一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机
技术领域
本发明涉及钻探设备技术领域，具体为一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机。
背景技术
高山、高海拔地区的地质勘探一直是西部地区地质调查的重要课题。这些地区大多具有地势陡峻、低温低氧、水源缺乏等特点。在这种地质环境下进行钻探施工，要求钻机具有质量轻、可拆卸度高等特点，传统的钻探设备存在机具运输困难、施工难度大、施工和搬运成本高等不足。
轻便钻机是指移动轻便，体积小质量轻，可钻进土层和一般岩层的钻机，适用于多种复杂环境的地质勘探。目前，国内常见的轻便钻机大多采用液压驱动、回转钻进的方式，整体结构比较复杂，拆迁搬运困难，并且普通的回转钻进方式不适用于缺少水源的高山、高海拔地区。部分轻便钻机采用振动冲击的钻进方式，而一般的振动冲击器单个组件质量大不宜拆分，并且钻具工作时容易造成钻机整体晃动，运行不稳定，也不适用于高山、高海拔区域。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机。
本发明提供一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机，包括底座、钻杆、钻头、升降装置和驱动装置，所述底座为“U”字型结构，其水平设置，所述升降装置设置在所述底座的上端，并与所述底座可拆卸连接，所述驱动装置设置在所述底座开口端的上方，并与所述升降装置传动连接，所述升降装置用于带动所述驱动装置上下移动至远离或靠近所述底座，所述驱动装置的驱动端朝下设置，所述钻杆竖直设置在所述驱动装置的下方，其上端与所述驱动装置的驱动端可拆卸连接，所述钻头可拆卸的安装在所述钻杆的下端，所述驱动装置用于驱动所述钻杆带动所述钻头转动。
进一步地，所述升降装置包括支架、升降筒和升降机构，所述支架为矩形体结构，其竖直设置在所述底座的上端，并与所述底座可拆卸连接，所述升降筒为圆筒结构，其套设在所述支架外，所述升降机构设置在所述支架上，其与所述升降筒传动连接，其可驱动所述升降筒沿所述支架的长度方向移动，所述驱动装置与所述升降筒可拆卸连接。
进一步地，所述升降机构包括上齿轮、下齿轮、传动链条和第二驱动单元，所述支架的内部中空，其靠近所述底座开口的一侧设有两个与其内部连通的第一通孔，且两个所述第一通孔分别上下间隔分布，所述上齿轮和下齿轮对应的设置在两个所述第一通孔内，并与所述支架转动连接，其齿轮面穿过对应的所述第一通孔伸出所述支架外，所述传动链条设置在所述上齿轮和所述下齿轮之间，并分别与所述上齿轮和所述下齿轮啮合，所述升降筒的内壁上设有与所述传动链条相适配的链条卡齿，所述链条卡齿与所述传动链条固定连接，所述第二驱动单元与所述上齿轮传动连接，并可驱动所述上齿轮带动所述传动链条和所述升降筒上下移动。
进一步地，所述第二驱动单元为“Z”字型的升降手柄，所述升降手柄的上端穿过所述支架与所述上齿轮传动连接，并可驱动转轴带动上齿轮转动。
进一步地，所述支架相对的两侧侧面上设有沿其长度方向设置的条形滑槽，所述条形滑槽的上下两端均延伸至靠近所述支架的上下两端，所述升降筒的内壁上设有与两个所述条形滑槽对应设置的滚珠组件，两组所述滚珠组件分别沿所述升降筒的周向间隔分布，并嵌入对应的所述条形滑槽内，所述滚珠组件可沿对应的所述条形滑槽移动。
进一步地，所述滚珠组件包括多个沿升降筒轴向均匀分布的滚珠，且多个滚珠均嵌入对应的所述条形滑槽内。
进一步地，所述驱动装置包括第一驱动单元、动力头和动力轴，所述动力头设置在底座开口端的上方，其通过连接件与所述升降筒的外周可拆卸连接，所述动力头的上端设有竖直贯穿其设置的第二通孔，所述动力轴的上端同轴设置在所述第二通孔内，并与所述第二通孔转动连接，所述钻杆为圆杆，其内部中空且上端敞口，所述动力轴的下端穿过所述钻杆的上端伸入所述钻杆内，并与所述钻杆可拆卸连接，所述第一驱动单元可拆卸的设置在所述动力头的上端，其驱动端伸入所述第二通孔内与所述动力轴传动连接，并可驱动所述所述动力轴带动所述钻杆转动。
进一步地，所述第一驱动单元包括汽油机和变速箱，所述变速箱可拆卸的安装在所述动力头的上端，所述汽油机固定在所述变速箱的上端，其驱动轴穿过所述变速箱伸入所述第二通孔内，并与所述动力轴传动连接，所述变速箱内设有离合器和变速器，所述离合器和所述变速器均设置在汽油机的驱动轴上。
进一步地，所述底座由横梁和两块底板组成的“U”字型结构，且两块所述底板分别设置在所述横梁的两端，并均与所述横梁可拆卸连接，所述横梁的中部设有竖直贯穿其设置并与所述支架相适配的卡槽，所述支架的下端可拆卸的安装在所述卡槽内。
进一步地，所述钻杆的外壁上设有沿其轴向分布的第二外螺纹。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所述的一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机，其具有以下有益效果：
(1)本发明所述的钻机具有结构简单、体积小巧、操作方便、实用性强和工作效率高等优点；
(2)本发明所述钻机的可拆卸度高，且大部分组件均通过螺栓和螺纹连接固定，不仅拆装方便，且实施成本低，可显著提高钻机的便携性能，便于分装搬移，以满足高山、高海拔等钻探难度大的地区钻进需求，降低钻探成本；
(3)本发明所述钻机采用无需水泵供水的螺旋钻进方式，并在回转过程中，可通过钻杆上的上升螺旋把岩粉从钻孔内输送出来，以满足缺水地区钻探需求。
附图说明
图1是本发明所述一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机的结构示意图；
图2是本发明所述支架和底座的结构示意图；
图3是本发明所述支架和底座的结构示意图；
图4是本发明所述升降筒的结构示意图；
图5是本发明所述动力头的结构示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1-5，本发明的实施例提供了一种适用于高山、高海拔地区的地质勘探轻便钻机，包括底座、钻杆20、钻头30、升降装置和驱动装置，所述底座为“U”字型结构，其水平设置，所述升降装置用于驱动所述驱动装置沿其长度方向移动，其包括支架40、升降筒41和升降机构，所述支架40为内部中空的矩形体结构，其竖直设置在所述底座的上端，并与所述底座可拆卸连接，所述升降机构设置在支架40上，其用于带动驱动装置移动，其包括上齿轮42、下齿轮43、传动链条44和第二驱动单元45，所述支架40靠近所述底座开口的一侧设有两个与其内部连通的第一通孔(图中未示出)，且两个所述第一通孔分别上下间隔分布，所述上齿轮42和下齿轮43对应的设置在两个所述第一通孔内，其齿轮面穿过对应的所述第一通孔伸出所述支架40外，所述传动链条44设置在所述上齿轮42和所述下齿轮43之间，并与所述上齿轮42和所述下齿轮43啮合，所述升降筒41为圆筒结构，其套设在所述支架40外，并与所述传动链条44固定连接，所述第二驱动单元45与所述上齿轮42传动连接，并可驱动所述上齿轮42带动所述传动链条44和所述升降筒41上下移动，所述驱动装置包括第一驱动单元、动力头50和动力轴51，所述动力头50设置在所述底座开口端的上方，其通过连接件与所述升降筒41固定连接，其下端竖直设有动力轴51，所述第一驱动单元设置在所述动力头50的上端，并与所述动力轴51传动连接，其可驱动所述动力轴51转动，所述钻杆20为圆杆，其内部中空且上端敞口，所述钻杆20同轴套设在所述动力轴51外，并与所述动力轴51可拆卸连接，所述钻头30可拆卸的安装在所述钻杆20的下端。
在本发明中，下齿轮43的轴向沿水平方向设置，其设置在所述支架40内，所述支架40内对应下齿轮43的安装位置设有沿支架40宽度方向设置的下转轴，下转轴的两端与支架40对应侧的内壁转动连接，下齿轮43同轴套设在下转轴上，其齿轮面穿过对应的第一通孔伸出支架40外，对应的，所述上齿轮42通过沿支架40宽度方向设置的上转轴与所述支架40对应侧的内壁转动连接，所述第二驱动单元45为“Z”字型的升降手柄，所述升降手柄的上端穿过支架40与上转轴的一端固定连接，在外力作用下，升降手柄可驱动转轴带动上齿轮42转动，升降手柄可控制钻头升降，可为钻头向下钻进提供所需轴向应力。为了方便持握，升降手柄上设有防滑套(图中未示出)。在升降装置的作用下，可带动钻杆20上下移动，以调整钻杆20的高度位置，进而实现钻探作用。本发明对动力头50的结构不进行限定，其可以为圆柱体结构或矩形体结构，对应的，本发明中的动力头50为圆柱体结构。本发明所述钻机，其底座与支架40、动力头50与支架40以及第一驱动单元与动力头50均可进行拆分，可显著提高钻机携带的便利性，满足山、高海拔地区作业需要。
在上述实施例中，所述底座由横梁10和两块底板11组成的“U”字型结构，且两块所述底板11均为矩形结构，其分别设置在所述横梁10的两端，并均与所述横梁10可拆卸连接，横梁10的中部设有竖直贯穿其设置并与支架40相适配的卡槽(图中未示出)，横梁10的两侧分别沿水平方向设置并与卡槽内部连通的第三螺纹通孔(图中未示出)，所述支架40的下端伸入卡槽内，每个第三螺纹通孔内均螺纹安装有第二螺栓(图中未示出)，通过拧紧所述第二螺栓，可将支架40固定在卡槽内。
在本发明中，所述底板11与所述横梁10之间通过螺柱进行可拆卸连接，螺柱固定的固定连接方式具有拆装方便和实施成本低等优点，其为现有技术，在此对其具体连接方法不再进行赘述。而横梁10与底板11之间的可拆卸连接结构，可方便对钻机进行拆装和组合，提高钻机携带的便利性。为了增加底板11与地面的摩擦力，底板11的底部设有“W”型的防滑垫。
在上述实施例中，所述升降筒41的内壁上设有沿其轴向设置并与所述传动链条44相适配的链条卡齿46，所述链条卡齿46与所述传动链条44固定连接。
在本发明中，通过传动链条44与链条卡齿46的传动连接，以实现带动升降筒41的上下移动，进而达到调整动力头50和钻杆20高度位置的目的。
在上述实施例中，所述支架40相对的两侧侧面上设有沿其长度方向设置的条形滑槽47，所述条形滑槽47的上下两端均延伸至靠近所述支架40的上下两端，所述升降筒41的内壁上设有与两个所述条形滑槽47对应设置的滚珠组件，两组所述滚珠组件分别沿所述升降筒41的周向间隔分布，并嵌入对应的所述条形滑槽47内，所述滚珠组件可沿对应的所述条形滑槽47移动。
在本发明中，所述滚珠组件包括多个沿升降筒41轴向均匀分布的滚珠48，且多个滚珠48均嵌入对应的所述条形滑槽47内。条形滑槽47和滚珠48可保证升降筒41移动轨迹的平直性，防止升降筒41在上下移动过程中轨迹发生偏移，影响钻机的正常使用。滚珠48的直径与条形滑槽47的槽径相适配。
在上述实施例中，所述第一驱动单元包括汽油机53，所述动力头50上设有竖直贯穿其设置的第二通孔54，所述动力轴51的上端伸入所述第二通孔54内，并与所述第二通孔54转动连接，所述汽油机53设置在所述动力头50的上端，其驱动轴上依次设有离合器(图中未示出)和变速器(图中未示出)，所述汽油机53的驱动轴伸入所述第二通孔54内并与所述动力轴51传动连接，并可驱动所述动力轴51转动。
在本发明中，本发明采用汽油机作为动力源，以摒弃传统的液压驱动动力源，相比于其它类型的动力源，汽油机具有结构简单轻便、工作负荷小、运转稳定等特点。为了提高对离合器和变速器的防护，还设有变速箱55，所述变速箱55设置在所述动力头50的上端，其下端设有与第二通孔54相适配的的连接底座56，所述连接底座56与所述第二通孔54螺纹连接，以实现变速箱55与动力头50的可拆卸连接。连接底座56上设有与第二通孔54连通的第三通孔(图中未示出)，变速箱55上竖直设有分别与其内部和第三通孔连通的第四通孔(图中未示出)，离合器和变速器均设置在变速箱55内，汽油机53的驱动轴分别穿过第三通孔和第四通孔伸入第二通孔54内。其中，需要说明的是，汽油机53的驱动轴上设有离合器和变速器，可方便对汽油机53的转速进行调节。而离合器和变速器与汽油机53驱动轴的连接方法适用于现有技术。
在上述实施例中，所述连接件包括第一连接耳60和第二连接耳61，所述第一连接耳60设置沿所述升降筒41的径向竖直在所述升降筒41的外壁上，其上设有多个第一螺纹通孔62，所述第二连接耳61沿所述动力头50的径向竖直在所述动力头50的外壁上，其上设有与多个第一螺纹通孔62匹配的第二螺纹通孔63，所述第一螺纹通孔62与对应的所述第二螺纹通孔63连通，以形成螺纹通道，每个所述螺纹通道内均设有第一螺栓，通过拧紧所述第一螺栓(图中未示出)，即可将所述第一连接耳60与第二连接耳61连接固定。
在本发明中，螺栓固定的可拆卸连接方式具有拆装方便和实施成本低等优点。而作为本发明中的动力头50和升降筒41之间可拆卸连接的另一种实施例，其还可通过卡箍进行可拆卸连接。
在上述实施例中，所述动力轴51上设有沿其轴向设置的第一外螺纹(图中未示出)，所述钻杆20的内壁上设有沿其轴向分布并与所述第一外螺纹匹配的内螺纹(图中未示出)，所述动力轴51的下端穿过所述钻杆20的上端伸入所述钻杆20内，所述钻杆20与所述动力轴51通过第一外螺纹和内螺纹进行螺纹连接。
在本发明中，螺纹连接方式具有拆装方便和实施成本低等优点。
在上述实施例中，所述钻杆20的外壁上设有沿其轴向分布的第二外螺纹21，所述钻头30螺纹安装在所述钻杆20的下端。
在本发明中，螺纹连接方式具有拆装方便和实施成本低等优点，而钻杆20的外壁上第二外螺纹21有利于将把岩粉从钻孔内输送出来。本发明中钻头30的结构适用于现有技术。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
