CN118835945B - 一种地质探矿用的前凸式钻探设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻探技术领域，提供一种地质探矿用的前凸式钻探设备，包括带有滑台的升降机和底端设置有螺纹对接头的转杆，所述转杆转动设置于所述升降机的滑台上，且所述转杆的旋转动力由驱动结构提供；还包括带有滑框的支撑板，所述支撑板设置有两块，两所述支撑板分别固定在升降机的机身侧壁的上部和下部位置。本发明采用气缸Ⅰ驱动杆架向左平移，促使杆架上的钻杆与螺纹对接头对齐，并由电机与齿轮箱组成的驱动结构带动转杆旋转，使内螺套与螺纹对接头完成旋转对接，之后通过升降机精确调控，确保新钻杆的外螺端与插入至地底的钻杆的内螺套对齐，并通过驱动结构完成钻杆之间的拼接，整个过程高效快捷，且无需人工干预。

Description

一种地质探矿用的前凸式钻探设备

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，尤其涉及一种地质探矿用的前凸式钻探设备。

背景技术

地质探矿是寻找地下矿藏的主要手段之一，在矿业开发、能源勘探等领域具有重要意义，在地质探矿的过程中，钻探设备扮演着至关重要的角色，通过使用专业的钻探设备，如旋转钻机、冲击钻机或回转冲击钻机等，在选定的目标区域内钻取岩芯样本，能够了解地下岩石类型、结构特征及矿化情况。

现有的钻探设备在工作时，首先需启动电机以驱动钻头旋转，作业开始时，电机带动钻头向下运动直至与地面接触，并在此基础上继续施力使钻头钻入预定深度的位置。随着钻探过程的进行，钻头会切削岩石并将岩芯收集在钻杆内部，当需要提取岩芯样本时，电机带动钻头及钻杆上升至地表，完成一个钻孔段后，工作人员会安全拆卸钻杆，并从钻杆中取出用于分析的岩芯样本；然而，由于单个钻头和钻杆的长度有限，在需要钻入更深的地层时，往往需要拆卸已有的钻杆，并在其末端连接新的钻杆，以此方式逐步延长钻探深度，目前市面上大部分的钻探设备在进行钻杆拼接操作时，均需要人工参与，完成对准钻杆、拧紧螺纹连接、检查密封性等操作，而完成这些操作的速度受限于钻井工人的技能水平和体力状况，效率难以提高，且钻井工人不当的操作还可能导致钻杆连接不良，进而引发钻井事故。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种能够自动完成钻杆拼接操作的地质探矿用的前凸式钻探设备。

技术方案如下：一种地质探矿用的前凸式钻探设备，包括带有滑台的升降机和底端设置有螺纹对接头的转杆，所述转杆转动设置于所述升降机的滑台上，且所述转杆的旋转动力由驱动结构提供；还包括带有滑框的支撑板，所述支撑板设置有两块，两所述支撑板分别固定在升降机的机身侧壁的上部和下部位置，所述滑框与对应的支撑板滑动配合；还包括设置于两所述滑框之间的杆架以及安装于所述升降机的机身侧壁上的气缸Ⅰ，所述气缸Ⅰ的活动端与所述杆架固定相连，所述杆架顶部固定设置有一对悬挂板；还包括顶部设有内螺套的钻杆，两所述悬挂板之间空有恰好供钻杆通过的间隙，所述钻杆通过内螺套挂置于两所述悬挂板之间；所述内螺套与所述转杆的螺纹对接头相适配，所述钻杆底端设置为外螺端，且外螺端与另一所述钻杆上的内螺套相互适配；还包括限制所述钻杆旋转的限位结构。

进一步，驱动结构为安装于所述滑台上的齿轮箱以及安装于所述齿轮箱上的电机，所述转杆顶端与所述齿轮箱转动配合，所述电机通过所述齿轮箱驱动所述转杆旋转。

进一步，限位结构包括成对设置于所述杆架顶部靠左位置的限位片以及对称设置于所述内螺套上的卡条，所述限位片与所述杆架之间设有复位结构，所述卡条与成对的两片限位片相接触。

进一步，限位结构还包括滑动设置于所述杆架顶部的滑架，所述滑架上设置有数量与所述限位片一致，且滑动贯穿所述杆架顶部的凸杆，所述凸杆与对应的限位片相贴合；所述杆架上部还安装有活动端与所述滑架固定相连的气缸Ⅱ。

进一步，所述转杆上固定设置有杆套，所述杆套上安装有电动推杆Ⅰ，所述电动推杆Ⅰ的活动端与套设在所述转杆上的限位套固定相连，所述限位套上开设有与所述卡条契合的竖槽。

进一步，所述升降机底部固定连接开设有定位孔的中空框，所述中空框上以相反的方向安装有一对电动推杆Ⅱ，两所述电动推杆Ⅱ的活动端上均设置有夹套。

进一步，所述杆架上部安装有输送带，所述输送带上等间距设置有拨片，所述钻杆位于相邻的两片拨片之间，且所述输送带运转时，所述拨片拨动所述钻杆滑行。

进一步，所述杆架顶部靠右位置转动设置有一对防脱片，所述防脱片与所述杆架顶部之间设有复位结构，且所述杆架顶部还设置有限制所述防脱片进行单向转动的挡杆。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明采用气缸Ⅰ驱动杆架向左平移，促使杆架上的钻杆与螺纹对接头对齐，并由电机与齿轮箱组成的驱动结构带动转杆旋转，使内螺套与螺纹对接头完成旋转对接，之后通过升降机精确调控，将滑台平稳下降，确保新钻杆的外螺端与插入至地底的钻杆的内螺套对齐，并通过驱动结构完成钻杆之间的拼接操作，从而实现钻杆的自动拼接，整个过程高效快捷，且无需人工干预；电机经由齿轮箱的减速增矩作用，将动力平稳转换，确保转杆旋转时的动力输出稳定且完全可控，极大提升了钻探作业的效率与精度；通过限位结构的设计，钻杆与螺纹对接头拼接过程中，有效限制钻杆的随意旋转，保证二者精准对准并顺利完成对接。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明驱动结构的结构示意图。

图3为本发明限位套的结构示意图。

图4为本发明的部分结构示意图。

图5为本发明钻杆上部的示意图。

图6为本发明输送带与拨片的结构示意图。

图7为本发明限位部分的结构示意图。

图8为本发明中空框、电动推杆Ⅱ与夹套的结构示意图。

图中零部件名称及序号：1-升降机，11-滑台，2-齿轮箱，21-电机，22-转杆，221-螺纹对接头，23-杆套，231-电动推杆Ⅰ，232-限位套，233-竖槽，3-支撑板，31-滑框，32-杆架，33-悬挂板，4-气缸Ⅰ，5-钻杆，51-内螺套，511-卡条，52-外螺端，6-输送带，61-拨片，7-滑架，71-凸杆，72-气缸Ⅱ，73-限位片，8-防脱片，81-挡杆，9-中空框，911-定位孔，91-电动推杆Ⅱ，92-夹套。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。

请参阅图1和图2，本发明实施例提供一种地质探矿用的前凸式钻探设备，包括带有滑台11的升降机1和底端设置有螺纹对接头221的转杆22，升降机1能够控制滑台11进行升降，转杆22转动设置于滑台11中部，参看图2，滑台11上安装有齿轮箱2，齿轮箱2顶部安装有电机21，且电机21的输出轴伸入至齿轮箱2内部并与齿轮箱2内部结构相配合，转杆22顶端同样伸入至齿轮箱2内部并与齿轮箱2内部结构相配合，启动电机21，通过齿轮箱2的减速增矩作用，能够驱动转杆22稳定的进行旋转。

请参阅图1和图4，在本发明实施例中，升降机1机身的右侧壁上部和下部各通过螺栓固定连接有一块支撑板3，且两块支撑板3上均滑动设置有滑框31，两个滑框31之间固定连接有杆架32，杆架32由两个回形架拼装而成，升降机1机身的右侧壁上还安装有气缸Ⅰ4，气缸Ⅰ4的活动端与杆架32固定相连，初始时，气缸Ⅰ4的活动端伸出，并将杆架32推至升降机1右侧；在本发明实施例中还包括顶部设有内螺套51的钻杆5，钻杆5置于杆架32的两个回形架之间，且杆架32的两个回形架顶部均设置有悬挂板33，两个悬挂板33之间留有恰好够钻杆5通过的间隙，参看图5，内螺套51的外径大于钻杆5，钻杆5借助其顶部的内螺套51，悬挂在两个悬挂板33之间预留的间隙内。

请参阅图2、图4和图5，在本发明实施例中，转杆22底部的螺纹对接头221与钻杆5的内螺套51是配套的，当螺纹对接头221与内螺套51接触时，顺时针转动螺纹对接头221能够使螺纹对接头221转入至内螺套51内，从而使二者完成对接；钻杆5底端设置为外螺端52，其外螺端52与其顶部的内螺套51相互适配，两根钻杆5之间通过外螺端52与内螺套51的旋转配合实现拼接。

请参阅7，在本发明实施例中，杆架32的两个回形架顶部靠左位置各转动设置有两个限位片73，位于两个回形架相同位置的限位片73相互配对，且限位片73与杆架32的回形架之间设有用于复位的扭簧，钻杆5的内螺套51上对称设置有卡条511，卡条511卡入至配对的两片限位片73之间，杆架32顶部靠左位置滑动设置有滑架7，滑架7上设置有四根滑动贯穿杆架32顶部的凸杆71，四根凸杆71分别与四片限位片73向对应，并在凸杆71向上穿出杆架32顶部时，对限位片73进行限位，使得限位片73无法旋转，同时，卡入至限位片73之间的卡条511也随之被限位，进而达到限制钻杆5旋转和移动的效果；杆架32上部还安装有气缸Ⅱ72，气缸Ⅱ72的活动端与滑架7固定相连，气缸Ⅱ72的活动端伸长时，推动滑架7上升，进而使凸杆71向上穿出杆架32顶部，气缸Ⅱ72的活动端收缩时，拉动滑架7下降，进而使凸杆71随之下降并解除对限位片73的限位。

请参阅2、图3和图8，在本发明实施例中，转杆22中部固定设置有杆套23，且杆套23上竖向安装有两台活动端朝下的电动推杆Ⅰ231，且两台电动推杆Ⅰ231的活动端共同与套设在转杆22上的限位套232固定相连，启动电动推杆Ⅰ231，其活动端伸长或收缩时，能够使得限位套232下降或上升，且限位套232上对称开设有两条与卡条511契合的竖槽233，当钻杆5与螺纹对接头221完成拼接后，若利用电动推杆Ⅰ231使限位套232下降，直至卡条511嵌入竖槽233内，此时钻杆5被锁定于转杆22上，转杆22转动时，钻杆5会随之同步转动，即使转杆22逆时针旋转，钻杆5仍能稳固地保持在转杆22上，不会发生脱落；升降机1底部固定连接开设有定位孔911的中空框9，中空框9上的定位孔911与钻探位置对应，且中空框9上以相反的方向安装有一对电动推杆Ⅱ91，两台电动推杆Ⅱ91的活动端上均设置有夹套92，在初始钻杆5被打入地下之后，启动电动推杆Ⅱ91，使两个夹套92贴紧初始钻杆5，之后利用电机21驱动转杆22逆时针旋转，即可使得螺纹对接头221与初始钻杆5的内螺套51分离。

以拼接两根钻杆5为例，对本发明实施例的工作原理进行叙述：首先需启动气缸Ⅰ4，配合滑框31将杆架32整体向左拉动，直至杆架32上最左部的钻杆5与螺纹对接头221接触，并启动气缸Ⅱ，将滑架7向上推动，直至凸杆71穿出杆架32顶部并对限位片73进行限位，后续启动电机21，通过齿轮箱2驱动转杆22顺时针旋转，使得螺纹对接头221旋入至内螺套51，即完成对第一根钻杆5的拼接；

后续在将第一根钻杆5打入地下之后，需启动两个电动推杆Ⅱ91，并配合夹套92将第一根钻杆5夹紧限位，使其无法随意转动，之后通过电机21驱动转杆22逆时针转动，使螺纹对接头221与第一根钻杆5的内螺套51脱离，再通过升降机1将滑台11上升至适当高度，之后重复钻杆5与螺纹对接头221的拼接步骤，待第二根钻杆5与螺纹对接头221完成拼接后，利用升降机1驱动滑台11下降，使得第二根钻杆5的外螺端52与第一根钻杆5内螺套51接触，后续在电机21提供的动力下，完成第一根钻杆5与第二根钻杆5之间的拼接，之后使得电动推杆Ⅱ91的活动端收缩，解除夹套92对第一根钻杆5的限位锁定，即可继续向地底更深处进行钻探；

在完成钻探后，启动电动推杆Ⅰ231，使其活动端伸长，推动限位套232下滑，使第二根钻杆5上的卡条511嵌入至竖槽233内，先将第二根钻杆5与螺纹对接头221进行锁定，后续在电机21提供的动力下，第二根钻杆5会先与第一根钻杆5脱离，之后再通过电动推杆Ⅰ231使限位套232复位，使第二根钻杆5与螺纹对接头221解锁，再利用电动推杆Ⅰ231驱动螺纹对接头221逆时针旋转，即可使第二根钻杆5与螺纹对接头221脱离。

请参阅6和图7，杆架32上部安装有输送带6，输送带6上等间距设置有拨片61，钻杆5位于相邻的两片拨片61之间，螺纹对接头221与第一根钻杆5拼接完成后，气缸Ⅰ4的活动端伸长使杆架32向右复位时，由于第一根钻杆5此时位置相对固定，因此杆架32右移时，第一根钻杆5配合拨片61会使输送带6顺时针运转，并通过拨片61将下一根钻杆5推至杆架32左部，便于后续拼接；杆架32的两个回形架顶部靠右位置各设置有一片防脱片8，防脱片8与杆架32顶部之间设有扭簧，且防脱片8右部还固定设置有挡杆81，挡杆81能够阻止防脱片8向右转动，钻杆5在置于杆架32上之后，不会从杆架32右部滑脱，但能够顺利将钻杆5从右至左送入至杆架32内。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

以上仅为本发明的可选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种地质探矿用的前凸式钻探设备，包括带有滑台（11）的升降机（1）和底端设置有螺纹对接头（221）的转杆（22），所述转杆（22）转动设置于所述升降机（1）的滑台（11）上，且所述转杆（22）的旋转动力由驱动结构提供；

其特征是：还包括带有滑框（31）的支撑板（3），所述支撑板（3）设置有两块，两所述支撑板（3）分别固定在升降机（1）的机身侧壁的上部和下部位置，所述滑框（31）与对应的支撑板（3）滑动配合；

还包括设置于两所述滑框（31）之间的杆架（32）以及安装于所述升降机（1）的机身侧壁上的气缸Ⅰ（4），所述气缸Ⅰ（4）的活动端与所述杆架（32）固定相连，所述杆架（32）顶部固定设置有一对悬挂板（33）；

还包括顶部设有内螺套（51）的钻杆（5），两所述悬挂板（33）之间空有恰好供钻杆（5）通过的间隙，所述钻杆（5）通过内螺套（51）挂置于两所述悬挂板（33）之间；

所述内螺套（51）与所述转杆（22）的螺纹对接头（221）相适配，所述钻杆（5）底端设置为外螺端（52），且外螺端（52）与另一所述钻杆（5）上的内螺套（51）相互适配；

还包括限制所述钻杆（5）旋转的限位结构。

2.按照权利要求1所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：驱动结构为安装于所述滑台（11）上的齿轮箱（2）以及安装于所述齿轮箱（2）上的电机（21），所述转杆（22）顶端与所述齿轮箱（2）转动配合，所述电机（21）通过所述齿轮箱（2）驱动所述转杆（22）旋转。

3.按照权利要求2所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：限位结构包括成对设置于所述杆架（32）顶部靠左位置的限位片（73）以及对称设置于所述内螺套（51）上的卡条（511），所述限位片（73）与所述杆架（32）之间设有复位结构，所述卡条（511）与成对的两片限位片（73）相接触。

4.按照权利要求3所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：限位结构还包括滑动设置于所述杆架（32）顶部的滑架（7），所述滑架（7）上设置有数量与所述限位片（73）一致，且滑动贯穿所述杆架（32）顶部的凸杆（71），所述凸杆（71）与对应的限位片（73）相贴合；所述杆架（32）上部还安装有活动端与所述滑架（7）固定相连的气缸Ⅱ（72）。

5.按照权利要求4所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：所述转杆（22）上固定设置有杆套（23），所述杆套（23）上安装有电动推杆Ⅰ（231），所述电动推杆Ⅰ（231）的活动端与套设在所述转杆（22）上的限位套（232）固定相连，所述限位套（232）上开设有与所述卡条（511）契合的竖槽（233）。

6.按照权利要求5所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：所述升降机（1）底部固定连接开设有定位孔（911）的中空框（9），所述中空框（9）上以相反的方向安装有一对电动推杆Ⅱ（91），两所述电动推杆Ⅱ（91）的活动端上均设置有夹套（92）。

7.按照权利要求6所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：所述杆架（32）上部安装有输送带（6），所述输送带（6）上等间距设置有拨片（61），所述钻杆（5）位于相邻的两片拨片（61）之间，且所述输送带（6）运转时，所述拨片（61）拨动所述钻杆（5）滑行。

8.按照权利要求7所述的一种地质探矿用的前凸式钻探设备，其特征是：所述杆架（32）顶部靠右位置转动设置有一对防脱片（8），所述防脱片（8）与所述杆架（32）顶部之间设有复位结构，且所述杆架（32）顶部还设置有限制所述防脱片（8）进行单向转动的挡杆（81）。