高速公路用具有地下水位测量的软基路面钻探装置的制作方法

1.本发明涉及地下水位勘察设备技术领域，具体是涉及高速公路用具有地下水位测量的软基路面钻探装置。


背景技术：

2.地下水是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水；
3.地下水是水资源的重要组成部分，由于水量稳定，水质好，是农业灌溉、工矿和城市的重要水源之一。但在一定条件下，地下水的变化也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等不利自然现象；
[0004]“软基路段”，是路段地下淤泥层较深且分布不均匀，不同部位的地质沉降会导致路面沉陷开裂，由于路段下原来是水塘、河流、湖泊、沼泽等有淤泥软土的地方，这样的软土含水量高、高孔隙比、低强度、固结缓慢、沉降大、稳定性差；
[0005]
现有的地下水测定仪器种类繁多，但不适合野外钻孔的水位测量，有的仪器因为精度过高，不适合携带搬运，且搬运成本高，也有的设备对测定环境的限定因素太多，测定准确性较差，传统的吊绳法测量出的水位不但精度低，且操作费时费力，需要人工多次反复进行操作；
[0006]
针对以上提出问题需要提出高速公路用具有地下水位测量的软基路面钻探装置对其进行解决。


技术实现要素：

[0007]
为解决上述技术问题。
[0008]
本技术提供了高速公路用具有地下水位测量的软基路面钻探装置，包括有钻机；以及还包括有钻杆，钻杆设置于钻机的输出端；以及钻头，钻头设置于钻杆的端部；以及引导式传感器，引导式传感器设置于钻杆上并与其滑动连接；以及气囊环，气囊环套设于钻杆上并与引导式传感器固定连接，气囊环的直径小于钻头的直径。
[0009]
优选的，钻杆的两端均设有环板，钻杆的两侧分别设有齿条和滑轨，引导式传感器的输出端与齿条连接，引导式传感器的非工作部与滑轨滑动连接。
[0010]
优选的，引导式传感器包括有滑块和水位传感器，滑块和水位传感器分别位于钻杆的两侧，环板与滑轨滑动连接，并且环板与气囊环固定连接，水位传感器的输出端朝向齿条，并且水位传感器的非工作部与气囊环固定连接；以及钢丝绳，钢丝绳的两端分别与钻杆上下两端的环板连接，钢丝绳贯穿水位传感器的非工作部并与其滑动连接。
[0011]
优选的，水位传感器包括有活动壳体；以及齿片，齿片设置于活动壳体上并与其铰接；以及压力传感器，压力传感器设置于活动壳体的内部；以及弹簧，弹簧的两端分别与齿片和压力传感器连接。
[0012]
优选的，水位传感器还包括有旋拧杆，旋拧杆设置于滑块上，旋拧杆的尾端设有螺
纹。
[0013]
优选的，钻机包括有机架；以及旋转驱动器，旋转驱动器设置于机架上并与其滑动连接，钻杆设置于旋转驱动器的输出端；以及纵移驱动机构，纵移驱动机构设置于机架上，纵移驱动机构的输出端与旋转驱动器的非工作部连接。
[0014]
优选的，旋转驱动器包括有滑动架，滑动架设置于机架上并与其滑动连接，纵移驱动机构的输出端与滑动架连接；以及旋转筒，旋转筒设置于滑动架上并与其可转动连接，旋转筒的顶端设有排料管，排料管与旋转筒可转动连接，并且排料管与滑动架固定连接，钻杆设置于旋转筒的底端；以及第一伺服电机，第一伺服电机设置于滑动架上；以及减速连动组件，减速连动组件的受力端与第一伺服电机的输出端连接，减速连动组件的输出端与旋转筒连接。
[0015]
优选的，减速连动组件包括有第一连动杆和第二连动杆，第一连动杆和第二连动杆均设置于滑动架上并与其可转动连接；以及第一皮带轮，第一皮带轮设置于第一伺服电机的输出端；以及第二皮带轮，第二皮带轮设置于第一连动杆上，第一皮带轮的直径小于第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮之间通过皮带传动连接；以及第三皮带轮，第三皮带轮设置于第一连动杆上；以及第四皮带轮，第四皮带轮设置于第二连动杆上，第三皮带轮的直径小于第四皮带轮，第三皮带轮和第四皮带轮之间通过皮带传动连接；以及第一锥齿轮，第二皮带轮设置于第二连动杆上，旋转筒上设有第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。
[0016]
优选的，纵移驱动机构包括有放卷辊，放卷辊设置于机架上并与其可转动连接；以及第二伺服电机，第二伺服电机设置于机架上，第二伺服电机上缠绕有绳索，第二伺服电机通过绳索与旋转驱动器的非工作部连接；以及减速器，减速器设置于机架上，第二伺服电机的输出端与减速器的受力端连接，减速器的输出端与第二伺服电机的受力端连接。
[0017]
优选的，钻机还包括有用于限制钻杆移动方向的钻探引导组件，钻探引导组件包括有第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板分别位于钻杆的两侧；以及导向杆，导向杆设置于机架上并与其固定连接，导向杆贯穿第一夹板和第二夹板并与其滑动连接；以及螺纹杆，螺纹杆设置于机架上并与其可转动连接，螺纹杆上设有两段对向螺纹，螺纹杆的两段螺纹分别与第一夹板和第二夹板连接；以及第三伺服电机，第三伺服电机设置于机架上，第三伺服电机的输出端与螺纹杆连接。
[0018]
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
[0019]
1.本技术通过钻杆、钻头、引导式传感器和气囊环的设置，可以完成对软基路面进行钻探的同时进行地下水位的测量，提高了测量效率并且减少了人力的支出；
[0020]
2.本技术通过齿条和水位传感器的设置，可以对地下水位进行实时的测量，不需要在钻探完成后进行两次测量。
附图说明
[0021]
图1为本发明的立体结构示意图一；
[0022]
图2为本发明的立体结构示意图二；
[0023]
图3为本发明的主视图；
[0024]
图4为本发明的钻杆、钻头、引导式传感器赫尔气囊环的断面主视图；
[0025]
图5为图4的立体结构示意图；
[0026]
图6为本发明的钻杆、钻头、引导式传感器赫尔气囊环的断面侧视图；
[0027]
图7为图6的a-a方向剖视图；
[0028]
图8为图7的b处放大图；
[0029]
图9为本发明的引导式传感器的立体结构示意图；
[0030]
图10为本发明的引导式传感器的侧视图；
[0031]
图11为图10的c-c方向剖视图；
[0032]
图12为本发明的钻机和钻杆的立体结构示意图一；
[0033]
图13为本发明的旋转驱动器的立体结构示意图一；
[0034]
图14为本发明的旋转驱动器的侧视图；
[0035]
图15为本发明的旋转驱动器的立体结构示意图二；
[0036]
图16为本发明的钻机的俯视图；
[0037]
图17为本发明的钻机和钻杆的立体结构示意图二；
[0038]
图18为图17的d处放大图。
[0039]
图中标号为：
[0040]
1-钻杆；1a-环板；1b-齿条；1c-滑轨；
[0041]
2-钻头；
[0042]
3-引导式传感器；3a-滑块；3b-水位传感器；3b1-活动壳体；3b2-齿片；3b3-压力传感器；3b4-弹簧；3b5-旋拧杆；3c-钢丝绳；
[0043]
4-气囊环；
[0044]
5-机架；
[0045]
6-旋转驱动器；6a-滑动架；6b-旋转筒；6b1-排料管；6b2-第二锥齿轮；6c-第一伺服电机；6d-减速连动组件；6d1-第一连动杆；6d2-第二连动杆；6d3-第一皮带轮；6d4-第二皮带轮；6d5-第三皮带轮；6d6-第四皮带轮；6d7-第一锥齿轮；
[0046]
7-纵移驱动机构；7a-放卷辊；7b-第二伺服电机；7c-减速器；
[0047]
8-钻探引导组件；8a-第一夹板；8b-第二夹板；8c-导向杆；8d-螺纹杆；8e-第三伺服电机。
具体实施方式
[0048]
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
[0049]
如图1、图2、图3、图4和图5所示，提供以下优选技术方案：
[0050]
高速公路用具有地下水位测量的软基路面钻探装置，包括有钻机；以及还包括有钻杆1，钻杆1设置于钻机的输出端；以及钻头2，钻头2设置于钻杆1的端部；以及引导式传感器3，引导式传感器3设置于钻杆1上并与其滑动连接；以及气囊环4，气囊环4套设于钻杆1上并与引导式传感器3固定连接，气囊环4的直径小于钻头2的直径；
[0051]
具体的，为了解决在钻探过程中对地下水位测量的技术问题，工作人员将钻机放置于检测点并对其进行操作，钻机驱动钻杆1转动并下降，钻杆1驱动钻头2将软基路面进行钻探，钻探过程中产生的泥土通过钻杆1排出，在钻探的过程中会出现地下水的现象，当地下水处于钻孔中时将会驱使气囊环4保持高度，气囊环4带动引导式传感器3随其保持同一
平面，由于钻杆1的不断下移，引导式传感器3将由钻杆1的底端开始不断向钻杆1顶端移动，在钻杆1下移的过程中引导式传感器3对移动的距离进行记录，通过计算引导式传感器3在钻杆1上位置改变的距离得出地下水位的数据。
[0052]
如图6和图7所示，提供以下优选技术方案：
[0053]
钻杆1的两端均设有环板1a，钻杆1的两侧分别设有齿条1b和滑轨1c，引导式传感器3的输出端与齿条1b连接，引导式传感器3的非工作部与滑轨1c滑动连接；
[0054]
具体的，为了解决对地下水位测量的技术问题，当气囊环4受到地下水的浮力作用后开始保持静止，气囊环4带动引导式传感器3始终与其保持同一水平面，滑轨1c通过引导式传感器3对气囊环4的移动方向进行引导，齿条1b起到标尺的作用，通过引导式传感器3输出端移动齿条1b的距离进行水位检测，钻杆1上下两端的环板1a用于避免引导式传感器3和气囊环4脱离。
[0055]
如图7所示，提供以下优选技术方案：
[0056]
引导式传感器3包括有滑块3a和水位传感器3b，滑块3a和水位传感器3b分别位于钻杆1的两侧，环板1a与滑轨1c滑动连接，并且环板1a与气囊环4固定连接，水位传感器3b的输出端朝向齿条1b，并且水位传感器3b的非工作部与气囊环4固定连接；以及钢丝绳3c，钢丝绳3c的两端分别与钻杆1上下两端的环板1a连接，钢丝绳3c贯穿水位传感器3b的非工作部并与其滑动连接；
[0057]
具体的，为了解决地下水位测量的技术问题，当气囊环4带动引导式传感器3保持于地下水表面时钻杆1继续下降，水位传感器3b便被动的向钻杆1上端进行移动，通过水位传感器3b输出端检测移动过多少个齿条1b的凸齿，从而进行移动距离的判断，滑块3a和钢丝绳3c用于对气囊环4的移动方向进行引导。
[0058]
如图8所示，提供以下优选技术方案：
[0059]
水位传感器3b包括有活动壳体3b1；以及齿片3b2，齿片3b2设置于活动壳体3b1上并与其铰接；以及压力传感器3b3，压力传感器3b3设置于活动壳体3b1的内部；以及弹簧3b4，弹簧3b4的两端分别与齿片3b2和压力传感器3b3连接；
[0060]
具体的，为了解决对地下水位测量的技术问题，齿片3b2的转动方向为单侧向下，弹簧3b4推动齿片3b2保持水平状态，当气囊环4位置处于地下水表面而钻杆1继续下降时，齿条1b上的凸齿不断压迫齿片3b2下翻，齿片3b2压迫弹簧3b4收缩使得压力传感器3b3受压增加，压力传感器3b3检测到压力值的突增后发送信号给工业电脑，工业电脑根据压力值变化的过程得出齿片3b2移动过多少个齿条1b上的凸齿，由移动的距离从而得出水位数值，活动壳体3b1用于固定支撑。
[0061]
如图9、图10和图11所示，提供以下优选技术方案：
[0062]
水位传感器3b还包括有旋拧杆3b5，旋拧杆3b5设置于滑块3a上，旋拧杆3b5的尾端设有螺纹；
[0063]
具体的，为了解决水位传感器3b复位至钻杆1底端的技术问题，由于齿片3b2的单侧向下转动的特性，为了使水位传感器3b复位至钻杆1的底端，工作人员在齿片3b2下压后扭动旋拧杆3b5，通过旋拧杆3b5尾部的螺纹与齿片3b2进行螺纹连接将其固定，然后按动气囊环4下移，下移过程中齿片3b2不再接触齿条1b。
[0064]
如图12所示，提供以下优选技术方案：
[0065]
钻机包括有机架5；以及旋转驱动器6，旋转驱动器6设置于机架5上并与其滑动连接，钻杆1设置于旋转驱动器6的输出端；以及纵移驱动机构7，纵移驱动机构7设置于机架5上，纵移驱动机构7的输出端与旋转驱动器6的非工作部连接；
[0066]
具体的，为了解决驱动钻杆1和钻头2对软基路面进行钻探的技术问题，钻机开始工作，旋转驱动器6的输出端带动钻杆1进行转动，钻杆1带动钻头2进行旋转，在钻头2旋转的过程中纵移驱动机构7开始工作，纵移驱动机构7的输出端带动旋转驱动器6进行下降，旋转驱动器6的输出端通过钻杆1带动钻头2进行下降。
[0067]
如图13所示，提供以下优选技术方案：
[0068]
旋转驱动器6包括有滑动架6a，滑动架6a设置于机架5上并与其滑动连接，纵移驱动机构7的输出端与滑动架6a连接；以及旋转筒6b，旋转筒6b设置于滑动架6a上并与其可转动连接，旋转筒6b的顶端设有排料管6b1，排料管6b1与旋转筒6b可转动连接，并且排料管6b1与滑动架6a固定连接，钻杆1设置于旋转筒6b的底端；以及第一伺服电机6c，第一伺服电机6c设置于滑动架6a上；以及减速连动组件6d，减速连动组件6d的受力端与第一伺服电机6c的输出端连接，减速连动组件6d的输出端与旋转筒6b连接；
[0069]
具体的，为了解决驱动钻头2进行钻探的技术问题，旋转驱动器6开始工作，第一伺服电机6c的输出端带动减速连动组件6d的受力端转动，通过减速连动组件6d减小转速增加扭矩，减速连动组件6d的输出端通过旋转筒6b带动钻杆1进行转动，钻杆1带动钻头2进行钻探转动，在钻头2钻探过程中出现的泥土被引入钻杆1中，处于钻杆1中的泥土最终通过排料管6b1排出，滑动架6a用于固定支撑。
[0070]
如图14和图15所示，提供以下优选技术方案：
[0071]
减速连动组件6d包括有第一连动杆6d1和第二连动杆6d2，第一连动杆6d1和第二连动杆6d2均设置于滑动架6a上并与其可转动连接；以及第一皮带轮6d3，第一皮带轮6d3设置于第一伺服电机6c的输出端；以及第二皮带轮6d4，第二皮带轮6d4设置于第一连动杆6d1上，第一皮带轮6d3的直径小于第二皮带轮6d4，第一皮带轮6d3和第二皮带轮6d4之间通过皮带传动连接；以及第三皮带轮6d5，第三皮带轮6d5设置于第一连动杆6d1上；以及第四皮带轮6d6，第四皮带轮6d6设置于第二连动杆6d2上，第三皮带轮6d5的直径小于第四皮带轮6d6，第三皮带轮6d5和第四皮带轮6d6之间通过皮带传动连接；以及第一锥齿轮6d7，第二皮带轮6d4设置于第二连动杆6d2上，旋转筒6b上设有第二锥齿轮6b2，第一锥齿轮6d7与第二锥齿轮6b2啮合；
[0072]
具体的，为了解决增加钻头2扭矩的技术问题，第一伺服电机6c的输出端带动第一皮带轮6d3转动，第一皮带轮6d3通过皮带带动第二皮带轮6d4进行转动，第二皮带轮6d4带动第一连动杆6d1转动，第一连动杆6d1带动第三皮带轮6d5转动，第三皮带轮6d5通过皮带带动第四皮带轮6d6转动，第四皮带轮6d6带动第二连动杆6d2转动，第二连动杆6d2通过第一锥齿轮6d7带动第二锥齿轮6b2转动，第二锥齿轮6b2通过旋转筒6b带动钻杆1转动。
[0073]
如图16所示，提供以下优选技术方案：
[0074]
纵移驱动机构7包括有放卷辊7a，放卷辊7a设置于机架5上并与其可转动连接；以及第二伺服电机7b，第二伺服电机7b设置于机架5上，第二伺服电机7b上缠绕有绳索，第二伺服电机7b通过绳索与旋转驱动器6的非工作部连接；以及减速器7c，减速器7c设置于机架5上，第二伺服电机7b的输出端与减速器7c的受力端连接，减速器7c的输出端与第二伺服电
机7b的受力端连接；
[0075]
具体的，为了解决驱动旋转驱动器6下降的技术问题，纵移驱动机构7开始工作，第二伺服电机7b的输出端通过减速器7c带动放卷辊7a减速转动，放卷辊7a通过缓慢放卷绳索控制旋转驱动器6下降。
[0076]
如图17和图18所示，提供以下优选技术方案：
[0077]
钻机还包括有用于限制钻杆1移动方向的钻探引导组件8，钻探引导组件8包括有第一夹板8a和第二夹板8b，第一夹板8a和第二夹板8b分别位于钻杆1的两侧；以及导向杆8c，导向杆8c设置于机架5上并与其固定连接，导向杆8c贯穿第一夹板8a和第二夹板8b并与其滑动连接；以及螺纹杆8d，螺纹杆8d设置于机架5上并与其可转动连接，螺纹杆8d上设有两段对向螺纹，螺纹杆8d的两段螺纹分别与第一夹板8a和第二夹板8b连接；以及第三伺服电机8e，第三伺服电机8e设置于机架5上，第三伺服电机8e的输出端与螺纹杆8d连接；
[0078]
具体的，为了解决限制钻杆1的移动方向和稳定性的技术问题，通过第一夹板8a和第二夹板8b对钻杆1的移动方向进行引导，当需要将钻杆1完全升起时为了避免钻头2和钻杆1上其他机构的卡住，钻探引导组件8开始工作，第三伺服电机8e的输出端带动螺纹杆8d转动，螺纹杆8d带动第一夹板8a和第二夹板8b互相远离，导向杆8c用于对第一夹板8a和第二夹板8b的移动方向进行引导。
[0079]
本技术通过钻杆1、钻头2、引导式传感器3和气囊环4的设置，可以完成对软基路面进行钻探的同时进行地下水位的测量，提高了测量效率并且减少了人力的支出，并且可以对地下水位进行实时的测量，不需要在钻探完成后进行两次测量。
[0080]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。