一种取样钻机螺旋清土装置及清土方法

摘要

本发明提供一种取样钻机螺旋清土装置，设置于钻机的导向架处，包括：驱动油缸，一端通过油缸安装座固定于导向架，另一端设置有清土臂架；清土臂架，一端与所述驱动油缸铰接，另一端为自由端；铰接座，通过自身的孔A与固定座铰接，所述固定座固定于导向架；所述铰接座上的孔B与孔A的轴线相互垂直，所述清土臂架与孔B铰接；弹簧，所述铰接座与清土臂架之间设置有用于回位的弹簧。本发明的螺旋清土装置采用的是自动清理模式，清土效率高、效果好，省去了人力劳动，省时省力。

权利要求

1.一种清土方法，其特征在于，采用取样钻机螺旋清土装置实现，所述取样钻机螺旋清土装置设置于钻机的导向架处，包括：驱动油缸（5‑2），一端通过油缸安装座（5‑1）固定于导向架（2），另一端设置有清土臂架（5‑3）；

清土臂架（5‑3），一端与所述驱动油缸（5‑2）铰接，另一端为自由端；

铰接座（5‑6），通过自身的孔A与固定座（5‑5）铰接，所述固定座（5‑5）固定于导向架（2）；

所述铰接座（5‑6）上的孔B与孔A的轴线相互垂直，所述清土臂架（5‑3）与孔B铰接；

弹簧（5‑4），所述铰接座（5‑6）与清土臂架（5‑3）之间设置有用于回位的弹簧（5‑4）；

实施方法包括以下步骤：

步骤1：钻进，通过推进油缸（1）、螺旋驱动装置（3）驱动螺旋钻杆（4）沿着导向架（2）向下旋转钻进，通过不断的增加螺旋钻杆直到钻进所需深度，此过程中驱动油缸（5‑2）油缸缩至最短，驱动清土臂架（5‑3）远离螺旋钻杆（4）的中心；

步骤2：提拔，提升螺旋钻杆（4），每次提升一根钻杆，此时螺旋片之间充满了泥土，此过程中清土臂架（5‑3）仍然远离螺旋钻杆（4）的中心；

步骤3：清土，首先将驱动油缸（5‑2）缸杆伸出，驱动清土臂架（5‑3）靠近螺旋钻杆（4）的中心，使得刮泥板（504）与螺旋钻杆（4）的内圆相切，然后通过推进油缸（1）与螺旋驱动装置（3）驱动螺旋钻杆（4）旋转向下钻进，直至整根钻杆完全钻进，此过程中螺旋钻杆（4）上的泥土会被完全清理掉；

步骤4：提拔，将驱动油缸（5‑2）油缸缩至最短，驱动清土臂架（5‑3）远离螺旋钻杆（4）的中心，提升螺旋钻杆（4），此时螺旋钻杆上的泥土已被清理干净，然后拆除第一根钻杆；

步骤5：后续钻杆依次重复步骤2‑4，直至拆除全部钻杆。

2.根据权利要求1所述的一种清土方法，其特征在于：所述油缸安装座（5‑1）固定于导向架（2）的侧面，所述固定座（5‑5）固定于导向架（2）的支腿上。

3.根据权利要求2所述的一种清土方法，其特征在于：所述固定座（5‑5）的上端面固定设置有转轴一（502），所述转轴一（502）用于与铰接座（5‑6）上的孔A铰接。

4.根据权利要求1所述的一种清土方法，其特征在于：所述铰接座（5‑6）包括竖直而设的孔A以及水平而设的孔B，所述铰接座（5‑6）的底部还设置有用于连接弹簧（5‑4）的安装孔N。

5.根据权利要求4所述的一种清土方法，其特征在于：

所述清土臂架（5‑3）的自由端设置有用于清除螺旋片上硬土的刮泥板（504）和尖齿（501），所述清土臂架（5‑3）的中间部位设置有转轴二（503）、安装孔M，所述转轴二（503）用于和铰接座（5‑6）上的孔B铰接，

所述弹簧（5‑4）一端与安装孔N连接，另一端与安装孔M连接。

说明书

一种取样钻机螺旋清土装置及清土方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环保检测设备技术领域，特别是涉及一种取样钻机螺旋清土装置及清土方法。

背景技术

[0002] 目前土壤取样钻机一般采用螺旋钻杆建井的方式建立地下水质监测井，深度一般为10‑20m，在建井过程中经常会遇到淤泥地层、硬质土壤层等各种地层，则在螺旋钻杆建井过程中，类似淤泥、硬土等地层很难在螺旋钻进的过程中排出到孔口，最终会粘附在螺旋钻杆上。现有清理螺旋泥土方案主要有两种，一是依靠人工，通常螺旋钻杆拆卸后通过人工搬运至旁边进行人工清理，费时费力，待所有螺旋钻杆泥土清理完后才能进行下一个监测井的施工，还大大降低了钻机螺旋建井施工效率；另一种是依靠自动化，但是仅适用于松软的土层，不适用与淤泥和硬土地层，例如图10方案采用毛刷方案，对于淤泥容易粘附在毛刷上，并且无法将淤泥完全从根部清除干净，对于硬土毛刷不易插入更无法清理；图11方案仅能清除螺旋片上下附近的泥土，大部分泥土还是无法清理，因此目前的自动螺旋清土方案并不成熟。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术不足，本发明提供了一种螺旋钻杆清土装置以及清土方法，可在钻杆提拔推进过程中自动快速的清理螺旋钻杆上粘附的淤泥或硬土，并且能够将螺旋片之间的泥土清理干净，而不用依靠人工清理，省时省力，同时可大大提高取样钻机螺旋建井效率。该装置结构简单，功能可靠、清土效果好、效率高。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种取样钻机螺旋清土装置，设置于钻机的导向架处，包括：

[0005] 驱动油缸，一端通过油缸安装座固定于导向架，另一端设置有清土臂架；

[0006] 清土臂架，一端与所述驱动油缸铰接，另一端为自由端；

[0007] 铰接座，通过自身的孔A与固定座铰接，所述固定座固定于导向架；

[0008] 所述铰接座上的孔B与孔A的轴线相互垂直，所述清土臂架与孔B铰接；

[0009] 弹簧，所述铰接座与清土臂架之间设置有用于回位的弹簧。

[0010] 作为本发明的一种改进，所述油缸安装座固定于导向架的侧面，所述固定座固定于导向架的支腿上。

[0011] 作为本发明的一种改进，所述固定座的上端面固定设置有转轴一，所述转轴一用于与铰接座上的孔A铰接。

[0012] 作为本发明的一种改进，所述铰接座包括竖直而设的孔A以及水平而设的孔B，所述铰接座的底部还设置有用于连接弹簧的安装孔N。

[0013] 作为本发明的一种改进，

[0014] 所述清土臂架的自由端设置有用于清除螺旋片上硬土的刮泥板和尖齿，[0015] 所述清土臂架的中间部位设置有转轴二、安装孔M，

[0016] 所述转轴二用于和铰接座上的孔B铰接，

[0017] 所述弹簧一端与安装孔N连接，另一端与安装孔M连接。

[0018] 一种清土方法，包括以下步骤：

[0019] 步骤1：钻进，通过推进油缸、螺旋驱动装置驱动螺旋钻杆沿着导向架向下旋转钻进，通过不断的增加螺旋钻杆直到钻进所需深度，此过程中驱动油缸油缸缩至最短，驱动清土臂架远离螺旋钻杆的中心；

[0020] 步骤2：提拔，提升螺旋钻杆，每次提升一根钻杆，此时螺旋片之间充满了泥土，此过程中清土臂架仍然远离螺旋螺旋钻杆的中心；

[0021] 步骤3：清土，首先将驱动油缸缸杆伸出，驱动清土臂架靠近螺旋钻杆的中心，使得刮泥板与螺旋钻杆的内圆相切，然后通过推进油缸与螺旋驱动装置驱动螺旋钻杆旋转向下钻进，直至整根钻杆完全钻进，此过程中螺旋钻杆上的泥土会被完全清理掉；

[0022] 步骤4：提拔，将驱动油缸油缸缩至最短，驱动清土臂架远离螺旋钻杆的中心，提升螺旋钻杆，此时螺旋钻杆上的泥土已被清理干净，然后拆除第一根钻杆；

[0023] 步骤5：后续钻杆依次重复步骤2‑4，直至拆除全部钻杆。

[0024] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0025] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

[0026] 图1为本发明螺旋清土装置的安装位置结构图；

[0027] 图2为图在A处放大的螺旋清土装置的结构示意图；

[0028] 图3为本发明固定座的结构示意图；

[0029] 图4为本发明铰接座的结构示意图；

[0030] 图5为本发明清土臂架的结构示意图；

[0031] 图6为清土方法步骤钻进的工作状态图；

[0032] 图7为清土方法步骤提拔的工作状态图；

[0033] 图8为清土方法步骤清土的工作状态图；

[0034] 图9为清土方法步骤提拔的工作状态图；

[0035] 图10为现有技术中毛刷方案的示意图；

[0036] 图11为现有技术中另一方案的示意图。

[0037] 图中各构件为：

[0038] 1—推进油缸，2—导向架，3—螺旋驱动装置，4—螺旋钻杆，5—螺旋清土装置，[0039] 5‑1—油缸安装座，5‑2—驱动油缸，5‑3—清土臂架，5‑4—弹簧，5‑5—固定座，5‑6—铰接座，501—尖齿，502—转轴一，503—转轴二，504—刮泥板。

具体实施方式

[0040] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0041] 请参阅图1，一种取样钻机螺旋清土装置，设置于钻机的导向架处，包括：

[0042] 驱动油缸5‑2，一端通过油缸安装座5‑1固定于导向架2，另一端设置有清土臂架5‑3；

[0043] 清土臂架5‑3，一端与所述驱动油缸5‑2铰接，另一端为自由端；

[0044] 铰接座5‑6，通过自身的孔A与固定座5‑5铰接，所述固定座5‑5固定于导向架2；

[0045] 所述铰接座5‑6上的孔B与孔A的轴线相互垂直，所述清土臂架5‑3与孔B铰接；

[0046] 弹簧5‑4，所述铰接座5‑6与清土臂架5‑3之间设置有用于回位的弹簧5‑4。

[0047] 所述油缸安装座5‑1固定于导向架2的侧面，所述固定座5‑5固定于导向架2的支腿上。

[0048] 所述固定座5‑5的上端面固定设置有转轴一502，所述转轴一502用于与铰接座5‑6上的孔A铰接。

[0049] 所述铰接座5‑6包括竖直而设的孔A以及水平而设的孔B，所述铰接座5‑6的底部还设置有用于连接弹簧5‑4的安装孔N。

[0050] 所述清土臂架5‑3的自由端设置有用于清除螺旋片上硬土的刮泥板504和尖齿501，

[0051] 所述清土臂架5‑3的中间部位设置有转轴二503、安装孔M，

[0052] 所述转轴二503用于和铰接座5‑6上的孔B铰接，

[0053] 所述弹簧5‑4一端与安装孔N连接，另一端与安装孔M连接。

[0054] 本发明提供的一种取样钻机螺旋清土装置，其主要结构为：

[0055] 一种取样钻机螺旋清土装置，主要包括推进油缸1、导向架2、螺旋驱动装置3、螺旋钻杆4以及螺旋清土装置5；推进油缸1用于螺旋钻进过程中的提升与进给功能，导向架2为螺旋钻进过程提供导向与支撑作用，螺旋驱动装置3主要功能为驱动螺旋钻杆4的旋转。

[0056] 螺旋清土装置5主要包括油缸安装座5‑1、驱动油缸5‑2、清土臂架5‑3、弹簧5‑4、固定座5‑5、铰接座5‑6，其中油缸安装座5‑1与固定座5‑5分别通过紧固件安装在导向架的侧面与支腿上。

[0057] 驱动油缸5‑1缸筒端与油缸安装座5‑1通过销轴进行球铰连接，另一端与清土臂架5‑3通过销轴进行铰接，通过此种方式连接驱动油缸5‑2可实现上下与左右方向的偏摆。

[0058] 固定座5‑5通过紧固件与导向架2的支腿固定连接，固定座5‑5包含转轴一502，与铰接座5‑6的孔A进行铰接，转轴一502顶部为螺纹形式，可通过螺母对铰接座5‑6进行轴向固定，可实现铰接座5‑6相对于固定座5‑5的前后方向旋转。

[0059] 清土臂架5‑3包含转轴二503、弹簧安装孔M，清土臂架5‑3通过转轴二503与铰接座5‑6的孔B进行铰接，转轴二503的顶部为螺纹形式，可通过螺母对清土臂架进行轴向固定，铰接座5‑6的孔A与孔B轴线为垂直设计，可实现清土臂架5‑3相对于铰接座的上下方向旋转。

[0060] 铰接座5‑6设置有弹簧安装孔N，清土臂架5‑3设置有弹簧安装孔M，弹簧5‑4一端与安装孔M相连，另一端与安装孔N相连，即可实现两者之间的弹性支承。

[0061] 清土臂架5‑3还包括刮泥板504、多个尖齿501，对于螺旋片之间的硬土可以依靠尖齿501进行清除，对于淤泥软土等土壤可以采用刮泥板504进行清除。

[0062] 其具体工作过程为：主要包括油缸安装座5‑1、驱动油缸5‑2、清土臂架5‑3、弹簧5‑4、固定座5‑5、铰接座5‑6，其中油缸安装座5‑1与固定座5‑5分别通过紧固件安装在导向架的侧面与支腿上。驱动油缸5‑2一端与安装座通过球铰铰接，另一端与清土臂架5‑3铰接，用于驱动清土臂架5‑3靠近或远离螺旋钻杆4。当对螺旋钻杆4进行清土时，钻杆旋转与进给是同步进行的，当螺旋钻杆上下运动时，其螺旋片会不可避免的会与刮泥板504进行接触，进而会驱动清土臂架上下运动，此时清土臂架5‑3会沿着转轴二503的轴线相对铰接座5‑6上下摆动，同时清土臂架5‑3与铰接座5‑6之间通过弹簧进行弹性连接，当螺旋片与刮泥板504分开始，清土臂架5‑3会恢复原位，此发明解决了螺旋钻杆旋转与进给速度不匹配时螺旋片对清土臂架的损坏，同时大大降低了机手对旋转与进给速度匹配控制的要求。

[0063] 本发明提供的一种清土方法，包括以下步骤：

[0064] 步骤1：钻进，通过推进油缸1、螺旋驱动装置3驱动螺旋钻杆4沿着导向架2向下旋转钻进，通过不断的增加螺旋钻杆直到钻进所需深度，此过程中驱动油缸5‑2油缸缩至最短，驱动清土臂架5‑3远离螺旋钻杆4的中心；

[0065] 步骤2：提拔，提升螺旋钻杆4，每次提升一根钻杆，此时螺旋片之间充满了泥土，此过程中清土臂架5‑3仍然远离螺旋螺旋钻杆4的中心；

[0066] 步骤3：清土，首先将驱动油缸5‑2缸杆伸出，驱动清土臂架5‑3靠近螺旋钻杆4的中心，使得刮泥板504与螺旋钻杆4的内圆相切，然后通过推进油缸1与螺旋驱动装置3驱动螺旋钻杆4旋转向下钻进，直至整根钻杆完全钻进，此过程中螺旋钻杆4上的泥土会被完全清理掉；

[0067] 步骤4：提拔，将驱动油缸5‑2油缸缩至最短，驱动清土臂架5‑3远离螺旋钻杆4的中心，提升螺旋钻杆4，此时螺旋钻杆上的泥土已被清理干净，然后拆除第一根钻杆；

[0068] 步骤5：后续钻杆依次重复步骤2‑4，直至拆除全部钻杆。

[0069] 本发明提供的一种取样钻机螺旋清土装置及清土方法，适用于清理淤泥、硬土等各种土壤地层，结构简单、可靠耐用；

[0070] 本发明的螺旋清土装置采用的是自动清理模式，清土效率高、效果好，省去了人力劳动，省时省力；

[0071] 本发明解决了钻进与旋转速度不匹配时，螺旋片对刮泥板的损坏问题，大大降低了对螺旋操作机手的控制难度要求。

[0072] 本发明的螺旋清土装置是沿着螺旋钻杆内圆进行泥土的清理，并不是目前采用的沿着螺旋片向内清理的模式，避免了内圆面泥土无法清理的问题，本发明清土效果更好。

[0073] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内中。