CN216446856U - 高稳定性大角度钻孔的钻进结构及钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高稳定性大角度钻孔的钻进结构及钻机，包括可调节钻进装置，所述可调节钻进装置的支撑支架与旋转盘固定连接，滑动支架设置于支撑支架上，可在支撑支架上移动；升降支架底部两端通过铰接第二伸缩缸和第三伸缩缸与滑动支架铰接；滑动支架上表面具有凸起结构，刚性杆的一端与凸起结构铰接，另一端与升降支架底部外端铰接。本实用新型的钻进结构，在滑动支架与升降支架之间，增设了刚性杆，能够提高钻进结构的刚度和稳定性，进而提高其工作时钻进的稳定性；在钻杆钻进遇到较硬的岩石层时反作用力也很大，该反作用力作用在升降支架和伸缩缸上，刚性杆缩小了可调节钻进装置钻进时产生的偏移和抖动，提高了钻孔的位置精度。

Description

高稳定性大角度钻孔的钻进结构及钻机

技术领域

本实用新型涉及钻机设备技术领域，具体涉及一种高稳定性大角度钻孔的钻进结构及钻机。

背景技术

钻机主要用于铁路、公路、地下空间、水利、水电站等岩石隧道，不可采用爆破方法的岩石掘进施工工程。

非爆破开挖法主要是通过钻机沿隧道设计外径钻若干个孔，孔孔相连，钻孔后取芯，待所有钻孔连成一个环后，孔芯就和孔外壁分离了，形成了孔芯的临空面，然后对剩余的岩芯部分进行分块，沿圆半径取芯分块形成内部临空面。在分块的岩石上钻上一排小孔，然后在小孔内锥入钢楔子，捶击钢楔挤压岩石，使岩石同时受到水平面上的拉力和水平面上的剪切力作用，当挤压力大于极限抗拉力和极限抗剪切力之和时，岩石沿水平面被拉裂并从根部发生剪切破裂，分解成若干小块，利用自制小车装土外运或直接用钢丝绳绑定岩石用卷扬机拉至隧道口，取出分裂的岩块。依次按照分层取芯、破裂、取岩块的循环工序作用，最终达到成孔的目的。

本申请人在2021年4月29日申请了名称为“一种可调节钻进装置及钻机”、申请号为2021104767506的发明专利，其公开的内容为：可调节钻进装置包括转动盘、支撑支架、升降支架、动力头、钻杆、钻杆支架、滑动支架、伸缩缸；所述支撑支架与转动盘固定连接；所述滑动支架设置于支撑支架上；所述升降支架底部两端通过铰接第二组伸缩缸和第三组伸缩缸与滑动支架铰接；所述动力头和钻杆支架设置于升降支架两端；所述动力头靠近转动盘一端，连接钻杆一端，为钻杆提供转动力和推动力；钻杆另一端支撑在钻杆支架上。上述方案中，第二三组伸缩缸分别连接升降支架两端，伸缩缸的伸缩可以调节升降支架的高度，从而调节钻杆的高度，从而调节钻杆的钻进范围。所以本可调节钻进装置可以在一定范围内任意调节钻进点，具有较大的工作范围，在不移动座机机体（底座）的情况下，工作直径可达4.5米。

该在先申请的方案能够钻进的工作直径达4.5米，具有较广的工作范围，并使钻杆可呈一定角度，满足更多钻进需求；其存在的不足是：虽然滑动支架能够在多组伸缩缸带动下产生一定角度的俯仰倾斜，但由于与转动盘固定连接的支撑支架是水平设置的，不能向下转动，导致滑动支架（包括钻杆）不能处于竖直向下的状态，就不能向下往地面钻孔；其次，竖直方向的钻进角度受限，竖直方向的钻进角度较小，不能满足更多钻进角度的需要。还有，由于采用多组伸缩缸支撑升降支架，钻杆支撑在升降支架上，在钻杆钻进遇到较硬的岩石层时反作用力也很大，该反作用力作用在升降支架和伸缩缸上，导致可调节钻进装置产生一定的偏移和一定的抖动，降低了钻孔的位置精度；故，需要提高可调节钻进装置的刚度，以提高其工作时钻进的稳定性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供高稳定性大角度钻孔的钻进结构及钻机，提高钻进结构的刚度和稳定性；第二目的，使可调节钻进装置能够转动到竖直向下的状态，以能向下往地面钻孔，扩大钻进结构的钻进角度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种高稳定性大角度钻孔的钻进结构，包括可调节钻进装置，其特征在于，所述可调节钻进装置的支撑支架与旋转盘固定连接，滑动支架设置于支撑支架上，可在支撑支架上移动；升降支架底部两端通过铰接第二伸缩缸和第三伸缩缸与滑动支架铰接；滑动支架上表面具有凸起结构，刚性杆的一端与凸起结构铰接，另一端与升降支架底部外端铰接。

这样，在滑动支架与升降支架之间，增设了刚性杆，能够提高钻进结构的刚度和稳定性，进而提高其工作时钻进的稳定性。

进一步地，在升降支架底部外端设置支架转销，所述刚性杆的一端、第三伸缩缸的伸缩

杆可转动式连接在支架转销上。刚性杆的一端、第三伸缩缸的伸缩杆都连接在支架转销上，同步转动，在转动时刚性杆起到支撑作用，钻进施工时刚性杆起到稳固的作用。

进一步地，所述刚性杆是圆形管、矩形管、角钢或槽钢。这既能提高钻进装置的强度和

刚度，又能降低刚性杆的制作成本。

一种高稳定性大角度钻孔的钻机，包括竖向滑轨，在竖向滑轨上设置可上、下滑动的钻进支座，钻进支座的前端设置可转动的转动盘，在转动盘前端设置前述的钻进结构；伸缩缸的伸缩杆作用在转动盘上，转动盘在伸缩缸的伸缩作用下，可向下转动，使前述的钻进结构向下转动。这样，本实用新型的钻机，转动盘在伸缩缸的伸缩作用下，可向下转动，能够带动支撑支架向下转动，使滑动支架（包括钻杆）能转动到竖直向下的状态，方便向下往地面钻孔。

进一步地，所述的钻进支座，包括滑块座，滑块座与竖向滑轨配合设置，转动盘通过转动销轴转动式连接在滑块座上。便于钻进支座与竖向滑轨配合上下滑动，同时便于转动盘向下转动。

进一步地，所述滑块座为左、右两块，转动盘通过穿过左、右两块滑块座的转动销轴转

动式连接在两块滑块座之间。这样能保证钻进结构的转动盘位于滑块座中心，改善其受力状态。

进一步地，在竖向滑轨旁边设置竖向的滑动伸缩缸，滑动伸缩缸的伸缩杆连接在钻进支

座上，带动钻进支座在竖向滑轨上滑动。

进一步地，第一伸缩缸的伸缩杆通过转动销与转动盘上端可转动连接。

综上所述，本实用新型的有益效果在于：

1、在滑动支架与升降支架之间，增设了刚性杆，能够提高钻进结构的刚度和稳定性，进而提高其工作时钻进的稳定性。

2、在钻杆钻进遇到较硬的岩石层时反作用力也很大，该反作用力作用在升降支架和伸缩缸上，刚性杆缩小了可调节钻进装置钻进时产生的偏移和抖动，提高了钻孔的位置精度。

3、本实用新型的钻机，转动盘在伸缩缸的伸缩作用下，可向下转动，能够带动支撑支架向下转动，使滑动支架（包括钻杆）能转动到竖直向下的状态，方便向下往地面钻孔。

附图说明

图1为本实用新型钻机的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型高稳定性大角度钻孔的钻进结构的主视图；

图4为图3的立体图。

具体实施方式

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的高稳定性大角度钻孔的钻进结构，包括可调节钻进装置4，本实用新型的可调节钻进装置4，包括旋转盘41、支撑支架42、升降支架43、动力头44、钻杆45、钻杆支架46、滑动支架47；支撑支架42与旋转盘41固定连接，旋转盘41带动支撑支架42转动；滑动支架47设置于支撑支架42上；升降支架43底部两端通过铰接第二伸缩缸48和第三伸缩缸49与滑动支架47铰接，在第二伸缩缸48和\或第三伸缩缸49伸缩杆伸长动作时，带动升降支架43抬升，从而调节钻进装置的工作范围；动力头44和钻杆支架46设置于升降支架43两端；动力头44靠近旋转盘41一端，连接钻杆45一端，为钻杆45提供旋转的转动力和钻进的推动力；钻杆45另一端支撑在钻杆支架46上；竖向滑轨1上设置驱动盘，驱动盘与旋转盘41连接，带动可调节钻进装置4进行转动；动力机构分别与驱动盘、第二伸缩缸48和第三伸缩缸49通过动力管连接，动力头44与动力机构4或外接电源连接，由动力机构或外接电源带动。

滑动支架47通过连接第四伸缩缸50与支撑支架42滑动连接，可在支撑支架42上移动；第四伸缩缸50驱动滑动支架47在支撑支架42上移动；第四伸缩缸50与动力机构通过动力管进行连接。在钻进前，先通过滑动支架47带动升降支架43上的动力头44靠近待钻孔的加工面，提高钻进效率。

滑动支架47上表面具有凸起结构51（最佳是靠近旋转盘41的一端，即前端），刚性杆52的一端与凸起结构51铰接，另一端与升降支架43底部外端（远离旋转盘41的一侧）铰接；图中，在升降支架43底部外端设置支架转销53，刚性杆52的该端、第三伸缩缸49的伸缩杆可转动式连接在支架转销53上。刚性杆52可以是圆形管、矩形管、角钢或槽钢等形状或材质，具有合适的刚度和强度。

一种高稳定性大角度钻孔的钻机，包括竖向滑轨1，在竖向滑轨1上设置可上下滑动的钻进支座2，钻进支座2的前端设置可转动的转动盘3，在转动盘3上设置有可调节钻进装置4，所述可调节钻进装置4如前所述。

第一伸缩缸5的伸缩杆作用在转动盘3上，图中是通过转动销31与转动盘可转动连接，转动盘3在第一伸缩缸5的伸缩作用下，可向下转动，使整个可调节钻进装置4向下转动。第一伸缩缸5随同钻进支座2在竖向滑轨1上上、下滑动，第一伸缩缸5的一种具体的连接结构，是滑动设置在竖向滑轨1上，其伸缩杆作用在转动盘3的上端；转动盘3与钻进支座2之间可转动式连接，转动盘3在第一伸缩缸5的伸缩作用下，可向下转动，使整个可调节钻进装置4竖直向下，其上的滑动支架（包括钻杆）处于竖直向下的状态，能竖直向下往地面钻孔。

钻进支座2的一种具体结构，包括与竖向滑轨1配合的一块或两块滑块座21，滑块座21在竖向滑轨1上滑动，转动盘3通过转动销轴22转动式连接在滑块座21上；在第一伸缩缸5的伸缩作用下，第一伸缩缸5推动转动盘3和整个可调节钻进装置4向下转动，可使可调节钻进装置4竖直向下，能竖直向下往地面钻孔。图中，在竖向滑轨1旁边设置竖向的滑动伸缩缸6，滑动伸缩缸6的伸缩杆连接在钻进支座2上，带动钻进支座2在竖向滑轨1上滑动；第一伸缩缸5的另一种具体连接结构，是缸体部分与钻进支座2连接、支撑在钻进支座2上，并与竖向滑轨1滑动配合，在滑动伸缩缸6的伸缩作用下，钻进支座2连同第一伸缩缸5在竖向滑轨1滑动。滑块座21为左右两块，转动盘3通过穿过左右两块滑块座21的转动销轴22转动式连接在两块滑块座21之间的转动销轴22。第一伸缩缸5、滑动伸缩缸6、第二伸缩缸48、第三伸缩缸49和第四伸缩缸50采用现有的气缸或者油缸，在此不做进一步说明。

本实用新型，由于设置了第一伸缩缸5，在第一伸缩缸5的伸缩作用下，第一伸缩缸5推动直接连接的转动盘3转动，转动盘3向下转动，使整个可调节钻进装置4可转动90º，达到竖直向下状态；或在第一伸缩缸5的伸缩作用下，第一伸缩缸5推动直接连接的转动盘3和整个可调节钻进装置4向下转动，使整个可调节钻进装置4的可转动90º，达到竖直向下状态，能竖直向下往地面钻孔。而且，整个可调节钻进装置4转动的角度显著增大，工作面最高可到150º以上。由于采用了刚性杆52的结构，刚性杆52两端分别铰接在支撑支架42与升降支架43之间，增强了升降支架43的刚性和增加了整体刚度和强度。

本实用新型的竖向滑轨1支撑在钻机机架上，钻机的其他部分不作为本实用新型的保护要点，在此不做进一步说明。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。

Claims (8)

1.一种高稳定性大角度钻孔的钻进结构，包括可调节钻进装置（4），其特征在于，所述可调节钻进装置（4）的支撑支架（42）与旋转盘（41）固定连接，滑动支架（47）设置于支撑支架（42）上，可在支撑支架（42）上移动；升降支架（43）底部两端通过铰接第二伸缩缸（48）和第三伸缩缸（49）与滑动支架（47）铰接；滑动支架（47）上表面具有凸起结构（51），刚性杆（52）的一端与凸起结构（51）铰接，另一端与升降支架（43）底部外端铰接。

2.根据权利要求1所述的高稳定性大角度钻孔的钻进结构，其特征在于，在升降支架（43）底部外端设置支架转销（53），所述刚性杆（52）的一端、第三伸缩缸（49）的伸缩杆可转动式连接在支架转销（53）上。

3.根据权利要求1或2任一所述的高稳定性大角度钻孔的钻进结构，其特征在于，所述刚性杆（52）是圆形管、矩形管、角钢或槽钢。

4.一种高稳定性大角度钻孔的钻机，包括竖向滑轨（1），其特征在于，在竖向滑轨（1）上设置可上、下滑动的钻进支座（2），钻进支座（2）的前端设置可转动的转动盘（3），在转动盘（3）前端设置权利要求1至3中任一所述的钻进结构；伸缩缸（5）的伸缩杆作用在转动盘（3）上，转动盘（3）在伸缩缸（5）的伸缩作用下，可向下转动，使所述的钻进结构向下转动。

5.根据权利要求4所述的高稳定性大角度钻孔的钻机，其特征在于，所述的钻进支座（2），包括滑块座（21），滑块座（21）与竖向滑轨（1）配合设置，转动盘（3）通过转动销轴（22）转动式连接在滑块座（21）上。

6.根据权利要求5所述的高稳定性大角度钻孔的钻机，其特征在于，所述滑块座（21）为左、右两块，转动盘（3）通过穿过左、右两块滑块座（21）的转动销轴（22）转动式连接在两块滑块座（21）之间。

7.根据权利要求4—6任一所述的高稳定性大角度钻孔的钻机，其特征在于，在竖向滑轨（1）旁边设置竖向的滑动伸缩缸（6），滑动伸缩缸（6）的伸缩杆连接在钻进支座（2）上，带动钻进支座（2）在竖向滑轨（1）上滑动。

8.根据权利要求4—6任一所述的高稳定性大角度钻孔的钻机，其特征在于，第一伸缩缸（5）的伸缩杆通过转动销（31）与转动盘（3）上端可转动连接。

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