[发明专利]智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石爆破工具领域，尤其涉及智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法。

背景技术

现有钻孔取芯机在使用时随着钻头下降，已钻取岩石部分在钻头内处于自由状态，随着 钻头快速旋转，钻头内壁与自由状态的岩芯触碰时容易将其内的柱状岩芯从软弱结构面扭断， 易造成岩样的损坏；现有钻孔取芯机在钻取软岩及层状岩石时，极易使软岩沿各种岩石界面 扭断，且扭断后的软岩卡在取芯钢管内难以取出，需反复敲打震动钢管并配合流水冲刷才能 将钻头内碎岩震松取出，这样就会对钻头造成损伤，而且效率极低；现有钻孔取芯机的最大 钻削深度是固定的，若岩石取芯高度小于最大钻削深度时，只能通过在行程控制部位加特定 高度的垫块控制钻削深度，这种方式既不方便，也不精确，也不能在取样过程中实时获得准 确的钻削深度。

发明内容

本发明提供的智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法，增设了弹簧、压力传感器、单片机、 显示器，能够在工作过程中通过钻杆内弹簧受压缩不断增加岩样轴向压力来提高岩样界面摩 阻力而保护岩样不易断裂破碎，达到防断裂的作用；钻杆抬升时，位于钻杆内的岩样在弹簧 回弹伸长，自动将岩样压迫退出钻杆，确保岩样不会卡在钻杆内；能够根据预设的钻进深度， 自动完成钻进工作，实现自动控制智能化；还可以根据弹簧、压力传感器、单片机、显示器 对实时钻进深度进行显示，使用方便，进而大大提高了工作效率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明第一方面提供智能防断裂钻孔取芯机，包括：钻杆，所述钻杆一端连接钻头，所 述钻杆的中部连接水管，所述钻杆的另一端连接转动轴，所述钻杆固定于设备平台的一端， 所述设备平台的另一端咬合于传动丝杆上，所述设备平台的中间穿过平滑立柱，所述平滑立 柱的上端固定小电机和传动齿轮，所述单片机与所述显示器和输入设备连接，所述立柱下端 连接固定支撑座，工作电动机用于提供钻进动力，所述工作电动机上设有开关组；

所述钻杆内部设有弹簧，所述弹簧的上端与转动轴连接，下端面与钻头齐平可自由压缩 或伸长移动，所述转动轴分别设有压力传感器和平动转轴，所述压力传感器和所述平动转轴 之间设有连接轴。

本发明第二方面提供智能防断裂钻孔取芯机使用方法，包括：

通过输入设备输入待钻削深度S，以便在完成所述待钻削深度时自动停止钻削；

打开开关，开启工作电动机，所述电动机带动转动轴高速转动，所述转动轴带动钻头高 速转动，将钻头置于待钻削岩石上端，开启小电机下行开关，通过传动丝杆驱动钻杆向下移 动，对待钻削岩石进行钻削；

随着所述钻头的钻削，弹簧受到向上的压力产生形变，压力传感器测得所述弹簧所受的 实时压力值，并将其传送给单片机；

所述单片机获取所述压力值，根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S1，并将所述 钻削深度S1传送给显示器，以便随时显示当前钻削深度；其中F为实时压力值，k为弹簧的 劲度系数；

当S1＝S时，即实时钻削深度达到所述待钻削深度时，所述单片机控制所述工作电动机 的启动开关自动断开，同时开启小电机上行开关自动抬升钻杆，钻杆内设弹簧回弹伸长将已 钻好的岩样退出钻杆，完成此次钻削。

本发明实施例提供的智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法，包括：钻杆，钻头，水管， 单片机，支撑杆，显示器，输入设备，支撑座，电动机；钻杆内设有弹簧，转动轴，压力传 感器，平动转轴，连接轴；输入待钻削深度S；打开开关，将钻头置于待钻削岩石处，进行 钻削；随着所述钻头的钻削深入，弹簧逐渐受压缩短，压力传感器测得弹簧所受的实时压力 值，并将其传送给单片机；单片机根据胡克定律：S＝F/k，计算实时钻削深度S1，并将所述 钻削深度S1传送给显示器，当S1＝S时，所述单片机控制所述工作电动机的开关自动断开并 抬升钻杆，自动退出岩样，完成此次钻削，相比于现有技术，本发明能够在工作过程中通过 连续不断增加岩样轴向压力来提高岩样的界面摩阻力，从而达到保护岩样不易断裂破碎的目 的；能够根据预设的钻进深度，自动完成钻进工作，实现自动控制智能化；还可以根据弹簧、 压力传感器、单片机、显示器对实时钻进深度进行显示，使用方便，进而大大提高了工作效 率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单地介绍。