一种便携式工程地质勘察钻机的制作方法

本实用新型属于地质勘察钻机技术领域，尤其涉及一种结构简单、重量较轻的钻机。

背景技术：

在现有的地质钻探中，常用的钻机基本包括柴油机及卷扬机，机身笨重，达几百千克，而大部分工地都不能机械搬运，纯靠人力，给钻探工作带来极大不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种便携式工程地质勘察钻机，该钻机结构简单紧凑，重量较轻，适于野外携带作业。

本实用新型的技术方案如下：

一种便携式工程地质勘察钻机，包括支架，所述支架顶端设有水平伸出的悬臂梁，电机的主轴竖直向上伸出悬臂梁且在主轴末端设有主动带轮；

在悬臂梁伸出端的末端连有固定盘，竖直设置的钻杆安装于固定盘中的轴承内，所述钻杆的顶端与从动带轮同轴相连，所述从动带轮的顶端固定有圆柱块，所述圆柱块内设有用于注入高压水流的第二高压水腔，圆柱块顶端设有与所述第二高压水腔相连通的防缠绕高压水接头，所述防缠绕高压水接头与高压水泵相连，第二高压水腔与固定在钻杆底端的水刀钻头的高压水腔相通；所述主动带轮和从动带轮之间采用皮带连接传动。

进一步地，所述水刀钻头还包括中空的圆柱状的钻头主体，在钻头主体的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔，所述高压水腔底部设有高压水喷头，顶部通过高压水接头与高压水泵相连；所述钻头主体分为上下可拆卸的两段；上段钻头主体包括板状圆环，所述板状圆环的底部外圆边缘沿着竖直向下、水平朝圆环圆心、竖直向上的方向依次延伸，形成一个壳体型的上钩状连接部，并在竖直向下的延伸段的外圆壁上设有联接螺纹；在所述板状圆环底部位于上钩状连接部以内的位置处还竖直向下延伸有下凸起部；在下段钻头主体的顶面外圆边缘处设有向上延伸的圆环状凸台，所述圆环状凸台的顶部内圆边缘沿着竖直向上、水平朝圆环状凸台外侧、竖直向下的方向依次延伸，形成一个壳体型的下钩状连接部；在所述圆环状凸台内的下段钻头主体顶面上还竖直向上延伸有上凸起部；所述上钩状连接部与下钩状连接部彼此咬合连接，所述上凸起部与下凸起部之间铰接连接。

进一步地，所述高压水腔的底部设有高压水喷头，所述高压水喷头包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿所述高压水腔底部的两内侧壁设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔底端的左右两侧；所述外高压水喷头水流喷射方向竖直向下，内高压水喷头呈一定夹角向外高压水喷头方向喷射高压水流。

本实用新型的有益效果：本实用新型用高压水刀代替传统金刚石钻头，钻杆与设有防缠绕接头的高压水腔相接，应用一个小型电机带动钻杆以6-8r/min的转速旋转，因水刀钻头摩擦力小，相对应的外置机械扭力小，所以，钻机的辅助设备都较为简单轻便，用不着传统的柴油机及卷扬机等较为重型的设备，本钻机整套机器约重25kg，搬运方便，非常适合野外地质勘探时使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为水刀钻头结构示意图。

图3为水刀钻头的仰视图。

图4为外高压水喷头竖直喷水和内高压水喷头倾斜喷水时的高压水水刀幕示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种便携式工程地质勘察钻机，包括支架8，所述支架8顶端设有水平伸出的悬臂梁9，电机10的主轴竖直向上伸出悬臂梁9且在主轴末端设有主动带轮11；由于此处钻杆13的转速通常为6-8r/min，因此其电机可选一般的小型电机即可带动。

在悬臂梁9伸出端的末端连有固定盘12，竖直设置的钻杆13安装于固定盘12中的轴承(图中未示出)内，所述钻杆13的顶端与从动带轮14同轴相连，所述从动带轮14的顶端固定有圆柱块15，所述圆柱块15内设有用于注入高压水流的第二高压水腔，圆柱块15顶端设有与所述第二高压水腔相连通的防缠绕高压水接头16，防缠绕高压水接头16通过高压水管(图中未示出)与高压水泵(图中未示出)连接。所述防缠绕高压水接头16是一种市面上可以直接购得的耐高压管接头，主要用于当接头转动或者与接头相连的管道转动时，避免管道被拧成麻花状或者是被扭曲拧坏，例如在申请号为201120494598.6，专利名称为“防缠绕的软管接头”的实用新型专利中公布的一种防缠绕接头，该接头可直接或者在采用强度更高或者密封性更好的材料改进之后可作为本实施例中的防缠绕高压水接头16使用；以避免当钻杆13转动时，高压水管发生缠绕、扭曲卡滞，影响钻机的正常运转。第二高压水腔也可采用上述防缠绕高压水接头16与高压水管和固定在钻杆13底端的水刀钻头17的高压水腔相通，从而对水刀钻头17供给高压水流；当然也可以直接将第二高压水腔底部与一个中空的钻杆接头18相连，所述钻杆接头18底端伸入同样中空的钻杆13内，而钻杆13的中空处的该通孔与水刀钻头17的高压水腔相通，亦即直接将第二高压水腔内的高压水通过钻杆接头18、钻杆13输送至水刀钻头17的高压水腔内。必要时，为充分考虑高压水管的缠绕问题，在不采用防缠绕接头的情况下，可以采用普通管接头替代，而将高压水管所连接的管路系统全部朝上设置(位于圆柱块15上方)，且全部管路系统间接固定于圆柱块15之上，与之同步转动，即可排除管路缠绕的干扰因素。

所述主动带轮11和从动带轮14之间采用皮带(图中未示出)连接传动；使水刀钻头17一边转动一边向下进给，此处，需说明的是由于钻杆13的向下进给为现有技术可以实现，因此在附图和本实施例中均为示出其具体结构，且当钻机钻探深度有限而水流压强足够大时，钻杆13可以不用向下进给，便可达到钻探目的。

此外，进一步地，如图2所示(钻头底端被剖切截断)，本实施例所采用的水刀钻头17包括中空的圆柱状的钻头主体1，在钻头主体1的内壁和外壁之间设有用于灌入高压水流的高压水腔3，上述高压水管便与该高压水腔3相连。所述高压水腔3底部设有若干个高压水喷头4，高压水喷头4喷射的水流可彼此交叉切割出一个孔。高压水腔3顶部通过高压水接头6与高压水泵(图中未示出)相连，用于向高压水腔3注入高压水流。所述钻头主体1分为上下可拆卸的两段。其中，上段钻头主体101包括板状圆环1011，所述板状圆环1011的底部外圆边缘沿着竖直向下、水平朝圆环圆心、竖直向上的方向依次延伸，形成一个壳体型的上钩状连接部1012，并在竖直向下的延伸段的外圆壁上设有联接螺纹，该竖直向下的延伸段伸入所述钻杆13末端并螺纹联接在一起。在所述板状圆环1011底部位于上钩状连接部1012以内的位置处还竖直向下延伸有下凸起部1013。在下段钻头主体102的顶面外圆边缘处设有向上延伸的圆环状凸台1021，所述圆环状凸台1021的顶部内圆边缘沿着竖直向上、水平朝圆环状凸台1021外侧、竖直向下的方向依次延伸，形成一个壳体型的下钩状连接部1022；在所述圆环状凸台1021内的下段钻头主体102顶面上还竖直向上延伸有上凸起部1023。所述上钩状连接部1012与下钩状连接部1022彼此咬合连接，所述上凸起部1023与下凸起部1013之间铰接连接。

需说明的是，在此处，上述上钩状连接部1012和下钩状连接部1022延伸形成的壳体厚度根据钻头所需要承受的载荷以及倾斜弯曲度而定，宜选择弹性材料制作，且必要时可以不采用用与上段钻头主体101或者下段钻头主体102一体成型式设计，而单独采用弹簧钢制成，以便上钩状连接部1012和下钩状连接部1022可以更好地挤压咬合在一起，咬合后的松紧度和咬合间隙也需要根据钻头的工况而定。为了提高柔韧性，上述设有联接螺纹的竖直延伸段和竖直向上延伸形成的延伸段的壳体厚度可以是其他各段厚度的四分之一。上述上凸起部1023与下凸起部1013的具体结构形式可以是两根板状的钢条形式，也可以是分别位于下段钻头主体102和上段钻头主体101上的两个圆环；其铰接点可以在两个圆环相接的端面的左右两侧各设置一个，或者在灵活度(倾斜、弯曲)度要求不高的情况下沿端面设置多个。在实际制作时可在相接的其中一个端面上开设小缺口，缺口内设置铰接轴，另一个端面上设置一个吊环状的连接轴，该连接轴的圆环套在铰接轴上，从而实现上下段钻头主体的转动。除此之外，还可以在铰接上凸起部1023与下凸起部1013时直接将上钩状连接部1012向上掀开，以便安装铰接轴时不被上钩状连接部1012遮挡、干涉。本实用新型可使钻头具有1度到5度的倾斜角偏离度。

所述上凸起部1023的底端与下凸起部1013的顶端铰接，且在上凸起部1023和下凸起部1013上套有圆柱弹簧7，该圆柱弹簧7套在铰接处，可以对上凸起部1023和下凸起部1013起到一定的支撑作用，提升连接的稳定性，防止弯曲倾斜过度。所述圆柱弹簧7的两端分别顶在所述板状圆环1011和下段钻头主体102上并呈被压缩状态，以便加强上钩状连接部1012和下钩状连接部1022的咬合连接，提升稳定性。

采用上述水刀钻头17结构的设计可以更好地与钻杆13相配合，在组装时可将上段钻头主体1与下段钻头主体102对齐后通过上下凸部铰接，然后将上钩状连接部1012向钻头主体1外侧撩开，接着将其钩体末端挖入下钩状连接部1022之内，实现连接咬合；咬合连接后由于上、下钩状连接件皆为壳体结构，具有一定挠性，因此可以承受圆周径向的扭力，并可弯曲或者倾斜，从而改变钻头的轴线位置，调整高压水喷头的水流出射角度，同时缓冲减震，避免整个钻杆钻头系统因受反向冲击而损坏。

如图3—4所示，在高压水腔3的底部设有高压水喷头4，所述高压水喷头4可以直接是一个用于喷射水流的小孔，也可以是市面上常见的喷头类构件。高压水喷头4包括均呈圆弧状排列的内高压水喷头和外高压水喷头，内高压水喷头位于外高压水喷头的圆弧内侧，所述内高压水喷头和外高压水喷头所排列而成的圆弧的圆心均位于钻头主体1的轴线上，内高压水喷头和外高压水喷头分别沿所述高压水腔3底部的两内侧壁(外内侧壁301、内内侧壁302)设置，且内高压水喷头与外高压水喷头分别位于高压水腔3底端的左右两侧。所述外高压水喷头水流喷射方向竖直向下，内高压水喷头呈一定夹角向外高压水喷头方向喷射高压水流，内高压水喷头和外高压水喷头之间形成一个纵切面为三角形ABC的切割槽，旋转即得圆锥形，同时钻头缓慢旋转向下推进，当钻出圆孔时，保证切割岩石后的孔的圆柱度。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。