一、技术领域

本发明涉及一种将钻塔安装于普通立轴式岩芯钻机前面侧边的新型塔机履一体式岩芯钻机。

二、背景技术

目前，岩芯钻机在地质矿产资源勘探、水文、水井及大口径工程施工等方面得到广泛应用，钻机的形式也多种多样，其中以塔机履一体式（钻塔、钻机及履带组装为一体）岩芯钻机最具实用性，而该种钻机大至有以下两种机型：钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机与全液压岩芯钻机。

（一）钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机

钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机是通过一定的连接方式，在普通立轴式岩芯钻机下安装履带，上安装钻塔而成。如图1所示，普通塔机履一体式岩芯钻机主要由履带1、底座2、液压支腿3、绞车4、起塔油缸5、钻塔6、斜塔油缸7、塔座8及普通立轴式岩芯钻机9等部分组成。

钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机的工作原理如下：普通立轴式岩芯钻机9具有钻进功能，并能将一部分机械动能转化为液压动力。当液压动力传输到履带1，可使钻机产生前进、后退和转弯的动作，使钻机运行到准确的钻孔位置。液压动力传输到液压支腿3，可使四个液压支腿分别运行至不同的高度，以适应钻孔位置的地势和方便打小角度的斜孔。液压动力传输到起塔油缸5，可以产生竖塔与倒塔的动作。钻塔6竖起来之后，需先装上斜塔油缸7，加强钻塔6与塔座8的连接，松开起塔油缸5与钻塔6的连接，再驱动斜塔油缸7，可以使钻塔6向侧边倾斜到一定的角度（塔座8可以绕普通立轴式岩芯钻机9的机械输出轴线在一定角度内旋转），以便于打角度稍大一些的斜孔。当钻机钻进到目标深度后，运行绞车4，通过钻塔6并配合使用滑轮组及钢丝绳，取出钻杆最底部中心的岩芯。取出钻杆时，通过运行液压系统，使普通立轴式岩芯钻机9与塔座8及钻塔6一起在机座2上向后移动，让开孔口，方便钻杆的取出。起钻时，因为钻塔现在的位置与钻孔时的位置相比向后移动了一段距离，让钢丝绳的起吊方向与钻杆的起吊方向形成一个夹角，给钻杆的取出带来了一定的难度。

钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机与普通立轴式岩芯钻机相比有了跨跃性的改善，不再需要牵引机车将其拖到钻孔位置和搭建临时钻塔，打小角度斜孔也十分方便，但该机型的钻塔6装于普通立轴式岩芯钻机9上，稳定性较差，打斜孔和起钻时更厉害；另外，钻塔6竖起来之后仍需做一系列动作才能开钻，折装频繁，收塔时也一样，所以该种机型的操作性也比较差。

（二）全液压岩芯钻机

全液压岩芯钻机在运输状态时，钻塔在钻机的下面，工作状态时，钻塔在钻机的后面。如图4所示，全液压岩芯钻机主要由液压支腿1、履带2、动力与液压系统3、绞车（图中未显示出来）4、起塔油缸5、钻塔6、变速箱与动力头7及锁扣8等部分组成。

全液压岩芯钻机首先通过动力与液压系统3将机械动能转化为液压动力，再将液压动力传输到各个液压马达、液压油缸等液压元件，产生相应的动

作：液压动力传输到履带2，可使钻机产生前进、后退和转弯的动作；液压动力传输到液压支腿1，可使四个液压支腿分别运行至不同的高度；液压动

力传输到起塔油缸5，可以将钻塔6控制在90°内的任何位置；液压动力传输到变速箱与动力头7，可以使动力头输出不同速度的旋转动作，并能通

过液压油缸产生上下运动，形成钻进动作；液压动力传输到绞车4，可以使绞车4通过钢丝绳与钻塔6产生起吊动作。起钻时，松开锁扣8，将变速箱与动力头7像门一样打开以让开孔口，即可通过绞车4、钻塔6及钢丝绳进行起钻。

全液压岩芯钻机操纵简便，移位灵活自如，钻孔定位准确可靠，且方便打90°内任意斜孔，工作效率高，安全性好，是钻探行业设备的一种发展趋势。但是，由于目前国内液压元件的质量不过关，该种机型在工作时往往因为液压元件的问题经常发生故障而影响生产；为确保质量，该种机型的许多液压元件均依赖进口，使制造成本大大提高，若一旦发生故障，维修起来相当麻烦，且维修费用十分昂贵；还有就是全液压钻机是将机械动能转化为液压动力，再将液压动力转化为机械动能而进行钻进工作，功率损耗较大。另外，该型钻机体积较大，运载不是很方便。故在行业领域内还不能得到广泛使用。

三、发明内容

为改善以上两种塔机履一体式岩芯钻机的诸多不足，如图3所示，本发

明是在普通立轴式岩芯钻机9的下面安装履带11，将钻塔2安装在普通立轴式岩芯钻机9前面的侧边，即钻机钻头部位13的旁边，并能上下滑动，而成为一种钻塔前侧置塔机履一体式岩芯钻机。在本发明中，底座10的上面有将近一半的空位，可用于摆放控制台、泥浆泵、绞车及钻塔支撑座等配套零部件。

四、工作原理

钻塔前侧置塔机履一体式岩芯钻机的工作原理与钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机的工作原理大致相同，但却省掉了许多烦琐的步骤。如图3所示，普通立轴式岩芯钻机9具有钻进功能，并能将一部分机械动能转化为液压动力。将液压动力传输到履带11，可使钻机产生前进、后退和转弯的动作，使其运行到准确的钻孔位置。驱动液压支腿12，可使四个液压支腿分别运行至不同的高度，以适应钻孔位置的地势和方便打小角度的斜孔。驱动起塔油缸5，竖起钻塔2，将钻塔的上下部分予以紧固，松开起塔油缸5与钻塔2的连接。如图3中A-A剖视图所示，滑块1可在滑板3与压板14之间上下滑动，而滑块1与钻塔2是通过焊接连为一体的，驱动滑塔油缸4，便可使钻塔2上下滑

动。再如图3中左视图所示，滑板3在塔座8上能绕销轴6在一定的角度内旋转，而钻塔2与滑板3是通过滑块1浮动连接的，驱动斜塔油缸7，即可将钻塔2倾斜到合适的角度；再驱动滑塔油缸4，让钻塔2下滑触地，此时即可开钻。当钻进到目标深度后，通过钻塔2，配合使用绞车、滑轮组及钢丝绳，取出钻杆最底部中心的岩芯。取钻杆时，运行液压系统，使普通立轴式岩芯钻机9在底座10上向后移动，让开孔口，便可运行绞车，配合使用钻塔2、滑轮组及钢丝绳起吊出孔中钻杆。

五、优势体现

本发明与钻塔顶置塔机履一体式岩芯钻机相比，制造成本略高，但其结构紧凑，布局合理，操作简便。因为钻塔能上下滑动，钻塔离开地面时便于钻机的运输和自身的行走，而塔接触地面时，使整机工作时的稳定性大大增加；本发明的钻塔在钻进状态与起钻状态时的位置没有变化，故其操作难度大大降低。

本发明与全液压钻机相比，操作简便性略差，但其制造成本却大为降低；本发明的液压支腿展开后占地面积大，加上钻塔触地，稳定性高；本发明结构紧凑，收塔后进行折叠，运输方便；本发明钻孔时属于机械动能的直接传递，功率损耗小；另外，本发明大都采用国内成熟的技术，施工故障率低，容易维修且维修费用低。

本发明是一种全新的塔机履一体式岩芯钻机，优点诸多，实为钻探行业的一种新型好设备。