连接，所述六方输出接头的下端还安装有钻杆，所述六方输出接头与钻杆之间通过销钉进行轴向定位。
优选地，所述滑板的内部还安装有减震弹簧。
优选地，所述泥浆泵、起放电缸、补偿电缸、给进电缸、夹持电缸、回转驱动电机和冲击驱动电机均与控制器电性连接，所述控制器与电池组电性连接。
本发明的有益效果：
1、本发明利用圆柱凸轮机构实现冲击钻进，结构简单，性能可靠，利用直流电机驱动圆柱凸轮回转，带动立杆滑块沿键槽导轨往复运动，立柱滑块与活塞连接，活塞通过压缩空气推动气缸套上下移动，实现冲击钻进。
2、本发明通过滑板安装减震弹簧，给进电缸驱动滑板运动，通过弹簧力驱动动力头给进与提升，利用减震弹簧平衡钻进速度与给进速度的差异，补偿钻杆拧卸扣过程轴向距离，实现平稳钻进与提升。
3、本发明执行部件均采用电池动力，控制器与控制柜无线连接，可根据地层变化，在不更换任何部件的条件下，可实现冲击钻进、回转钻进和冲击+回转复合钻进多种钻探工艺，实现覆盖区调查高效钻进。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的钻机俯视图；
图3为本发明的主机结构示意图；
图4为本发明的冲击回转动力头示意图；
图5为本发明的减震给进结构示意图。
图中：1、电动底盘；2、电池组；3、钻杆箱；4、控制柜；5、主机；6、泥浆泵；7、控制器；8、钻杆；51、起放电缸；52、补偿电缸；53、补偿导轨座；54、立柱桅杆；55、钢丝绳；56、冲击回转动力头；57、夹持电缸；58、给进电缸；59、起放底座；510、滑板；511、减震弹簧；512、双导轨柱；513、滑板吊环；561、回转驱动电机；562、联轴器；563、小齿轮；564、大齿轮；565、冲击驱动电机；566、圆柱凸轮；567、立杆滑块；568、键槽导轨；569、活塞；5610、气缸套；5611、导向套；5612、六方输出接头；5613、销钉；5614、深沟球轴承；5615、圆锥滚子轴承；5616、主轴；5617、内六方接头；581、滑车。
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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
参照图1-图2，一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，包括电动底盘1、主机5以及控制器7，电动底盘1侧面设有控制柜4和泥浆泵6，无线遥控操作控制器7，电动底盘1的前端设有电池组2，电池组2的上部设有钻杆箱3，电动底盘1采用锂电池驱动，主机5的上端还设置有起放底座59，起放底座59与电动底盘1之间通过螺纹连接；
起放底座59的上端设置有起放电缸51，起放底座59的一侧设置有补偿导轨座53，起放电缸51的输出端与补偿导轨座53连接，利用起放电缸51驱动补偿导轨座53翻转，从而调整钻孔角度；
补偿导轨座53的内部设置有补偿电缸52，补偿导轨座53的上端设置有立柱桅杆54，补偿电缸52的一端与立柱桅杆54连接，立柱桅杆54的内部设置有双导轨柱512，补偿电缸52驱动立柱桅杆54移动，从而调整钻机与地面距离；
立柱桅杆54的底部设置有给进电缸58，给进电缸58的输出固定安装有滑车581，滑车581的一侧固定安装有滑板510，滑板510与双导轨柱512滑动连接，给进电缸58驱动冲击回转动力头56，沿双导轨柱512上下移动，从而实现钻机给进与提升；
滑板510的一侧还设置有冲击回转动力头56，滑板510的上端固定安装有滑板吊环513，滑板吊环513的内部固定安装有钢丝绳55，滑车581的内部设置有滑轮，钢丝绳55绕过滑车581内部的滑轮后与立柱桅杆54固定连接。
实施例2：
进一步的，冲击回转动力头56包括回转驱动电机561以及壳体，回转驱动电机561驱动冲击回转动力头56回转，回转驱动电机561的输出端固定安装有联轴器562，联轴器562的下端固定连接有小齿轮563，壳体的底部固定安装有气缸体，气缸体的外部固定安装有大齿轮564，小齿轮563与大齿轮564啮合，气缸体的下端固定安装有主轴5616，主轴5616的下端固定安装有内六方接头5617，联轴器562与小齿轮563之间安装有深沟球轴承5614，大齿轮564与壳体之间安装有圆锥滚子轴承5615。
基于实施例1提供的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，在实际的使用过程中，需要根据地层变化调整钻探方法，固结完整的地层采用回转钻进工艺、松软覆盖层采用冲击钻进工艺、含砾碎石等复杂地层采用冲击+回转复合钻进。
进一步的，壳体的上端设置有冲击驱动电机565，冲击驱动电机565驱动冲击回转动力头56冲击，壳体的内部设置有圆柱凸轮566，冲击驱动电机565的下端与圆柱凸轮566固定连接，圆柱凸轮566的外部设置有立杆滑块567，圆柱凸轮566的表面开设有与立杆滑块567配合的滑槽，立杆滑块567底部固定安装有键槽导轨568，圆柱凸轮566在转动时通过立杆滑块567与滑槽的配合带动键槽导轨568上下往复运动。
进一步的，气缸体的内部安装有活塞569，键槽导轨568的下端穿过气缸体后与活塞569连接，气缸体的内部设置有气缸套5610，活塞569通过压缩空气推动气缸套5610移动，气缸体的内部还设置有用于对气缸套5610进行限位的导向套5611，气缸体的下端设置有六方输出接头5612，气缸套5610在压缩空气的推动下与六方输出接头5612碰撞，六方输出接头5612的下端与内六方接头5617滑动连接，六方输出接头5612的下端还安装有钻杆8，六方输出接头5612与钻杆8之间通过销钉5613进行轴向定位，冲击回转动力头56驱动钻杆8连接，冲击回转动力头56与夹持电缸57相互配合实现钻杆8的拧卸，利用控制器7与控制柜4，可以分别实现钻机回转运动、冲击运动和复合运动，提高钻进效率。
实施例3：
基于实施例1和实施例2提供的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，在实际的使用过程中，地层瞬间变化，电缸的给进速度与钻进速度不同步，对钻机结构产生冲击，钻杆8卸扣时候无补偿装置，损坏钻杆8上的螺纹，为了解决上述问题，在滑板510安装减震弹簧511，给进电缸58带动滑车581驱动滑板510给进或提升时，通过减震弹簧511驱动冲击回转动力头56沿着双导轨柱512给进或提升，利用减震弹簧511平衡钻进速度与给进速度的差异，补偿钻杆8拧卸过程轴向距离，实现平稳钻进、保护钻杆8丝扣。
具体的，泥浆泵6、起放电缸51、补偿电缸52、给进电缸58、夹持电缸57、回转驱动电机561和冲击驱动电机565均与控制器7电性连接，控制器7与电池组2电性连接。
对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，包括电动底盘(1)、主机(5)以及控制器(7)，其特征在于，所述电动底盘(1)侧面设有控制柜(4)和泥浆泵(6)，所述控制器(7)无线遥控操作钻机，所述电动底盘(1)的前端设有电池组(2)，所述电池组(2)的上部设有钻杆箱(3)，所述电动底盘(1)采用锂电池驱动，所述主机(5)的上端还设置有起放底座(59)，所述起放底座(59)与电动底盘(1)之间通过螺纹连接；
所述起放底座(59)的上端设置有起放电缸(51)，所述起放底座(59)的一侧设置有补偿导轨座(53)，所述起放电缸(51)的输出端与所述补偿导轨座(53)连接；
所述补偿导轨座(53)的内部设置有补偿电缸(52)，所述补偿导轨座(53)的上端设置有立柱桅杆(54)，所述补偿电缸(52)的一端与所述立柱桅杆(54)连接，所述立柱桅杆(54)的内部设置有双导轨柱(512)；
所述立柱桅杆(54)的底部设置有给进电缸(58)，所述给进电缸(58)的输出固定安装有滑车(581)，所述滑车(581)的一侧固定安装有滑板(510)，所述滑板(510)与所述双导轨柱(512)滑动连接；
所述滑板(510)的一侧还设置有冲击回转动力头(56)，所述滑板(510)的上端固定安装有滑板吊环(513)，所述滑板吊环(513)的内部固定安装有钢丝绳(55)，所述滑车(581)的内部设置有滑轮，所述钢丝绳(55)绕过滑车(581)内部的滑轮后与所述立柱桅杆(54)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，其特征在于，所述冲击回转动力头(56)包括回转驱动电机(561)以及壳体，所述回转驱动电机(561)的输出端固定安装有联轴器(562)，所述联轴器(562)的下端固定连接有小齿轮(563)，所述壳体的底部固定安装有气缸体，所述气缸体的外部固定安装有大齿轮(564)，所述小齿轮(563)与大齿轮(564)啮合，所述气缸体的下端固定安装有主轴(5616)，所述主轴(5616)的下端固定安装有内六方接头(5617)，所述联轴器(562)与小齿轮(563)之间安装有深沟球轴承(5614)，所述大齿轮(564)与壳体之间安装有圆锥滚子轴承(5615)。
3.根据权利要求2所述的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，其特征在于，所述壳体的上端设置有冲击驱动电机(565)，所述壳体的内部设置有圆柱凸轮(566)，所述冲击驱动电机(565)的下端与圆柱凸轮(566)固定连接，所述圆柱凸轮(566)的外部设置有立杆滑块(567)，所述圆柱凸轮(566)的表面开设有与立杆滑块(567)配合的滑槽，所述立杆滑块(567)底部固定安装有键槽导轨(568)，所述圆柱凸轮(566)在转动时通过立杆滑块(567)与滑槽的配合带动键槽导轨(568)上下往复运动。
4.根据权利要求3所述的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，其特征在于，所述气缸体的内部安装有活塞(569)，所述键槽导轨(568)的下端穿过气缸体后与活塞(569)连接，所述气缸体的内部设置有气缸套(5610)，所述活塞(569)通过压缩空气推动气缸套(5610)移动，所述气缸体的内部还设置有用于对气缸套(5610)进行限位的导向套(5611)，所述气缸体的下端设置有六方输出接头(5612)，所述气缸套(5610)在压缩空气的推动下与六方输出接头(5612)碰撞，所述六方输出接头(5612)的下端与内六方接头(5617)滑动连接，所述六方输出接头(5612)的下端还安装有钻杆(8)，所述六方输出接头(5612)与钻杆(8)之间通过销钉(5613)进行轴向定位。
5.根据权利要求4所述的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，其特征在于，所述滑板(510)的内部还安装有减震弹簧(511)。
6.根据权利要求5所述的一种适用于覆盖区调查的冲击回转电动取样钻机，其特征在于，所述泥浆泵(6)、起放电缸(51)、补偿电缸(52)、给进电缸(58)、夹持电缸(57)、回转驱动电机(561)和冲击驱动电机(565)均与控制器(7)电性连接，所述控制器(7)与电池组(2)电性连接。
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