CN117759185A - 一种地质勘探钻探系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘探技术领域，具体为一种地质勘探钻探系统。包括摇臂平台，摇臂平台的表面分别安装有负压吸除组件和气泵，摇臂平台的前侧安装有空间位置及角度可调的钻臂，钻臂的表面安装有起吊组件，起吊组件的端口连接有吊架，吊架的表面安装有两个对称设置的动态配重箱，吊架的下方滑动连接有钻架，吊架的表面安装有丝杆升降模块，丝杆升降模块的周侧面与钻架传动连接。本发明的有益效果是：本钻探系统在进行勘探作业时，一方面能够实现土壤的连续勘探排土作业，另一方面能够实现勘探区域样芯的整体垂直取样及取样后的快速下料。

Description

一种地质勘探钻探系统

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体为一种地质勘探钻探系统。

背景技术

钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘探方法，钻探是工程地质勘察中应用最为广泛的一种勘探手段，它可以获得深层的地质资料。

现有技术中，公开号为CN117108199A的专利文件公开了一种地质勘探钻进装置，包括固定框架与基板，固定框架的顶部开设有安装口，且安装口的内壁固定连接有液压杆，液压杆的底端固定连接有安装框架，且安装框架的外壁设置有降尘收集组件，安装框架的内部固定连接有驱动电机，上述地质勘探钻进装置具有提高钻进勘探效率的效果，在使用时能够对较大的石块进行二次破碎，从而便于将其排出，避免对装置造成阻碍，从而增加装置钻进效率与勘探效率。

但是上述钻探系统在进行勘探作业时，一方面不便于实现土壤的连续勘探排土作业，另一方面不便于实现勘探区域样芯的整体垂直取样及取样后的快速下料，基于此，本发明提供了一种地质勘探钻探系统以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种地质勘探钻探系统来解决现有钻探系统在进行勘探作业时，一方面不便于实现土壤的连续勘探排土作业，另一方面不便于实现勘探区域样芯的整体垂直取样及取样后的快速下料的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种地质勘探钻探系统，包括摇臂平台，所述摇臂平台的表面分别安装有负压吸除组件和气泵，所述摇臂平台的前侧安装有空间位置及角度可调的钻臂，所述钻臂的表面安装有起吊组件，所述起吊组件的端口连接有吊架，所述吊架的表面安装有两个对称设置的动态配重箱，所述吊架的下方滑动连接有钻架，所述吊架的表面安装有丝杆升降模块，所述丝杆升降模块的周侧面与钻架传动连接，所述吊架的内部转动连接有通过第一电机驱动的负压吸轴，所述负压吸轴的顶端与负压吸除组件转动连通，所述负压吸轴的周侧面固定安装有螺旋钻片，所述钻架的内壁转动连接有通过第二电机驱动的钻筒，所述钻筒的内下部开设有一组呈圆周阵列分布的凹槽，每个所述凹槽的内壁均固定安装有夹囊，所述钻架的上部安装有供气组件，所述供气组件的表面分别与夹囊和气泵连通。

本发明的有益效果是：

1）本钻探系统在进行勘探作业时，一方面能够实现土壤的连续勘探排土作业，另一方面能够实现勘探区域样芯的整体垂直取样及取样后的快速下料。

2）本发明使用时，当需要对钻探出的土壤进行负压吸除时，负压吸轴和螺旋钻片深入钻筒，封筒的底面通过从动旋环与钻筒连接为一体，当需要进行勘探区域土壤的连续排出时，两个动态配重箱逐渐施压，并驱动钻筒和螺旋钻片逐渐向下位移，在钻筒和螺旋钻片向下位移的过程中，钻筒和螺旋钻片差速旋动，负压吸泥泵产生高压负压，通过负压的产生和负压吸孔的设置，从而能使螺旋钻片钻取的土壤连续负压排出，继而提高钻筒和螺旋钻片对待勘探区域的勘探效率。

3）当需要使本装置进行待勘探区域样芯的整体钻取时，螺旋钻片完全脱离钻筒，勘探时，钻筒在动态配重箱作用下逐渐下移，继而实现勘探区域整体样芯的钻取作业，当钻筒深入勘探区域指定深度且需要完成勘探区域整体样芯的吊取和排出时，每个夹囊的内部均足量充气，直至气压探头的反馈至到达设定阈值，当气压探头的反馈至到达设定阈值后，继而对钻取的样芯进行稳定夹持，钻取的样芯被稳定夹持后，起吊组件将钻取的整体样芯随钻筒吊起并运送至指定排样位置，之后，夹囊内部的气体再次排空，钻取的整体样芯在重力的作用下自动排出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述摇臂平台包括负载车体，所述负载车体的顶面通过电动旋转器安装有旋板，所述旋板的顶面与气泵固定连接，所述旋板的顶面铰接有大臂，所述大臂的端部铰接有小臂，所述小臂的端部与钻臂铰接，所述大臂与旋板的相对表面之间、大臂与小臂的相对表面之间及小臂与钻臂的相对表面之间均铰接有一组调臂推杆，所述旋板的顶面固定安装有单片机。

采用上述进一步方案的有益效果是，使用时，通过电动旋转器、大臂、小臂、钻臂和调臂推杆的设置，从而使得钻臂的空间布设位置和空间布设高度多向可调，通过钻臂空间位置调节的灵活性，从而便于快速调节本装置的钻探位置。

进一步，所述负压吸除组件分别包括固定于旋板顶面的负压吸泥泵，所述负压吸泥泵的负压端口连通有负压软联管，所述负压吸轴的内部固定开设有顶端开口的负压吸道，所述负压吸道的顶端与负压软联管转动连通，所述负压吸轴的内部开设有多组呈圆周阵列分布且与负压吸道连通的负压吸孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，使用时，当需要对钻探出的土壤进行负压吸除时，负压吸轴和螺旋钻片深入钻筒，封筒的底面通过从动旋环与钻筒连接为一体，当需要进行勘探区域土壤的连续排出时，两个动态配重箱逐渐施压，并驱动钻筒和螺旋钻片逐渐向下位移，在钻筒和螺旋钻片向下位移的过程中，钻筒和螺旋钻片差速旋动，负压吸泥泵产生高压负压，通过负压的产生和负压吸孔的设置，从而能使螺旋钻片钻取的土壤连续负压排出，继而提高钻筒和螺旋钻片对待勘探区域的勘探效率。

进一步，所述起吊组件分别包括转动连接于钻臂内表面之间的卷轴和导向轴，所述钻臂的侧面固定安装有第三电机，所述第三电机的输出轴端与卷轴固定连接，所述卷轴的周侧面固定安装有两个对称设置的卷轮，两个所述卷轮的周侧面均卷绕有吊缆，两个所述吊缆的另一端均与吊架固定连接，所述导向轴的周侧面且对应两个吊缆的位置均固定安装有与吊缆贴合的导向轮。

采用上述进一步方案的有益效果是，工作时，通过起吊组件和动态配重箱的设置，从而有效调节钻架和吊架在待勘探区域的布设高度和布设深度。

进一步，所述钻架的内壁滑动连接有一组规则分布的缓冲杆，所述缓冲杆的轴线与钻筒的轴线平行，每个所述缓冲杆的底端均固定安装有垫脚，每个所述缓冲杆的顶端均固定安装有限位环，每个所述缓冲杆的周侧面且对应垫脚与钻架之间的位置套设有缓冲弹簧。

采用上述进一步方案的有益效果是，使用时，通过缓冲弹簧和垫脚的设置，从而使得钻架在下落时能进行一定程度的抗振和防摔缓冲。

进一步，所述供气组件分别包括固定于旋板顶面的气泵、开设于钻筒内部的导气环腔和转动连接于导气环腔周侧面的进气环，所述钻筒的内部开设有一组呈圆周阵列分布的透气孔，所述进气环的内部通过透气孔与导气环腔连通，所述气泵的端口通过软联管与进气环固定连通，所述软联管的内部固定安装有气压探头，所述气压探头的端口与单片机电连接，每个所述夹囊的顶端均通过接头与导气环腔固定连通。

采用上述进一步方案的有益效果是，使用时，通过气泵、进气环和透气孔的设置，从而有效控制夹囊的膨胀程度；

当需要进行钻土的连续排出或勘探区域样芯的整体钻取时，夹囊内部的气体充分排空，夹囊内部的气体充分排空后，继而使夹囊充分收纳于凹槽中；

当需要使本装置进行待勘探区域样芯的整体钻取时，螺旋钻片完全脱离钻筒，勘探时，钻筒在动态配重箱作用下逐渐下移，继而实现勘探区域整体样芯的钻取作业，当钻筒深入勘探区域指定深度且需要完成勘探区域整体样芯的吊取和排出时，每个夹囊的内部均足量充气，直至气压探头的反馈至到达设定阈值，当气压探头的反馈至到达设定阈值后，继而对钻取的样芯进行稳定夹持，钻取的样芯被稳定夹持后，起吊组件将钻取的整体样芯随钻筒吊起并运送至指定排样位置，之后，夹囊内部的气体再次排空，钻取的整体样芯在重力的作用下自动排出。

进一步，所述旋板的顶面固定安装有储液箱，所述储液箱的内部存储有配重液，所述储液箱的内部内置有泵体，所述泵体的端口通过导液软管分别与两个动态配重箱固定连通，所述储液箱的内部内置有与单片机电连接的水位探头。

采用上述进一步方案的有益效果是，使用时，通过储液箱和泵体的设置，从而实现动态配重箱的动态配重，通过动态配重箱的动态配重，以实现吊架和钻架位置的移动。

进一步，所述钻筒为两端开口的中空筒状结构，所述钻筒的底面安装有一组呈圆周阵列分布的钻齿，所述吊架的顶面固定安装有与钻筒配合的封筒，所述封筒的底端开口，所述封筒的内径与钻筒的内径相同，所述封筒的底面转动连通有与钻筒配合的从动旋环。

进一步，所述丝杆升降模块分别包括固定于吊架顶面的升降电机和转动连接于吊架内壁的升降丝杆，所述升降电机的输出轴端与升降丝杆固定连接，所述升降丝杆的周侧面与钻架传动连接，所述钻臂的内部开设有两个对称设置且与吊架和钻架配合的定位导槽。

附图说明

图1为本发明一种地质勘探钻探系统的整体结构示意图；

图2为本发明图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为本发明图1中B处的局部放大结构示意图；

图4为本发明钻臂和大臂的结构示意图；

图5为本发明第一电机和缓冲弹簧的结构示意图；

图6为本发明钻筒的剖面结构示意图；

图7为本发明图6中C处的局部放大结构示意图；

图8为本发明负压吸轴和螺旋钻片的剖面结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、气泵；2、钻臂；3、吊架；4、动态配重箱；5、钻架；6、丝杆升降模块；7、第一电机；8、负压吸轴；9、螺旋钻片；10、第二电机；11、钻筒；12、凹槽；13、夹囊；14、负载车体；15、旋板；16、大臂；17、小臂；18、调臂推杆；19、单片机；20、负压吸泥泵；21、负压吸孔；22、卷轴；23、导向轴；24、导向轮；25、缓冲杆；26、垫脚；27、缓冲弹簧；28、限位环；29、导气环腔；30、进气环；31、透气孔；32、气压探头；33、储液箱；34、水位探头；35、封筒；36、从动旋环；37、第三电机；38、吊缆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了以下优选的实施例

如图1-8所示，一种地质勘探钻探系统，包括摇臂平台，摇臂平台的表面分别安装有负压吸除组件和气泵1，摇臂平台的前侧安装有空间位置及角度可调的钻臂2；

摇臂平台包括负载车体14，负载车体14的顶面通过电动旋转器安装有旋板15，旋板15的顶面与气泵1固定连接，旋板15的顶面铰接有大臂16，大臂16的端部铰接有小臂17，小臂17的端部与钻臂2铰接，大臂16与旋板15的相对表面之间、大臂16与小臂17的相对表面之间及小臂17与钻臂2的相对表面之间均铰接有一组调臂推杆18，旋板15的顶面固定安装有单片机19。

使用时，通过电动旋转器、大臂16、小臂17、钻臂2和调臂推杆18的设置，从而使得钻臂2的空间布设位置和空间布设高度多向可调，通过钻臂2空间位置调节的灵活性，从而便于快速调节本装置的钻探位置。

钻臂2的表面安装有起吊组件，起吊组件的端口连接有吊架3；

起吊组件分别包括转动连接于钻臂2内表面之间的卷轴22和导向轴23，钻臂2的侧面固定安装有第三电机37，第三电机37的输出轴端与卷轴22固定连接，卷轴22的周侧面固定安装有两个对称设置的卷轮，两个卷轮的周侧面均卷绕有吊缆38，两个吊缆38的另一端均与吊架3固定连接，导向轴23的周侧面且对应两个吊缆38的位置均固定安装有与吊缆38贴合的导向轮24；

吊架3的表面安装有两个对称设置的动态配重箱4；

旋板15的顶面固定安装有储液箱33，储液箱33的内部存储有配重液，储液箱33的内部内置有泵体，泵体的端口通过导液软管分别与两个动态配重箱4固定连通，储液箱33的内部内置有与单片机19电连接的水位探头34。

使用时，通过储液箱33和泵体的设置，从而实现动态配重箱4的动态配重，通过动态配重箱4的动态配重，以实现吊架3和钻架5位置的移动。

吊架3的下方滑动连接有钻架5，吊架3的表面安装有丝杆升降模块6，丝杆升降模块6的周侧面与钻架5传动连接；

工作时，通过起吊组件和动态配重箱4的设置，从而有效调节钻架5和吊架3在待勘探区域的布设高度和布设深度；

丝杆升降模块6分别包括固定于吊架3顶面的升降电机和转动连接于吊架3内壁的升降丝杆，升降电机的输出轴端与升降丝杆固定连接，升降丝杆的周侧面与钻架5传动连接，钻臂2的内部开设有两个对称设置且与吊架3和钻架5配合的定位导槽；

吊架3的内部转动连接有通过第一电机7驱动的负压吸轴8，负压吸轴8的顶端与负压吸除组件转动连通；

负压吸除组件分别包括固定于旋板15顶面的负压吸泥泵20，负压吸泥泵20的负压端口连通有负压软联管，负压吸轴8的内部固定开设有顶端开口的负压吸道，负压吸道的顶端与负压软联管转动连通，负压吸轴8的内部开设有多组呈圆周阵列分布且与负压吸道连通的负压吸孔21。

使用时，当需要对钻探出的土壤进行负压吸除时，负压吸轴8和螺旋钻片9深入钻筒11，封筒35的底面通过从动旋环36与钻筒11连接为一体，当需要进行勘探区域土壤的连续排出时，两个动态配重箱4逐渐施压，并驱动钻筒11和螺旋钻片9逐渐向下位移，在钻筒11和螺旋钻片9向下位移的过程中，钻筒11和螺旋钻片9差速旋动，负压吸泥泵20产生高压负压，通过负压的产生和负压吸孔21的设置，从而能使螺旋钻片9钻取的土壤连续负压排出，继而提高钻筒11和螺旋钻片9对待勘探区域的勘探效率。

负压吸轴8的周侧面固定安装有螺旋钻片9，钻架5的内壁转动连接有通过第二电机10驱动的钻筒11，钻筒11为两端开口的中空筒状结构，钻筒11的底面安装有一组呈圆周阵列分布的钻齿；

吊架3的顶面固定安装有与钻筒11配合的封筒35，封筒35的底端开口，封筒35的内径与钻筒11的内径相同，封筒35的底面转动连通有与钻筒11配合的从动旋环36；

钻筒11的内下部开设有一组呈圆周阵列分布的凹槽12，每个凹槽12的内壁均固定安装有夹囊13，钻架5的上部安装有供气组件，供气组件的表面分别与夹囊13和气泵1连通。

供气组件分别包括固定于旋板15顶面的气泵1、开设于钻筒11内部的导气环腔29和转动连接于导气环腔29周侧面的进气环30，钻筒11的内部开设有一组呈圆周阵列分布的透气孔31，进气环30的内部通过透气孔31与导气环腔29连通，气泵1的端口通过软联管与进气环30固定连通，软联管的内部固定安装有气压探头32，气压探头32的端口与单片机19电连接，每个夹囊13的顶端均通过接头与导气环腔29固定连通。

使用时，通过气泵1、进气环30和透气孔31的设置，从而有效控制夹囊13的膨胀程度；

当需要进行钻土的连续排出或勘探区域样芯的整体钻取时，夹囊13内部的气体充分排空，夹囊13内部的气体充分排空后，继而使夹囊13充分收纳于凹槽12中；

当需要使本装置进行待勘探区域样芯的整体钻取时，螺旋钻片9完全脱离钻筒11，勘探时，钻筒11在动态配重箱4作用下逐渐下移，继而实现勘探区域整体样芯的钻取作业，当钻筒11深入勘探区域指定深度且需要完成勘探区域整体样芯的吊取和排出时，每个夹囊13的内部均足量充气，直至气压探头32的反馈至到达设定阈值，当气压探头32的反馈至到达设定阈值后，继而对钻取的样芯进行稳定夹持，钻取的样芯被稳定夹持后，起吊组件将钻取的整体样芯随钻筒11吊起并运送至指定排样位置，之后，夹囊13内部的气体再次排空，钻取的整体样芯在重力的作用下自动排出。

钻架5的内壁滑动连接有一组规则分布的缓冲杆25，缓冲杆25的轴线与钻筒11的轴线平行，每个缓冲杆25的底端均固定安装有垫脚26，每个缓冲杆25的顶端均固定安装有限位环28，每个缓冲杆25的周侧面且对应垫脚26与钻架5之间的位置套设有缓冲弹簧27。

使用时，通过缓冲弹簧27和垫脚26的设置，从而使得钻架5在下落时能进行一定程度的抗振和防摔缓冲。

Claims (9)

1.一种地质勘探钻探系统，包括摇臂平台，其特征在于，所述摇臂平台的表面分别安装有负压吸除组件和气泵（1），所述摇臂平台的前侧安装有空间位置及角度可调的钻臂（2），所述钻臂（2）的表面安装有起吊组件，所述起吊组件的端口连接有吊架（3），所述吊架（3）的表面安装有两个对称设置的动态配重箱（4）。

2.根据权利要求1所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述吊架（3）的下方滑动连接有钻架（5），所述吊架（3）的表面安装有丝杆升降模块（6），所述丝杆升降模块（6）的周侧面与钻架（5）传动连接，所述吊架（3）的内部转动连接有通过第一电机（7）驱动的负压吸轴（8）。

3.根据权利要求2所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述负压吸轴（8）的顶端与负压吸除组件转动连通，所述负压吸轴（8）的周侧面固定安装有螺旋钻片（9），所述钻架（5）的内壁转动连接有通过第二电机（10）驱动的钻筒（11）。

4.根据权利要求3所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述钻筒（11）的内下部开设有一组呈圆周阵列分布的凹槽（12），每个所述凹槽（12）的内壁均固定安装有夹囊（13），所述钻架（5）的上部安装有供气组件，所述供气组件的表面分别与夹囊（13）和气泵（1）连通；所述摇臂平台包括负载车体（14），所述负载车体（14）的顶面通过电动旋转器安装有旋板（15），所述旋板（15）的顶面与气泵（1）固定连接，所述旋板（15）的顶面铰接有大臂（16），所述大臂（16）的端部铰接有小臂（17），所述小臂（17）的端部与钻臂（2）铰接，所述大臂（16）与旋板（15）的相对表面之间、大臂（16）与小臂（17）的相对表面之间及小臂（17）与钻臂（2）的相对表面之间均铰接有一组调臂推杆（18），所述旋板（15）的顶面固定安装有单片机（19）所述负压吸除组件分别包括固定于旋板（15）顶面的负压吸泥泵（20），所述负压吸泥泵（20）的负压端口连通有负压软联管，所述负压吸轴（8）的内部固定开设有顶端开口的负压吸道，所述负压吸道的顶端与负压软联管转动连通，所述负压吸轴（8）的内部开设有多组呈圆周阵列分布且与负压吸道连通的负压吸孔（21）；所述起吊组件分别包括转动连接于钻臂（2）内表面之间的卷轴（22）和导向轴（23），所述钻臂（2）的侧面固定安装有第三电机（37），所述第三电机（37）的输出轴端与卷轴（22）固定连接，所述卷轴（22）的周侧面固定安装有两个对称设置的卷轮，两个所述卷轮的周侧面均卷绕有吊缆（38），两个所述吊缆（38）的另一端均与吊架（3）固定连接，所述导向轴（23）的周侧面且对应两个吊缆（38）的位置均固定安装有与吊缆（38）贴合的导向轮（24）；所述供气组件分别包括固定于旋板（15）顶面的气泵（1）、开设于钻筒（11）内部的导气环腔（29）和转动连接于导气环腔（29）周侧面的进气环（30），所述钻筒（11）的内部开设有一组呈圆周阵列分布的透气孔（31），所述进气环（30）的内部通过透气孔（31）与导气环腔（29）连通，所述气泵（1）的端口通过软联管与进气环（30）固定连通，所述软联管的内部固定安装有气压探头（32），所述气压探头（32）的端口与单片机（19）电连接，每个所述夹囊（13）的顶端均通过接头与导气环腔（29）固定连通。

5.根据权利要求4所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述钻架（5）的内壁滑动连接有一组规则分布的缓冲杆（25），所述缓冲杆（25）的轴线与钻筒（11）的轴线平行，每个所述缓冲杆（25）的底端均固定安装有垫脚（26），每个所述缓冲杆（25）的顶端均固定安装有限位环（28），每个所述缓冲杆（25）的周侧面且对应垫脚（26）与钻架（5）之间的位置套设有缓冲弹簧（27）。

6.根据权利要求4所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述旋板（15）的顶面固定安装有储液箱（33），所述储液箱（33）的内部存储有配重液，所述储液箱（33）的内部内置有泵体。

7.根据权利要求6所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述泵体的端口通过导液软管分别与两个动态配重箱（4）固定连通，所述储液箱（33）的内部内置有与单片机（19）电连接的水位探头（34）。

8.根据权利要求4所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述钻筒（11）为两端开口的中空筒状结构，所述钻筒（11）的底面安装有一组呈圆周阵列分布的钻齿，所述吊架（3）的顶面固定安装有与钻筒（11）配合的封筒（35），所述封筒（35）的底端开口，所述封筒（35）的内径与钻筒（11）的内径相同，所述封筒（35）的底面转动连通有与钻筒（11）配合的从动旋环（36）。

9.根据权利要求3所述的一种地质勘探钻探系统，其特征在于，所述丝杆升降模块（6）分别包括固定于吊架（3）顶面的升降电机和转动连接于吊架（3）内壁的升降丝杆，所述升降电机的输出轴端与升降丝杆固定连接，所述升降丝杆的周侧面与钻架（5）传动连接，所述钻臂（2）的内部开设有两个对称设置且与吊架（3）和钻架（5）配合的定位导槽。