CN117967190A - 一种地质勘查用钻探装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻孔设备技术领域，具体公开了一种地质勘查用钻探装置，包括：支撑架和钻孔组件，所述支撑架上设有升降机构，所述升降机构与所述支撑架滑动配合，所述钻孔组件包括钻筒和绞龙叶片，所述钻筒与所述升降机构转动配合，所述钻筒底部设有多个沿其周向间隔分布的第一切刀，所述钻筒底部还滑动配合有滑动环，所述滑动环的顶端通过第一弹性件与所述钻筒连接，所述滑动环的底端设有多个沿其周向间隔分布的第二切刀，所述钻筒的轴心具有排料孔，所述绞龙叶片转动配合在所述排料孔内，所述绞龙叶片的顶端与所述升降机构转动配合；本发明的地质勘查用钻探装置可以根据滑动环的位移来判断地质硬度。

Description

一种地质勘查用钻探装置

技术领域

本发明涉及钻孔设备技术领域，具体涉及一种地质勘查用钻探装置。

背景技术

地质勘探过程中，需要利用钻探设备进行钻孔作业，根据需要提取岩芯或土壤样品，以供后续的地质分析。在孔眼尺寸过小时，需要进行扩孔，钻孔完成后还需要对孔壁进行加固处理，防止坍塌或卡钻等问题的发生。

在钻孔过程中由于土质地面与岩石层的硬度不同，其相应的钻孔进给速度也不同，但由于现有的勘探取样过程中无法判断地质状态，因此只能全程采用慢速进给，勘探效率低。

中国专利文件CN115199211B公开了一种井下煤矿地质勘探用扩孔装置，该装置上的扩孔调节组件使得装置能够利用偏心结构实现间歇性注水的功能，能够在增大扩孔直径的同时自动增大单次注水量，并且保证在不坍孔的情况下进行沉淀清理工作。但是，该装置仍无法实现在钻孔过程中判断地质状态，根据需要调节钻孔速度。

发明内容

本发明提供一种地质勘查用钻探装置，旨在解决相关技术中无法判断地质状态，根据需要调节钻孔速度的问题。

本发明的地质勘查用钻探装置，包括：支撑架和钻孔组件；

所述支撑架上设有升降机构，所述升降机构与所述支撑架滑动配合；

所述钻孔组件包括钻筒和绞龙叶片，所述钻筒与所述升降机构转动配合，所述升降机构上设有第一驱动件，所述第一驱动件用于驱动所述钻筒转动，所述钻筒底部设有多个沿其周向间隔分布的第一切刀，所述第一切刀与所述钻筒固定连接，所述钻筒底部还滑动配合有滑动环，所述滑动环的顶端通过第一弹性件与所述钻筒连接，所述滑动环的底端设有多个沿其周向间隔分布的第二切刀，所述第二切刀与所述第一切刀交错分布，所述钻筒的轴心具有排料孔，所述绞龙叶片转动配合在所述排料孔内，所述绞龙叶片的顶端与所述升降机构转动配合，所述升降机构上设有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱动所述绞龙叶片转动。

优选的，所述钻筒上转动配合有凸轮，所述凸轮上设有第一齿槽，所述支撑架内滑动配合有驱动环，所述驱动环通过连杆与所述滑动环连接，所述驱动环上设有第二齿槽，所述第一齿槽能够与所述第二齿槽啮合，所述滑动环上还设有安装座，所述安装座内转动配合有转动筒，所述转动筒转动配合在所述排料孔内，所述转动筒与所述绞龙叶片摩擦配合，所述转动筒内设有第一凸缘，所述凸轮上设有第二凸缘，所述钻筒内转动配合有转动轴，所述转动轴的两端分别设有第一摩擦轮和第二摩擦轮，所述第一摩擦轮能够与所述第一凸缘摩擦配合，所述第二摩擦轮与所述第二凸缘摩擦配合。

优选的，所述传感器是位移传感器。

优选的，其特征在于，所述升降机构包括升降台和第三驱动件，所述第三驱动件设在所述升降台内，所述第三驱动件用于驱动所述升降台沿所述支撑架移动。

优选的，所述支撑架上设有夹持组件，所述夹持组件包括第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪与所述第二夹爪能够互相靠近或远离，所述第一夹爪与所述第二夹爪能够与所述钻筒止抵且转动配合。

优选的，所述凸轮的侧壁上设有多个间隔分布的凸出部。

优选的，所述凸出部倾斜分布。

优选的，所述第二切刀的底端呈锯齿状。

优选的，所述支撑架上设有走形组件，所述走形组件用于驱动所述支撑架水平移动。

有益效果：

本发明的地质勘查用钻探装置，通过升降机构驱动钻筒向下移动，使得钻筒底部的第二切刀以及第一切刀与地面止抵，通过第一驱动件驱动钻筒转动，滑动环与钻筒同步转动，使得第一切刀与第二切刀转动，从而对地面进行钻孔。在对不同硬度的地层进行钻孔时，第二切刀所受到的阻力不同，在对硬度较低的土壤进行钻孔时，第二切刀受到来自地面的阻力较小，滑动环向下移动，使得第二切刀的高度低于第一切刀的高度；在对硬度较高的岩石层进行钻孔时，第二切刀受到来自地面的阻力较大，第一弹性件收缩，滑动环向上移动，使得第二切刀的高度高于第一切刀的高度，通过位移传感器记录滑动环的移动数据，从而可以反映出当前钻孔位置的地层硬度，并根据地层硬度调节升降台向下移动的速度。

第二驱动件驱动绞龙叶片转动，可将钻孔过程中产生的废料转运至钻筒顶部并向外排出。

附图说明

图1是本发明实施例的地质勘查用钻探装置结构示意图。

图2是本发明实施例的钻筒结构示意图。

图3是本发明实施例的钻筒仰视图。

图4是本发明实施例的钻筒局部剖视图。

图5是本发明实施例的钻筒另一局部剖视图。

图6是本发明实施例的滑动环、驱动环、转动筒装配示意图。

图7是本发明实施例的凸轮剖视示意图。

图中：1、支撑架；2、钻筒；3、绞龙叶片；4、第一驱动件；5、第二驱动件；6、第一切刀；7、滑动环；8、第二切刀；9、第一弹性件；10、传感器；11、凸轮；111、第一齿槽；112、第二凸缘；113、凸出部；12、驱动环；121、第二齿槽；13、连杆；14、安装座；15、转动筒；151、第一凸缘；16、转动轴；161、第一摩擦轮；162、第二摩擦轮；171、升降台；181、第一夹爪；182、第二夹爪；19、走行组件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图7所示，本发明的地质勘查用钻探装置，包括：支撑架1和钻孔组件。

具体地，如图1所示，支撑架1上设有走行组件19，走行组件19是履带车，走行组件19与支撑架1之间通过转轴转动连接，驱动组件用于驱动支撑架1水平移动。支撑架1上设有升降装置，升降装置包括升降台171和第三驱动件，第三驱动件设在升降台171内，第三驱动件是电机，其能够驱动升降台171沿着支撑架1移动。

如图1至图6所示，钻孔组件包括钻筒2和绞龙叶片3。钻筒2与支撑架1平行间隔分布，升降台171底端设有连接环，钻筒2转动配合在连接环内，升降台171上固定连接有第一驱动件4，第一驱动件4是电机，其输出端与钻筒2之间设有传送带，第一驱动件4用于驱动钻筒2转动。钻筒2底部设有多个沿其周向平均间隔分布的第一切刀6，第一切刀6与钻筒2固定连接，第一切刀6沿着钻筒2的径向分布，其底端呈锯齿状，多个第一切刀6呈放射状分布在钻筒2底端。钻筒2底端设有呈环形分布的滑动槽，滑动槽内滑动配合有滑动环7，滑动环7与滑动槽之间通过第一弹性件9连接，第一弹性件9是弹簧，其一端与钻筒2固定连接，其另一端与滑动环7的顶端固定连接，第一弹性件9始终处于压缩状态，第一弹性件9始终对滑动环7施加向下的推力。滑动环7能够在滑动槽内沿着钻筒2的轴向滑动，滑动槽内还设有沿钻筒2的轴向延伸的限位键，滑动环7上还设有限位槽，限位键与限位槽滑动配合，使得滑动环7只能沿钻筒2的轴向滑动。钻筒2内还设有传感器10，传感器10是位移传感器，其能够监测滑动环7的位移量。滑动环7底端设有多个沿其周向平均间隔分布的第二切刀8，第二切刀8与第一切刀6之间交错分布。滑动环7的底端设有多个避让槽，第一切刀6能够伸入避让槽内。

如图1至图4所示，钻筒2的轴心处设有排料孔，绞龙叶片3转动配合在排料孔内，绞龙叶片3的顶端与升降台171转动配合，升降台171上设有第二驱动件5，第二驱动件5是电机，其输出端与绞龙叶片3固定连接，第二驱动件5用于驱动绞龙叶片3转动。绞龙叶片3的底端伸出钻筒2的底端。

如图2至图7所示，钻筒2的侧壁上转动配合有凸轮11，凸轮11靠近钻筒2的底端。凸轮11的内壁上设有第一齿槽111，支撑架1内滑动配合有驱动环12，驱动环12通过连杆13与滑动环7连接，驱动环12的底端设有第二齿槽121，第一齿槽111能够与第二齿槽121啮合。滑动环7上还设有安装座14，安装座14位于排料孔的下方且与排料孔同轴分布，安装座14上滑动配合有转动筒15，转动筒15能够伸入排料孔内，其外壁与排料孔的内壁转动配合，其内壁与绞龙叶片3止抵且摩擦配合。钻筒2内转动配合有转动轴16，转动轴16的一端设有第一摩擦轮161，其另一端设有第二摩擦轮162，转动筒15的外壁上设有第一凸缘151，凸轮11的内壁上设有第二凸缘112，第一摩擦轮161能够与第一凸缘151摩擦配合，第二摩擦轮162能够与第二凸缘112摩擦配合。凸轮11的侧壁上设有多个平行间隔分布的凸出部113，每个凸出部113均倾斜分布。凸轮11用于对钻孔进行扩孔，凸轮11侧壁上设置凸出部113可以防止凸轮11在扩孔时受到较大的阻力。

如图1所示，支撑架1底部设有夹持组件，夹持组件包括第一夹爪181和第二夹爪182，第一夹爪181和第二夹爪182对称分布在钻筒2两侧，且均与支撑架1固定连接，第一夹爪181和第二夹爪182内均是液压缸，第一夹爪181与第二夹爪182互相靠近并能够与钻筒2止抵，第一夹爪181与第二夹爪182与钻筒2之间转动配合。夹持组件用于夹持钻筒2，并防止钻筒2在钻探作业时发生偏移。

根据本发明实施的地质勘查用钻探装置，通过驱动组件移动支撑架1至预定位置，并使支撑架1竖直放置，支撑架1的底部支撑在地面上，通过夹持组件对钻筒2进行夹持，防止钻筒2在勘探作业时发生晃动。通过升降机构驱动钻筒2向下移动，使得钻筒2底部的第二切刀8以及第一切刀6与地面止抵，通过第一驱动件4驱动钻筒2转动，滑动环7与钻筒2同步转动，使得第一切刀6与第二切刀8转动，从而对地面进行钻孔。在对不同硬度的地层进行钻孔时，第二切刀8所受到的阻力不同，在对硬度较低的土壤进行钻孔时，第二切刀8受到来自地面的阻力较小，滑动环7向下移动，使得第二切刀8的高度低于第一切刀6的高度；在对硬度较高的岩石层进行钻孔时，第二切刀8受到来自地面的阻力较大，第一弹性件9收缩，滑动环7向上移动，使得第二切刀8的高度高于第一切刀6的高度，通过位移传感器记录滑动环7的移动数据，从而可以反映出当前钻孔位置的地层硬度，并根据地层硬度调节升降台171向下移动的速度。第二驱动件5驱动绞龙叶片3转动，可将钻孔过程中产生的废料转运至钻筒2顶部并向外排出。绞龙叶片3的转速大于转筒的转速。

在对硬度较低的地层进行钻孔时，滑动环7位于最低处，此时滑动环7的避让槽与第一切刀6止抵，第一齿槽111与第二齿槽121啮合，凸轮11转筒同步转动，实现扩孔，同时对孔壁进行压实，提高孔壁的结构强度。在对硬度较高的地层进行钻孔时，滑动环7向上移动至最高处，此时第一齿槽111与第二齿槽121脱离，转动筒15克服与绞龙叶片3之间的摩擦力与滑动环7同步向上移动，第一凸缘151与第一摩擦轮161止抵且摩擦配合，绞龙叶片3转动带动转动筒15转动，转动筒15带动转动轴16转动，由于第二摩擦轮162与第二凸缘112止抵且摩擦配合，使得第二摩擦轮162能够带动凸轮11转动，从而使凸轮11与绞龙叶片3同步转动，相比对硬度较低的地层进行钻孔时，凸轮11的转速增大，可以击碎较硬的岩石结构，在扩孔的同时对孔壁进行夯实以及打磨。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种地质勘查用钻探装置，其特征在于，包括：

支撑架（1），所述支撑架（1）上设有升降机构，所述升降机构与所述支撑架（1）滑动配合；

钻孔组件，所述钻孔组件包括钻筒（2）和绞龙叶片（3），所述钻筒（2）与所述升降机构转动配合，所述升降机构上设有第一驱动件（4），所述第一驱动件（4）用于驱动所述钻筒（2）转动，所述钻筒（2）底部设有多个沿其周向间隔分布的第一切刀（6），所述第一切刀（6）与所述钻筒（2）固定连接，所述钻筒（2）底部还滑动配合有滑动环（7），所述滑动环（7）的顶端通过第一弹性件（9）与所述钻筒（2）连接，所述钻筒（2）内设有传感器（10），所述滑动环（7）的底端设有多个沿其周向间隔分布的第二切刀（8），所述第二切刀（8）与所述第一切刀（6）交错分布，所述钻筒（2）的轴心具有排料孔，所述绞龙叶片（3）转动配合在所述排料孔内，所述绞龙叶片（3）的顶端与所述升降机构转动配合，所述升降机构上设有第二驱动件（5），所述第二驱动件（5）用于驱动所述绞龙叶片（3）转动。

2.根据权利要求1所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述钻筒（2）上转动配合有凸轮（11），所述凸轮（11）上设有第一齿槽（111），所述支撑架（1）内滑动配合有驱动环（12），所述驱动环（12）通过连杆（13）与所述滑动环（7）连接，所述驱动环（12）上设有第二齿槽（121），所述第一齿槽（111）能够与所述第二齿槽（121）啮合，所述滑动环（7）上还设有安装座（14），所述安装座（14）内转动配合有转动筒（15），所述转动筒（15）转动配合在所述排料孔内，所述转动筒（15）与所述绞龙叶片（3）摩擦配合，所述转动筒（15）内设有第一凸缘（151），所述凸轮（11）上设有第二凸缘（112），所述钻筒（2）内转动配合有转动轴（16），所述转动轴（16）的两端分别设有第一摩擦轮（161）和第二摩擦轮（162），所述第一摩擦轮（161）能够与所述第一凸缘（151）摩擦配合，所述第二摩擦轮（162）与所述第二凸缘（112）摩擦配合。

3.根据权利要求1所述地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述传感器（10）是位移传感器。

4.根据权利要求2所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述升降机构包括升降台（171）和第三驱动件，所述第三驱动件设在所述升降台（171）内，所述第三驱动件用于驱动所述升降台（171）沿所述支撑架（1）移动。

5.根据权利要求4所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述支撑架（1）上设有夹持组件，所述夹持组件包括第一夹爪（181）和第二夹爪（182），所述第一夹爪（181）与所述第二夹爪（182）能够互相靠近或远离，所述第一夹爪（181）与所述第二夹爪（182）能够与所述钻筒（2）止抵且转动配合。

6.根据权利要求2所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述凸轮（11）的侧壁上设有多个间隔分布的凸出部（113）。

7.根据权利要求6所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述凸出部（113）倾斜分布。

8.根据权利要求1所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述第二切刀（8）的底端呈锯齿状。

9.根据权利要求1所述的地质勘查用钻探装置，其特征在于，所述支撑架（1）上设有走行组件（19），所述走行组件（19）用于驱动所述支撑架（1）水平移动。