CN209523713U - 一种岩土工程勘察用钻探装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻探装置，特别涉及一种岩土工程勘察用钻探装置，包括钻架、支撑平台、钻孔电机和钻杆，钻架竖直架设在地面上，支撑平台通过升降导向装置与钻架上下滑动连接，钻孔电机与支撑平台固定，钻杆竖直设置在支撑平台的下方，钻杆与钻孔电机连接且通过钻孔电机带动进行转动，钻杆的周面上沿轴向均匀开设有漏料孔。本实用新型中，启动升降导向装置带动支撑平台向上移动，从而带动钻孔电机和钻杆向上提升，逐根将钻杆从钻孔内拔出，在钻杆提升的过程中，钻杆内的水分能够通过漏料孔漏出，这样能够降低钻杆内的水分对最下端钻杆内的样品的压力，避免样品在水压的作用下挤出钻杆，提升取样的成功率。

Description

一种岩土工程勘察用钻探装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻探装置，特别涉及一种岩土工程勘察用钻探装置。

背景技术

钻探设备是指用于钻探施工这种特定工况的机械装置和设备，使用钻探设备采集不同深度地质土壤的样本用于研究及勘探。

现有的钻探设备包括钻架、支撑平台、钻孔电机和钻杆，钻架架设在地面的上方，支撑平台位于钻架中间且通过导槽与钻架上下滑动连接，钻孔电机固定在支撑平台上，钻杆竖直固定在钻孔电机的下方。首先启动钻孔电机，带动钻杆进行转动，之后随着支撑平台的逐渐下降，钻杆逐步向下对泥土或者页岩层进行钻孔取样，之后通过支撑平台的提升将钻杆带动上提将样本带出。

在对地下深处的土壤进行取样时，钻杆都是由多节钻杆螺纹连接拼接而成的，在钻探的过程中逐步加接钻杆以提升钻孔的深度，在取出钻杆和样品时也是逐根拆卸。在钻孔取样的过程中，钻洞内或多或少会积蓄一部分水，在钻孔取样的过程中钻杆内部也会积蓄一部分水，而最下端的钻杆内部存有需要取样的样本，在取出钻杆和样本的过程中，钻杆内的水分会不断地压迫最下端钻杆内的样本，经常性导致取样失败，甚至需要重新打孔取样。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种岩土工程勘察用钻探装置，解决了钻杆内部的积水对钻杆内的取样样本挤压的问题，达到了提升取样成功率的效果。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩土工程勘察用钻探装置，包括钻架、支撑平台、钻孔电机和钻杆，钻架竖直架设在地面上，支撑平台通过升降导向装置与钻架上下滑动连接，钻孔电机与支撑平台固定，钻杆竖直设置在支撑平台的下方，钻杆与钻孔电机连接且通过钻孔电机带动进行转动，钻杆的周面上沿轴向均匀开设有漏料孔。

通过采用上述技术方案，启动升降导向装置带动支撑平台向上移动，从而带动钻孔电机和钻杆向上提升，逐根将钻杆从钻孔内拔出，在钻杆提升的过程中，钻杆内的水分能够通过漏料孔漏出，这样能够降低钻杆内的水分对最下端钻杆内的样品的压力，避免样品在水压的作用下挤出钻杆，提升取样的成功率。

本实用新型进一步设置为：每个高度的漏料孔均开设有两个且相对开设。

通过采用上述技术方案，提升漏料孔排放钻杆内水分的效率，同时也便于同一高度的漏料孔的开设。

本实用新型进一步设置为：沿钻杆轴向开设的相邻的两个漏料孔呈90°垂直开设。

通过采用上述技术方案，能够在保证漏料孔数量的前提下保证钻杆的强度。

本实用新型进一步设置为：漏料孔的形状为菱形，所述菱形相对的两个顶点位于同一个垂直于轴线的截面上。

通过采用上述技术方案，漏料孔呈菱形能够提升钻杆的抗扭强度，保证钻杆不易变形。

本实用新型进一步设置为：所述钻探装置还包括夹持装置，夹持装置包括两块夹块和驱动气缸，驱动气缸与钻架连接且能够驱动夹块互相靠近以夹紧钻杆。

通过采用上述技术方案，在提升钻杆之后拆卸钻杆时，启动驱动气缸，驱动气缸带动夹块互相靠近，以夹紧其中一节钻杆，然后将被夹紧的钻杆的上方的钻杆拧下，之后再将钻孔电机的输出端与被夹紧钻杆螺纹连接，继续提升钻杆，重复操作直到将带有样品的钻杆取出，能够节省大量的劳动和拆卸钻杆的时间及难度。

本实用新型进一步设置为：夹持装置还包括联动机构，联动机构包括均水平设置的第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆在中间部位铰接且铰接轴通过连接板与钻架固接，驱动气缸也水平设置且两端分别与第二连杆和第一连杆的一端铰接，两块夹块分别固定在第一连杆和第二连杆远离驱动气缸的一端。

通过采用上述技术方案，启动驱动气缸收缩，驱动气缸带动第一连杆绕第一连杆与第二连杆的铰接点转动且互相靠近，从而利用固定在第一连杆和第二连杆上的夹块夹紧钻杆；反之启动驱动气缸伸长，夹块互相远离松开钻杆，实现了一个驱动气缸就能够驱动第一连杆和第二连杆联动夹紧钻杆。

本实用新型进一步设置为：第一连杆上固定设置有水平的插管，连接板上固定设置有水平的插杆，插管和插杆均是以第一连杆和第二连杆铰接点为圆形的圆弧状，插管插入插杆内。

通过采用上述技术方案，利用插管和插杆的作用能够提升第一连杆位置的稳定性，同时当第一连杆绕铰接轴转的过程中，插管能够在插杆内插接且不会影响第一连杆的转动。

本实用新型进一步设置为：第二连杆上固定设置有水平的插管，连接板上固定设置有插杆，插管插接在插杆内，且插管和插杆均是以第一连杆和第二连杆的铰接点为圆心的圆弧状。

通过采用上述技术方案，利用插杆和插管的配合，能够提升第二连杆位置的稳定性，同时当第二连杆绕铰接轴转动的时候，插管能够在插杆内插接且不会影响第二连杆的转动。

综上所述，本实用新型具有以下技术效果：

1、通过在钻杆上开设漏料孔，在提升钻杆的过程中，钻杆内的水能够从漏料孔内流出，从而降低钻杆内的水对最下端钻杆内的样品的挤压，提升取样的成功率；

2、通过将漏料孔设置成菱形，能够提升钻杆的抗扭强度。

附图说明

图1是本实用新型的三维结构示意图；

图2是突出显示防跑偏装置的三维结构示意图；

图3是图2中的局部A处放大图；

图4是钻杆的结构示意图。

图中，1、钻架；11、导槽；12、齿条；13、垫架；14、轨道；15、稳定杆；16、撑杆；17、驱动稳定装置；171、固定板；172、丝杠；174、驱动电机；18、第一加固架；181、固定套；2、支撑平台；21、升降电机；22、齿轮；23、第二加固架；3、钻孔电机；4、钻杆；41、漏料孔；5、夹持装置；51、夹块；52、驱动气缸；53、联动机构；531、第一连杆；532、第二连杆；533、插管；534、插杆；537、连接板。

具体实施方式

如图1所示，本实施例介绍了一种钻探装置，包括钻架1、支撑平台2、钻孔电机3和钻杆4，钻架1竖直架设在地面上方，支撑平台2通过升降导向装置与钻架1上下滑动连接，钻孔电机3与支撑平台2固定，钻杆4竖直设置在支撑平台2的下方，钻杆4与钻孔电机3连接且通过钻孔电机3带动进行转动。在升降导向装置的带动下支撑平台2相对钻架1竖直上升或者下降，从而带动钻孔电机3和钻杆4上升或者下降，同时启动钻孔电机3带动钻杆4转动，通过钻杆4对地面进行钻孔采样。

升降导向装置有多重结构，如气缸升降结构、丝杠升降结构等，在本实施例中介绍了其中一种结构以供参考。如图1所示，升降导向装置包括升降电机21、齿轮22、齿条12和导槽11，导槽11竖直固定在钻架1上方且分别位于支撑平台2的两侧，支撑平台2与导槽11滑动配合，齿条12与钻架1固定连接且竖直设置，升降电机21相对支撑平台2固定，齿轮22设置在升降电机21的输出端，齿轮22与齿条12啮合。启动升降电机21，升降电机21带动齿轮22转动，齿轮22转动后沿齿条12攀升或者下降，从而带动支撑平台2、钻孔电机3和钻杆4沿导槽11上升或者下降。

当钻杆4较长的时候一般由多节钻杆4首尾螺纹连接后拼接而成，在安装或者拆卸多节钻杆4时，需要将下方一节钻杆4固定，再在被固定的钻杆4的上方安装或者拆卸另一根钻杆4。如图1所示，为了便于固定钻杆4以方便拆卸和安装其他钻杆4，可以在钻探装置上设置夹持装置5，结合图3所示，夹持装置5包括两块夹块51和驱动气缸52，驱动气缸52与钻架1连接且能够驱动夹块51互相靠近以夹紧钻杆4。在提升钻杆4之后拆卸钻杆4时，启动驱动气缸52，驱动气缸52带动夹块51互相靠近，以夹紧其中一节钻杆4，然后将被夹紧的钻杆4的上方的钻杆4拧下，之后再将钻孔电机3的输出端与被夹紧钻杆4螺纹连接，继续提升钻杆4，重复操作直到将带有样品的钻杆4取出；同理对钻杆4进行加长安装，这样能够节省大量的劳动以及拆卸和安装钻杆4的时间及难度。

驱动气缸52可以和夹块51直接连接，也可以通过联动机构53连接，如图3所示，通过联动机构53能够实现一个驱动气缸52带动两个夹块51同时互相靠近或者互相远离。联动机构53包括均水平设置的第一连杆531和第二连杆532，第一连杆531和第二连杆532在中间部位铰接且铰接轴通过连接板537与钻架1固接，驱动气缸52也水平设置且两端分别与第二连杆532和第一连杆531的一端铰接，两块夹块51分别固定在第一连杆531和第二连杆532远离驱动气缸52的一端。启动驱动气缸52收缩，驱动气缸52带动第一连杆531绕第一连杆531与第二连杆532的铰接点转动且互相靠近，从而利用固定在第一连杆531和第二连杆532上的夹块51夹紧钻杆4；反之启动驱动气缸52伸长，夹块51互相远离松开钻杆4，实现了一个驱动气缸52就能够驱动两个夹块51联动夹紧钻杆4。

如图3所示，为提升第一连杆531和第二连杆532相对钻架1的稳定性，在第一连杆531和第二连杆532靠近驱动气缸52一端的外侧均固定设置插管533，连接板537上分别设置有与两个插管533插接配合的插杆534，插管533和插杆534均是以第一连杆531和第二连杆532铰接点为圆形的圆弧状。通过插管533和插杆534的插接配合作用，能够提升第一连杆531和第二连杆532相对钻架1的稳定性，同时当启动驱动气缸52伸缩带动第一连杆531和第二连杆532转动时，插管533能在插杆534内插接滑动且不会影响第一连杆531和第二连杆532的转动。

为了便于第一连杆531和第二连杆532的复位，避免出现第一连杆531和第二连杆532位置偏斜的情况出现，可以在插杆534内设置处于压缩状态的弹簧，在弹簧的弹性复位作用下，能够推动第一连杆531和第二连杆532恢复至最佳位置，便于夹块51对准钻杆4。

在钻杆4转动进行钻孔作业的过程中，由于钻架1的晃动或者钻杆4的偏心，很容易导致钻杆4晃动，从而损伤钻杆4。为解决上述问题，在钻探装置上设置防跑偏装置，如图2所示，防跑偏装置包括第一加固架18和第二加固架23，第一加固架18固定在钻架1的下半部分，第二加固架23固定在支撑平台2的下方，第一加固架18和第二加固架23上均固定设置有与钻杆4插接配合的固定套181，利用第一加固架18和第二加固架23上的固定套181对钻杆4进行限位，能够提升钻杆4的同轴度和稳定性，降低钻杆4的晃动程度。其中，第一加固架18和第二加固架23是互相独立的，可以仅设置一个或者两个同时设置，当两者同时设置后稳定钻杆4的效果更好。

由于钻杆4不仅会相对固定套181转动，而且还会相对固定套181上下滑动，为了降低钻杆4与固定套181之间的摩擦力，可以在固定套181的内壁均匀嵌设多个滚珠。

如图1所示，为提升钻架1的稳定性，可以在钻架1的上半部分设置撑杆16，撑杆16分别设置在钻架1的两侧，撑杆16由上往下、从钻架1向外倾斜设置，撑杆16的上端与钻架1铰接，撑杆16的下端与地面固定。撑杆16能够相对固定钻架1和地面，提升钻架1相对地面的稳定性，从而降低钻架1在钻机工作的过程中的晃动程度，进而降低钻杆4的晃动程度。

由于钻架1的架设耗时长、难度高、成本大，因此一次架设钻架1最好能够通过钻架1对地面上的多个钻位进行钻孔取样操作，这样有利于节约成本和提高效率。因此如图1所示，可以在钻架1的下方铺设水平的垫架13，垫架13上固定有两根以上的水平轨道14，轨道14互相平行，钻架1与轨道14滑动连接。钻架1可以沿轨道14进行滑动，移动至其他的钻位进行钻孔作业，达到了一次性安装能够钻多钻位的效果。

如图1所示，钻架1与垫架13之间设置有驱动稳定装置17，驱动稳定装置17包括两块固定板171、丝杠172、连接块（图中未示出）和驱动电机174，固定板171固定在垫架13的上方且分别位于轨道14的两端，丝杠172平行于轨道14设置并且与固定板171转动连接，驱动电机174固定在固定板171的侧方且能够带动丝杠172转动，连接块与钻架1固定连接且与丝杠172螺纹连接。启动驱动电机174，驱动电机174能够带动丝杠172转动，利用丝杠172与连接块的螺纹连接作用，连接块会带动钻架1沿丝杠172的方向移动，即沿轨道14移动以改变钻架1的钻孔位置；同时通过丝杠172与连接块的螺纹连接，在丝杠172不转动的情况下连接块不会与丝杠172发生移动，因此也能够提升钻架1的稳定性，避免钻架1在工作状态时相对轨道14移动。

如图1所示，钻架1由于高度过高，重心不稳，在沿轨道14移动的过程中容易发生危险，为提升钻架1移动的稳定性，可以在钻架1的下部沿轨道14方向的两侧均固定设置有稳定杆15，稳定杆15由上往下、从钻架1向外倾斜设置，稳定杆15的下端与轨道14滑动配合。稳定杆15能够提升钻架1在轨道14上架置的稳定性，便于钻架1的移动。

如图4所示，钻杆4在钻孔取样的过程中，一般都是最下端的钻杆4取样，除最下端的钻杆4外，其余钻杆4的周面上沿轴向均匀开设多个漏料孔41，在钻孔的过程中钻杆4内进入的水及泥浆在提升钻杆4的过程中能够从漏料孔41内漏出，减少了最下端钻杆4内样品上方的其他物质，因此钻杆4内的泥浆对样品的挤压力较小，有助于将最下端钻杆4内的样品取出，提升取样的成功率。

每个高度上的漏料孔41均开设有两个且相对开设，这样能够提升漏料的效率，能够快速提升钻杆4，同时相对开设的漏料孔41则是为了便于一次性加工成型。

在开设同样数量的漏料孔41的情况下，沿钻杆4轴向开设的相邻的两个漏料孔41呈垂直开设时，钻杆4的抗扭强度最高。同时将漏料孔41的形状选用为菱形，且所述菱形相对的两个顶点位于同一个垂直于轴线的截面上时，钻杆4的抗扭强度也是最高。

本实施例的工作过程为：

启动驱动电机174，驱动电机174能够带动丝杠172转动，利用丝杠172与连接块的螺纹连接作用，连接块会带动钻架1沿丝杠172的方向移动，即沿轨道14移动到达预定的钻孔位置；将钻杆4螺纹安装在钻孔电机3的输出端上，启动钻孔电机3带动钻杆4转动，同时启动升降电机21，升降电机21带动齿轮22转动，齿轮22转动后沿齿条12下降，从而带动支撑平台2、钻孔电机3和钻杆4沿导槽11下降，通过钻杆4对地面进行钻孔取样。

在钻孔取样的过程中需要加长钻杆4时，启动驱动气缸52收缩，驱动气缸52带动第一连杆531绕第一连杆531与第二连杆532的铰接点转动且互相靠近，从而利用固定在第一连杆531和第二连杆532上的夹块51夹紧钻杆4；之后点动钻孔电机3反转，使得被夹紧的钻杆4脱离钻孔电机3，启动升降电机21将支撑平台2和钻孔电机3提升，再在被夹紧的钻杆4的上方螺纹连接一节钻杆4，随后点动钻孔电机3正转将钻杆4的上端与钻孔电机3输出端螺纹连接；最后启动驱动气缸52伸长，夹块51脱离钻杆4，启动钻孔电机3正转带动加长的钻杆4进行钻孔作业。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种岩土工程勘察用钻探装置，包括钻架（1）、支撑平台（2）、钻孔电机（3）和钻杆（4），钻架（1）竖直架设在地面上，支撑平台（2）通过升降导向装置与钻架（1）上下滑动连接，钻孔电机（3）与支撑平台（2）固定，钻杆（4）竖直设置在支撑平台（2）的下方，钻杆（4）与钻孔电机（3）连接且通过钻孔电机（3）带动进行转动，其特征在于，钻杆（4）的周面上沿轴向均匀开设有漏料孔（41）。

2.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，每个高度的漏料孔（41）均开设有两个且相对开设。

3.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，沿钻杆（4）轴向开设的相邻的两个漏料孔（41）呈90°垂直开设。

4.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，漏料孔（41）的形状为菱形，所述菱形相对的两个顶点位于同一个垂直于轴线的截面上。

5.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，所述钻探装置还包括夹持装置（5），夹持装置（5）包括两块夹块（51）和驱动气缸（52），驱动气缸（52）与钻架（1）连接且能够驱动夹块（51）互相靠近以夹紧钻杆（4）。

6.根据权利要求5所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，夹持装置（5）还包括联动机构（53），联动机构（53）包括均水平设置的第一连杆（531）和第二连杆（532），第一连杆（531）和第二连杆（532）在中间部位铰接且铰接轴通过连接板（537）与钻架（1）固接，驱动气缸（52）也水平设置且两端分别与第二连杆（532）和第一连杆（531）的一端铰接，两块夹块（51）分别固定在第一连杆（531）和第二连杆（532）远离驱动气缸（52）的一端。

7.根据权利要求6所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，第一连杆（531）上固定设置有水平的插管（533），连接板（537）上固定设置有水平的插杆（534），插管（533）和插杆（534）均是以第一连杆（531）和第二连杆（532）铰接点为圆形的圆弧状，插管（533）插入插杆（534）内。

8.根据权利要求7所述的一种岩土工程勘察用钻探装置，其特征在于，第二连杆（532）上固定设置有水平的插管（533），连接板（537）上固定设置有插杆（534），插管（533）插接在插杆（534）内，且插管（533）和插杆（534）均是以第一连杆（531）和第二连杆（532）的铰接点为圆心的圆弧状。