专利名称：小型电动地质取芯钻机的制作方法
技术领域：
本发明具体涉及一种针对浅层地质取样的小型电动式取芯钻机。
背景技术：
现有技术中的浅层取样钻机具有体积小、重量轻、效率高、操作简单、搬迁方便等特点。可广泛应用于地质调查填图、物探爆破孔、化探岩石取样、环境和农业地质调查取样、道路基础勘查及路面质量检测取样等各种取样施工作业。但现有的浅层取样钻探技术中，从动力源上讲，主要使用汽油机驱动，施工环境噪音大，易扰民引起纠纷。从工作环境上讲，汽油动力源将在施工现场产生噪音以及汽油燃烧后的尾气污染，长期工作在此环境下将危害操作员人体健康。
从人身安全上讲，野外随车携带大量汽油燃料存在安全隐患，取样时若汽油泄漏也有可能引起火灾危害人身安全。从设备便携方面，目前市面上主要有两种类型，手持式小钻机，尺寸小，重量轻，可以拆卸随车携带，但是需要手部力量，仅靠手部支撑不牢固，且钻杆口径小，取芯少；另一种为带底座的小钻机，其设备尺寸最小为I. 6m，普通越野车无法装载，给设备运输和操作带来不便，因此小尺寸带稳固基座的便携钻机成为浅层取芯的发展趋势。所以如何解决上述关键问题并实现相应的效果，便成为关键内容。为加强地质工作，实现地质勘查工作的要求，必须研发及应用当代最先进的钻探技术与装备，采用最新的钻探技术及工艺方法，提升矿产勘查的技术水平和经济效益。
发明内容
本发明提供了一种小型电动地质取芯钻机，以解决现有技术中的野外浅层地址取样中无法撇开嘈杂工作环境、汽油尾气污染以及钻机稳定动力源的问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种小型电动地质取芯钻机，其特征在于，包括机械支架、动力单元和钻进单元；其中，所述机械支架,与所述动力单元相连接,用于固定所述动力单元；所述动力单元，与所说机械支架相连接，用于为钻进单元提供动力源和功能控制；所述钻进单元，与所述动力单元相套接，用于浅层地质岩心钻进取样。进一步地，其中，所述动力单元，包括转换器、控制器、力矩电动机和钻杆固定器；其中，所述转换器，与所述控制器相连接，用于可将外部电源转换为电动机所需电压和电流后通过所述控制器给所述力矩电动机提供动力；所述控制器，与所述转换器和力矩电动机相连接，用于接收所述转换器发送的电压和电流，并对所述力矩电动机提供动力；所述力矩电动机，与所述控制器、钻杆固定器和机械支架中的电动机托架相连接，用于接收所述控制器的控制信息来调节对所述钻进单元作用的转动方向和转动速度；所述钻杆固定器，与所述力矩电动机相连接，用于通过其上的螺栓夹紧所述钻进单元中的钻杆。进一步地，其中，所述钻进单元，包括钻头、钻杆和钻杆延长器。进一步地，其中，所述机械支架，包括支撑框架、电动机托架、升降手柄和滑轮；其中所述支撑框架与电动机托架套接 ；所述升降手柄连接在电动机托架侧边上；所述滑轮设置在所述支撑框架的底部。进一步地，其中，所述机械支架的整体长度为I. 2米。进一步地，其中，所述力矩电动机为空心直流力矩电动机。进一步地，其中，所述转换器、控制器、力矩电动机和钻杆固定器之间的连接均进行防水处理。与现有技术相比，本发明所述的小型电动式取芯钻机，应用于浅层地质取样，具有如下特点I、本发明实现了一种小型化的浅层地质取样钻机，可方便实现大规模区域浅层地质取样，效率高，操作简单，设备便携，普通越野汽车可装载，因此可以节省人力、物力、财力和时间。为野外浅层地质取样提供了一种方便而功能强大的取芯设备。2、本发明所述的动力源采用了空心直流力矩电动机，供电电压仅为36V，属于人体安全电压，且工作噪音小，在降低噪音的同时，保证了钻机工作时的安全、简易和低能耗运行。3、引进了一种便于携带且无人体伤害的动力源(可使用汽车发电机或大容量蓄电池)，保证本设备在运输过程中的安全，绿色环保。
图I为本发明实施例一所述小型电动式取芯钻机的结构框图；图2为本发明实施例一所述机械支架I的具体结构图；图3为本发明实施例一所述动力单元2的具体结构图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。如图I所示，为本发明实施例一所述的小型电动式取芯钻机，应用于浅层地质取样，该系统由三个单元组成，分别为机械支架1，动力单元2和钻进单元3 ;其中，所述机械支架1，与动力单元2之间通过托架方式相连接，用于固定所述动力单元2，在钻进过程中可通过升降手柄调节动力单元2高度。使得所述钻进单元3得以安全平稳钻进。其中，机械支架I的总高I. 2米(如图2所示)，可装在普通越野车后备箱便于携带。所述动力单元2，与所说机械支架I相连接，用于为钻进单元3提供动力源和功能控制。
所述钻进单元3，与所述动力单元2相套接，用于浅层地质岩心钻进取样。该钻进单元3使用工业标准的钻杆，其中包括钻头、钻杆和钻杆延长器。由于本领域技术人员清楚钻进单元3的基本结构，包括钻头、钻杆和钻杆延长器，因此附图I中并没有分段明确标出。如图2所示，本发明实施例一所述机械支架I具体结构，其中，该机械支架I主要包括支撑框架11、电动机托架12、升降手柄13和滑轮14 ;其中所述支撑框架11与电动机托架12套接；所述升降手柄13连接在电动机托架12侧边上，所述滑轮14设置在所述支撑框架11的底部。
用户使用所述升降手柄13可调节动力单元2高度；支撑框架11底部(最下面)安装有滑轮14，目的是便于搬运该设备。如图3所示,为实施例一中所述动力单元2的具体结构图,其中，所述动力单元2包括转换器21 (即电流转换器)、控制器22 (电动机控制器)、力矩电动机23和钻杆固定器24 ;其中，所述转换器21，与所述控制器22相连接，用于可将外部电源(如汽车发电机或者大容量蓄电池)转换为电动机所需电压和电流后通过所述控制器22给所述力矩电动机23提供动力。所述控制器22，与所述转换器21和力矩电动机23相连接，用于接收所述转换器21发送的电压和电流，并对所述力矩电动机23提供动力。其中，所述控制器22可以调节力矩电动机23运转速度和方向，力矩电动机23的运行速度范围为0 120转/分钟。所述力矩电动机23，与所述控制器22、钻杆固定器24和机械支架I中的电动机托架12相连接，用于接收所述控制器22的控制信息来调节对所述钻进单元3作用的转动方向和转动速度。所述力矩电动机23在本实施例中可以的使用参数为36V电压，16A电流，低能耗，节约资源，且属于人体安全电压范围，不会对操作员造成人身伤害。其中，所述力矩电动机23为空心直流力矩电动机，具有低转速、大扭矩、反应速度快、特性线性度好、力矩波动小特点。所述钻杆固定器24，与所述力矩电动机23相连接(如图3所示连接在力矩电动机23之上)，用于通过其上的3个螺栓夹紧所述钻进单元3中的钻杆。在本发明实施例中，钻进单元3中可以采用包含有5个I米的岩石钻杆、5个I米的取土麻花钻、2个金刚石钻头，10个钻杆延长器和I个钻孔进水嘴。当然这里只是做下说明，并不局限于上述具体装置结构。另外，上述实施例中提到的动力单元2均进行防水处理，如使用密封胶和橡胶圈对控制器22各个部件进行密封处理，所述力矩电动机23与所述电22控制器和所述转换器21直接的连线均使用防水航空插头连接。本发明根据实施例一的结构制作完成后，对浅层地质取样进行操作的具体步骤如下第一，到达取样地点后，对本设备进行组装(根据图I和图2所示，并参照上述连接关系进行连接组装)，将钻进单元3中的钻杆和钻头装入力矩电动机23和钻杆固定器24中并夹紧，调节升降手柄13到达用户需求的位置；
第二，把动力单元2中的控制器22连接到转换器21和力矩电动机23上，并将转换器21连接到外部供电系统上(汽车动力源或者大容量蓄电池)；第三，打开控制器22的开关，接通电源，握稳机械支架，开始钻进取芯，同时在钻进过程中，对钻进单元3的钻孔进水嘴注水，达到冷却钻头的目的，防止钻头过热损坏；第四，根据用户需求的钻进深度，延长钻杆，安装延长转接器和延长钻杆，进一步钻进，取芯；第五，钻进取心完毕，关闭电源，断开动力源，拆卸钻杆，装车收工。与现有技术相比，本发明所述的小型电动式取芯钻机，应用于浅层地质取样，具有如下特点I、本发明实现了一种小型化的浅层地质取样钻机，可方便实现大规模区域浅层地质取样，效率高，操作简单，设备便携，普通越野汽车可装载，因此可以节省人力、物力、财力 和时间。为野外浅层地质取样提供了一种方便而功能强大的取芯设备。2、本发明所述的动力源采用了空心直流力矩电动机，供电电压仅为36V，属于人体安全电压，且工作噪音小，在降低噪音的同时，保证了钻机工作时的安全、简易和低能耗运行。3、引进了一种便于携带且无人体伤害的动力源(可使用汽车发电机或大容量蓄电池)，保证本设备在运输过程中的安全，绿色环保。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种小型电动地质取芯钻机，其特征在于，包括机械支架、动力单元和钻进单元；其中， 所述机械支架，与所述动力单元相连接，用于固定所述动力单元； 所述动力单元，与所说机械支架相连接，用于为钻进单元提供动力源和功能控制； 所述钻进单元，与所述动力单元相套接，用于浅层地质岩心钻进取样； 所述动力单元，进一步包括转换器、控制器、力矩电动机和钻杆固定器；其中， 所述转换器，与所述控制器相连接，用于可将外部电源转换为电动机所需电压和电流后通过所述控制器给所述力矩电动机提供动力； 所述控制器，与所述转换器和力矩电动机相连接，用于接收所述转换器发送的电压和电流，并对所述力矩电动机提供动力； 所述力矩电动机，与所述控制器、钻杆固定器和机械支架中的电动机托架相连接，用于接收所述控制器的控制信息来调节对所述钻进单元作用的转动方向和转动速度； 所述钻杆固定器，与所述力矩电动机相连接，用于通过其上的螺栓夹紧所述钻进单元中的钻杆。
2.如权利要求I所述的小型电动地质取芯钻机，其特征在于，所述钻进单元，包括钻头、钻杆和钻杆延长器。
3.如权利要求I所述的小型电动地质取芯钻机，其特征在于，所述机械支架，包括支撑框架、电动机托架、升降手柄和滑轮；其中 所述支撑框架与电动机托架套接； 所述升降手柄连接在电动机托架侧边上； 所述滑轮设置在所述支撑框架的底部。
4.如权利要求I所述的小型电动地质取芯钻机，其特征在于，所述机械支架的整体长度为I. 2米。
5.如权利要求I所述的小型电动地质取芯钻机，其特征在于，所述力矩电动机为空心直流力矩电动机。
6.如权利要求I所述的小型电动地质取芯钻机，其特征在于，所述转换器、控制器、力矩电动机和钻杆固定器之间的连接均进行防水处理。
全文摘要
本发明公开了一种小型电动地质取芯钻机，包括机械支架、动力单元和钻进单元；其中，所述机械支架，与所述动力单元相连接，用于固定所述动力单元；所述动力单元，与所说机械支架相连接，用于为钻进单元提供动力源和功能控制；所述钻进单元，与所述动力单元相套接，用于浅层地质岩心钻进取样。本发明解决了现有技术中的野外浅层地址取样中无法撇开嘈杂工作环境、汽油尾气污染以及钻机稳定动力源的问题。
文档编号E21B25/00GK102787818SQ20121031672
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者刘力强, 王汝杰, 郭玲莉, 陈顺云 申请人:中国地震局地质研究所, 刘力强