钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统，其中监测装置包括扭矩测量传感器、转速传感器、压力传感器、装置壳体，以及固设于装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块；扭矩测量传感器、压力传感器均用于安装在钻杆的方头顶部，转速传感器用于安装在钻杆的弹簧托盘上；装置壳体用于安装在钻杆内。高度传感器采集钻头体所处的深度，扭矩测量传感器测量钻头体上所受的扭矩值，压力传感器和转速传感器分别测量钻头体所受到的压力和转速，根据上述钻进数据进而及时综合评价旋挖钻机的施工状态，并判断是否需要更换钻头。并判断是否需要更换钻头。并判断是否需要更换钻头。

【技术实现步骤摘要】
钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统


[0001]本技术涉及旋挖钻机施工自动监测
，尤其涉及一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统。

技术介绍

[0002]随着我国城市建设的迅猛发展，对地下工程的建设和施工提出了更高的要求，特别是在工程施工安全、节约经济和绿色环保等方面。而全套管咬合桩作为基坑支护的一种方式的出现，其本身具有灵活适应各种复杂地质条件、节约经济和抗渗性强等优点，因此，在城市建设深基坑围护结构应用方面，套管咬合桩基得到了充分的利用。
[0003]但目前在面对地下各种复杂的软硬地层条件下，难以及时掌握套管旋转钻机的施工状态，如若突然遇到坚硬岩层，刚度不足的全套管钻头易受到不同程度上的损坏，这不仅会造成一定的经济损失，还会影响整个施工效率。并且，现有的监测系统和判断的方法所依据的信息不够全面，最终得出的结果也不够准确。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统，以解决难以及时掌握全套管钻机的施工状态的问题。
[0005]第一方面，提供了一种钻机自动钻进监测装置，包括扭矩测量传感器、转速传感器、压力传感器、装置壳体，以及固设于所述装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块；
[0006]所述扭矩测量传感器、压力传感器均用于安装在钻杆的方头顶部，所述转速传感器用于安装在钻杆的弹簧托盘上；
[0007]所述装置壳体用于安装在钻杆内，所述高度传感器、压力传感器、转速传感器、扭矩测量传感器、数据信号发射模块均与所述数据采集及存储模块电连接；所述扭矩测量传感器、高度传感器、压力传感器、转速传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块均与所述电源模块电连接。
[0008]高度传感器用于采集自身所处位置的深度，扭矩测量传感器用于测量钻头体上所受的扭矩力大小，压力传感器用于测量钻头体在钻进的过程中所受到的压力值大小，转速传感器用于测量钻头体钻进的转速值大小，高度传感器、扭矩测量传感器、压力传感器及转速传感器所测量的数据统一传输至数据采集及存储模块中，数据采集及存储模块对接收的测量数据进行存储并通过数据信号发射模块发射到地面监控数据模块。工作前，预先设定高度传感器的采集时间节点或采集时间间隔，便于根据高度传感器测量的采集的数据得到钻头体所处的深度值及钻进的速度值，根据上面所述的装置采集到的监测数据和对数据的计算和分析，进而可及时掌握全套管旋挖钻机的施工状态，并根据施工状态判断是否需要更换钻头，并及时避免钻头损坏。
[0009]进一步地，所述装置壳体内顶部固定了一根悬臂摩擦金属轴，所述悬臂摩擦金属
轴下端还设置有摩擦阻片，所述摩擦阻片分别连接所述装置壳体内侧和所述悬臂摩擦金属轴表面。
[0010]进一步地，所述装置壳体内部还设置有两个连接台，所述连接台与所述装置壳体内侧壁之间及所述连接台与所述悬臂摩擦金属轴之间均设置有滑动摩擦片。滑动摩擦片用于减缓装置壳体及其内的各器件受到的冲击力或震动，起到保护作用。
[0011]进一步地，还包括转盘，所述转盘包括可相对旋转的上盘和下盘，所述装置壳体固定安装在所述上盘表面，所述下盘通过横向连接螺栓与钻杆固定连接。整个装置壳体固定安装在转盘的上盘表面上，转盘下盘通过横向连接螺栓与钻杆连接，并可随着钻杆旋转而旋转，而转盘上盘及固设在上盘表面上的装置壳体可处于一个相对静止的状态，一定程度上保护了装置内部的各个器件。
[0012]进一步地，所述数据信号发射模块为无线通信模块或有线通信模块。
[0013]第二方面，提供了一种钻机钻头机构，包括钻杆、钻头体以及如上所述的钻机自动钻进监测装置；
[0014]所述扭矩测量传感器、压力传感器均安装在钻杆的方头顶部，所述转速传感器安装在钻杆的弹簧托盘上，所述装置壳体及固设于所述装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块均设置于所述钻杆内。
[0015]该钻头机构工作时，可通过钻机自动钻进监测装置及时掌握全套管旋挖钻机的施工状态，并根据施工状态判断是否需要更换钻头，避免钻头损坏。
[0016]第三方面，提供了一种钻机钻头更换预报系统，包括地面监控数据模块及如上所述的钻机自动钻进监测装置；所述地面监控数据模块包括信号接收模块、处理模块和显示屏，所述信号接收模块及显示屏均与所述处理模块电连接；所述信号接收模块用于与所述数据信号发射模块通信，所述处理模块用于通过对接收的采集数据进行计算和决策后将结果传输至所述显示屏进行显示。处理模块将通过处理后的数据结果发送至显示屏进行显示，以便工作人员及时观察到全套管旋挖钻机的施工状态。
[0017]进一步地，所述地面监控数据模块还包括与所述处理模块电连接的报警器，当所述处理模块判定结果为钻机钻头处于不佳施工状态后，所述处理模块向所述报警器发送报警信号，所述报警器用于接收报警信号后发出报警预报。实现自动及时提供工作人员需要更换钻头。
[0018]进一步地，所述信号接收模块为无线信号接收器或有线信号接收器。
[0019]有益效果
[0020]本技术提出了一种钻机自动钻进监测装置、钻头机构及钻头更换预报系统，高度传感器用于采集自身所处位置的深度，扭矩测量传感器用于测量钻头体上的扭矩力大小，压力传感器用于测量钻头体在钻进的过程中所受到的压力值大小，转速传感器用于测量钻头体钻进的转速值大小。高度传感器、压力传感器、转速传感器及扭矩测量传感器所测量的数据统一传输至数据采集及存储模块中，数据采集及存储模块对接收的测量数据进行存储并通过数据信号发射模块发射到地面监控数据模块。
[0021]工作前，预先设定高度传感器和扭矩测量传感器的采集时间节点或采集时间间隔，便于根据高度传感器测量的采集的数据得到钻头体所处的深度值及钻进的速度值，以及根据扭矩测量传感器、压力传感器和转速传感器所采集的数据，进而可及时掌握全套管
钻机的施工状态，并根据施工状态判断是否需要更换钻头，并及时避免钻头损坏。该技术结构简单，操作快捷，提供的数据精确度高，为全套管旋挖钻机的施工提供安全保障。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本技术实施例提供的一种钻机钻杆+钻头体机构装置结构示意图；
[0024]图2是本技术实施例提供的钻杆机构装置结构示意图；
[0025]图3是本技术实施例提供的第一连接台装置结构平面示意图；
[0026]图4是本技术实施例提供的一种钻机钻杆+钻头体机构结构示意图；
[0027]图5是本技术实施例提供的地面监控数据模块结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻机自动钻进监测装置，其特征在于，包括扭矩测量传感器、转速传感器、压力传感器、装置壳体，以及固设于所述装置壳体内的高度传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块、电源模块；所述扭矩测量传感器、压力传感器均用于安装在钻杆的方头顶部，所述转速传感器用于安装在钻杆的弹簧托盘上；所述装置壳体用于安装在钻杆内，所述高度传感器、压力传感器、转速传感器、扭矩测量传感器、数据信号发射模块均与所述数据采集及存储模块电连接；所述扭矩测量传感器、高度传感器、压力传感器、转速传感器、数据采集及存储模块、数据信号发射模块均与所述电源模块电连接。2.根据权利要求1所述的钻机自动钻进监测装置，其特征在于，所述装置壳体内顶部固定了一根悬臂摩擦金属轴，所述悬臂摩擦金属轴下端还设置有摩擦阻片，所述摩擦阻片分别连接所述装置壳体内侧和所述悬臂摩擦金属轴表面。3.根据权利要求2所述的钻机自动钻进监测装置，其特征在于，所述装置壳体内部还设置有两个连接台，所述连接台与所述装置壳体内侧壁之间及所述连接台与所述悬臂摩擦金属轴之间均设置有滑动摩擦片。4.根据权利要求1所述的钻机自动钻进监测装置，其特征在于，还包括转盘，所述转盘包括可相对旋转的上盘和下盘，所述装置壳体固定安装在所述上盘表面，所述下盘通过横向连接螺栓与钻杆固定连接。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟庭，刘德，蒋莉斌，冯果，陈冲，刘坤，胡志勇，杨林刚，刘国华，刘胜钦，谢小明，熊立财，黄万东，张永杰，
申请(专利权)人：中国建筑第五工程局有限公司，
类型：新型
国别省市：