CN117888813B - 一种冻土地质勘探的快速钻探设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘探技术领域，公开了一种冻土地质勘探的快速钻探设备。通过随着中心杆的运行，中心杆同步驱动破碎头运行，使破碎头在中心杆上交错往复运动，从而利用破碎头交错往复锤击向土地，从而对冻土进行破碎处理，以便于螺旋叶对冻土进行钻探工作，良好保护冻土类型地质勘探土地中的信息，确保提取的冻土中所含信息的完整性，提高资质勘探的准确性，提高装置的工作效率。

Description

一种冻土地质勘探的快速钻探设备

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体为一种冻土地质勘探的快速钻探设备。

背景技术

地质勘探是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。在地质勘探中往往使用钻探设备对地质进行勘探。

现有的钻探设备中，如中国专利申请CN115788283A，通过启动收纳框内的电动伸缩杆，让电动伸缩杆的输出杆对橡胶材质的水箱进行挤压，橡胶材质的水箱受到挤压后，内部的水流会通过连接管喷出，从而对冻土表面进行浸湿，从而达到软化和润滑冻土的作用，由于冻土被水浸湿，土质会发生软化，钻机的钻头在工作时也会被水起到润滑的作用，使得钻机可以更加快速高效地破开冻土，使得钻机的工作效率大大提高，从而实现让钻机对冻土快速钻进的目的。同时通过安装护板，让滑板起到遮挡泥土的作用，钻机将泥土从地底钻探出来时，会被钻机甩出，此时通过护板就可以起到阻止泥土甩出，将泥土控制在两组护板之间，也方便后续对甩出的泥土进行收集取样。

但其中还存在如下问题：利用水软化冻土提高钻探效率一定程度上会破坏钻探出来的冻土所含有的信息，后续对冻土进行信息采集时可能导致信息出现误差，影响地质勘探的准确性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种冻土地质勘探的快速钻探设备，具备良好保护冻土类型地质勘探土地中的信息，确保提取的冻土中所含信息的完整性，提高地质勘探的准确性，提高装置的工作效率等优点，解决了利用水软化冻土提高钻探效率一定程度上会破坏钻探出来的冻土所含有的信息，后续对冻土进行信息采集时可能导致信息出现误差，影响地质勘探的准确性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冻土地质勘探的快速钻探设备，包括拖车、设置在所述拖车上的钻探机构、设置在所述钻探机构上的辅助机构，所述钻探机构包括塔架、中心杆、螺旋叶，所述拖车上活动安装有所述塔架，所述塔架底端转动设置有所述中心杆，所述中心杆底端固定套设有所述螺旋叶；

所述辅助机构包括破碎头，所述中心杆内底端活动安装有多个所述破碎头，所述破碎头贯穿所述中心杆的壁面，所述破碎头与所述中心杆之间密封；

所述塔架在所述拖车上转动并立在所述拖车旁后，由所述中心杆带动所述螺旋叶转动以对土地进行钻探，同时由驱动所述中心杆转动的驱动力同步驱动所述破碎头在所述中心杆上交错往复运动。

优选地，所述钻探机构还包括固定臂，所述拖车的一端固定安装有所述固定臂，所述固定臂倾斜设置，所述固定臂上转动配合有所述塔架，所述拖车上固定安装有伺服电机，所述伺服电机的轴上设置有液压杆，所述液压杆的定杆与所述伺服电机的轴固定连接，所述液压杆的伸杆与所述塔架转动配合，所述拖车的另一端上固定安装有支撑臂，所述支撑臂用于支撑倒放在所述拖车上的所述塔架，所述伺服电机位于所述支撑臂与所述固定臂之间，所述拖车的两侧侧壁上均固定安装有多个定位液压推杆，所述定位液压推杆在钻探设备运行时用于对所述拖车进行支撑。

优选地，所述塔架顶端固定安装有液压臂，所述液压臂的伸杆朝向所述塔架的底端，所述液压臂的伸杆上固定安装有悬架，所述悬架为由顶板与底板相连固定组成的四周开放并中空的结构，所述塔架上固定安装有滑轨，所述悬架与所述滑轨滑动配合。

优选地，所述悬架底端设置有轴承，所述轴承的一侧与所述悬架固定连接，所述轴承的另一侧与所述中心杆固定连接，所述轴承与所述悬架中部相连通，所述轴承与所述中心杆内相连通。

优选地，所述悬架中固定安装有步进电机，所述步进电机的轴上固定安装有第一伞齿轮，所述悬架上转动配合有第二伞齿轮，所述第二伞齿轮位于所述轴承与所述悬架连通口的正上方，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮相互垂直设置，所述第一伞齿轮与所述第二伞齿轮相啮合。

优选地，所述第二伞齿轮上同轴固定连接有动力齿轮，所述动力齿轮的轴贯穿所述轴承与所述悬架的连通口，所述动力齿轮的轴贯穿所述轴承与所述中心杆的连通口，所述动力齿轮位于所述中心杆内，所述中心杆内固定安装有齿圈，所述齿圈与所述动力齿轮位于同一高度，所述齿圈与所述动力齿轮相啮合。

优选地，所述辅助机构还包括限位架，所述悬架中固定安装有所述限位架，所述限位架位于所述轴承与所述悬架的连通口正上方，所述限位架上转动配合有中心齿轮，所述限位架上滑动配合有多个齿条，所述齿条对称分布在所述中心齿轮的两侧，一侧的所述齿条顶端与所述中心齿轮相啮合，另一侧的所述齿条底端与所述中心齿轮相啮合。

优选地，一侧的所述齿条上固定安装有限位环，所述步进电机的轴上固定设置有旋转杆，所述旋转杆的一端与所述步进电机的轴固定相连，所述旋转杆的另一端上转动配合有辅助轮，所述辅助轮的尺寸与所述限位环高度相适配，所述辅助轮与所述限位环的内环活动配合，所述中心杆内固定安装有多个导轨，所述破碎头的顶端分别与各侧的所述齿条固定连接，所述破碎头贯穿所述导轨，所述破碎头与所述导轨滑动配合。

与现有技术相比，本发明提供了一种冻土地质勘探的快速钻探设备，具备以下有益效果：

1、该冻土地质勘探的快速钻探设备，通过随着中心杆的运行，中心杆同步驱动破碎头运行，使破碎头在中心杆上交错往复运动，从而利用破碎头交错往复锤击向土地，从而对冻土进行破碎处理，以便于螺旋叶对冻土进行钻探工作，良好保护冻土类型地质勘探土地中的信息，确保提取的冻土中所含信息的完整性，提高资质勘探的准确性，提高装置的工作效率。

2、该冻土地质勘探的快速钻探设备，通过滑轨的设置，使液压臂带动悬架移动时，由滑轨为悬架提供滑动方向的限制，确保悬架稳定上下移动，保证设备运行的稳定性。

3、该冻土地质勘探的快速钻探设备，通过导轨的设置，在齿条带动破碎头往复移动时，由导轨为破碎头进行往复运动的方向限制，避免破碎头在往复运动过程中，或是破碎头在于冻土地面挤压使产生的震动造成破碎头移动方向发生改变的情况出现，进一步确保设备运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明拖车处结构分布示意图；

图2为本发明钻探机构结构示意图；

图3为本发明液压杆处结构分布示意图；

图4为本发明塔架处结构分布示意图；

图5为本发明悬架处结构分布示意图；

图6为本发明辅助机构结构示意图；

图7为本发明限位架处结构分布示意图；

图8为本发明钻探设备整体结构示意图。

图中：1、拖车；2、钻探机构；21、塔架；22、固定臂；23、伺服电机；24、液压杆；25、支撑臂；26、定位液压推杆；27、液压臂；28、悬架；29、滑轨；210、轴承；211、中心杆；212、螺旋叶；213、步进电机；214、第一伞齿轮；215、第二伞齿轮；216、动力齿轮；217、齿圈；3、辅助机构；31、限位架；32、中心齿轮；33、齿条；34、限位环；35、旋转杆；36、辅助轮；37、导轨；38、破碎头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种冻土地质勘探的快速钻探设备。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-8所示，一种冻土地质勘探的快速钻探设备，包括拖车1、设置在拖车1上的钻探机构2、设置在钻探机构2上的辅助机构3，钻探机构2包括塔架21、中心杆211、螺旋叶212，拖车1上活动安装有塔架21，塔架21底端转动设置有中心杆211，中心杆211底端固定套设有螺旋叶212；

辅助机构3包括破碎头38，中心杆211内底端活动安装有多个破碎头38，破碎头38贯穿中心杆211的壁面，破碎头38与中心杆211之间密封；

塔架21在拖车1上转动并立在拖车1旁后，由中心杆211带动螺旋叶212转动以对土地进行钻探，同时由驱动中心杆211转动的驱动力同步驱动破碎头38在中心杆211上交错往复运动。

使用本发明时：

先利用拖车1由汽车拖动将钻探设备移动到需要地质勘探的位置，而后将拖车1稳定在需要地质勘探的位置，再将塔架21从拖车1上竖起至立在拖车1旁的地面上，然后再启动中心杆211，中心杆211的转动带动螺旋叶212转动，并且中心杆211缓慢向地下移动，使中心杆211抵到地面的时候，利用螺旋叶212的转动对土地进行挖掘处理，从而进行钻探工作，同时，随着中心杆211的运行，中心杆211同步驱动破碎头38运行，使破碎头38在中心杆211上交错往复运动，从而利用破碎头38交错往复锤击向土地，从而对冻土进行破碎处理，以便于螺旋叶212对冻土进行钻探工作；

通过随着中心杆211的运行，中心杆211同步驱动破碎头38运行，使破碎头38在中心杆211上交错往复运动，从而利用破碎头38交错往复锤击向土地，从而对冻土进行破碎处理，以便于螺旋叶212对冻土进行钻探工作，良好保护冻土类型地质勘探土地中的信息，确保提取的冻土中所含信息的完整性，提高资质勘探的准确性，提高装置的工作效率。

进一步的，钻探机构2还包括固定臂22，拖车1的一端固定安装有固定臂22，固定臂22倾斜设置，固定臂22上转动配合有塔架21，拖车1上固定安装有伺服电机23，伺服电机23的轴上设置有液压杆24，液压杆24的定杆与伺服电机23的轴固定连接，液压杆24的伸杆与塔架21转动配合，拖车1的另一端上固定安装有支撑臂25，支撑臂25用于支撑倒放在拖车1上的塔架21，伺服电机23位于支撑臂25与固定臂22之间，拖车1的两侧侧壁上均固定安装有多个定位液压推杆26，定位液压推杆26在钻探设备运行时用于对拖车1进行支撑。

进一步，支撑臂25的顶端高度高于固定臂22的顶端高度，从而适配塔架21的形状，确保塔架21更加稳定地倒放在拖车1上。

其中，在将拖车1停在需要地质勘探的位置后，先启动定位液压推杆26，定位液压推杆26伸出伸杆抵向地面以稳固拖车1的姿态，再启动伺服电机23，伺服电机23带动液压杆24转动，液压杆24推动塔架21以固定臂22为基点在拖车1上进行转动，同时液压杆24进行适配性伸缩，以配合塔架21进行转动，从而将塔架21立在地面上。

进一步的，塔架21顶端固定安装有液压臂27，液压臂27的伸杆朝向塔架21的底端，液压臂27的伸杆上固定安装有悬架28，悬架28为由顶板与底板相连固定组成的四周开放并中空的结构，塔架21上固定安装有滑轨29，悬架28与滑轨29滑动配合。

进一步的，悬架28底端设置有轴承210，轴承210的一侧与悬架28固定连接，轴承210的另一侧与中心杆211固定连接，轴承210与悬架28中部相连通，轴承210与中心杆211内相连通。

其中，在进行钻探工作时，待塔架21立在土地上后，启动液压臂27，液压臂27带动悬架28在滑轨29上移动，悬架28带动轴承210移动，轴承210带动中心杆211移动，使中心杆211向土地中移动。

进一步的，悬架28中固定安装有步进电机213，步进电机213的轴上固定安装有第一伞齿轮214，悬架28上转动配合有第二伞齿轮215，第二伞齿轮215位于轴承210与悬架28连通口的正上方，第一伞齿轮214与第二伞齿轮215相互垂直设置，第一伞齿轮214与第二伞齿轮215相啮合。

进一步的，第二伞齿轮215上同轴固定连接有动力齿轮216，动力齿轮216的轴贯穿轴承210与悬架28的连通口，动力齿轮216的轴贯穿轴承210与中心杆211的连通口，动力齿轮216位于中心杆211内，中心杆211内固定安装有齿圈217，齿圈217与动力齿轮216位于同一高度，齿圈217与动力齿轮216相啮合。

其中，在中心杆211向下移动时，启动步进电机213，步进电机213带动第一伞齿轮214转动，第一伞齿轮214带动第二伞齿轮215转动，第二伞齿轮215带动动力齿轮216转动，动力齿轮216带动齿圈217转动，齿圈217带动中心杆211转动，中心杆211带动螺旋叶212转动，从而使中心杆211抵向土地的同时中心杆自转以带动螺旋叶212旋转，从而对土地进行钻探工作。

进一步的，辅助机构3还包括限位架31，悬架28中固定安装有限位架31，限位架31位于轴承210与悬架28的连通口正上方，限位架31上转动配合有中心齿轮32，限位架31上滑动配合有多个齿条33，齿条33对称分布在中心齿轮32的两侧，一侧的齿条33顶端与中心齿轮32相啮合，另一侧的齿条33底端与中心齿轮32相啮合。

进一步的，一侧的齿条33上固定安装有限位环34，步进电机213的轴上固定设置有旋转杆35，旋转杆35的一端与步进电机213的轴固定相连，旋转杆35的另一端上转动配合有辅助轮36，辅助轮36的尺寸与限位环34高度相适配，辅助轮36与限位环34的内环活动配合，中心杆211内固定安装有多个导轨37，破碎头38的顶端分别与各侧的齿条33固定连接，破碎头38贯穿导轨37，破碎头38与导轨37滑动配合。

其中，随着步进电机213的运行，步进电机213同时带动旋转杆35转动，旋转杆35带动辅助轮36周转，从而使辅助轮36驱动限位环34上下往复运动，而辅助轮36在限位环34内左右往复运动，限位环34带动一侧的齿条33在限位架31上往复运动，一侧的齿条33驱动中心齿轮32转动，中心齿轮32驱动另一侧的齿条33在限位架31上往复运动，从而使两侧的齿条33交错往复运动，齿条33带动破碎头38在导轨37上往复运动，从而使两侧的破碎头38在中心杆211的底端交错伸出，以此对冻土地面进行压力破碎处理，从而便于后续螺旋叶212进行钻探工作。

工作原理：

先利用拖车1由汽车拖动将钻探设备移动到需要地质勘探的位置，而后将拖车1稳定在需要地质勘探的位置，再将塔架21从拖车1上竖起至立在拖车1旁的地面上，然后再启动中心杆211，中心杆211的转动带动螺旋叶212转动，并且中心杆211缓慢向地下移动，使中心杆211抵到地面的时候，利用螺旋叶212的转动对土地进行挖掘处理，从而进行钻探工作，同时，随着中心杆211的运行，中心杆211同步驱动破碎头38运行，使破碎头38在中心杆211上交错往复运动，从而利用破碎头38交错往复锤击向土地，从而对冻土进行破碎处理，以便于螺旋叶212对冻土进行钻探工作；

其中，在将拖车1停在需要地质勘探的位置后，先启动定位液压推杆26，定位液压推杆26伸出伸杆抵向地面以稳固拖车1的姿态，再启动伺服电机23，伺服电机23带动液压杆24转动，液压杆24推动塔架21以固定臂22为基点在拖车1上进行转动，同时液压杆24进行适配性伸缩，以配合塔架21进行转动，从而将塔架21立在地面上；

在进行钻探工作时，待塔架21立在土地上后，启动液压臂27，液压臂27带动悬架28在滑轨29上移动，悬架28带动轴承210移动，轴承210带动中心杆211移动，使中心杆211向土地中移动，在中心杆211向下移动时，启动步进电机213，步进电机213带动第一伞齿轮214转动，第一伞齿轮214带动第二伞齿轮215转动，第二伞齿轮215带动动力齿轮216转动，动力齿轮216带动齿圈217转动，齿圈217带动中心杆211转动，中心杆211带动螺旋叶212转动，从而使中心杆211抵向土地的同时中心杆自转以带动螺旋叶212旋转，从而对土地进行钻探工作；

随着步进电机213的运行，步进电机213同时带动旋转杆35转动，旋转杆35带动辅助轮36周转，从而使辅助轮36驱动限位环34上下往复运动，而辅助轮36在限位环34内左右往复运动，限位环34带动一侧的齿条33在限位架31上往复运动，一侧的齿条33驱动中心齿轮32转动，中心齿轮32驱动另一侧的齿条33在限位架31上往复运动，从而使两侧的齿条33交错往复运动，齿条33带动破碎头38在导轨37上往复运动，从而使两侧的破碎头38在中心杆211的底端交错伸出，以此对冻土地面进行压力破碎处理，从而便于后续螺旋叶212进行钻探工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种冻土地质勘探的快速钻探设备，包括拖车（1）、设置在所述拖车（1）上的钻探机构（2）、设置在所述钻探机构（2）上的辅助机构（3），其特征在于：

所述钻探机构（2）包括塔架（21）、中心杆（211）、螺旋叶（212），所述拖车（1）上活动安装有所述塔架（21），所述塔架（21）底端转动设置有所述中心杆（211），所述中心杆（211）底端固定套设有所述螺旋叶（212）；

所述辅助机构（3）包括破碎头（38），所述中心杆（211）内底端活动安装有多个所述破碎头（38），所述破碎头（38）贯穿所述中心杆（211）的壁面，所述破碎头（38）与所述中心杆（211）之间密封；

所述塔架（21）在所述拖车（1）上转动并立在所述拖车（1）旁后，由所述中心杆（211）带动所述螺旋叶（212）转动以对土地进行钻探，同时由驱动所述中心杆（211）转动的驱动力同步驱动所述破碎头（38）在所述中心杆（211）上交错往复运动；

所述塔架（21）顶端固定安装有液压臂（27），所述液压臂（27）的伸杆朝向所述塔架（21）的底端，所述液压臂（27）的伸杆上固定安装有悬架（28），所述悬架（28）为由顶板与底板相连固定组成的四周开放并中空的结构，所述塔架（21）上固定安装有滑轨（29），所述悬架（28）与所述滑轨（29）滑动配合；

所述悬架（28）底端设置有轴承（210），所述轴承（210）的一侧与所述悬架（28）固定连接，所述轴承（210）的另一侧与所述中心杆（211）固定连接，所述轴承（210）与所述悬架（28）中部相连通，所述轴承（210）与所述中心杆（211）内相连通；

所述悬架（28）中固定安装有步进电机（213），所述步进电机（213）的轴上固定安装有第一伞齿轮（214），所述悬架（28）上转动配合有第二伞齿轮（215），所述第二伞齿轮（215）位于所述轴承（210）与所述悬架（28）连通口的正上方，所述第一伞齿轮（214）与所述第二伞齿轮（215）相互垂直设置，所述第一伞齿轮（214）与所述第二伞齿轮（215）相啮合；

所述第二伞齿轮（215）上同轴固定连接有动力齿轮（216），所述动力齿轮（216）的轴贯穿所述轴承（210）与所述悬架（28）的连通口，所述动力齿轮（216）的轴贯穿所述轴承（210）与所述中心杆（211）的连通口，所述动力齿轮（216）位于所述中心杆（211）内，所述中心杆（211）内固定安装有齿圈（217），所述齿圈（217）与所述动力齿轮（216）位于同一高度，所述齿圈（217）与所述动力齿轮（216）相啮合；

所述辅助机构（3）还包括限位架（31），所述悬架（28）中固定安装有所述限位架（31），所述限位架（31）位于所述轴承（210）与所述悬架（28）的连通口正上方，所述限位架（31）上转动配合有中心齿轮（32），所述限位架（31）上滑动配合有多个齿条（33），所述齿条（33）对称分布在所述中心齿轮（32）的两侧，一侧的所述齿条（33）顶端与所述中心齿轮（32）相啮合，另一侧的所述齿条（33）底端与所述中心齿轮（32）相啮合；

一侧的所述齿条（33）上固定安装有限位环（34），所述步进电机（213）的轴上固定设置有旋转杆（35），所述旋转杆（35）的一端与所述步进电机（213）的轴固定相连，所述旋转杆（35）的另一端上转动配合有辅助轮（36），所述辅助轮（36）的尺寸与所述限位环（34）高度相适配，所述辅助轮（36）与所述限位环（34）的内环活动配合，所述中心杆（211）内固定安装有多个导轨（37），所述破碎头（38）的顶端分别与各侧的所述齿条（33）固定连接，所述破碎头（38）贯穿所述导轨（37），所述破碎头（38）与所述导轨（37）滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种冻土地质勘探的快速钻探设备，其特征在于：

所述钻探机构（2）还包括固定臂（22），所述拖车（1）的一端固定安装有所述固定臂（22），所述固定臂（22）倾斜设置，所述固定臂（22）上转动配合有所述塔架（21），所述拖车（1）上固定安装有伺服电机（23），所述伺服电机（23）的轴上设置有液压杆（24），所述液压杆（24）的定杆与所述伺服电机（23）的轴固定连接，所述液压杆（24）的伸杆与所述塔架（21）转动配合，所述拖车（1）的另一端上固定安装有支撑臂（25），所述支撑臂（25）用于支撑倒放在所述拖车（1）上的所述塔架（21），所述伺服电机（23）位于所述支撑臂（25）与所述固定臂（22）之间，所述拖车（1）的两侧侧壁上均固定安装有多个定位液压推杆（26），所述定位液压推杆（26）在钻探设备运行时用于对所述拖车（1）进行支撑。