长螺旋钻机垂直度自动控制系统

1215 编辑：中冶有色技术网来源：中交第二航务工程局有限公司

2023-12-20 16:46:29

权利要求书： 1.一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，包括固定在钻机上的密封管(1)以及位于密封管(1)内的连接杆(2)；所述的连接杆(2)上端可万向转动地铰接连接于密封管(1)的顶板(3)，连接杆(2)的下端安装有摆球(5)，其特征在于：所述的密封管(1)内布置有可将摆球(5)沿密封管(1)径向方向的位移进行放大的放大装置；所述的放大装置上端连接摆球(5)，下端安装有与钻机支腿电信号连接的导线；

所述的放大装置包括固定板(6)和摆杆(7)；所述的固定板(6)位于密封管(1)内，固定板(6)的中心处开设有供连接杆(2)活动的通孔；所述的摆杆(7)上端穿过固定板(6)可万向转动地铰接连接于固定板(6)，下端在摆动过程中与对应导线连接，多根摆杆(7)以密封管(1)轴线为中心沿密封管(1)的圆周方向等距间隔布置，多根摆杆(7)围绕在摆球(5)四周在摆球(5)摆动过程中与摆球(5)接触；所述的导线包括与摆杆(7)上端连接的第一导线(8)和位于摆杆(7)下端的第二导线(9)；所述的第一导线(8)和第二导线(9)与钻机支腿电信号连接；

所述的密封管顶板(3)中心处开设有螺孔；所述的螺孔内布置有螺母；所述的螺母内安装有橡胶套(17)；所述的连接杆(2)上端可沿竖直方向移动地穿设于橡胶套(17)内。

2.如权利要求1所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的放大装置还包括位于密封管底板(4)上的凸台(10)；所述的凸台(10)为与密封管(1)同轴布置的环状结构，凸台(10)上开设有多条与摆杆(7)对应的滑道(11)；所述的滑道(11)沿密封管(1)径向方向布置，滑道(11)为上端开口且中间高两头低的弧形通道；所述的摆杆(7)下端设置有可在滑道(11)内滑动的弹片(12)；所述的弹片(12)为上端固定在摆杆(7)下端、下端滑动连接于对应滑道(11)内的弹性片状结构。

3.如权利要求2所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的滑道(11)远离密封管(1)轴线一端的凸台(10)上安装有周边挡块(13)，每个周边挡块(13)上布置有一条与钻机支腿连接的第二导线(9)；所述的弹片(12)在沿滑道(11)滑动至滑道(11)远离密封管(1)轴线一端时与周边挡块(13)接触。

4.如权利要求2所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的密封管底板(4)中间安装有中间挡块(14)；所述的中间挡块(14)位于凸台(10)中间用于防止两根或是多根弹片(12)在摆动过程中相互接触。

5.如权利要求1所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的固定板(6)上安装有复位弹簧(15)；所述的复位弹簧(15)沿密封管(1)径向方向布置，一端固定在固定板(6)上，另一端固定在摆杆(7)穿过固定板(6)的上端。

6.如权利要求5所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的固定板(6)上开设有多个滑槽(16)，多个滑槽(16)以密封管(1)的轴线为中心呈发散状分布；所述的滑槽(16)一端连通固定板(6)中间供连接杆活动的通孔，另一端沿固定板(6)的径向方向延伸至对应的摆杆(7)处。

7.如权利要求1所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的密封管(1)内填充有绝缘的密封液体(18)。

8.如权利要求1所述的一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，其特征在于：所述的顶板(3)上端面安装有水平仪(19)。

说明书：一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统技术领域[0001] 本发明涉及长螺旋钻机施工技术领域，具体地指一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统。背景技术[0002] 目前，长螺旋钻机因其适用性广、施工效率高、施工效果好的特点，被广泛用于高喷桩和搅拌桩等止水帷幕的施工。[0003] 也因为长螺旋钻机高大的桩架和超长的钻杆，在进行深度较深的止水帷幕施工时，经常因桩架垂直度发生偏差，导致帷幕底部桩体偏差过大，桩体之间产生开叉、出现漏水点，影响止水效果。[0004] 为解决这一技术难题，有专利号为“CN205591907U”的名为“长螺旋钻机垂直度预警装置”的中国实用新型专利，该专利介绍了一种垂直度预警装置，该装置包括底座和连接于底座上方、水平度可调整的调节板，调节板上方设有垂直度感应机构，底座上还设有与垂直度感应机构连接的预警机构。其中该装置是通过悬吊的金属垂球来感应垂直度的变化，然后通过与金属垂球对应的传感器一类结构对此进行反应。该装置只能对垂直变化做出反应和预警，却不能对垂直度进行自动调节，需人工进行调节。并且该装置单纯通过金属垂球的反映实际上精度太低，并不能精确反应整个钻机的垂直度变化，难以达到精确控制垂直度的效果。发明内容[0005] 本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有技术的垂直度调节装置存在精确度太低、不能精确控制钻杆垂直度的问题，提供一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统。[0006] 本发明的技术方案为：一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，包括固定在钻机上的密封管以及位于密封管内的连接杆；所述的连接杆上端可万向转动地铰接连接于密封管的顶板，连接杆的下端安装有摆球，其特征在于：所述的密封管内布置有可将摆球沿密封管径向方向的位移进行放大的放大装置；所述的放大装置上端连接摆球，下端安装有与钻机支腿电信号连接的导线。[0007] 进一步的所述的放大装置包括固定板和摆杆；所述的固定板位于密封管内，固定板的中心处开设有供连接杆活动的通孔；所述的摆杆上端穿过固定板可万向转动地铰接连接于固定板，下端在摆动过程中与对应导线连接，多根摆杆以密封管轴线为中心沿密封管的圆周方向等距间隔布置，多根摆杆围绕在摆球四周在摆球摆动过程中与摆球接触；所述的导线包括与摆杆上端连接的第一导线和位于摆杆下端的第二导线；所述的第一导线和第二导线与钻机支腿电信号连接。[0008] 进一步的所述的放大装置还包括位于密封管底板上的凸台；所述的凸台为与密封管同轴布置的环状结构，凸台上开设有多条与摆杆对应的滑道；所述的滑道沿密封管径向方向布置，滑道为上端开口且中间高两头低的弧形通道；所述的摆杆下端设置有可在滑道内滑动的弹片；所述的弹片为上端固定在摆杆下端、下端滑动连接于对应滑道内的弹性片状结构。[0009] 进一步的所述的滑道远离密封管轴线一端的凸台上安装有周边挡块，每个周边挡块上布置有一条与钻机支腿连接的第二导线；所述的弹片在沿滑道滑动至滑道远离密封管轴线一端时与周边挡块接触。[0010] 进一步的所述的密封管底板中间安装有中间挡块；所述的中间挡块位于凸台中间用于防止两根或是多根弹片在摆动过程中相互接触。[0011] 进一步的所述的固定板上安装有复位弹簧；所述的复位弹簧沿密封管径向方向布置，一端固定在固定板上，另一端固定在摆杆穿过固定板的上端。[0012] 进一步的所述的固定板上开设有多个滑槽，多个滑槽以密封管的轴线为中心呈发散状分布；所述的滑槽一端连通固定板中间供连接杆活动的通孔，另一端沿固定板的径向方向延伸至对应的摆杆处。[0013] 进一步的所述的密封管顶板中心处开设有螺孔；所述的螺孔内布置有螺母；所述的螺母内安装有橡胶套；所述的连接杆上端可沿竖直方向移动地穿设于橡胶套内。[0014] 进一步的所述的密封管内填充有绝缘的密封液体。[0015] 进一步的所述的顶板上端面安装有水平仪。[0016] 本发明的优点有：1、通过在摆球下方安装放大装置，能够将本身连接杆与摆球的晃动进行放大，可以更加精确的对整个密封管的垂直度进行测量，提高整个装置垂直度测量的精确性；[0017] 2、通过摆杆将连接杆和摆球的摆动进行放大，整个装置的结构简单，操作方便，无需涉及到造价高昂的传感装置，节省了整个装置的成本，提高了整个装置的垂直度测量精度；[0018] 3、通过在底板上设置凸台，只有当垂直度超过一定范围时，弹片才会滑过环形凸起，并弹至与四周周边挡块发生接触，当垂直度纠正至一定范围，弹片才会与四周周边挡块分开并滑动回中心位置，避免电路不断连接、断开；[0019] 4、通过在密封管内注入绝缘的密封液体，极大的缓解了钻机的振动对本系统的影响，一般的振动不会使摆球发生摆动，只有当垂直度发生变化时才会使摆球摆动，进而触发信号；[0020] 5、通过在顶板上设置螺栓和橡胶套结构，能够调节连接杆伸出顶板的长度，调节摆球的轴向位置，改变信号大小，调节整个装置垂直度的测量精度。[0021] 本发明有效的提高了长螺旋钻机在进行超深桩体施工时的垂直度控制的精度，提高止水帷幕的整体性和止水效果。本发明也可用于其他具有高大桩架和支腿，且对垂直度有一定要求的施工设备上，具有很高的推广价值。附图说明[0022] 图1：本发明的结构示意图；[0023] 图2：本发明的固定板安装结构示意图(俯视图)；[0024] 图3：本发明的凸台结构示意图(俯视图)；[0025] 其中：1—密封管；2—连接杆；3—顶板；4—底板；5—摆球；6—固定板；7—摆杆；8—第一导线；9—第二导线；10—凸台；11—滑道；12—弹片；13—周边挡块；14—中间挡块；

15—复位弹簧；16—滑槽；17—橡胶套；18—密封液体；19—水平仪。

具体实施方式[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。[0027] 如图1～3，一种长螺旋钻机垂直度自动控制系统，包括通过支架固定在钻机上的密封管1，密封管1跟随钻机晃动，能够反映钻机的摆动情况，密封管1包括顶板3和底板4，密封管1为圆柱形的空腔结构，密封管1内密闭有绝缘的密封液体18，密封液体18能够降低密封管1内物体受到钻机振动的影响，一般的振动不会产生摆动出现判断错误。[0028] 密封管顶板3中心处开设有螺孔，螺孔内布置有螺母，螺母内安装有橡胶套17，连接杆2上端可沿竖直方向移动地穿设于橡胶套17内。连接杆2上端可万向转动地铰接连接于密封管1的顶板3，连接杆2的下端安装有摆球5，一旦密封管1的垂直度发生变化，摆球5能够跟随一起摆动，清晰反应这种垂直度变化情况。[0029] 本实施例通过在摆球5处安装放大装置对摆球5的摆动位移进行放大，提高垂直度测量精度。如图1～3所示，放大装置包括固定板6和摆杆7，固定板6位于密封管1内，固定板6的中心处开设有供连接杆2活动的通孔，摆杆7上端穿过固定板6可万向转动地铰接连接于固定板6，下端在摆动过程中与对应导线连接，多根摆杆7以密封管1轴线为中心沿密封管1的圆周方向等距间隔布置，多根摆杆7围绕在摆球5四周在摆球5摆动过程中与摆球5接触，本实施例的摆杆7有8根，以密封管1轴线为中心沿其圆周方向等距间隔布置，摆球5位于8根摆杆7之间，摆球5的摆动碰撞摆杆7摆杆7上端碰撞摆球5，下端通过杠杆作用将摆球5径向位移放大，然后通过摆杆7上端和下端的导线记录位移变化信号，传递到钻机支腿，控制钻机的垂直度。导线包括与摆杆7上端连接的第一导线8和位于摆杆7下端的第二导线9，第一导线8和第二导线9与钻机支腿电信号连接。密封管1内设置有导管，第一导线8和第二导线9布置于导管内，避免与密封管1内的密封液体18接触。[0030] 本实施例的摆杆7上端固定在固定板6上，如图1～2所示，固定板6上安装有复位弹簧15，复位弹簧15沿密封管1径向方向布置，一端固定在固定板6上，另一端固定在摆杆7穿过固定板6的上端。当垂直度恢复到竖直状态后，复位弹簧15作用摆杆7，迫使摆杆7恢复到竖直状态。[0031] 固定板6上开设有多个滑槽16，多个滑槽16以密封管1的轴线为中心呈发散状分布，滑槽16一端连通固定板6中间供连接杆活动的通孔，另一端沿固定板6的径向方向延伸至对应的摆杆7处。当密封管1的垂直度发生变化后，连接杆2进入到对应的滑槽16，摆球5碰撞对应的摆杆7，摆杆7传递对应的信号到钻机支腿。[0032] 另外，为了提高整个装置垂直度调节精确性。本实施例在密封管底板4上安装有凸台10，凸台10为与密封管1同轴布置的柔性环状结构，凸台10上开设有多条与摆杆7对应的滑道11，滑道11沿密封管1径向方向布置，滑道11为上端开口且中间高两头低的弧形通道，摆杆7下端设置有可在滑道11内滑动的弹片12，弹片12为上端固定在摆杆7下端、下端滑动连接于对应滑道11内的弹性片状结构。滑道11远离密封管1轴线一端的凸台10上安装有周边挡块13，每个周边挡块13上布置有一条与钻机支腿连接的第二导线9，弹片12在沿滑道11滑动至滑道11远离密封管1轴线一端时与周边挡块13接触。即只有弹片12穿过滑道11碰撞到周边挡块13才能触发信号，达到调节垂直度的目的，凸台10与滑道11的组合结构实际上能够降低误操作的几率。[0033] 而为了避免弹片12与弹片12之间的碰撞，本实施例在密封管底板4中间安装有中间挡块14，中间挡块14位于凸台10中间用于防止两根或是多根弹片12在摆动过程中相互接触。[0034] 顶板3上端面安装有水平仪19，可通过肉眼观测整个密封管1的水平度，与整个密封管1结合起来，达到相互印证的目的。[0035] 使用时，将密封管1安装在钻机上，钻机发生偏转时，密封管1发生倾斜，摆球5摆动碰撞对应方向的摆杆7，摆杆7下端的弹片12穿过对应的滑道11与凸台10周边的周边挡块13接触，发出密封管1已经偏转的信号，对照摆杆7上端第一导线8和第二导线9的信号，即可判断密封管1的偏转情况，控制系统根据这些信号对钻机自动进行调整，当钻机重新恢复到竖直状态，摆杆7在复位弹簧15的作用下恢复到竖直状态，带动弹片12穿过滑道11恢复到凸台10的中心处，完成整个垂直度的调节。

[0036] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。