CN110485940A - 一种凿岩台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凿岩台车，包括：可自由移动的台车本体；可活动的设于台车本体上的臂架机构；用于通过脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎并钻进的电脉冲凿岩机，电脉冲凿岩机固设于臂架机构的自由端，以通过臂架机构的运动来调整电脉冲凿岩机的打孔位置；设于台车本体上、用于为电脉冲凿岩机供电的电源；设于台车本体上、用于为电脉冲凿岩机提供钻井液的钻井液箱体。该凿岩台车通过臂架机构将电脉冲凿岩机送到指定的位置，实现电脉冲凿岩机打孔位置的灵活调整；通过电脉冲凿岩机利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，施工效率高，钻头损耗小。

Description

一种凿岩台车

技术领域

本发明涉及工程机械设备技术领域，更具体地说，涉及一种凿岩台车。

背景技术

在隧道开挖和地下工程开挖等施工过程中，凿岩台车具有广泛应用。

现有技术中的凿岩台车通常采用钻爆法进行施工，也即，凿岩台车上搭载有凿岩机，凿岩机与旋转机构相连，旋转机构与推进机构相连，在推进机构的作用下，凿岩机和旋转机构整体在推进机构上滑移，且在旋转机构的作用下，凿岩机的钻头旋转，实现机械旋转钻孔的功能。

然而，这种传统的机械钻孔方式，钻速慢且钻具磨损消耗大。

因此，如何提供一种钻速较快且钻头磨损小的凿岩台车，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种凿岩台车，打孔速度快，施工效率高，钻头磨损小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种凿岩台车，包括：

可自由移动的台车本体；

可活动的设于所述台车本体上的臂架机构；

用于通过脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎并钻进的电脉冲凿岩机，所述电脉冲凿岩机固设于所述臂架机构的自由端，以通过所述臂架机构的运动来调整所述电脉冲凿岩机的打孔位置；

设于所述台车本体上、用于为所述电脉冲凿岩机供电的电源；

设于所述台车本体上、用于为所述电脉冲凿岩机提供钻井液的钻井液箱体。

优选地，所述臂架机构包括：

一端与所述台车本体铰接的第一臂架；

与所述第一臂架相连、用于驱动所述第一臂架在水平面内和竖直面内转动的第一驱动机构；

与所述第一臂架的另一端铰接的第二臂架；

与所述第二臂架相连、用于驱动所述第二臂架在竖直面内转动的第二驱动机构；

与所述第二臂架远离所述第一臂架的一端铰接的第三臂架，所述电脉冲凿岩机固设于所述第三臂架上；

与所述第三臂架相连、用于驱动所述第三臂架在水平面内转动的第三驱动机构。

优选地，所述臂架机构还包括固设于所述台车本体上的臂架固定支座，所述臂架固定支座上设有可在水平面内转动的活动铰接座，所述第一臂架与所述活动铰接座铰接，以使所述第一臂架可在竖直面内转动。

优选地，所述第一驱动机构包括：

用于驱动所述第一臂架在水平面内转动的第一转向液压缸；

用于驱动所述第一臂架在竖直面内转动的第二转向液压缸，所述第一转向液压缸和所述第二转向液压缸各自的两端均分别与所述臂架固定支座和所述第一臂架铰接。

优选地，所述第二驱动机构包括用于驱动所述第二臂架在竖直面内转动的第三转向液压缸，所述第三转向液压缸的一端与所述第一臂架铰接，另一端与所述第二臂架铰接；

所述第三驱动机构包括用于驱动所述第三臂架在水平面内转动的第四转向液压缸，所述第四转向液压缸的一端与所述第二臂架铰接，另一端与所述第三臂架铰接。

优选地，所述台车本体的前端中部设有用于容纳所述电源的第一凹槽。

优选地，所述台车本体的后部设有用于容纳所述钻井液箱体的第二凹槽。

优选地，所述电脉冲凿岩机包括：

电脉冲钻头，所述电脉冲钻头包括高压电极、低压电极、用于连接所述高压电极和所述电源的高压缆线以及用于连接所述低压电极和所述电源的低压缆线；

与所述电脉冲钻头固定连接的钻杆，所述钻杆外套设有绝缘套；

设于所述绝缘套外周部且与所述绝缘套可滑动套接的外壳，所述外壳与所述臂架机构固定连接；

与所述绝缘套固定连接、用于驱动所述钻杆钻进的钻进驱动机构。

优选地，所述电脉冲钻头的外周部罩设有用于储存钻井液的储水罩，所述储水罩与所述外壳固定连接。

优选地，还包括用于在所述电脉冲钻头钻进时使所述电脉冲钻头始终具有充足的钻井液的储水片，所述储水片与所述绝缘套靠近所述电脉冲钻头的一端固定连接。

本发明提供的凿岩台车，工作时，通过台车本体将臂架机构输送到指定施工位置，然后通过臂架机构的运动来调整电脉冲凿岩机的打孔位置，以使电脉冲凿岩机沿着指定方向进行钻进，当电脉冲凿岩机到达指定的打孔位置时，通过台车本体自带的电源和钻井液箱体分别为电脉冲凿岩机供电和提供钻井液，实现电脉冲凿岩机的脉冲放电，以利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，并通过电脉冲凿岩机的钻进实现连续打孔的目的。

由此可以看出，该凿岩台车通过臂架机构可以将电脉冲凿岩机送到指定的位置，实现电脉冲凿岩机打孔位置的灵活调整；并通过电脉冲凿岩机利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，相比于现有技术中传统的凿岩台车，该凿岩台车的施工效率高，钻头损耗小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例所提供的凿岩台车的结构示意图；

图2为图1中臂架机构的结构示意图；

图3为图1中电脉冲凿岩机的结构示意图；

图4为图3的爆炸图；

图5为图4中前端的局部示意图。

图1至图5中的附图标记如下：

1为台车本体、2为臂架机构、21为第一臂架、22为第二臂架、23为第三臂架、24为臂架固定支座、25为第一转向液压缸、26为第二转向液压缸、27为第三转向液压缸、28为第四转向液压缸、3为电脉冲凿岩机、31为电脉冲钻头、32为钻杆、33为绝缘套、34为外壳、341为盖板、342为U形底壳、35为钻进驱动机构、36为储水罩、37为储水片、4为电源、5为钻井液箱体。

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。

本发明的核心是提供一种凿岩台车，打孔速度快，施工效率高，钻头磨损小。

请参考图1-图5，图1为本发明具体实施例所提供的凿岩台车的结构示意图；图2为图1中臂架机构的结构示意图；图3为图1中电脉冲凿岩机的结构示意图；图4为图3的爆炸图；图5为图4中前端的局部示意图。

本发明提供一种凿岩台车，包括台车本体1、臂架机构2、电脉冲凿岩机3、电源4和钻井液箱体5，电脉冲凿岩机3通过臂架机构2搭载在台车本体1上，电源4和钻井液箱体5均设于台车本体1上。

具体地，台车本体1可以自由移动，以在凿岩时，移动到指定的目标工作区域。

需要说明的是，本发明中的台车本体1与现有技术中常规凿岩台车的主体结构相同，本文不再赘述。

臂架机构2可活动的设于台车本体1上，电脉冲凿岩机3固设于臂架机构2的自由端，以通过臂架机构2自身的动作，实现电脉冲凿岩机3打孔位置的调整，使电脉冲凿岩机3沿指定方向进行钻进。

考虑到打孔效率，优选地，臂架机构2的数量为两个，两个臂架机构2分别设于台车本体1前端的两侧。

本实施例对臂架机构2的具体结构及其动作方式不做限定，只要能够驱动电脉冲凿岩机3调整位置即可，本领域技术人员可以根据实际需要来设定。

电脉冲凿岩机3用于通过脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，并通过钻进实现连续打孔的目的。

需要说明的是，本发明的重点在于将具有脉冲放电效应以破岩的电脉冲凿岩机3应用到凿岩台车上，以改变传统凿岩台车的打孔方式，对于电脉冲凿岩机3的具体结构不做限定，只要电脉冲凿岩机3能够利用脉冲放电的原理，通过脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎即可。

电源4用于为电脉冲凿岩机3提供电力，电源4设有正负极导线接头，以通过导线实现其与电脉冲凿岩机3的连接，从而使电脉冲凿岩机3产生脉冲放电效应。

钻井液箱体5用于为电脉冲凿岩机3提供钻井液，以防止电脉冲凿岩机3的放电部位击穿空气从而不能够在岩石中形成等离子通道，同时，钻井液还用于使破碎的岩石依靠钻井液的水压排出。

工作时，通过台车本体1将臂架机构2输送到指定施工位置，然后通过臂架机构2的运动来调整电脉冲凿岩机3的打孔位置，以使电脉冲凿岩机3沿着指定方向进行钻进，当电脉冲凿岩机3到达指定的打孔位置时，通过台车本体1自带的电源4和钻井液箱体5分别为电脉冲凿岩机3供电和提供钻井液，实现电脉冲凿岩机3的脉冲放电，以利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，并通过电脉冲凿岩机3的钻进实现连续打孔的目的。

由此可以看出，本发明提供的凿岩台车，通过臂架机构2可以将电脉冲凿岩机3送到指定的位置，实现电脉冲凿岩机3打孔位置的灵活调整；并通过电脉冲凿岩机3利用脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎，相比于现有技术中传统的凿岩台车，该凿岩台车的施工效率高，钻头损耗小。

考虑到臂架机构2的具体调整方式及结构的简单性，在上述实施例的基础之上，臂架机构2包括第一臂架21、与第一臂架21铰接的第二臂架22和与第二臂架22铰接的第三臂架23，电脉冲凿岩机3固设于第三臂架23上；同时，臂架机构2还包括与第一臂架21相连的第一驱动机构、与第二臂架22相连的第二驱动机构以及与第三臂架23相连的第三驱动机构。

具体地，第一臂架21与台车本体1铰接，以使第一臂架21能够带动臂架机构2整体随台车本体1的移动而移动；第一驱动机构用于驱动第一臂架21相对于台车本体1在水平面内和竖直面内转动，以通过第一臂架21分别调整电脉冲凿岩机3与竖直方向和水平方向的夹角，进而可以任意调整电脉冲凿岩机3的钻进方向，实现电脉冲凿岩机3的全方位多角度定位。

第二臂架22铰接于第一臂架21远离台车本体1的一端，第二驱动机构用于驱动第二臂架22相对于第一臂架21在竖直面内转动，以通过第二臂架22进一步调整电脉冲凿岩机3与水平方向的夹角，进而改变电脉冲凿岩机3在竖直面内的钻进方向。

第三臂架23铰接于第二臂架22远离第一臂架21的一端，第三驱动机构用于驱动第三臂架23相对于第二臂架22在水平面内转动，以通过第三臂架23进一步调整电脉冲凿岩机3与竖直方向的夹角，进而改变电脉冲凿岩机3在水平面内的钻进方向。

由此可以看出，本实施例可以灵活调整电脉冲凿岩机3的钻进角度，实现电脉冲凿岩机3钻进方向的全方位调整。

同时，通过第一臂架21、第二臂架22和第三臂架23的配合调整，可以扩大电脉冲凿岩机3的调整范围。

需要说明的是，本发明中的水平面是指台车本体1所在的平面，或者说水平面为平行于施工地面的平面；竖直面是指垂直于台车本体1所在平面的面。

考虑到第一臂架21与台车本体1的具体连接方式，在上述实施例的基础之上，台车本体1上固设有臂架固定支座24，臂架固定支座24上设有可在水平面内转动的活动铰接座，第一臂架21与活动铰接座铰接，以使第一臂架21可在竖直面内转动。

也就是说，本实施例中，通过活动铰接座带动第一臂架21在水平面内转动，并通过第一臂架21自身相对于活动铰接座在竖直面内转动，实现第一臂架21相对于台车本体1既可以在竖直面内转动又可以在水平面内转动。

考虑到第一驱动机构结构的简单及驱动方式的方便实现性，在上述实施例的基础之上，第一驱动机构包括第一转向液压缸25和第二转向液压缸26，第一转向液压缸25的一端与臂架固定支座24铰接，另一端与第一臂架21的一侧铰接，用于驱动第一臂架21在水平面内转动。第二转向液压缸26的一端与臂架固定支座24铰接，另一端与第一臂架21的另一侧铰接，用于驱动第一臂架21在竖直面内转动。

也就是说，本实施例通过第一转向液压缸25和第二转向液压缸26共同控制第一臂架21的位置，结构简单，方便实现。

考虑到第二驱动机构及第三驱动机构的具体实现，在上述实施例的基础之上，第二驱动机构包括用于驱动第二臂架22在竖直面内转动的第三转向液压缸27，第三转向液压缸27的一端与第一臂架21铰接，另一端与第二臂架22铰接。第三驱动机构包括用于驱动第三臂架23在水平面内转动的第四转向液压缸28，第四转向液压缸28的一端与第二臂架22铰接，另一端与第三臂架23铰接。

也就是说，本实施例分别通过第三转向液压缸27和第四转向液压缸28来对应控制第二臂架22和第三臂架23的位置，结构简单，方便实现。

考虑到电源4的设置位置及设置方式，在上述任意一项实施例的基础之上，台车本体1的前端中部设有用于容纳电源4的第一凹槽。

也就是说，本实施例中，电源4设置在台车本体1的前端中部，以方便电脉冲凿岩机3与电源4的连接。

考虑到钻井液箱体5的设置位置及设置方式，在上述任意一项实施例的基础之上，台车本体1的后部设有用于容纳钻井液箱体5的第二凹槽。

也就是说，本实施例通过在台车本体1的后部开设第二凹槽，使钻井液箱体5放置在第二凹槽内，钻井液箱体5可以通过管道与电脉冲凿岩机3的钻井液通道连通，优选地，台车本体1设有用于布设管道的管道凹槽。

考虑到电脉冲凿岩机3的具体结构，在上述任意一项实施例的基础之上，电脉冲凿岩机3包括电脉冲钻头31、钻杆32、绝缘套33、外壳34和钻进驱动机构35，其中，电脉冲钻头31包括高压电极、低压电极和导电缆线，导电缆线包括高压缆线和低压缆线，高压缆线用于连接高压电极和电源4；低压缆线用于连接低压电极和电源4。

电脉冲钻头31固定在钻杆32的一端，钻杆32对电脉冲钻头31起到固定和支撑的作用。

考虑到高压缆线和低压缆线的设置方式，钻杆32的外周部设有轴向延伸的用于对应设置高压缆线和低压缆线的高压缆线凹槽和低压缆线凹槽。

钻杆32与绝缘套33固定套接，绝缘套33套设在钻杆32外，用于对钻杆32起到绝缘作用。

外壳34套设在绝缘套33的外周部，起到承载的作用，用于固定在臂架机构2的自由端，例如，电脉冲凿岩机3通过外壳34固定在第三臂架23上。

绝缘套33与外壳34可滑动的配合连接，绝缘套33远离电脉冲钻头31的一端与钻进驱动机构35相连，钻进驱动机构35用于驱动钻杆32钻进。

使用时，电源4通过高压缆线和低压缆线对电脉冲钻头31供电，并通过控制电源4的工作参数，使高压电极和低压电极利用脉冲放电产生冲击波、射流或等离子通道的力学效应，从而使岩石产生裂纹直至破碎，达到钻孔的目的。同时，通过钻进驱动机构35驱动绝缘套33移动，使绝缘套33带动钻杆32向前钻进，达到连续钻孔的目的。

需要说明的是，本发明对钻进驱动机构35的具体结构不做限定，只要能够驱动钻杆32钻进即可，优选地，钻进驱动机构35为液压缸。

需要说明的是，本发明对外壳34的具体形状及结构不做限定，优选地，外壳34为长方体状的壳体结构。

考虑到装配的方便性，作为一种优选方案，外壳34包括U形底壳342和盖板341，盖板341优选通过螺栓与U形底壳342相连。

可以理解的是，在凿岩台车刚开始凿岩时，岩石的外部不具有孔道，无法利用钻孔储存钻井液，因此，为了保证在凿岩台车刚开始凿岩时使电脉冲钻头31具有足够的钻井液，在上述实施例的基础之上，电脉冲钻头31的外周部罩设有用于储存钻井液的储水罩36，储水罩36与外壳34固定连接。

也就是说，储水罩36能够在凿岩机刚开始进行破岩时，在岩石外部为电脉冲钻头31储水，使电脉冲钻头31被钻井液包围，有利于破岩。

可以理解的是，储水罩36与外壳34固定连接，不随电脉冲钻头31自由移动。

为了使电脉冲钻头31在刚开始破岩时具有足够的钻井液，优选地，储水罩36的侧壁上开设有溢流孔。也就是说，当钻井液流入储水罩36后，会被储水罩36储存起来；当储水罩36上的溢流孔有钻井液流出时，说明钻井液已经将电脉冲钻头31完全包围，这时，可以开始使高压电极和低压电极通电进行破岩。

为了在电脉冲钻头31钻进的过程中使钻井液能够在电脉冲钻头31处汇集，在上述实施例的基础之上，还包括用于在电脉冲钻头31钻进时使电脉冲钻头31始终具有充足的钻井液的储水片37，储水片37与绝缘套33靠近电脉冲钻头31的一端固定连接。

为了使储水片37具有较好的储水效果，优选地，储水片37的外径与电脉冲钻头31所能开孔的孔径相同，以在电脉冲钻头31钻进的过程中，始终保持电脉冲钻头31保有充足的钻井液；同时，为了使电脉冲钻头31所破碎的岩石能够顶开储水片37以沿着所凿开的钻孔被钻井液冲出钻孔，储水片37为柔性储水片37，也即，储水片37具有一定的柔性，能够被破碎岩石顶开，以便于破碎岩石的排出。

考虑到储水片37设置的方便性，优选地，绝缘套33靠近电脉冲钻头31的一端设有定位凹槽，以对储水进行定位。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的凿岩台车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种凿岩台车，其特征在于，包括：

可自由移动的台车本体(1)；

可活动的设于所述台车本体(1)上的臂架机构(2)；

用于通过脉冲放电产生的冲击波、射流或等离子通道的力学效应使岩石破碎并钻进的电脉冲凿岩机(3)，所述电脉冲凿岩机(3)固设于所述臂架机构(2)的自由端，以通过所述臂架机构(2)的运动来调整所述电脉冲凿岩机(3)的打孔位置；

设于所述台车本体(1)上、用于为所述电脉冲凿岩机(3)供电的电源(4)；

设于所述台车本体(1)上、用于为所述电脉冲凿岩机(3)提供钻井液的钻井液箱体(5)。

2.根据权利要求1所述的凿岩台车，其特征在于，所述臂架机构(2)包括：

一端与所述台车本体(1)铰接的第一臂架(21)；

与所述第一臂架(21)相连、用于驱动所述第一臂架(21)在水平面内和竖直面内转动的第一驱动机构；

与所述第一臂架(21)的另一端铰接的第二臂架(22)；

与所述第二臂架(22)相连、用于驱动所述第二臂架(22)在竖直面内转动的第二驱动机构；

与所述第二臂架(22)远离所述第一臂架(21)的一端铰接的第三臂架(23)，所述电脉冲凿岩机(3)固设于所述第三臂架(23)上；

与所述第三臂架(23)相连、用于驱动所述第三臂架(23)在水平面内转动的第三驱动机构。

3.根据权利要求2所述的凿岩台车，其特征在于，所述臂架机构(2)还包括固设于所述台车本体(1)上的臂架固定支座(24)，所述臂架固定支座(24)上设有可在水平面内转动的活动铰接座，所述第一臂架(21)与所述活动铰接座铰接，以使所述第一臂架(21)可在竖直面内转动。

4.根据权利要求3所述的凿岩台车，其特征在于，所述第一驱动机构包括：

用于驱动所述第一臂架(21)在水平面内转动的第一转向液压缸(25)；

用于驱动所述第一臂架(21)在竖直面内转动的第二转向液压缸(26)，所述第一转向液压缸(25)和所述第二转向液压缸(26)各自的两端均分别与所述臂架固定支座(24)和所述第一臂架(21)铰接。

5.根据权利要求2所述的凿岩台车，其特征在于，所述第二驱动机构包括用于驱动所述第二臂架(22)在竖直面内转动的第三转向液压缸(27)，所述第三转向液压缸(27)的一端与所述第一臂架(21)铰接，另一端与所述第二臂架(22)铰接；

所述第三驱动机构包括用于驱动所述第三臂架(23)在水平面内转动的第四转向液压缸(28)，所述第四转向液压缸(28)的一端与所述第二臂架(22)铰接，另一端与所述第三臂架(23)铰接。

6.根据权利要求1所述的凿岩台车，其特征在于，所述台车本体(1)的前端中部设有用于容纳所述电源(4)的第一凹槽。

7.根据权利要求1所述的凿岩台车，其特征在于，所述台车本体(1)的后部设有用于容纳所述钻井液箱体(5)的第二凹槽。

8.根据权利要求1-7任一项所述的凿岩台车，其特征在于，所述电脉冲凿岩机(3)包括：

电脉冲钻头(31)，所述电脉冲钻头(31)包括高压电极、低压电极、用于连接所述高压电极和所述电源(4)的高压缆线以及用于连接所述低压电极和所述电源(4)的低压缆线；

与所述电脉冲钻头(31)固定连接的钻杆(32)，所述钻杆(32)外套设有绝缘套(33)；

设于所述绝缘套(33)外周部且与所述绝缘套(33)可滑动套接的外壳(34)，所述外壳(34)与所述臂架机构(2)固定连接；

与所述绝缘套(33)固定连接、用于驱动所述钻杆(32)钻进的钻进驱动机构(35)。

9.根据权利要求8所述的凿岩台车，其特征在于，所述电脉冲钻头(3)的外周部罩设有用于储存钻井液的储水罩(36)，所述储水罩(36)与所述外壳(34)固定连接。

10.根据权利要求8所述的凿岩台车，其特征在于，还包括用于在所述电脉冲钻头(31)钻进时使所述电脉冲钻头(31)始终具有充足的钻井液的储水片(37)，所述储水片(37)与所述绝缘套(33)靠近所述电脉冲钻头(31)的一端固定连接。