CN201513168U - 用于钻孔设备的钻孔角度定向装置 - Google Patents

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张志毅
孟海利
薛里
邓志勇
郭尧
赵超群
刘世波
付天杰
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Abstract

本实用新型是关于一种钻孔角度定向装置，包括：电子罗盘；固定连接部，所述电子罗盘固定在所述固定连接部的一端，固定连接部的另一端能与钻孔设备的钻臂相连接，且所述电子罗盘上标记的航向线与钻臂的轴线平行设置；方向角读取装置，与所述电子罗盘相连接。本实用新型可以不受地理位置影响，其角度检测的精确度可以达到0.1度。并且能够简便、快捷、精确地调节钻杆姿态，在钻孔过程中随时对钻孔角度进行监控，可以适用于不同类型的钻机，通过使用本钻孔角度定向装置，可以使光面(预裂)炮孔之间互相平行，确保开挖轮廓整齐、美观；可以使控制爆破的炮孔按照设计角度钻凿，确保爆破控制效果。本实用新型的结构简单，便于安装，易于操作。

Description

用于钻孔设备的钻孔角度定向装置
技术领域
本实用新型是关于一种钻孔角度定向装置，尤其是一种将电子罗盘固定在钻臂上，能方便地测量钻臂的角度和倾向，快速确定炮孔钻凿方向的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置。
背景技术
钻孔质量是光面(预裂)爆破和其它精准控制爆破成败与否的重要因素之一，要求钻孔要“对位准，方向正，角度精”。
目前常用的钻孔定向控制方法主要是插炮棍比照法、吊线法、钻杆标识、光学仪器量测法，这些方法存在一个共同问题就是钻孔角度测试误差大，速度慢，实用性较差。
如在中国第200810233417.7号专利申请中就公开了“一种对顶拱钻孔精度定位及导向的方法”，该方法是在地下洞室开挖爆破前预先设计顶拱的爆破孔位及孔间距，作出标识，并在这些开孔点沿洞轴线平行线方向的后面已开挖成型面上1.5-2m处逐一放出导向点，同时在相邻的已钻孔中放置控制倾角及方向的参照导向管。钻工在钻孔过程中以导向点、前排炮爆破半孔和导向管作为导向参照，来控制钻孔方向和钻孔倾角。此方法虽然操作方便，但定向精度很低，仅可用于浅孔爆破中，对于深孔爆破将不能保证其钻孔精度。
为此人们想到了采用电子罗盘和GPS卫星定向，并根据电子技术测得的数据来对钻臂的角度进行调整、定位，以提高钻孔精度。若采用GPS卫星定向，会受到使用环境及周边的地势限制，因此其信号常被地形、地物遮挡，导致精度降低，甚至不能使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种将电子罗盘固定在钻臂上，能方便地测量钻臂的角度和三维姿态，使爆破炮孔快速精确地调整方向的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置。
为此，本实用新型提出的一种用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述钻孔角度定向装置包括：电子罗盘；固定连接部，所述电子罗盘固定在所述固定连接部的一端，固定连接部的另一端能与钻孔设备的钻臂相连接；方向角读取装置，与所述电子罗盘相连接。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述电子罗盘上标记的航向线与所述钻臂的轴线相平行。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述电子罗盘距所述钻臂的距离大于0.5m。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述电子罗盘距所述钻臂的距离为0.8m-1.5m。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述固定连接部由非导磁材料制成，所述电子罗盘与固定连接部之间、固定连接部与钻孔设备之间均由非导磁螺栓或胶粘剂固定连接。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述固定连接部为连接杆。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述电子罗盘的底面固定在所述连接杆一端的上表面，所述连接杆的另一端固定在所述钻臂上，且所述连接杆的轴线与所述钻臂的轴线相平行。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述固定连接部为固定支架。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述电子罗盘的底面固定在所述固定支架的顶部安装面上，所述固定支架的下部与所述钻臂固定连接，且所述电子罗盘上标记的航向线与所述钻臂的轴线相平行。
如上所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其中，所述方向角读取装置与所述电子罗盘之间由信号线相连接或为无线连接。
本实用新型的特点及优点是：
本实用新型的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置将电子罗盘通过非磁性材料固定到钻臂上，同时保持电子罗盘上标记的航向线和钻臂的轴线相平行，使电子罗盘的读数就代表钻臂的姿态角度，施工时，根据由方向角读取装置获得的数据来调节钻臂姿态，使其方位角和竖倾角达到所要求的角度，进而完成对钻臂的角度调节。
本实用新型应用了基于地球磁场以及重力场原理的三维电子罗盘，直接将电子罗盘与钻臂固定连接，并使电子罗盘上标记的航向线与钻臂的轴线相平行，从而克服了采用GPS卫星定向的电子罗盘的信号常被地形、地物遮挡，导致精度降低，甚至不能使用的缺陷。同时，由于将电子罗盘与钻臂相固定连接的部件均由非导磁材料制成，并使电子罗盘距钻臂距离大于50cm，因此采用本实用新型的结构，使电子罗盘可以做到不受地理位置影响，其角度检测的精确度可以达到0.1度。
本实用新型的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，能够简便、快捷、精确地引导钻杆姿态调整，并且在钻孔过程中随时对钻孔角度进行监控，可以适用于不同类型的钻机，通过使用本钻孔角度定向装置，可以使钻凿的光面(预裂)炮孔互相平行，确保开挖轮廓整齐、美观；可以使控制爆破的炮孔按照设计角度钻凿，确保爆破控制效果。本实用新型的结构简单，便于安装，易于操作，基本不受环境和信号影响，应用效果显著，非常容易推广使用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的俯视示意图；
图3是本实用新型的侧视示意图；
图4是本实用新型的使用状态示意图；
图5是本实用新型另一实施方式的使用状态示意图；
图6是图5中I处的局部放大示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型提出的一种用于钻孔设备的钻孔角度定向装置包括：电子罗盘1；固定连接部，所述电子罗盘1固定在所述固定连接部的一端，固定连接部的另一端能与钻孔设备的钻臂5相连接；方向角读取装置4，与所述电子罗盘1相连接。所述固定连接部由非导磁材料制成，电子罗盘1与固定连接部之间、固定连接部与钻孔设备的钻臂之间均通过非导磁部件或材料固定连接。
实施方式1
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的俯视示意图；图3是本实用新型的侧视示意图；图4是本实用新型的使用状态示意图。如图所示，本实用新型提出的一种钻孔角度定向装置包括电子罗盘1，固定连接部，方向角读取装置4。在本实施例中，所述固定连接部为一连接杆2，所述电子罗盘1的检测基准面，即电子罗盘的底面固定在所述连接杆2一端的上表面，所述连接杆2的另一端与所述钻臂5的尾部固定连接，且所述连接杆2的长轴轴线与所述钻臂5的长轴轴线相平行，并保证电子罗盘1上标记的航向线12平行于连接杆2的长轴轴线。
其中，连接杆2由非导磁材料制成，如可由铝、铜木材、塑料、玻璃等材料制成，并具有足够的强度和刚性。在所述连接杆2上设有多个通孔21，请配合参见图4，通过由铜或铝等非导磁材料制成的螺栓6贯穿所述通孔21将连接杆2固定在钻孔设备的钻臂5的尾部，在钻进行钻孔作业的过程中，在冲击力的作用下，使电子罗盘1能够始终牢固地固定在钻臂5的尾部。
通过铜或铝等非导磁材料制成的螺栓将电子罗盘1固定在连接杆2的连接表面上。当然，所述电子罗盘1也可以用非导磁的胶粘剂固定在连接杆2的连接表面上。
为了使电子罗盘1在地磁场作用下工作，而不受到外界其他磁场的干扰，所述电子罗盘距所述钻臂的距离大于0.5m，从而保证电子罗盘1的周围至少50cm的范围内没有铁磁性材料和导磁性材料。优选电子罗盘1距所述钻臂的距离为0.8m-1.5m。
所述电子罗盘1通过信号线10与所述方向角读取装置4相连接。该方向角读取装置4例如为一个读数表盘，可将其安装在操作室等易于操作人员读取的位置。
另一个可行的实施例是，所述方向角读取装置4与所述电子罗盘1之间也可以是无线连接。采用该无线连接结构使方向角读取装置可以根据需要设置在任意位置，省去了信号线，使钻臂调整更加自如。
本实用新型的工作原理是：所述钻孔角度定向装置是一种基于地磁、重力场原理的三维电子罗盘和读数装置，用于快速测量和指引爆破钻孔角度定向，基于地磁和重力场原理的三维电子罗盘1通过由非磁性材料制成的连接杆2安装在钻钻臂5的延长线上。其中，电子罗盘1上标记的航向线12与所述钻臂5的轴线相平行，且所述连接杆2的轴线与所述钻臂5的轴线相平行，从而保证了电子罗盘1的底面与连接杆2倾向平行，连接杆的下端安装在钻臂5的尾部，可用直尺测量安装位置，保证连接杆2与钻臂5平行稳固，且电子罗盘1到钻臂5的距离大于50cm。将方向角读取装置4安装在操作室或易于操作人员读取的位置，通过方向角读取装置4指示钻臂的方位角和竖倾角，从而引导调节钻臂姿态。
其中，当电子罗盘1上标记的航向线12与钻臂5的轴线相平行时，方向角读取装置4上得到的方位角和竖倾角即为钻臂的实际角度，这只是本实用新型一个优选的实施例，并不限于此。即，电子罗盘1上标记的航向线12并不一定要与钻臂5的轴线相平行，当该航向线12与钻臂5的轴线非呈平行状态设置时，只需通过将方向角读取装置4获得的数值进行处理后，就能够得到钻臂的实际角度，对于该数值的处理非本实用新型的要解决的技术问题，在此不详述。
为了保证读取的数据准确可靠，需对电子罗盘1的外壳和信号线10的接口处进行全面防水防震处理。
钻孔操作程序——先将钻头定位到钻孔位置，根据方向角读取装置4指示钻臂5的姿态角，首先调节钻臂5的方位角，然后调节钻臂5的竖倾角，完成初调。再确认钻头定孔位置后向下钻凿20cm，重新根据方向角读取装置4的指引细微调节钻臂5，使钻杆的方位角和竖倾角精确达到要求的角度，这样钻凿炮孔完成后角度定向偏差不超过1°。
方向角读取装置4的工作温度范围为-20℃～+70℃，采用电池供电，信号线长度小于20米，外壳密封防水防震，显示盘可在太阳光下清晰读书。电路设计包含信号分析运算，达到按下电源开关，即可读书，校正钻臂5的姿态后，直接关闭电源。
实施方式2
在本实施方式中与实施方式1相同的部件，采用相同的标号。
图5是本实用新型另一实施方式的使用状态示意图；图6是图5中I处的局部放大示意图。如图5、6所示，在本实施方式中，所述固定连接部为一固定支架7，所述电子罗盘1的底面固定在所述固定支架7的顶部安装面71上，所述固定支架7的下部通过由铜或铝等非导磁材料制成的螺栓6与所述钻臂5固定连接，且保证所述安装面71与所述钻臂5相平行，所述电子罗盘1上标记的航向线12与所述钻臂5的轴线相平行。
为了使电子罗盘1在地磁场作用下工作，而不受到外界其他磁场的干扰，所述固定支架7的安装面71距所述钻臂5的距离大于0.5m，从而使所述电子罗盘1距所述钻臂5的距离大于0.5m，保证电子罗盘1的周围至少50cm的范围内没有铁磁性材料和导磁性材料。优选电子罗盘1距所述钻臂的距离为0.8m～1.5m。
在本实施方式中，固定连接部采用固定支架结构，能够减小钻臂5后部的延伸长度，提高电子罗盘1的安装稳定性，进一步提高钻孔角度的调整精度，并能够满足不同工作环境的要求。
本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式1相同，在此不再赘述。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述钻孔角度定向装置包括：电子罗盘；固定连接部，所述电子罗盘固定在所述固定连接部的一端，固定连接部的另一端能与钻孔设备的钻臂相连接；方向角读取装置，与所述电子罗盘相连接。
2.如权利要求1所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述电子罗盘上标记的航向线与所述钻臂的轴线相平行。
3.如权利要求1所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述电子罗盘距所述钻臂的距离大于0.5m。
4.如权利要求3所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述电子罗盘距所述钻臂的距离为0.8m-1.5m。
5.如权利要求1至4任一项所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述固定连接部由非导磁材料制成，所述电子罗盘与固定连接部之间、固定连接部与钻孔设备之间均由非导磁螺栓或胶粘剂固定连接。
6.如权利要求5所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述固定连接部为连接杆。
7.如权利要求6所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述电子罗盘的底面固定在所述连接杆一端的上表面，所述连接杆的另一端固定在所述钻臂上，且所述连接杆的轴线与所述钻臂的轴线相平行。
8.如权利要求5所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述固定连接部为固定支架。
9.如权利要求8所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述电子罗盘的底面固定在所述固定支架的顶部安装面上，所述固定支架的下部与所述钻臂固定连接，且所述电子罗盘上标记的航向线与所述钻臂的轴线相平行。
10.如权利要求5所述的用于钻孔设备的钻孔角度定向装置，其特征在于，所述方向角读取装置与所述电子罗盘之间由信号线相连接或为无线连接。
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