[發明專利]智能防斷裂鉆孔取芯機及其使用方法

在審

• 申請號: 201610173652.4
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN105649528A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 林斌;徐冬;鄒文
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B25/00;E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及巖石爆破工具領域，尤其涉及智能防斷裂鉆孔取芯機及其使用方法。

背景技術

現有鉆孔取芯機在使用時隨著鉆頭下降，已鉆取巖石部分在鉆頭內處于自由狀態，隨著 鉆頭快速旋轉，鉆頭內壁與自由狀態的巖芯觸碰時容易將其內的柱狀巖芯從軟弱結構面扭斷， 易造成巖樣的損壞；現有鉆孔取芯機在鉆取軟巖及層狀巖石時，極易使軟巖沿各種巖石界面 扭斷，且扭斷后的軟巖卡在取芯鋼管內難以取出，需反復敲打震動鋼管并配合流水沖刷才能 將鉆頭內碎巖震松取出，這樣就會對鉆頭造成損傷，而且效率極低；現有鉆孔取芯機的最大 鉆削深度是固定的，若巖石取芯高度小于最大鉆削深度時，只能通過在行程控制部位加特定 高度的墊塊控制鉆削深度，這種方式既不方便，也不精確，也不能在取樣過程中實時獲得準 確的鉆削深度。

發明內容

本發明提供的智能防斷裂鉆孔取芯機及其使用方法，增設了彈簧、壓力傳感器、單片機、 顯示器，能夠在工作過程中通過鉆桿內彈簧受壓縮不斷增加巖樣軸向壓力來提高巖樣界面摩 阻力而保護巖樣不易斷裂破碎，達到防斷裂的作用；鉆桿抬升時，位于鉆桿內的巖樣在彈簧 回彈伸長，自動將巖樣壓迫退出鉆桿，確保巖樣不會卡在鉆桿內；能夠根據預設的鉆進深度， 自動完成鉆進工作，實現自動控制智能化；還可以根據彈簧、壓力傳感器、單片機、顯示器 對實時鉆進深度進行顯示，使用方便，進而大大提高了工作效率。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

本發明第一方面提供智能防斷裂鉆孔取芯機，包括：鉆桿，所述鉆桿一端連接鉆頭，所 述鉆桿的中部連接水管，所述鉆桿的另一端連接轉動軸，所述鉆桿固定于設備平臺的一端， 所述設備平臺的另一端咬合于傳動絲桿上，所述設備平臺的中間穿過平滑立柱，所述平滑立 柱的上端固定小電機和傳動齒輪，所述單片機與所述顯示器和輸入設備連接，所述立柱下端 連接固定支撐座，工作電動機用于提供鉆進動力，所述工作電動機上設有開關組；

所述鉆桿內部設有彈簧，所述彈簧的上端與轉動軸連接，下端面與鉆頭齊平可自由壓縮 或伸長移動，所述轉動軸分別設有壓力傳感器和平動轉軸，所述壓力傳感器和所述平動轉軸 之間設有連接軸。

本發明第二方面提供智能防斷裂鉆孔取芯機使用方法，包括：

通過輸入設備輸入待鉆削深度S，以便在完成所述待鉆削深度時自動停止鉆削；

打開開關，開啟工作電動機，所述電動機帶動轉動軸高速轉動，所述轉動軸帶動鉆頭高 速轉動，將鉆頭置于待鉆削巖石上端，開啟小電機下行開關，通過傳動絲桿驅動鉆桿向下移 動，對待鉆削巖石進行鉆削；

隨著所述鉆頭的鉆削，彈簧受到向上的壓力產生形變，壓力傳感器測得所述彈簧所受的 實時壓力值，并將其傳送給單片機；

所述單片機獲取所述壓力值，根據胡克定律：S＝F/k，計算實時鉆削深度S1，并將所述 鉆削深度S1傳送給顯示器，以便隨時顯示當前鉆削深度；其中F為實時壓力值，k為彈簧的 勁度系數；

當S1＝S時，即實時鉆削深度達到所述待鉆削深度時，所述單片機控制所述工作電動機 的啟動開關自動斷開，同時開啟小電機上行開關自動抬升鉆桿，鉆桿內設彈簧回彈伸長將已 鉆好的巖樣退出鉆桿，完成此次鉆削。

本發明實施例提供的智能防斷裂鉆孔取芯機及其使用方法，包括：鉆桿，鉆頭，水管， 單片機，支撐桿，顯示器，輸入設備，支撐座，電動機；鉆桿內設有彈簧，轉動軸，壓力傳 感器，平動轉軸，連接軸；輸入待鉆削深度S；打開開關，將鉆頭置于待鉆削巖石處，進行 鉆削；隨著所述鉆頭的鉆削深入，彈簧逐漸受壓縮短，壓力傳感器測得彈簧所受的實時壓力 值，并將其傳送給單片機；單片機根據胡克定律：S＝F/k，計算實時鉆削深度S1，并將所述 鉆削深度S1傳送給顯示器，當S1＝S時，所述單片機控制所述工作電動機的開關自動斷開并 抬升鉆桿，自動退出巖樣，完成此次鉆削，相比于現有技術，本發明能夠在工作過程中通過 連續不斷增加巖樣軸向壓力來提高巖樣的界面摩阻力，從而達到保護巖樣不易斷裂破碎的目 的；能夠根據預設的鉆進深度，自動完成鉆進工作，實現自動控制智能化；還可以根據彈簧、 壓力傳感器、單片機、顯示器對實時鉆進深度進行顯示，使用方便，進而大大提高了工作效 率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，以下將對實施例描述中所需要使用的附圖 作簡單地介紹。