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专利名称：一种工程地质勘察高效钻机

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411416291.2

专利申请（专利权）人：内蒙古工业大学
权利人地址：内蒙古自治区呼和浩特市新城区海东路紫藤花园

专利发明（设计）人：范文学,宋飞,李宗学

专利摘要：本发明涉及地质勘察技术领域，具体为一种工程地质勘察高效钻机，包括底座、钻塔、液压顶、主动钻杆、岩心管和井口板，所述钻塔固定安装在底座的上表面，所述液压顶固定安装在底座的四周，所述岩心管固定安装在主动钻杆底部，所述井口板安装在底座的表面，所述底座上设置有定位组件，所述定位组件包括校正模块和定位模块，校正模块和定位模块之间相互配合用于提高主动钻杆的稳定性，该工程地质勘察高效钻机，通过定位组件能够对岩心管进行校准，使其与地面垂直，从而避免钻机的塔与立轴不在一条线上面，导致起下钻不顺畅，钻杆剐蹭套管的情况出现，确保钻孔的精准度，同时岩心管进行定位，进一步提高岩心管钻孔作业时的稳定性。

主权利要求：
1.一种工程地质勘察高效钻机，包括底座（1）、钻塔（11）、液压顶（12）、主动钻杆（13）、岩心管（14）和井口板（15），所述钻塔（11）固定安装在底座（1）的上表面，所述液压顶（12）固定安装在底座（1）的四周，所述岩心管（14）固定安装在主动钻杆（13）底部，所述井口板（15）安装在底座（1）的表面，其特征在于：所述底座（1）上设置有定位组件，所述定位组件包括校正模块和定位模块，校正模块和定位模块之间相互配合用于提高主动钻杆（13）的稳定性；
其中，所述校正模块包括固定安装在底座（1）上表面的转座（2），所述转座（2）的表面活动安装有齿圈（21），所述齿圈（21）处于井口板（15）的外侧，且齿圈（21）与井口板（15）为同一圆心，所述齿圈（21）的内侧啮合有第一齿轮（22），且第一齿轮（22）的数量为三，均匀分布在齿圈（21）的内周侧，所述第一齿轮（22）活动安装在底座（1）的表面，所述第一齿轮（22）的一侧固定安装有齿条（23）；
所述齿条（23）一端的底部固定安装有第一滑块（24），所述底座（1）的表面开设有与第一滑块（24）相适配的第一滑槽（25），所述齿条（23）远离第一滑块（24）一端的上表面固定安装有万向节（26），所述万向节（26）的表面固定安装有安装件（27），所述安装件（27）的内侧活动安装有水平尺（28），所述齿条（23）远离第一滑块（24）的一端固定安装有定位件（29）；
所述底座（1）的上表面固定安装有第一固定件（210），且第一固定件（210）数量为三，均匀分布在转座（2）的外周侧，一个所述第一固定件（210）的侧面固定安装有伺服电机（211），所述伺服电机（211）的输出轴上固定安装有第一伞齿轮（212），所述第一伞齿轮（212）的下侧啮合有第二伞齿轮（213），所述第二伞齿轮（213）的底部固定安装有第二齿轮（217），所述第二齿轮（217）与齿圈（21）相互啮合，且第二齿轮（217）活动安装在转座（2）的上表面。
2.根据权利要求1所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述定位模块包括定位臂（214），所述定位臂（214）固定安装在第一伞齿轮（212）的中部，所述定位臂（214）远离第一伞齿轮（212）的一端固定安装有安装框（215），所述安装框（215）的内腔活动安装有定位柱（216）。
3.根据权利要求2所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述第一齿轮（22）上设置有阻力组件，所述阻力组件包括固定安装在第一齿轮（22）表面的第二固定件（3），所述第二固定件（3）远离第一齿轮（22）的一端固定安装有支撑柱（31），所述支撑柱（31）远离第二固定件（3）的一端固定安装有限位块（32）；
所述支撑柱（31）的外周侧套设有第一阻力弹簧（33），所述支撑柱（31）的外表面活动安装有驱动件（34），所述驱动件（34）的内部开设有与限位块（32）相适配的空槽，所述空槽中设置有第二阻力弹簧（35）；
所述安装框（215）的上表面开设有第二滑槽（36），所述第二滑槽（36）的内部活动安装有第二滑块（37），所述第二滑块（37）的表面固定安装有连接板（38），所述连接板（38）的表面固定安装有铰链（39），所述铰链（39）远离连接板（38）的一端安装有第三滑块（310），所述驱动件（34）的内部开设有与第三滑块（310）相适配的第三滑槽（311），所述第三滑块（310）活动安装在第三滑槽（311）的内部。
4.根据权利要求3所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述第一齿轮（22）上设置有限制组件，所述限制组件包括固定安装在第一齿轮（22）上表面的第三固定件（4），所述第三固定件（4）的表面固定安装有第三齿轮（41），所述第三齿轮（41）与驱动件（34）相互啮合，所述第三齿轮（41）的中部固定安装有第一限位臂（42），所述第三固定件（4）的表面固定安装有第四齿轮（43），所述第四齿轮（43）的中部固定安装有第二限位臂（44），所述第三齿轮（41）和第四齿轮（43）相互啮合。
5.根据权利要求4所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述限位块（32）的直径大于支撑柱（31）的直径，所述第一阻力弹簧（33）的一端固定连接在第二固定件（3）的表面，所述第一阻力弹簧（33）的另一端与驱动件（34）固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述第一限位臂（42）和第二限位臂（44）均有铝合金制成，且第一限位臂（42）和第二限位臂（44）的中部均为空心状。
7.根据权利要求6所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述岩心管（14）处于两个定位柱（216）之间，所述定位柱（216）的外表面设置有金属缓冲层。
8.根据权利要求7所述的一种工程地质勘察高效钻机，其特征在于：所述第一滑块（24）、第二滑块（37）和第三滑块（310）均为T形，且均由铝合金制成。 说明书 : 一种工程地质勘察高效钻机技术领域[0001] 本发明涉及地质勘察技术领域，具体为一种工程地质勘察高效钻机。背景技术[0002] 在进行地质勘探时，需要钻探技术在岩层或土层中钻孔，并通过取样来了解地质情况，其目的是为了直接了解地面以下地层情况，对于地质钻探来说，常用的设备包括钻孔设备。[0003] 在钻孔设备使用过程中，由于不同地质层硬度差异的原因，随着钻探深度的增大，钻头跑偏的距离也在逐渐的增大，当钻头发生偏移时，容易造成钻杆剐蹭套管，导致孔径不均匀，影响钻孔质量和钻孔效率。发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种工程地质勘察高效钻机，解决了上述背景技术中提出的问题。[0005] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种工程地质勘察高效钻机，包括底座、钻塔、液压顶、主动钻杆、岩心管和井口板，所述钻塔固定安装在底座的上表面，所述液压顶固定安装在底座的四周，所述岩心管固定安装在主动钻杆底部，所述井口板安装在底座的表面，所述底座上设置有定位组件，所述定位组件包括校正模块和定位模块，校正模块和定位模块之间相互配合用于提高主动钻杆的稳定性；[0006] 其中，所述校正模块包括固定安装在底座上表面的转座，所述转座的表面活动安装有齿圈，所述齿圈处于井口板的外侧，且齿圈与井口板为同一圆心，所述齿圈的内侧啮合有第一齿轮，且第一齿轮的数量为三，均匀分布在齿圈的内周侧，所述第一齿轮活动安装在底座的表面，所述第一齿轮的一侧固定安装有齿条；[0007] 所述齿条一端的底部固定安装有第一滑块，所述底座的表面开设有与第一滑块相适配的第一滑槽，所述齿条远离第一滑块一端的上表面固定安装有万向节，所述万向节的表面固定安装有安装件，所述安装件的内侧活动安装有水平尺，所述齿条远离第一滑块的一端固定安装有定位件；[0008] 所述底座的上表面固定安装有第一固定件，且第一固定件数量为三，均匀分布在转座的外周侧，一个所述第一固定件的侧面固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定安装有第一伞齿轮，所述第一伞齿轮的下侧啮合有第二伞齿轮，所述第二伞齿轮的底部固定安装有第二齿轮，所述第二齿轮与齿圈相互啮合，且第二齿轮活动安装在转座的上表面。[0009] 可选的，所述定位模块包括定位臂，所述定位臂固定安装在第一伞齿轮的中部，所述定位臂远离第一伞齿轮的一端固定安装有安装框，所述安装框的内腔活动安装有定位柱。[0010] 可选的，所述第一齿轮上设置有阻力组件，所述阻力组件包括固定安装在第一齿轮表面的第二固定件，所述第二固定件远离第一齿轮的一端固定安装有支撑柱，所述支撑柱远离第二固定件的一端固定安装有限位块；[0011] 所述支撑柱的外周侧套设有第一阻力弹簧，所述支撑柱的外表面活动安装有驱动件，所述驱动件的内部开设有与限位块相适配的空槽，所述空槽中设置有第二阻力弹簧；[0012] 所述安装框的上表面开设有第二滑槽，所述第二滑槽的内部活动安装有第二滑块，所述第二滑块的表面固定安装有连接板，所述连接板的表面固定安装有铰链，所述铰链远离连接板的一端安装有第三滑块，所述驱动件的内部开设有与第三滑块相适配的第三滑槽，所述第三滑块活动安装在第三滑槽的内部。[0013] 可选的，所述第一齿轮上设置有限制组件，所述限制组件包括固定安装在第一齿轮上表面的第三固定件，所述第三固定件的表面固定安装有第三齿轮，所述第三齿轮与驱动件相互啮合，所述第三齿轮的中部固定安装有第一限位臂，所述第三固定件的表面固定安装有第四齿轮，所述第四齿轮的中部固定安装有第二限位臂，所述第三齿轮和第四齿轮相互啮合。[0014] 可选的，所述限位块的直径大于支撑柱的直径，所述第一阻力弹簧的一端固定连接在第二固定件的表面，所述第一阻力弹簧的另一端与驱动件固定连接。[0015] 可选的，所述第一限位臂和第二限位臂均有铝合金制成，且第一限位臂和第二限位臂的中部均为空心状。[0016] 可选的，所述岩心管处于两个定位柱之间，所述定位柱的外表面设置有金属缓冲层。[0017] 可选的，所述第一滑块、第二滑块和第三滑块均为T形，且均由铝合金制成。[0018] 本发明提供了一种工程地质勘察高效钻机，具备以下有益效果：[0019] 1、该工程地质勘察高效钻机，通过定位组件能够对岩心管进行校准，使其与地面垂直，从而避免钻机的塔与立轴不在一条线上面，导致起下钻不顺畅，钻杆剐蹭套管的情况出现，确保钻孔的精准度，同时岩心管进行定位，进一步提高岩心管钻孔作业时的稳定性。[0020] 2、该工程地质勘察高效钻机，通过阻力组件和限制组件相互配合，能够实现对岩心管的限位、主动纠偏和偏移范围限制，更进一步的提高岩心管钻孔的精准度。附图说明[0021] 图1为本发明结构示意图一；[0022] 图2为本发明结构示意图二；[0023] 图3为本发明定位组件、阻力组件和限制组件位置关系的结构示意图一；[0024] 图4为本发明定位组件、阻力组件和限制组件位置关系的结构示意图二；[0025] 图5为本发明定位组件、阻力组件和限制组件位置关系的结构示意图三；[0026] 图6为本发明定位组件、阻力组件和限制组件位置关系的结构示意图四；[0027] 图7为本发明驱动件内部的结构示意图；[0028] 图8为本发明安装框处的局部立体爆炸结构示意图；[0029] 图9为本发明图3中A处的结构示意图。[0030] 图中：1、底座；11、钻塔；12、液压顶；13、主动钻杆；14、岩心管；15、井口板；2、转座；21、齿圈；22、第一齿轮；23、齿条；24、第一滑块；25、第一滑槽；26、万向节；27、安装件；28、水平尺；29、定位件；210、第一固定件；211、伺服电机；212、第一伞齿轮；213、第二伞齿轮；214、定位臂；215、安装框；216、定位柱；217、第二齿轮；3、第二固定件；31、支撑柱；32、限位块；33、第一阻力弹簧；34、驱动件；35、第二阻力弹簧；36、第二滑槽；37、第二滑块；38、连接板；39、铰链；310、第三滑块；311、第三滑槽；4、第三固定件；41、第三齿轮；42、第一限位臂；43、第四齿轮；44、第二限位臂。具体实施方式[0031] 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。[0032] 实施例1：请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图9，一种工程地质勘察高效钻机，包括底座1、钻塔11、液压顶12、主动钻杆13、岩心管14和井口板15，钻塔11固定安装在底座1的上表面，液压顶12固定安装在底座1的四周，岩心管14固定安装在主动钻杆13底部，井口板15安装在底座1的表面，底座1上设置有定位组件，定位组件包括校正模块和定位模块，校正模块和定位模块之间相互配合用于提高主动钻杆13的稳定性；[0033] 其中，校正模块包括固定安装在底座1上表面的转座2，转座2的表面活动安装有齿圈21，齿圈21处于井口板15的外侧，且齿圈21与井口板15为同一圆心，齿圈21的内侧啮合有第一齿轮22，且第一齿轮22的数量为三，均匀分布在齿圈21的内周侧，第一齿轮22活动安装在底座1的表面，第一齿轮22的一侧固定安装有齿条23；[0034] 齿条23一端的底部固定安装有第一滑块24，底座1的表面开设有与第一滑块24相适配的第一滑槽25，齿条23远离第一滑块24一端的上表面固定安装有万向节26，万向节26的表面固定安装有安装件27，安装件27的内侧活动安装有水平尺28，齿条23远离第一滑块24的一端固定安装有定位件29；[0035] 底座1的上表面固定安装有第一固定件210，且第一固定件210数量为三，均匀分布在转座2的外周侧，一个第一固定件210的侧面固定安装有伺服电机211，伺服电机211的输出轴上固定安装有第一伞齿轮212，第一伞齿轮212的下侧啮合有第二伞齿轮213，第二伞齿轮213的底部固定安装有第二齿轮217，第二齿轮217与齿圈21相互啮合，且第二齿轮217活动安装在转座2的上表面；[0036] 定位模块包括定位臂214，定位臂214固定安装在第一伞齿轮212的中部，定位臂214远离第一伞齿轮212的一端固定安装有安装框215，安装框215的内腔活动安装有定位柱216；[0037] 岩心管14处于两个定位柱216之间，定位柱216的外表面设置有金属缓冲层。[0038] 具体的，在使用时，首先使用者需要将钻机移动到钻孔位置，使得井口板15对准所需打孔位置，并将四个液压顶12撑起，然后将主动钻杆13立起锁定，并安装主动钻杆13；[0039] 当主动钻杆13安装完成后，需要将岩心管14固定安装在主动钻杆13的底部，之后进行主动钻杆13校正，首先需要启动伺服电机211带动第一伞齿轮212转动，使得第一伞齿轮212带动第二伞齿轮213转动，利用第二伞齿轮213能够带动第二齿轮217转动，使得第二齿轮217带动齿圈21转动，利用齿圈21能够带动第一齿轮22转动，使得第一齿轮22对齿条23进行驱动，使得水平尺28靠近岩心管14；[0040] 然后根据水平尺28调节主动钻杆13，使得主动钻杆13与水平尺28平行，此时主动钻杆13与地面垂直，接着启动液压顶12，使得底座1与底面平行，如此能够避免钻机的塔与立轴不在一条线上面，导致起下钻不顺畅，钻杆剐蹭套管的情况出现，从而确保钻孔的精准度，校正完成后需要再次启动伺服电机211，使得定位件29靠近岩心管14，从而对岩心管14进行定位，防止岩心管14在钻孔时产生偏移，进一步提高钻孔的精准度，减少修正步骤，提高钻孔效率；[0041] 进一步的，当第一伞齿轮212转动后，定位件29靠近岩心管14，对岩心管14进行初步定位，此时第一伞齿轮212也会带动定位臂214转动，使得定位柱216与主动钻杆13接触，配合定位件29，从而实现对钻杆的上下两侧定位，更进一步的提高钻孔精度，防止钻孔时出现偏移现象。[0042] 实施例2：请参阅图5至图8，第一齿轮22上设置有阻力组件，阻力组件包括固定安装在第一齿轮22表面的第二固定件3，第二固定件3远离第一齿轮22的一端固定安装有支撑柱31，支撑柱31远离第二固定件3的一端固定安装有限位块32；[0043] 支撑柱31的外周侧套设有第一阻力弹簧33，支撑柱31的外表面活动安装有驱动件34，驱动件34的内部开设有与限位块32相适配的空槽，空槽中设置有第二阻力弹簧35；[0044] 安装框215的上表面开设有第二滑槽36，第二滑槽36的内部活动安装有第二滑块37，第二滑块37的表面固定安装有连接板38，连接板38的表面固定安装有铰链39，铰链39远离连接板38的一端安装有第三滑块310，驱动件34的内部开设有与第三滑块310相适配的第三滑槽311，第三滑块310活动安装在第三滑槽311的内部；[0045] 限位块32的直径大于支撑柱31的直径，第一阻力弹簧33的一端固定连接在第二固定件3的表面，第一阻力弹簧33的另一端与驱动件34固定连接；[0046] 第一滑块24、第二滑块37和第三滑块310均为T形，且均由铝合金制成。[0047] 在实施例1的基础上，当校正完成后，需要滑动第二滑块37，使得连接板38与铰链39靠近，并将铰链39固定安装在连接板38的表面，当岩心管14产生偏移时，会对定位柱216造成挤压，从而使得定位臂214旋转动作，并在连接板38、铰链39、第三滑槽311和第三滑块310的配合下对驱动件34进行挤压，使得驱动件34发生移动；[0048] 当驱动件34移动时会对第一阻力弹簧33造成挤压，同时，限位块32会对第二阻力弹簧35造成挤压，利用第一阻力弹簧33和第二阻力弹簧35产生的弹力能够对岩心管14的偏移进行阻止，实现纠偏目的，进一步提高钻孔的精准度。[0049] 实施例3：请参阅图5至图8，第一齿轮22上设置有限制组件，限制组件包括固定安装在第一齿轮22上表面的第三固定件4，第三固定件4的表面固定安装有第三齿轮41，第三齿轮41与驱动件34相互啮合，第三齿轮41的中部固定安装有第一限位臂42，第三固定件4的表面固定安装有第四齿轮43，第四齿轮43的中部固定安装有第二限位臂44，第三齿轮41和第四齿轮43相互啮合；[0050] 第一限位臂42和第二限位臂44均有铝合金制成，且第一限位臂42和第二限位臂44的中部均为空心状。[0051] 在实施例2的基础上，当驱动件34移动时，会对第三齿轮41进行驱动，使得第三齿轮41带动第一限位臂42旋转，进而使得第一限位臂42靠近岩心管14，主动对岩心管14进行纠偏，同时第三齿轮41转动时会对第四齿轮43进行驱动，使得第四齿轮43带动第二限位臂44转动，使得第二限位臂44靠近定位臂214，从而对定位臂214的旋转路径进行干涉，继而实现对定位臂214的限位，使得定位臂214的行程有限，从而实现控制岩心管14的偏移行程，避免岩心管14偏移过度，导致其剐蹭套管，进一步减少修正次数，提高钻孔效率。[0052] 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。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2024-10-11

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118911613B