CN114151032B - 一种用于地质钻探的定位导向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地质钻探的定位导向装置，属于定位导向技术领域，本方案通过在外护盘上开设多个预留孔，将稳定杆经过预留孔***地下，提高了该装置的稳定性和抗震性，在外护筒内部设置内护筒减小了该装置产生的震动，同时将固定杆***强化杆内部并挤压穿刺强化杆向下运动，使得穿刺杆穿过滑道深入地下，进一步增大了接触面积，同时向固定杆内部灌入土壤粘合剂，使其经过穿刺杆的渗流孔进入周围土壤，使得周围土壤固化，进一步增大了稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及定位导向技术领域，更具体地说，涉及一种用于地质钻探的定位导向装置。
背景技术
钻探是地质勘探工作中的一项重要技术手段，用钻机从地表向下钻进，在地层中形成圆柱形钻孔，以鉴别和划分地层。可从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究，用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标，提供设计需要。
在钻探过程中，当需要勘探的地层较深时，钻进方向偏差过大会导致无法抵达目标岩层，造成勘探失败，为了准确勘探目标地层，需要严格控制钻进方向的偏差，当钻机在钻进过程中会产生震动，震动会导致孔壁坍塌，造成钻头被埋入地下无法取出，导致延误勘探时间以及财产损失。
为此，我们提出一种用于地质钻探的定位导向装置来有效解决现有技术中所存在的一些问题。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于地质钻探的定位导向装置，通过在外护盘上开设多个预留孔，将稳定杆经过预留孔***地下，提高了该装置的稳定性和抗震性，在外护筒内部设置内护筒减小了该装置产生的震动，同时将固定杆***强化杆内部并挤压穿刺强化杆向下运动，使得穿刺杆穿过滑道深入地下，进一步增大了接触面积，同时向固定杆内部灌入土壤粘合剂，使其经过穿刺杆的渗流孔进入周围土壤，使得周围土壤固化，进一步增大了稳定性，当钻探到较为硬质的岩层时，钻头产生的震动较大使得外护筒对孔壁的土壤有较大的扰动，此时摩擦条在震动的作用下靠近包囊使其被摩擦条磨破，释放出其中的聚丙烯酸钠溶液，利用聚丙烯酸钠溶液润滑外护筒外壁，减少其对孔壁的摩擦，同时增加了孔壁的强度，有效减少孔壁坍塌的几率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于地质钻探的定位导向装置，包括外护筒，外护筒上端设有外护盘，外护筒内部滑动设有内护筒，内护筒上端设有与外护盘位置对应的内护盘，外护盘上环形等距开设有多个预留孔，预留孔内部滑动设有稳定组件，稳定组件包括稳定杆及其内部的穿刺强化杆，稳定杆包括中间的强化杆及分别位于其上下两端的限位环和大锥状刺，穿刺强化杆包括球状接头及其上端的空心柱，球状接头与空心柱内部连通，球状接头下端设有多个穿刺杆，强化杆底端侧壁开设有与穿刺杆位置对应的滑道，穿刺杆包括上端转动连接于球状接头下端的中空柱，中空柱下端设有小锥状刺，所中空柱与球状接头内部连通，中空柱外壁等距设有多个渗流孔，空心柱与强化杆之间滑动连接，内护盘上开设有与预留孔位置对应的固定孔，固定孔内部滑动设有固定杆，固定杆内部开设有与强化杆位置对应的导流通道，固定杆上端通过泥浆泵向其内部灌注土壤粘合液，固定杆与强化杆尺寸相适配。
进一步的，土壤粘合液由水泥浆和橡胶颗粒混合而成，橡胶颗粒采用聚四氟乙烯橡胶材料制成。
进一步的，穿刺杆外壁设有螺旋纹路，中空柱外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
进一步的，外护筒外壁嵌设有溢液囊，溢液囊包括外部的包囊及其内部填充的聚丙烯酸钠溶液，包囊内侧壁设有多个摩擦条，摩擦条采用金刚砂材料制成。
进一步的，内护筒外壁设有减震层，减震层采用丁基橡胶制成。
进一步的，强化杆内底壁设有分离块，分离块为上窄下宽的半圆球型结构，分离块外壁经过打磨处理得到光滑表面。
进一步的，外护盘上开设有与预留孔位置对应的限位槽，限位槽内壁敷设有缓冲层。
进一步的，固定杆外壁设有竖状刻痕，强化杆内壁同样设有竖状刻痕，固定杆外壁和强化杆内壁均喷涂有耐磨涂料。
进一步的，内护盘和外护盘相对侧壁设有防滑层，防滑层采用橡胶材料制成，防滑层外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
进一步的，内护筒上端设有进钻斗，进钻斗为开口向上的漏斗型结构，内护盘与进钻斗之间设有预留段。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案通过在外护盘上开设多个预留孔，将稳定杆经过预留孔***地下，提高了该装置的稳定性和抗震性，在外护筒内部设置内护筒减小了该装置产生的震动，同时将固定杆***强化杆内部并挤压穿刺强化杆向下运动，使得穿刺杆穿过滑道深入地下，进一步增大了接触面积，同时向固定杆内部灌入土壤粘合剂，使其经过穿刺杆的渗流孔进入周围土壤，使得周围土壤固化，进一步增大了稳定性。
(2)本方案中的土壤粘合液由水泥浆和橡胶颗粒混合而成，橡胶颗粒采用聚四氟乙烯橡胶材料制成，穿刺杆外壁设有螺旋纹路，中空柱外壁经过打磨处理得到粗糙表面，利用水泥浆将该装置周围的松散土壤进行固化，提高土壤强度，有效提高了该装置的稳定性，利用橡胶颗粒提高了周围土壤的减震性，进一步提高了该装置的稳定性，减少了该装置的偏位。
(3)本方案中的外护筒外壁嵌设有溢液囊，溢液囊包括外部的包囊及其内部填充的聚丙烯酸钠溶液，包囊内侧壁设有多个摩擦条，摩擦条采用金刚砂材料制成，当钻探到较为硬质的岩层时，钻头产生的震动较大使得外护筒对孔壁的土壤有较大的扰动，此时摩擦条在震动的作用下靠近包囊使其被摩擦条磨破，释放出其中的聚丙烯酸钠溶液，利用聚丙烯酸钠溶液润滑外护筒外壁，减少其对孔壁的摩擦，同时增加了孔壁的强度，有效减少孔壁坍塌的几率。
(4)本方案中的强化杆内底壁设有分离块，分离块为上窄下宽的半圆球型结构，分离块外壁经过打磨处理得到光滑表面，利用分离块使得穿刺杆在下落的过程中分开，穿过滑道进入外部土层，增大了该装置的稳定性。
(5)本方案中的固定杆外壁设有竖状刻痕，强化杆内壁同样设有竖状刻痕，固定杆外壁和强化杆内壁均喷涂有耐磨涂料，利用竖状刻痕之间的啮合作用减少固定杆与强化杆之间由于震动产生的转动错位，提高了该装置的稳定性。
(6)本方案中的内护盘和外护盘相对侧壁设有防滑层，防滑层采用橡胶材料制成，防滑层外壁经过打磨处理得到粗糙表面，粗糙的防滑层可以增大内护盘与外护盘之间的摩擦力，同时可以吸收震动，减少错位。
(7)本方案中的内护筒上端设有进钻斗，进钻斗为开口向上的漏斗型结构，内护盘与进钻斗之间设有预留段，漏斗型的进钻斗有利于钻头进入，有效减少了在安装钻头时对该装置的撞击导致的偏位，预留段便于清洁，有效避免泥土堆积。
附图说明
图1为本发明的主体结构***图；
图2为本发明的稳定杆的结构示意图；
图3为本发明的穿刺强化杆和穿刺杆结合处的结构示意图；
图4为本发明的穿刺杆结构示意图；
图5为本发明的外护筒和内护筒结合处剖视图；
图6为本发明的稳定杆剖视图；
图7为本发明在***强化穿刺杆时的结构示意图；
图8为本发明在***内护筒时的结构示意图；
图9为本发明在***固定杆后的结构示意图；
图10为本发明在工作状态下的穿刺强化杆结构示意图。
图中标号说明：
1外护筒、2稳定组件、21稳定杆、211强化杆、212大锥状刺、213限位环、22穿刺强化杆、221球状接头、222空心柱、23穿刺杆、231中空柱、232小锥状刺、3外护盘、4内护筒、41内护盘、42进钻斗、43固定杆、5溢液囊、51包囊、52摩擦条。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是适配型号元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-4，一种用于地质钻探的定位导向装置，包括外护筒1，其特征在于：外护筒1上端设有外护盘3，外护筒1内部滑动设有内护筒4，内护筒4上端设有与外护盘3位置对应的内护盘41，内护筒4上端设有进钻斗42，进钻斗42为开口向上的漏斗型结构，内护盘41与进钻斗42之间设有预留段，漏斗型的进钻斗42有利于钻头进入，有效减少了在安装钻头时对该装置的撞击导致的偏位，预留段便于清洁，有效避免泥土堆积。
外护盘3上环形等距开设有多个预留孔，预留孔内部滑动设有稳定组件2，稳定组件2包括稳定杆21及其内部的穿刺强化杆22，稳定杆21包括中间的强化杆211及分别位于其上下两端的限位环213和大锥状刺212，穿刺强化杆22包括球状接头221及其上端的空心柱222，球状接头221与空心柱222内部连通，球状接头221下端设有多个穿刺杆23，强化杆211底端侧壁开设有与穿刺杆23位置对应的滑道，穿刺杆23包括上端转动连接于球状接头221下端的中空柱231，中空柱231下端设有小锥状刺232，所中空柱231与球状接头221内部连通，中空柱231外壁等距设有多个渗流孔，空心柱222与强化杆211之间滑动连接，内护盘41上开设有与预留孔位置对应的固定孔，固定孔内部滑动设有固定杆43，固定杆43内部开设有与强化杆211位置对应的导流通道，固定杆43上端通过泥浆泵向其内部灌注土壤粘合液，固定杆43与强化杆211尺寸相适配，固定杆43外壁设有竖状刻痕，强化杆211内壁同样设有竖状刻痕，固定杆43外壁和强化杆211内壁均喷涂有耐磨涂料，利用竖状刻痕之间的啮合作用减少固定杆43与强化杆211之间由于震动产生的转动错位，提高了该装置的稳定性。
土壤粘合液由水泥浆和橡胶颗粒混合而成，橡胶颗粒采用聚四氟乙烯橡胶材料制成，穿刺杆23外壁设有螺旋纹路，中空柱231外壁经过打磨处理得到粗糙表面，利用水泥浆将该装置周围的松散土壤进行固化，提高土壤强度，有效提高了该装置的稳定性，利用橡胶颗粒提高了周围土壤的减震性，进一步提高了该装置的稳定性，减少了该装置的偏位。
请参阅图5，外护筒1外壁嵌设有溢液囊5，溢液囊5包括外部的包囊51及其内部填充的聚丙烯酸钠溶液，包囊51内侧壁设有多个摩擦条52，摩擦条52采用金刚砂材料制成，当钻探到较为硬质的岩层时，钻头产生的震动较大使得外护筒1对孔壁的土壤有较大的扰动，此时摩擦条52在震动的作用下靠近包囊51使其被摩擦条52磨破，释放出其中的聚丙烯酸钠溶液，利用聚丙烯酸钠溶液润滑外护筒1外壁，减少其对孔壁的摩擦，同时增加了孔壁的强度，有效减少孔壁坍塌的几率。
请参阅图6，强化杆211内底壁设有分离块，分离块为上窄下宽的半圆球型结构，分离块外壁经过打磨处理得到光滑表面，利用分离块使得穿刺杆23在下落的过程中分开，穿过滑道进入外部土层，增大了该装置的稳定性。
在此需要补充的是，内护盘41和外护盘3相对侧壁设有防滑层，防滑层采用橡胶材料制成，防滑层外壁经过打磨处理得到粗糙表面，粗糙的防滑层可以增大内护盘41与外护盘3之间的摩擦力，同时可以吸收震动，减少错位，内护筒4外壁设有减震层，减震层采用丁基橡胶制成，外护盘3上开设有与预留孔位置对应的限位槽，限位槽内壁敷设有缓冲层。
在使用该装置前，工作人员需要将地面清理平整，钻出一个比外护筒1稍大一点的孔位，将外护筒埋设于该孔位中并调整好角度，将周围的泥土石块清理干净。
在使用该装置时，请参阅图7-10，将稳定杆21穿过预留孔***地下，然后将内护筒4***外护筒1内部，并将固定孔与预留孔位置对准，将固定杆43***稳定杆21内部，使得穿刺强化杆22被挤压向下运动，穿刺强化杆22下端的穿刺杆23分别穿过滑道***土层，然后，工作人员向固定杆43内部灌注土壤粘合液，土壤粘合液经过中空柱231上的渗流孔进入土壤内部，等到土壤粘合液与周围土壤混合并固结后即可进行钻探工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于地质钻探的定位导向装置，包括外护筒(1)，其特征在于：所述外护筒(1)上端设有外护盘(3)，所述外护筒(1)内部滑动设有内护筒(4)，所述内护筒(4)上端设有与外护盘(3)位置对应的内护盘(41)，所述外护盘(3)上环形等距开设有多个预留孔，所述预留孔内部滑动设有稳定组件(2)，所述稳定组件(2)包括稳定杆(21)及其内部的穿刺强化杆(22)，所述稳定杆(21)包括中间的强化杆(211)及分别位于其上下两端的限位环(213)和大锥状刺(212)，所述穿刺强化杆(22)包括球状接头(221)及其上端的空心柱(222)，所述球状接头(221)与空心柱(222)内部连通，所述球状接头(221)下端设有多个穿刺杆(23)；
所述强化杆(211)底端侧壁开设有与穿刺杆(23)位置对应的滑道，所述穿刺杆(23)包括上端转动连接于球状接头(221)下端的中空柱(231)，所述中空柱(231)下端设有小锥状刺(232)，所中空柱(231)与球状接头(221)内部连通，所述中空柱(231)外壁等距设有多个渗流孔，所述空心柱(222)与强化杆(211)之间滑动连接，所述内护盘(41)上开设有与预留孔位置对应的固定孔，所述固定孔内部滑动设有固定杆(43)，所述固定杆(43)内部开设有与强化杆(211)位置对应的导流通道，所述固定杆(43)上端通过泥浆泵向其内部灌注土壤粘合液，所述固定杆(43)与强化杆(211)尺寸相适配；
所述外护筒(1)外壁嵌设有溢液囊(5)，所述溢液囊(5)包括外部的包囊(51)及其内部填充的聚丙烯酸钠溶液，所述包囊(51)内侧壁设有多个摩擦条(52)，所述摩擦条(52)采用金刚砂材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述土壤粘合液由水泥浆和橡胶颗粒混合而成，所述橡胶颗粒采用聚四氟乙烯橡胶材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述穿刺杆(23)外壁设有螺旋纹路，所述中空柱(231)外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
4.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述内护筒(4)外壁设有减震层，所述减震层采用丁基橡胶制成。
5.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述强化杆(211)内底壁设有分离块，所述分离块为上窄下宽的半圆球型结构，所述分离块外壁经过打磨处理得到光滑表面。
6.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述外护盘(3)上开设有与预留孔位置对应的限位槽，所述限位槽内壁敷设有缓冲层。
7.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述固定杆(43)外壁设有竖状刻痕，所述强化杆(211)内壁同样设有竖状刻痕，所述固定杆(43)外壁和强化杆(211)内壁均喷涂有耐磨涂料。
8.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述内护盘(41)和外护盘(3)相对侧壁设有防滑层，所述防滑层采用橡胶材料制成，所述防滑层外壁经过打磨处理得到粗糙表面。
9.根据权利要求1所述的一种用于地质钻探的定位导向装置，其特征在于：所述内护筒(4)上端设有进钻斗(42)，所述进钻斗(42)为开口向上的漏斗型结构，所述内护盘(41)与进钻斗(42)之间设有预留段。
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