专利名称：在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种定位紧固装置，尤其涉及一种在竖向圆形柱体上进行钻孔取芯时对钻孔取芯机进行固定的专用定位紧固装置，适用的工作面包括水下、水上或地面以上。
背景技术：
现有的钻孔取芯机定位紧固装置一般是针对一个面积较大的平面工作环境(或工作条件)。在平面上钻孔取芯，按通常做法，先采用螺栓把钻孔取芯机的平面底座与拟钻孔取芯的工作平面进行连接并定位紧固，继而才能展开钻孔取芯作业。但这种方法对于竖向圆形柱体工作面，尤其是对处于水下和水上位置的竖向圆形柱体工作面却根本不适用，其根本原因就在于钻机的平面底座无法与竖向圆形柱体工作面准确地紧密接触，造成无法定位或定位不准，最终导致钻机作业无法开展。另一种较少采用的办法则是在地面上树立起一个钻孔操作平台，把钻孔取芯机固定安装在这个平台上。移动该平台至拟钻孔取芯的竖向圆形柱体工作面处，用地脚螺栓把这个操作平台定位紧固，然后对准竖向圆形柱体工作面开展钻孔取芯作业。当钻孔取芯工作面处于地面以上的位置时，虽然可以采用这种方法，但该方法中的操作平台移动不便，尤其是当钻孔取芯工作面高度不一致时，操作平台反复定位紧固的工作量将是相当大的。此外，这种方法对于处于水下和水上位置的竖向圆形柱体工作面也根本不适用，其根本原因是此时的钻孔操作平台根本无法固定。对于处于水上钻孔取芯位置的竖向圆形柱体工作面，钻孔取芯操作平台虽可固定于船体甲板上，但因风浪的影响，致使船体时时晃动，最终导致无法安全而准确地进行定位和钻孔取芯操作。对于处于水下位置的拟钻孔取芯的竖向圆形柱体工作面而言，则根本不可能把钻孔取芯操作平台固定到河底或海底里去。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计一种在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置，在竖向圆形柱体工作面上能够辅助钻孔取芯机实现准确和可靠定位，而不论这种竖向圆形柱体工作面是处于水下、水上或地面以上的位置。
为实现这样的目的，本发明设计的定位紧固装置由钢框架、金属链条收紧机构和反推止滑组合螺栓三个部分组成，钢框架与钻孔取芯机平面底板相连接部位为平面状态，钢框架背部中心区域，即钢框架与竖向圆形柱体表面接触处则加工成局部弧形凹面，以利于与竖向圆形柱体表面的吻合接触。三根用于围住竖向圆形柱体的金属链条的一端固定于钢框架一侧，另一端与直长螺杆相焊接穿入钢框架的另一侧并通过手轮螺母拧入和旋转予以调节松紧度。钢框架上设置四个定位螺栓孔用以安装钻孔取芯机平面底板，并设置三个反推止滑组合螺栓用以进一步锁定钢框架及调整钻机钻孔取芯中心线与工作面之间的垂直度。
本发明的定位紧固装置中，钢框架为由槽钢焊制而成的矩形框架，其近中心区域加焊两根纵向短槽钢。在钢框架中部偏上区域根据钻孔取芯机平面底板定位区域上的四个定位孔的位置尺寸钻有四个定位螺栓孔，用以将来工作时安装钻孔取芯机的平面底板，其中两个定位螺栓孔开在钢框架矩形框的上边框上，另两个定位螺栓孔开在加焊的两根纵向短槽钢上。钢框架的左边框上开有三个弧形孔，右边框对应地开有三个圆形孔。三根金属链条的左端部分别穿过钢框架的左边框弧形孔，转向折叠，工作定位时将采用螺栓和螺母予以锁定。直长螺杆与金属链条的右端相焊接，直长螺杆从钢框架右边框的对应圆孔中穿出，用手轮螺母拧入吊住。在钢框架的上框中心线两侧及下框中心线上各设置一个反推止滑螺栓，这三个反推止滑组合螺栓呈三角形布置，位于钻孔取芯机平面底板定位区域范围之外。钢框架与钻孔取芯机平面底板相连接部位为平面状态，在钢框架的背部中心区域，即钢框架与竖向圆形柱体表面接触处则加工成局部弧形凹面，以利于与竖向圆形柱体表面的吻合接触。
工作时，把定位紧固装置钢框架的弧形凹面贴在待钻孔取芯的竖向圆形柱体工作面上，然后将三根金属链条左端部分别绕过竖向圆形柱体固定在钢框架左边框的三个弧形孔内，使金属链条紧紧围住竖向圆形柱体，旋转钢框架右边框的手轮螺母，将金属链条从右端进一步收紧，使钢框架牢固地被定位在竖向圆形柱体工作面上。此时，即可通过钢框架上的四个定位螺栓孔，将钻孔取芯机的平面底板固定在钢框架的定位区域上，再通过调节三个反推止滑组合螺栓，使钢框架更进一步牢固定位于竖向圆形柱体工作面上，同时可调节钻机钻孔取芯中心线与竖向圆形柱体工作面之间的垂直度关系。然后可顺序安装钻孔取芯机机身及钻孔取样芯筒，使钻孔取样芯筒中心对准钻孔取芯机工作区域的中心。
本发明中采用的金属链条数量和设置位置皆可依具体情况而改变，而金属链条左右两端与钢框架之间的紧固方式也可按需作相应改变，只要能将定位紧固装置稳稳地固定在竖向圆形柱体上即可。
钢框架背部的弧形凹面直径可直接采用竖向圆形柱体的直径，也可不同于圆形柱体的直径。当弧形凹面直径大于或小于竖向圆形柱体的直径时，则可通过调节三个反推止滑组合螺栓来调整弧形凹面与竖向圆形柱体工作面之间的吻合不良现象，实现稳定定位。反推止滑组合螺栓的设置，使得本发明的适应范围更为广泛，其位置及数量可视需要而作相应改变。
本发明的定位紧固装置操作简单，无论钻孔取芯的竖向圆形柱体工作面是在地面以上或是在水上或是在水下位置，都可实现准确和可靠的定位紧固。该定位紧固装置也可用于横向或斜向圆形柱体工作面上的作业，以及在竖向、横向或斜向弧形柱体工作面上进行的作业。
图1为本发明的结构正视图。
图1中，1为金属链条，2为手轮螺母，3为直长螺杆，4为钢框架，5为反推止滑螺栓，6为弧形孔，7为金属链条左端部，8为钻孔取芯机定位螺栓孔，9为钻孔取芯机的平面底板定位区域，10为钻孔取芯机工作区域。
图2为本发明的俯视结构示意图。
图2中，1为金属链条，2为手轮螺母，3为直长螺杆，4为钢框架，5为反推止滑螺栓，7为金属链条左端部，8为钻孔取芯机定位螺栓孔，11为钻孔取芯机，12为钢框架的弧形凹面，13为螺栓，14为螺母，15为竖向圆形柱体。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的定位紧固装置结构如图1所示，主要由钢框架4、金属链条1及手轮螺母2、直长螺杆3构成的收紧机构、反推止滑组合螺栓5三个部分组成。钢框架4由槽钢焊制而成，其正视图呈矩形状，横向较长，纵向较短，近中心区域加焊两根纵向短槽钢。在钢框架4中部偏上区域根据钻孔取芯机平面底板定位区域9上的四个定位孔的位置尺寸钻有四个定位螺栓孔8，用以将来工作时安装钻孔取芯机的平面底板，其中两个定位螺栓孔8开在钢框架4矩形框的上边框上，另两个定位螺栓孔8开在加焊的两根纵向短槽钢上。钢框架4的左边框上开有三个弧形孔6，右边框对应地开有三个圆形孔。三根金属链条1的左端部7分别由后向前穿过钢框架4的左边框弧形孔6，转向折叠，工作定位时将采用螺栓和螺母予以锁定。直长螺杆3与金属链条1的右端相焊接，直长螺杆3从钢框架4右边框的对应圆孔中由后向前穿插伸出，用手轮螺母2拧入吊住。在钢框架4的上框中心线两侧及下框中心线上各设置一个反推止滑螺栓5，这三个反推止滑组合螺栓5呈三角形布置，位于钻孔取芯机平面底板定位区域9范围之外。图1中10为钻孔取芯机工作区域。
图2为本发明的俯视结构示意图。如图2所示，钢框架4与钻孔取芯机11平面底板相连接部位为平面状态，在钢框架4的背部中心区域，即钢框架4与竖向圆形柱体15表面接触处则加工成局部弧形凹面12，以利于与竖向圆形柱体15表面的吻合接触。三根金属链条1的左端部7分别穿过钢框架4的左边框弧形孔，转向折叠，工作定位时采用螺栓13和螺母14予以锁定。直长螺杆3与金属链条1的右端相焊接，直长螺杆3从钢框架4右边框的对应圆孔中穿出，用手轮螺母2拧入吊住。在钢框架4中部钻有四个定位螺栓孔8，用以安装钻孔取芯机的平面底板，在钢框架4的上框中心线两侧及下框中心线各设置一个反推止滑螺栓5，这三个反推止滑组合螺栓5呈三角形布置。
在待命准备阶段与三根金属链条1右端相焊接的直长螺杆3分别从钢框架4右边框的三个圆形孔中由后向前对应穿出，分别用手轮螺母2拧入吊住。三根金属链条1左端部7分别从钢框架4左边框的三个弧形孔6中由后向前对应穿出，转向折叠。三个反推止滑组合螺栓5由前向后稍稍拧入钢框架4中，拧入的螺栓头部不要超过构成钢框架4的槽钢厚度。把四根与钻孔取芯机的平面底板孔径相配合的相同规格的长螺栓从钢框架4上的四个钻孔取芯机定位螺栓孔8中由后向前对应穿出，分别用一个螺母将对应的长螺栓紧固。每根长螺栓预留出一定的螺杆长度，其将足以满足紧固钻孔取芯机的平面底板之用。钻孔取芯机的平面底板将通过这四根长螺栓被紧固在钢框架4上的定位区域9，而与平面底板相连接的钻孔取芯机机身上的钻孔取样芯筒中心将对准钢框架4的第一根金属链条1的上方钻孔取芯机工作区域10的中心。
在拟进行钻孔取芯的竖向圆形柱体15工作面确定后，把三根金属链条1左端部7分别从钢框架4左边框的三个弧形孔6中向后对应退出。把定位紧固装置钢框架4的弧形凹面12贴在待钻孔取芯的竖向圆形柱体15工作面上。然后，三根金属链条1左端部7分别绕过竖向圆形柱体15的背面，由后向前穿过钢框架4左边框的三个弧形孔6，收紧链条1。链条1左端部7经180度转向叠合后，用一枚螺栓13插于链条孔中并用螺帽14予以固定。另两根链条1也以同样方式加以固定。旋转钢框架4右边框的手轮螺母2，进一步收紧三根金属链条1，使钢框架4牢固地被定位在竖向圆形柱体15工作面上。此时，即可以把钻孔取芯机的平面底板上的四个定位孔套入预先已紧固在钢框架4上螺栓孔8位置上的四根长螺栓上，各用一个螺母紧固，从而使钻孔取芯机的平面底板固定在定位区域9。然后顺序安装机身11及钻孔取样芯筒，使钻孔取样芯筒中心对准钻孔取芯机工作区域10的中心。
本发明采用金属链条1捆绑在工作对象竖向圆形柱体15上，使用时金属链条的数量和设置位置皆可依具体情况而改变。金属链条1左右两端与钢框架4之间的紧固方式可按需作相应改变，只要达到能将此定位紧固装置稳稳地固定在竖向圆形柱体15上的目的即可。
钻孔取芯机质量较大。一般情况下，在钻孔取芯机定位于钢框架4上后，若发生钢框架4的轻微滑动或晃动，可通过进一步旋转手轮螺母2即可实现止晃。更有效的办法则是，通过旋转设置于钢框架4上。处于钻孔取芯机平面底板定位区域9外两侧的反推止滑螺栓5以及位于钻孔取芯机平面底板定位区域9外尾部中心线上的第三个反推止滑螺栓5，即可进一步有效锁定钢框架4。通过调节这三个反推止滑组合螺栓5还可实现调节钻机钻孔取芯中心线与竖向圆形柱体15工作面之间的垂直度关系。经过上述各步骤的操作及调整之后，钻孔取芯机即可在竖向圆形柱体15工作面上开展钻孔取芯作业。
对于直径统一的竖向圆形柱体15，钢框架4背部的弧形凹面12直径可直接采用竖向圆形柱体15的直径。这样可增大安装时的吻合接触面，有利整套装置的稳定和定位。弧形凹面12的直径也可不同于圆形柱体15的直径。当钢框架4背部的弧形凹面12直径大于或小于竖向圆形柱体15的直径时，则可通过调节三个反推止滑组合螺栓5来达到调整弧形凹面12与竖向圆形柱体15工作面之间的吻合不良现象，实现稳定定位的目的。反推止滑组合螺栓5的设置位置及数量可视需要而作相应改变。
权利要求
1.一种在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置，其特征在于包括钢框架(4)、由金属链条(1)、手轮螺母(2)及直长螺杆(3)构成的收紧机构、反推止滑组合螺栓(5)三部分，钢框架(4)为由槽钢焊制而成的矩形框架，其中心区域加焊两根纵向短槽钢，钢框架(4)上钻有四个定位螺栓孔(8)用以安装钻孔取芯机的平面底板，其中两个开在钢框架(4)的上边框上，另两个开在两根纵向短槽钢上，钢框架(4)的左边框上开有三个弧形孔(6)，右边框对应地开有三个圆形孔，三根金属链条(1)的左端部(7)分别穿过钢框架(4)的左边框三个弧形孔(6)并用螺栓(13)和螺母(14)予以锁定，与金属链条(1)的右端相焊接的直长螺杆(3)从钢框架(4)右边框的对应圆孔中穿出，用手轮螺母(2)拧入吊住，在钢框架(4)的上框中心线两侧及下框中心线上各设置一个反推止滑螺栓(5)，这三个反推止滑组合螺栓(5)呈三角形布置，位于钻孔取芯机平面底板定位区域(9)范围之外，钢框架(4)的背面与竖向圆形柱体(15)表面接触处为局部弧形凹面(12)。
2.根据权利要求1的在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置，其特征在于所述钢框架(4)背部的弧形凹面(12)的直径与竖向圆形柱体(15)的直径相同，也可以大于或小于竖向圆形柱体(15)的直径。
3.根据权利要求1的在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置，其特征在于应用于横向或斜向圆形柱体工作面上的作业、在竖向、横向或斜向弧形柱体工作面上进行的作业、以及在地面以上或是在水上或是在水下位置的作业。
全文摘要
一种在竖向圆形柱体上钻孔取芯的定位紧固装置，包括钢框架、金属链条收紧机构和反推止滑组合螺栓，钢框架与钻孔取芯机平面底板相连接部位为平面状态，钢框架背部中心区域与竖向圆形柱体表面接触处为局部弧形凹面，以利于与竖向圆形柱体表面的吻合接触。三根用于围住竖向圆形柱体的金属链条的一端固定于钢框架一侧，另一端与直长螺杆相焊接穿入钢框架的另一侧并通过手轮螺母予以调节松紧度。钢框架上设置四个定位螺栓孔用以安装钻孔取芯机平面底板，并设置三个反推止滑组合螺栓用以进一步锁定钢框架及调整工作面的垂直度。本发明对于钻孔取芯的竖向圆形柱体工作面在地面以上或是在水上或是在水下位置，都可实现准确和可靠的定位紧固。
文档编号E21B49/00GK1632506SQ20041009919
公开日2005年6月29日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年12月29日
发明者吕子义, 周锡蕙, 寇新建, 黄淑贞, 吕豪, 张静宜 申请人:上海交通大学