一种多单元深井钻机及其打孔方法技术

本发明专利技术公开了一种多单元深井钻机及其打孔方法，包括支撑调平装置以及可转动的安装在支撑调平装置正下方的整机旋转装置，所述整机旋转装置上安装有同步伸缩装置，所述同步伸缩装置连接有呈环形阵列排布在整机旋转装置四周边缘的M个钻筒单元组件，本发明专利技术具有智能化的特点，当某个钻筒在钻孔遇到特殊地质时，其扭力及转速状态数据会发生变动，信号会传递到伺服电机，伺服电机将信号发送到PLC控制器，PLC控制器会通过预设的程序，发送相应指令到伺服电机，伺服电机对钻筒的转速及扭力作出相应的调整，避免强行钻孔损坏设备；大大延长了设备的使用寿命；同时本设备打孔时具有极高的效率，对于不同孔径的钻孔，通过同步伸缩装置的作用，以适配不同的打孔孔径，通用性较强。通用性较强。通用性较强。

【技术实现步骤摘要】
一种多单元深井钻机及其打孔方法


[0001]本专利技术涉及基桩钻孔
，特别是一种多单元深井钻机及其打孔方法。

技术介绍

[0002]现有的基桩工程中常常使用基桩钻机进行打孔，基桩钻机主要包括机体和打孔用的螺旋钻杆，根据需要打孔的孔径，选取合适直径的螺旋钻杆安装在机体上，使得螺旋钻杆的钻头竖直朝下并转动，实现在地面上钻孔。
[0003]目前在实际施工中所采用的钻机虽然可以对基桩进行打孔，但是现有的钻机大多为单头，需要进行多次重复打孔，不仅费时费力，而且工作效率不高，传统的螺旋钻机对较硬的岩石层难以打孔，在碰到土质结构比较复杂的情况时，如软硬结合的土质结构(粘土与岩石不规则的排布)，施工时螺旋钻机的钻头碰到硬物时磨损较为严重，打孔效率极低，很容易损坏钻杆，有时土质软硬分布不规则也容易导致螺旋钻杆发生偏位，造成打孔的精度不够；荷兰斯伦贝谢技术有限公司专利技术了一种混合钻头专利(CN202080051772.1)，这种结构在钻孔过程中，需要配合较长的推杆，孔越深需要适配的推杆越长，并且对于孔径大小不一的钻孔，需要定制与其直径相配的钻头，对于需要不同直径的打孔作业，就需要定制很多个不同直径的钻头，钻孔设备的成本很高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多单元深井钻机及其打孔方法，能够在打孔过程智能化检测到土质情况，并根据土质情况适当的调整钻筒的打孔状态(速度﹑高度和扭力)，同时本设备可以调节孔径大小，适配不同的打孔作业且省时省力，并且工作效率较高。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种多单元深井钻机，包括支撑调平装置以及可转动的安装在支撑调平装置正下方的整机旋转装置，所述整机旋转装置上安装有同步伸缩装置，所述同步伸缩装置连接有呈环形阵列排布在整机旋转装置四周边缘的M个钻筒单元组件。
[0007]更具体的，支撑调平装置包括支撑板，所述支撑板上端等间隔排布有四组支撑杆调节组件，所述四组支撑杆调节组件均包括安装在支撑板的调节驱动电机以及与调节驱动电机连接的调节齿轮箱，所述调节齿轮箱传动连接一调节丝杆模组，调节丝杆模组一端滑动套设有调节顶杆，四组支撑杆调节组件邻侧排布有四组导轮。
[0008]更具体的，整机旋转装置包括通过中心转轴与支撑板铰接的旋转支架，旋转支架包括通过立柱固定连接的顶板和底板，顶板上端中心安装有中心齿轮盘，中心齿轮盘一侧设置有与中心齿轮盘啮合的齿轮箱，齿轮箱与一安装在顶板的整机旋转电机传动连接，顶板和底板上固定安装有多个呈放射状排布的导轨，所述M个钻筒单元组件滑动连接在导轨上。
[0009]更具体的，同步伸缩装置包括安装在立柱上且呈上下排列的上伸缩组件和下伸缩组件，上伸缩组件和下伸缩组件之间传动连接一同步主轴，所述同步主轴上端传动连接有
伸缩驱动电机，上伸缩组件和下伸缩组件均包括安装外壳，所述安装外壳内设置有两两啮合且环绕一圈的M组伞齿轮，M组伞齿轮具有M个输出轴，所述M个输出轴延伸至安装壳体外侧并传动连接有M个辐状丝杆，M个辐状丝杆上设置有M个丝杆滑套，所述M个丝杆滑套与M个钻筒单元组件一一对应连接，上伸缩组件和下伸缩组件的其中上下位置正对的两个伞齿轮输出轴上设置有输入齿轮，所述同步主轴的上端和下端均设置有与输入齿轮啮合的同步齿轮。
[0010]更具体的，M个辐状丝杆中的任意相邻两个具有方向相反的螺纹。
[0011]更具体的，钻筒单元组件包括通过导柱固定连接的上安装板和下安装板，所述上安装板和下安装板之间设置有可上下滑动的钻机支架，所述上安装板和下安装板之间连接有钻机升降丝杆，上安装板上设置有与钻机升降丝杆一端传动连接的钻筒升降电机，所述钻机支架通过丝杆滑套装配在钻机升降丝杆上且与导柱滑动连接，所述钻机支架上固定安装有主轴套筒，所述主轴套筒内设置有可转动的钻筒主轴，所述钻筒主轴内设置有与上安装板连接的脱料杆，所述钻筒主轴上端与安装在钻机支架的钻筒马达传动连接，所述钻筒主轴下端连接有钻筒。
[0012]更具体的，所述脱料杆内设置有上下贯通的导水孔，脱料杆上端通过管路连通外部水源。
[0013]更具体的，所述底板下表面设置有向上凹陷的锥形斜面，锥形斜面的中心设置有定位凹槽。
[0014]更具体的，还包括一个定位支撑件，所述定位支撑件包括支撑立柱，支撑立柱的顶端设置有定位球，支撑立柱的外侧固定连接有法兰盘。
[0015]更具体的，M的值为8。
[0016]更具体的，还包括一PLC控制器，所述钻筒升降电机﹑钻筒马达﹑调节驱动电机﹑整机旋转电机﹑伸缩驱动电机均采用伺服电机且与PLC控制器连接。
[0017]更具体的，钻筒马达为液压马达或伺服电机。
[0018]更具体的，支撑调平装置上还设置有多个角度传感器，所述多个角度传感器与PLC控制器电连接。
[0019]一种多单元深井钻机的打孔方法，包括如下步骤：
[0020]1).在打孔位置安装导筒，所述导筒的直径与打孔的直径相配，在打孔位置中心钻小孔并固定定位支撑件；
[0021]2).将多单元深井钻机吊起并放入导筒内，支撑板的四组导轮支撑在导筒内壁上且整机受重力下落，最终底板下表面定位凹槽与定位支撑件的定位球相吻合；
[0022]3).随后四组调节驱动电机启动调节顶杆来回伸缩，以调节支撑板及整机的倾斜角度和支撑力度；
[0023]4).随后伸缩驱动电机启动，使M组钻筒单元组件沿放射状排布的导轨向外移动以调节与打孔直径相配的钻筒位置；
[0024]5).随后M组钻筒马达驱动M组钻筒高速旋转进行钻孔，同时钻筒升降电机配合驱动钻筒发生升降，钻孔的过程中，外部水源通过脱料杆底端流出对钻筒进行冷却；
[0025]6).当钻到一定深度时，钻筒升降电机驱动钻筒上抬，随后整机旋转电机驱动旋转支架及M个钻筒单元组件同步转动一个角度，对已成孔的邻接区域继续钻孔，随后重复5)步
骤的操作；
[0026]7).重复6)步骤的操作N次直至形成一个一个邻接的环形阵列孔，环形阵列孔的中部形成分隔开后的芯料，随后吊起本设备；
[0027]8).利用液压劈裂棒插入环形阵列孔隙中使芯料底部断开；
[0028]9).将膨胀螺丝打入芯料内，然后吊走芯料，随后重复2)
‑
8)步骤。
[0029]由于采用了上述技术方案，本专利技术具有智能化的特点，在钻孔过程中，当某个钻筒在钻孔遇到特殊地质时(如地下岩层等硬物)，其扭力及转速状态数据会发生变动，这个变动信号会传递到伺服电机或变频器，伺服电机将信号发送到PLC控制器，PLC控制器经过分析，利用预设的程序(PLC控制器内预存有多种针对不同地质状态的控制模式)，发送相应指令到伺服电机，伺服电机对钻筒的转速及扭力作出相应的调整，某些情况下，还需要抬升钻筒进行缓冲，以避免强行钻孔损坏设备；这种操作方法大大延长了设备的使用寿命；因此本设备可以适用于比较复杂的地质条件。由于本钻头自带动力，不需要较长的驱动推杆，且采用钢绳吊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多单元深井钻机，其特征是：包括支撑调平装置(1)以及可转动的安装在支撑调平装置(1)正下方的整机旋转装置(2)，所述整机旋转装置(2)上安装有同步伸缩装置(3)，所述同步伸缩装置(3)连接有呈环形阵列排布在整机旋转装置(2)四周边缘的M个钻筒单元组件(4)。2.如权利要求1所述的多单元深井钻机，其特征是：支撑调平装置(1)包括支撑板(10)，所述支撑板(10)上端等间隔排布有四组支撑杆调节组件，所述四组支撑杆调节组件均包括安装在支撑板(10)的调节驱动电机(11)以及与调节驱动电机(11)连接的调节齿轮箱(12)，所述调节齿轮箱(12)传动连接一调节丝杆模组(13)，调节丝杆模组(13)一端滑动套设有调节顶杆(14)，四组支撑杆调节组件邻侧排布有四组导轮(15)。3.如权利要求2所述的多单元深井钻机，其特征是：整机旋转装置(2)包括通过中心转轴(20)与支撑板(10)铰接的旋转支架，旋转支架包括通过立柱(23)固定连接的顶板(21)和底板(22)，顶板(21)上端中心安装有中心齿轮盘(27)，中心齿轮盘(27)一侧设置有与中心齿轮盘啮合的齿轮箱(26)，齿轮箱(26)与一安装在顶板(21)的整机旋转电机(25)传动连接，顶板(21)和底板(22)上固定安装有多个呈放射状排布的导轨(24)，所述M个钻筒单元组件(4)滑动连接在导轨(24)上。4.如权利要求3所述的多单元深井钻机，其特征是：同步伸缩装置(3)包括安装在立柱(23)上且呈上下排列的上伸缩组件(31)和下伸缩组件(32)，上伸缩组件(31)和下伸缩组件(32)之间传动连接一同步主轴(33)，所述同步主轴(33)上端传动连接有伸缩驱动电机，上伸缩组件(31)和下伸缩组件(32)均包括安装外壳，所述安装外壳内设置有两两啮合且环绕一圈的M组伞齿轮(311)，M组伞齿轮(311)具有M个输出轴，所述M个输出轴延伸至安装壳体外侧并传动连接有M个辐状丝杆(312)，M个辐状丝杆(312)上设置有M个丝杆滑套，所述M个丝杆滑套与M个钻筒单元组件(4)一一对应连接，上伸缩组件(31)和下伸缩组件(32)的其中上下位置正对的两个伞齿轮输出轴上设置有输入齿轮，所述同步主轴(33)的上端和下端均设置有与输入齿轮啮合的同步齿轮(330)。5.如权利要求4所述的多单元深井钻机，其特征是：M个辐状丝杆(312)中的任意相邻两个具有方向相反的螺纹。6.如权利要求1所述的多单元深井钻机，其特征是：钻筒单元组件(4)包括通过导柱(41)固定连接的上安装板(42)和下安装板(43)，所述上安装板(42)和下安装板(43)之间设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，朱贵林，
申请(专利权)人：深圳鑫钻建设科技有限公司，
类型：发明
国别省市：