CN118564177A - 一种长螺旋岩层钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩层钻孔装置技术领域，提出了一种长螺旋岩层钻孔装置，包括顶盘，所述顶盘内贯穿设置有导杆，所述顶盘上安装有电机，所述电机的输出轴上安装有第一齿轮，所述第一齿轮的侧面啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮的下方固定连接有第一键筒，所述第一键筒内键连接有花键杆，所述花键杆上安装有外衬套，所述外衬套的外侧安装有连接组件，所述花键杆下方的外侧设置有第二键筒，所述连接组件上安装有压环。通过上述技术方案，解决了现有的岩层钻孔装置不能够利用花键连接结构使电机在不受压的状态下驱动钻孔装置工作并随着钻头进行上下移动，现有的钻孔装置不能够在对岩层钻孔的同时自动下压装置两侧的锚杆的问题。

Description

一种长螺旋岩层钻孔装置

技术领域

本发明涉及岩层钻孔装置技术领域，具体的，涉及一种长螺旋岩层钻孔装置。

背景技术

岩层钻孔装置是用于地质勘探和采矿等工程中的设备，通常用于获取地下岩层的样本或者进行钻孔，岩层钻孔装置在地质勘探、矿产勘探、建筑工程和环境工程中起着关键作用，帮助工程师和地质学家获取地下岩层的详细信息和样本，现有的岩层钻孔装置还存在一些不足之处。

例如公开号为CN117027671A的发明专利申请，其公开了一种岩层面钻孔装置，通过设置限位组件，可以利用联动件实现移动座的移动带动V型夹杆对地下的钻杆加紧与放松，以便于后续的钻杆的螺纹对接，无需人为使用夹具固定，节省操作，提高便捷性。竖架上设置装配框，可以预先将多个钻杆安装在装配框内，当进行钻探工作时，可以利用装配框的翻转实现其内钻杆与地下钻杆的自动对准操作。通过设置上料件可以自动对装配框进行钻杆的补充，而设置下料件则会将装配框自动与钻杆脱离，以便于后续的钻进工作时移动座的下移，机械运作，节省大量人力与操作，提高整体的钻杆对接效率。上述钻孔装置虽然能够实现自动对准功能，但现有的钻孔装置在使用时通常需要在驱动部件的末端加压才能够实现钻孔功能，不能够利用花键连接结构使电机在不受压的状态下驱动钻孔装置工作并随着钻头进行上下移动，现有的钻孔装置不能够在对岩层钻孔的同时自动下压装置两侧的锚杆，通常需要先下压锚杆再驱动钻头向下钻进，使用很不方便。

发明内容

本发明提出一种长螺旋岩层钻孔装置，解决了现有的岩层钻孔装置不能够利用花键连接结构使电机在不受压的状态下驱动钻孔装置工作并随着钻头进行上下移动，现有的钻孔装置不能够在对岩层钻孔的同时自动下压装置两侧的锚杆，通常需要先下压锚杆再驱动钻头向下钻进的问题。

本发明的技术方案如下：

一种长螺旋岩层钻孔装置，包括顶盘，所述顶盘内贯穿设置有导杆，所述顶盘上安装有电机，所述电机的输出轴上安装有第一齿轮，所述第一齿轮的侧面啮合连接有第二齿轮，所述第二齿轮的下方固定连接有第一键筒，所述第一键筒内键连接有花键杆，所述花键杆上安装有外衬套，所述外衬套的外侧安装有连接组件，所述花键杆下方的外侧设置有第二键筒，所述连接组件上安装有压环，所述压环上焊接有衔接块，所述衔接块上固定连接有支撑环，所述支撑环上固定连接有连接块，所述连接块和所述导杆之间为固定连接，所述衔接块和所述支撑环上转动安装有侧架，所述侧架的下方设置有底架，所述侧架和所述底架上安装有调节组件，所述调节组件上安装有第二连接杆，所述第二连接杆上连接有压板，所述压板上连接有牵引钢绳，所述牵引钢绳经导向轮导向与锚杆相连，所述导向轮和所述底架之间为转动连接，所述锚杆贯穿于所述底架的内部，所述第二键筒和所述连接组件的下方连接有钻杆，所述钻杆的外侧设置有螺旋板，所述螺旋板上安装有钻头。

作为本发明的一种优先方案，所述第二齿轮、所述第一键筒、所述花键杆、所述第二键筒、所述钻杆和所述螺旋板的中轴线共线，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径，所述第二齿轮和所述顶盘之间为转动连接。

作为本发明的一种优先方案，所述连接组件包括转动安装于钻杆上的连接筒，所述连接筒的上方固定连接有第一连接杆，所述第一连接杆的外侧固定连接有第一连接环，所述第一连接环的下表面与所述压环的上表面之间互相贴合，所述第一连接环和所述外衬套之间为转动连接，所述支撑环和所述压环之间为固定连接，所述第一连接杆贯穿于所述压环的内部。

作为本发明的一种优先方案，所述第二键筒和所述钻杆之间为固定连接，所述第二键筒和所述钻杆与所述连接筒之间均为转动连接。

作为本发明的一种优先方案，所述侧架上固定连接有凸杆，所述调节组件包括转动安装于所述凸杆上的第一安装板，所述凸杆的外侧固定连接有第二连接环，所述第二连接环和所述第一安装板之间互相贴合，所述底架上固定安装有第二安装板，所述第二安装板和所述第一安装板之间固定安装有液压杆，所述第二连接杆固定安装于所述第一安装板和所述压板之间。

作为本发明的一种优先方案，所述底架上开设有移动槽，所述移动槽内滑动安装有侧杆，所述侧杆和所述第一安装板之间为转动连接，所述侧架通过所述液压杆与所述第一安装板之间构成转动结构。

作为本发明的一种优先方案，所述底架上固定连接有搭接板，所述搭接板上固定连接有延伸板，所述延伸板上开设有通孔，所述通孔内贴合安装有卡块，所述卡块的上方固定连接有连接板。

作为本发明的一种优先方案，所述锚杆顶部靠近所述钻杆中轴线的一侧呈凸出状，所述锚杆上开设有供所述牵引钢绳通过的凹槽，所述凹槽的上下两侧在锚杆上平滑过渡。

作为本发明的一种优先方案，所述钻头由上至下直径递减，所述钻头的底端为尖端，所述钻头沿所述螺旋板的外周面均布设置。

作为本发明的一种优先方案，所述延伸板的厚度等于所述搭接板厚度的一半，所述搭接板通过所述延伸板和所述卡块与相邻所述搭接板之间构成卡合结构，所述卡块贯穿于两个所述延伸板的内部，所述通孔和所述卡块的位置和数量均一一对应，所述搭接板对称分布于所述底架的两侧，所述底架对称分布于所述钻杆的两侧。

本发明的工作原理及有益效果为：

1、通过设置的连接组件、第一键筒、第二键筒和花键杆，该装置的电机、第一齿轮和第二齿轮通过顶盘支撑，顶盘通过导杆和连接块支撑在侧架上，而侧架底部滑动连接于底架上，因此该装置的电机壳利用自身重力使得第一键筒始终与花键杆键连接，并且能够在不对电机以及顶盘加压的情况下驱动花键杆转动，以便后续对岩层进行钻孔工作，解决了现有的钻孔装置需要在驱动部件的末端加压才能够实现钻孔功能的问题，该装置能够稳定钻孔的同时还能够实现对电机的保护功能，利用花键连接结构使电机在不受压的状态下驱动钻孔装置工作并随着钻头进行上下移动，具有使用更加安全的优势。

2、通过装置上的锚杆、牵引钢绳、导向轮和调节组件，通过缩短装置上的液压杆，液压杆在缩短时能够拉动第一安装板移动，第一安装板移动的过程中会通过第二连接杆顶推压板向外扩张，从而增加装置底部的占地面积，与此同时牵引钢绳利用导向轮改变拉力传递方向使得锚杆向下移动，锚杆在向下移动的过程中能够自动嵌入土层中，从而保证岩层钻孔装置得到稳定支撑，解决了现有的钻孔装置不能够在对岩层钻孔的同时自动下压装置两侧的锚杆的问题，不需要先下压锚杆再驱动钻头向下钻进，增强了装置使用时的便捷性，该装置不仅能够在钻头下压的同时自动下压锚杆，还能够自动将底架上的第二连接杆和压板向外延伸，从而进一步提升装置整体的稳定性。

3、通过装置上的液压杆、侧架和压环，该装置在缩短液压杆的过程中，压环会向下移动，压环能够将连接筒下压，连接筒在被下压后，钻杆、螺旋板和钻头能够保持下压状态，进而使得装置能够在钻孔的过程中保持下压状态，配合沿螺旋板外周等距排布的钻头，可提升装置的钻进效率。装置上的第一连接杆和第一连接环可保证压环能够平稳上下移动，并且由于第二键筒和钻杆与连接筒之间均为转动连接，在连接筒被压环下压时，钻杆能够正常转动，保证了装置工作时的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明一种长螺旋岩层钻孔装置整体结构示意图；

图2是图1中A处结构的放大示意图；

图3是图1中B处结构的放大示意图；

图4是图1中C处结构的放大示意图；

图5是本发明钻杆和螺旋板连接结构示意图；

图6是图5中D处结构的放大示意图；

图7是图5中E处结构的放大示意图；

图8是图5中F处结构的放大示意图；

图9是本发明第一齿轮和第二齿轮连接结构示意图；

图10是本发明螺旋板和钻头连接结构示意图。

附图标记：1、顶盘；2、导杆；3、电机；4、第一齿轮；5、第二齿轮；6、第一键筒；7、花键杆；8、外衬套；9、连接组件；901、第一连接环；902、第一连接杆；903、连接筒；10、压环；11、第二键筒；12、连接块；13、侧架；14、支撑环；15、凸杆；16、调节组件；1601、第一安装板；1602、第二连接环；1603、液压杆；1604、侧杆；1605、移动槽；1606、第二安装板；17、底架；18、第二连接杆；19、压板；20、锚杆；21、牵引钢绳；22、导向轮；23、钻杆；24、螺旋板；25、钻头；26、凹槽；27、搭接板；28、延伸板；29、通孔；30、卡块；31、连接板；32、衔接块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

实施例1：如图1-图10所示，本实施例提出了一种长螺旋岩层钻孔装置，包括顶盘1，顶盘1内贯穿设置有导杆2，顶盘1上安装有电机3，电机3的输出轴上安装有第一齿轮4，第一齿轮4的侧面啮合连接有第二齿轮5，第二齿轮5的下方固定连接有第一键筒6，该装置通过电机3驱动第一齿轮4转动，再驱动第二齿轮5和第一键筒6转动，从而增大输出扭矩，第一键筒6内键连接有花键杆7，花键杆7上安装有外衬套8，外衬套8的外侧安装有连接组件9，花键杆7下方的外侧设置有第二键筒11，连接组件9上安装有压环10，连接组件9方便后续对压环10进行导向，压环10上焊接有衔接块32，衔接块32上固定连接有支撑环14，支撑环14上固定连接有连接块12，连接块12和导杆2之间为固定连接，衔接块32和支撑环14上转动安装有侧架13，侧架13的下方设置有底架17，侧架13和底架17上安装有调节组件16，调节组件16上安装有第二连接杆18，第二连接杆18上连接有压板19，压板19上连接有牵引钢绳21，牵引钢绳21经导向轮22导向与锚杆20相连，导向轮22和底架17之间为转动连接，锚杆20贯穿于底架17的内部，可通过调节组件16向两侧拉动侧架13，从而使得压环10下压，压环10可作用于连接组件9，连接组件9会将第二键筒11整体下压，以便后续在岩层钻孔的过程中使得装置保持下压状态，侧架13被向外推动时，会将第二连接杆18和压板19向外顶推，当压板19被向外推动时，牵引钢绳21会通过导向轮22拉动锚杆20，使得锚杆20被下压，装置能够在钻孔的同时对装置整体进行下压，并将装置两侧向外延伸，同时还能够将锚杆20嵌入土层中，使装置得到稳定支撑，第二键筒11和连接组件9的下方连接有钻杆23，钻杆23的外侧设置有螺旋板24，螺旋板24上安装有钻头25，如图10所示，螺旋板24底部的钻头25能够在岩层钻孔的过程中先对岩层进行破碎，提升了装置的工作效率。

实施例2：如图1-图10所示，基于与上述实施例1相同的构思，本实施例还提出了一种长螺旋岩层钻孔装置。

本实施例中，第二齿轮5、第一键筒6、花键杆7、第二键筒11、钻杆23和螺旋板24的中轴线共线，保证装置整体的稳定性，第二齿轮5的直径大于第一齿轮4的直径，第二齿轮5和顶盘1之间为转动连接，实现减速增扭的功能，保证装置能够稳定从岩层中钻进。

本实施例中，连接组件9包括转动安装于钻杆23上的连接筒903，连接筒903的上方固定连接有第一连接杆902，第一连接杆902的外侧固定连接有第一连接环901，第一连接环901的下表面与压环10的上表面之间互相贴合，第一连接环901和外衬套8之间为转动连接，支撑环14和压环10之间为固定连接，第一连接杆902贯穿于压环10的内部，保证压环10能够稳定上下移动，压环10在上下移动的过程中能够下压连接筒903，以便对岩层钻孔的过程中保持下压状态。

本实施例中，第二键筒11和钻杆23之间为固定连接，第二键筒11和钻杆23与连接筒903之间均为转动连接，第二键筒11在被下压后可使得钻杆23下压，钻杆23转动时可保持连接筒903不动，保证连接筒903在下压时钻杆23不受影响。

本实施例中，侧架13上固定连接有凸杆15，调节组件16包括转动安装于凸杆15上的第一安装板1601，凸杆15的外侧固定连接有第二连接环1602，第二连接环1602和第一安装板1601之间互相贴合，底架17上固定安装有第二安装板1606，第二安装板1606和第一安装板1601之间固定安装有液压杆1603，第二连接杆18固定安装于第一安装板1601和压板19之间，该装置可通过缩短液压杆1603使得第一安装板1601向装置的外侧移动，从而使得侧架13的倾角变小，进而使得侧架13的顶部能够向下移动，以便后续实现下压式钻孔功能。

本实施例中，底架17上开设有移动槽1605，移动槽1605内滑动安装有侧杆1604，侧杆1604和第一安装板1601之间为转动连接，侧架13通过液压杆1603与第一安装板1601之间构成转动结构，移动槽1605配合侧杆1604可保证第一安装板1601在底架17上平直移动，从而使得装置左右两侧的侧架13能够稳定改变自身的角度。

本实施例中，底架17上固定连接有搭接板27，搭接板27上固定连接有延伸板28，延伸板28上开设有通孔29，通孔29内贴合安装有卡块30，卡块30的上方固定连接有连接板31，后续可通过在两个底架17的搭接板27上安装连接板31，使得左右两侧的底架17被卡块30以及通孔29卡紧，从而保证装置整体稳定放置。

本实施例中，锚杆20顶部靠近钻杆23中轴线的一侧呈凸出状，保证锚杆20不会移动至装置的下方，锚杆20上开设有供牵引钢绳21通过的凹槽26，凹槽26的上下两侧在锚杆20上平滑过渡，保证牵引钢绳21在被下拉的过程中不会过多磨损，增强了装置的耐用性。

本实施例中，钻头25由上至下直径递减，钻头25的底端为尖端，钻头25沿螺旋板24的外周面均布设置，如图8和图10所示，钻头25在螺旋板24上沿螺旋线等距分布，可使装置更高效向下钻进。

本实施例中，延伸板28的厚度等于搭接板27厚度的一半，搭接板27通过延伸板28和卡块30与相邻搭接板27之间构成卡合结构，卡块30贯穿于两个延伸板28的内部，通孔29和卡块30的位置和数量均一一对应，搭接板27对称分布于底架17的两侧，底架17对称分布于钻杆23的两侧，保证底架17上的两组搭接板27和延伸板28能够被多个卡块30和通孔29卡紧，增强了装置工作时的稳定性。

具体的，本发明为一种长螺旋岩层钻孔装置，首先，如图1-图6、图9和图10所示，将装置放置在底面上，并保证装置两侧的锚杆20对准土层的位置，钻杆23、螺旋板24和钻头25对准岩层的位置，然后通过顶盘1上的电机3驱动第一齿轮4转动，带动第二齿轮5和第一键筒6转动，第一键筒6会通过花键杆7带动外衬套8、第二键筒11以及钻杆23在连接组件9内的连接筒903中转动，从而使得钻杆23、螺旋板24和钻头25持续转动，此时可通过缩短第二安装板1606上的液压杆1603，带动第一安装板1601朝着远离钻杆23的方向移动，第一安装板1601在移动的过程中能够带动侧杆1604在移动槽1605的内部滑动，从而使得侧架13转动，侧架13在转动的过程侧架13顶部会带动支撑环14、衔接块32和压环10向下移动，压环10在向下移动的过程中由第一连接环901上的第一连接杆902导向，使得压环10垂直向下移动，连接块12和导杆2也会向下移动，导杆2保证顶盘1和电机3自身不会旋转，从而稳定驱动第一齿轮4和第二齿轮5旋转。如图1所示，装置在工作时可在底架17上的两组搭接板27上安装连接板31，将卡块30安装进通孔29的内部，使装置上的两组延伸板28能够被多个卡块30和通孔29卡紧，从而实现对底架17的对接功能。

如图1-图8所示，压环10向下移动的过程中会下压连接筒903，由于连接筒903与第二键筒11和钻杆23之间均为转动连接，因此连接筒903被下压后会使钻杆23、螺旋板24和钻头25在旋转的同时保持下压状态，以提升装置的岩层钻孔效率。在压环10向下移动的同时，随着液压杆1603的持续缩短，装置两侧底架17上的第一安装板1601会向装置的外侧移动，带动侧架13的底部向外移动，侧架13底部向外推动时，侧杆1604在移动槽1605的内部滑动，第二连接杆18和压板19被第一安装板1601向外顶推，当压板19被向外推动时，牵引钢绳21会拉动锚杆20，导向轮22用于改变牵引钢绳21的拉力传递方向，锚杆20向下移动并嵌入土层中，使得装置能够在钻孔的同时对装置整体进行下压，并将装置两侧向外延伸，同时还能够将锚杆20嵌入土层中，保证装置的两侧得到稳定支撑，沿螺旋线等距分布的螺旋板24底部的钻头25能够在岩层钻孔的过程中先对岩层进行破碎，从而提升装置的钻孔效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长螺旋岩层钻孔装置，包括顶盘（1），其特征在于：所述顶盘（1）内贯穿设置有导杆（2），所述顶盘（1）上安装有电机（3），所述电机（3）的输出轴上安装有第一齿轮（4），所述第一齿轮（4）的侧面啮合连接有第二齿轮（5），所述第二齿轮（5）的下方固定连接有第一键筒（6），所述第一键筒（6）内键连接有花键杆（7），所述花键杆（7）上安装有外衬套（8），所述外衬套（8）的外侧安装有连接组件（9），所述花键杆（7）下方的外侧设置有第二键筒（11），所述连接组件（9）上安装有压环（10），所述压环（10）上焊接有衔接块（32），所述衔接块（32）上固定连接有支撑环（14），所述支撑环（14）上固定连接有连接块（12），所述连接块（12）和所述导杆（2）之间为固定连接，所述衔接块（32）和所述支撑环（14）上转动安装有侧架（13），所述侧架（13）的下方设置有底架（17），所述侧架（13）和所述底架（17）上安装有调节组件（16），所述调节组件（16）上安装有第二连接杆（18），所述第二连接杆（18）上连接有压板（19），所述压板（19）上连接有牵引钢绳（21），所述牵引钢绳（21）经导向轮（22）导向与锚杆（20）相连，所述导向轮（22）和所述底架（17）之间为转动连接，所述锚杆（20）贯穿于所述底架（17）的内部，所述第二键筒（11）和所述连接组件（9）的下方连接有钻杆（23），所述钻杆（23）的外侧设置有螺旋板（24），所述螺旋板（24）上安装有钻头（25）。

2.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述第二齿轮（5）、所述第一键筒（6）、所述花键杆（7）、所述第二键筒（11）、所述钻杆（23）和所述螺旋板（24）的中轴线共线，所述第二齿轮（5）的直径大于所述第一齿轮（4）的直径，所述第二齿轮（5）和所述顶盘（1）之间为转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述连接组件（9）包括转动安装于钻杆（23）上的连接筒（903），所述连接筒（903）的上方固定连接有第一连接杆（902），所述第一连接杆（902）的外侧固定连接有第一连接环（901），所述第一连接环（901）的下表面与所述压环（10）的上表面之间互相贴合，所述第一连接环（901）和所述外衬套（8）之间为转动连接，所述支撑环（14）和所述压环（10）之间为固定连接，所述第一连接杆（902）贯穿于所述压环（10）的内部。

4.根据权利要求3所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述第二键筒（11）和所述钻杆（23）之间为固定连接，所述第二键筒（11）和所述钻杆（23）与所述连接筒（903）之间均为转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述侧架（13）上固定连接有凸杆（15），所述调节组件（16）包括转动安装于所述凸杆（15）上的第一安装板（1601），所述凸杆（15）的外侧固定连接有第二连接环（1602），所述第二连接环（1602）和所述第一安装板（1601）之间互相贴合，所述底架（17）上固定安装有第二安装板（1606），所述第二安装板（1606）和所述第一安装板（1601）之间固定安装有液压杆（1603），所述第二连接杆（18）固定安装于所述第一安装板（1601）和所述压板（19）之间。

6.根据权利要求5所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述底架（17）上开设有移动槽（1605），所述移动槽（1605）内滑动安装有侧杆（1604），所述侧杆（1604）和所述第一安装板（1601）之间为转动连接，所述侧架（13）通过所述液压杆（1603）与所述第一安装板（1601）之间构成转动结构。

7.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述底架（17）上固定连接有搭接板（27），所述搭接板（27）上固定连接有延伸板（28），所述延伸板（28）上开设有通孔（29），所述通孔（29）内贴合安装有卡块（30），所述卡块（30）的上方固定连接有连接板（31）。

8.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述锚杆（20）顶部靠近所述钻杆（23）中轴线的一侧呈凸出状，所述锚杆（20）上开设有供所述牵引钢绳（21）通过的凹槽（26），所述凹槽（26）的上下两侧在锚杆（20）上平滑过渡。

9.根据权利要求1所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述钻头（25）由上至下直径递减，所述钻头（25）的底端为尖端，所述钻头（25）沿所述螺旋板（24）的外周面均布设置。

10.根据权利要求7所述的一种长螺旋岩层钻孔装置，其特征在于，所述延伸板（28）的厚度等于所述搭接板（27）厚度的一半，所述搭接板（27）通过所述延伸板（28）和所述卡块（30）与相邻所述搭接板（27）之间构成卡合结构，所述卡块（30）贯穿于两个所述延伸板（28）的内部，所述通孔（29）和所述卡块（30）的位置和数量均一一对应，所述搭接板（27）对称分布于所述底架（17）的两侧，所述底架（17）对称分布于所述钻杆（23）的两侧。