CN116357314B - 一种地质环境取样钻机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻机，具体涉及一种获取地质样品的一种地质环境取样钻机及其使用方法，该地质环境取样钻机包括带有螺旋钻杆的安装架。螺旋钻杆的下部设置由多个弧板扣合而成的锥壳，三角弧板的上端通过铰链连接在螺旋钻杆上；螺旋钻杆的中部设置支撑杆，支撑杆的下部安装有电机，电机的下部连接有向下延伸的带有锯齿的取样管。上述地质环境取样钻机，通过支撑杆将电机放入螺旋钻杆内，通过电机驱动取样管旋转，取样管旋转过程中下端的锯齿将钻孔下部的地质旋出圆柱形样块，在支撑杆带动电机和取样管上升过程中将圆柱形样块拉出钻孔，进而获得地质样品。

Description

一种地质环境取样钻机及其使用方法

技术领域

本发明涉及地窖建设或地质勘查中的样品取样装置，主要涉及用于在地下进行采集样品的地质环境取样钻机。

背景技术

在地质勘测时，需要获取地下深处的地质样品。如获取水质、土壤或岩石，当然，其它地质勘查也需获取伸入地下的地质样品。地下土质的样品挖取受设备影响较大，且地质较硬时难以通过深铲获取样品，而通过钻机钻孔的方式获取地下的土质样品时，钻孔在钻杆拔出时容易塌陷或掉落钻孔上部的土质，进而影响样品的获取。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种地质环境取样钻机，旨在解决的问题是：地下的土质样品难以获取。

本发明提供一种地质环境取样钻机，该地质环境取样钻机包括安装架，所述安装架上设置有螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的外壁设置有第一螺旋叶片；所述安装架上还设置有驱动所述螺旋钻杆的驱动电机；所述螺旋钻杆为中空管。所述螺旋钻杆的下部开口设置呈锥形的锥壳，所述锥壳是由至少三个三角弧板扣合而成的，所述三角弧板的上端通过铰链连接在所述螺旋钻杆上；所述锥壳上设置有第二螺旋叶片，所述各三角弧板均连接有驱动所述三角弧板扣合的回位弹簧；所述螺旋钻杆的中部设置支撑杆，所述支撑杆的下部安装有电机，所述电机的下部连接有向下延伸的取样管，所述取样管的外径小于所述螺旋钻杆的内径，所述取样管的下端面上设置有锯齿。

优选的，还包括用于固定电机的圆形框架，所述电机安装在圆形框架内，所述圆形框架的外周设置有导向槽，所述螺旋钻杆的内壁上设置有与所述导向槽相适配的导轨，所述导轨卡入所述导向槽内。

再优选的，所述导轨与所述导向槽呈相适配的螺旋状，所述导向槽沿着所述导轨螺旋升降；所述支撑杆与所述圆形框架转动连接。

再优选的，所述导轨延伸至所述螺旋钻杆的下部，所述导向槽延伸至所述导轨的最底端时，所述取样管伸出所述锥壳，并将所述三角弧板顶至两侧。

再优选的，所述取样管的下部外周套设有轴承，所述轴承的外侧顶接所述三角弧板的内壁。

再优选的，所述取样管的内壁设置有内螺旋叶片，所述内螺旋叶片的宽度值为所述取样管的内壁内径值的六分之一至五分之一。

再优选的，所述电机整体呈圆柱形，所述电机的转轴向下延伸，所述取样管固定在所述转轴上。

本发明还提供一种地质环境取样钻机的使用方法，包括如下步骤：

第一步：通过螺旋钻杆获取钻孔，钻孔内的泥土通过所述第一螺旋叶片和所述第二螺旋叶片旋出钻孔；

第二步：提升螺旋钻杆，直至提升高度大于三角弧板的弧长；

第三步：通过支撑杆将电机放入螺旋钻杆的中空腔，并使电机降至螺旋钻杆的下部，此时所述取样管顶起所述三角弧板，使三角弧板展开，所述取样管延伸至三角弧板下部；

第四步：控制所述电机工作，使取样管旋转，通过取样管钻取钻孔下部的泥土或砂石；

第五步：抽取支撑杆，使电机和取样管从螺旋钻杆中上升并脱离螺旋钻杆。

本发明提供的地质环境取样钻机及其使用方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

上述地质环境取样钻机及其使用方法，结合现有的螺旋钻机技术，将螺旋钻机的下部的锥壳设置为三个三角弧板扣合而成，且三个三角弧板均铰链连接在螺旋钻杆的下部，便于三角弧板张开，进而方便通过螺旋钻杆的中部空腔放入电机和取样管。

另外，在本实施例中，通过支撑杆将电机放入螺旋钻杆内，电机向下延伸的转轴连接有取样管，通过电机驱动取样管旋转，取样管旋转过程中下端的锯齿将钻孔下部的地质旋出圆柱形样块，在支撑杆带动电机和取样管上升过程中将圆柱形样块拉出钻孔，进而获得地质样品。

通过上述地质环境取样钻机进行取样，取样过程中螺旋钻杆能够保护钻孔内壁，无需担心钻孔塌陷问题。且与通过洛阳铲或其它长杆铁锹类取样设备相比，螺旋钻杆的钻孔深度值更大，能够获取更深处的地质样品。

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一些具体实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中螺旋杆的部分立体结构示意图。

图2为本发明实施例1中螺旋杆的部分剖视示意图。

图3为本发明实施例1中挡板的立体结构示意图。

图4为本发明实施例1中取样管的部分剖视示意图。

附图中：

标号	名称	标号	名称
				1	螺旋钻杆	8	转轴
2	第一螺旋叶片	9	取样管
				3	锥壳	91	内螺旋叶片
4	第二螺旋叶片	92	锯齿
				5	圆形框架	10	轴承
6	电机
				7	导向槽

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

本实施例提供一种地质环境取样钻机，该地质环境取样钻机包括安装架，所述安装架上设置有螺旋钻杆1，所述螺旋钻杆1的外壁设置有第一螺旋叶片2；所述安装架上还设置有驱动所述螺旋钻杆1的驱动电机；所述螺旋钻杆1为中空管。所述螺旋钻杆1的下部开口处设置呈锥形的锥壳3。上述螺旋钻杆1、驱动电机和安装架，基本采用现有的长螺旋钻机。本申请的改进在于，所述锥壳3是由至少三个三角弧板扣合而成的，所述三角弧板的上端通过铰链连接在所述螺旋钻杆1上。上述的铰链连接，可以是三角弧板的中部设置套管，长螺旋转机的的下端固定有转轴，转轴插入套管内。三角弧板扣合后形成锥形的锥壳3，为了便于锥壳3钻孔，所述锥壳3上设置有第二螺旋叶片4，该第二螺旋叶片4分为多段，各段分别设置在各三角弧板上，各三角弧板扣合后各段的第二螺旋叶片4连接成一体，进而进行钻孔。所述各三角弧板均连接有驱动所述三角弧板扣合的回位弹簧，该回位弹簧可以是三角弧板铰链连接轴上的扭转弹簧。所述螺旋钻杆1的中部设置支撑杆，该支撑杆也应设置在安装架上，当然，也可以另设其它安装架，以使支撑杆伸入螺旋钻杆1的中空腔内即可，并且为了便于控制支撑杆的升降，还可以通过锁链或其它装置提升支撑杆，在实际操作中，支撑杆长度值过大，支撑杆选取多节设计，各节支撑杆通过可拆卸的方式相连接。所述支撑杆的下部安装有电机6，所述电机6的下部连接有向下延伸的取样管9，所述取样管9的外径小于所述螺旋钻杆1的内径，所述取样管9的下端面上设置有锯齿92。

上述地质环境取样钻机，结合现有的螺旋钻机技术，将螺旋钻机的下部的锥壳3设置为至少三个三角弧板扣合而成，且三角弧板均铰链连接在螺旋钻杆1的下部，便于三角弧板张开，进而方便通过螺旋钻杆1的中部空腔放入电机6和取样管9，使取样管9下降至螺旋钻杆1下部。另外，在本实施例中，通过支撑杆将电机6放入螺旋钻杆1内，电机6向下延伸的转轴8连接有取样管9，通过电机6驱动取样管9旋转，取样管9旋转过程中下端的锯齿92将钻孔下部的地质旋出圆柱形样块，在支撑杆带动电机6和取样管9上升过程中将圆柱形样块拉出钻孔，进而获得地质样品。通过上述地质环境取样钻机进行取样，取样过程中螺旋钻杆1能够保护钻孔内壁，无需担心钻孔塌陷问题。且与通过洛阳铲或其它长杆铁锹类取样设备相比，螺旋钻杆1的钻孔深度值更大，能够获取更深处的地质样品。

具体的，在本实施例中，为了方便电机6在螺旋钻杆1内上下移动，同时也为了避免电机6在螺旋钻杆底部时相对螺旋钻杆转动，保持电机6在旋转方向上的相对静止，还包括用于固定电机的圆形框架5，所述电机6安装在圆形框架5内，所述圆形框架5的外周设置有导向槽7，所述螺旋钻杆1的内壁上设置有与所述导向槽7相适配的导轨，所述导轨卡入所述导向槽7内。在导向槽7在导轨上升降运动时，进而带动电机6升降，上述导向槽7和导轨能够避免电机6侧偏，同时避免电机6在螺旋钻杆底部转动。

更具体的，在本实施例中，为了控制电机6在螺旋钻杆1内的升降，所述导轨与所述导向槽7呈相适配的螺旋状，所述导向槽7沿着所述导轨螺旋升降；所述支撑杆与所述圆形框架5转动连接。在具体升降时，工作人员可以通过遥控装置控制电机6的正转和反转，进而使电机6和圆形框架5转动，使其沿着螺旋状的导轨螺旋转动。需要说明的是，电机驱动取样管的转动趋势应与上述导轨的螺旋方向相适配，电机运动至底部后，驱动取样管时的转动趋势应向下转动，而导轨下部设置有挡块，进而阻止电机继续运动，此时使得取样管转动。通过螺旋升降，能够降低电机升降的冲击力。

更具体的，在本实施例中，所述导轨延伸至所述螺旋钻杆1的下部，所述导向槽7延伸至所述导轨的最底端时，所述取样管9伸出所述锥壳3，并将所述三角弧板顶至两侧。

更具体的，所述取样管9的下部外周套设有轴承10，所述轴承10的外侧顶接所述三角弧板的内壁。在取样管9转动过程中，上述轴承10可以降低取样管9与三角弧板的内壁之间的摩擦力，在取样管9向下旋转取样过程中减少摩擦阻力，避免损坏三角弧板。

更具体的，在本实施例中，为了加强样品与取样管9的连接强度，将取样管9钻取的圆柱形样品固定在取样管9上，在本实施例中，所述取样管9的内壁设置有内螺旋叶片91，所述内螺旋叶片91的宽度值为所述取样管9的内壁内径值的六分之一至五分之一，通过内螺旋叶片91，带动样品转动，同时提高取样管9和地质样品的连接强度。

更具体的，所述电机6整体呈圆柱形，所述电机6的转轴8向下延伸，所述取样管9固定在所述转轴8上。

本发明还提供一种地质环境取样钻机的使用方法，包括如下步骤：

第一步：通过螺旋钻杆1获取钻孔，钻孔内的泥土通过所述第一螺旋叶片2和所述第二螺旋叶片4旋出钻孔；

第二步：提升螺旋钻杆1，直至提升高度大于三角弧板的弧长；

第三步：通过支撑杆将电机6放入螺旋钻杆1的中空腔，并使电机6降至螺旋钻杆1的下部，此时所述取样管9顶起所述三角弧板，使三角弧板展开，所述取样管9延伸至三角弧板下部；

第四步：控制所述电机6工作，使取样管9旋转，通过取样管9钻取钻孔下部的泥土或砂石；

第五步：抽取支撑杆，使电机6和取样管9从螺旋钻杆1中上升并脱离螺旋钻杆1。

当然，以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内，理应受到本发明的保护。

Claims (5)

1.一种地质环境取样钻机，包括安装架，所述安装架上设置有螺旋钻杆，所述螺旋钻杆的外壁设置有第一螺旋叶片；所述安装架上还设置有驱动所述螺旋钻杆的驱动电机；所述螺旋钻杆为中空管，其特征在于，

所述螺旋钻杆的下部开口设置呈锥形的锥壳，所述锥壳是由至少三个三角弧板扣合而成的，所述三角弧板的上端通过铰链连接在所述螺旋钻杆上；所述锥壳上设置有第二螺旋叶片，所述各三角弧板均连接有驱动所述三角弧板扣合的回位弹簧；

所述螺旋钻杆的中部设置支撑杆，所述支撑杆的下部安装有电机，所述电机的下部连接有向下延伸的取样管，所述取样管的外径小于所述螺旋钻杆的内径，所述取样管的下端面上设置有锯齿；

还包括用于固定电机的圆形框架，所述电机安装在圆形框架内，所述圆形框架的外周设置有导向槽，所述螺旋钻杆的内壁上设置有与所述导向槽相适配的导轨，所述导轨卡入所述导向槽内；

所述导轨与所述导向槽呈相适配的螺旋状，所述导向槽沿着所述导轨螺旋升降；

所述支撑杆与所述圆形框架转动连接；

所述导轨延伸至所述螺旋钻杆的下部，所述导向槽延伸至所述导轨的最底端时，所述取样管伸出所述锥壳，并将所述三角弧板顶至两侧。

2.如权利要求1所述的地质环境取样钻机，其特征在于，

所述取样管的下部外周套设有轴承，所述轴承的外侧顶接所述三角弧板的内壁。

3.如权利要求1所述的地质环境取样钻机，其特征在于，

所述取样管的内壁设置有内螺旋叶片，所述内螺旋叶片的宽度值为所述取样管的内壁内径值的六分之一至五分之一。

4.如权利要求1所述的地质环境取样钻机，其特征在于，

所述电机整体呈圆柱形，所述电机的转轴向下延伸，所述取样管固定在所述转轴上。

5.一种地质环境取样钻机的使用方法，采用如权1至权4任意一项的地质环境取样钻机，其特征在于，

包括如下步骤：

第一步：通过螺旋钻杆获取钻孔，钻孔内的泥土通过所述第一螺旋叶片和所述第二螺旋叶片旋出钻孔；

第二步：提升螺旋钻杆，直至提升高度大于三角弧板的弧长；

第三步：通过支撑杆将电机放入螺旋钻杆的中空腔，并使电机降至螺旋钻杆的下部，此时所述取样管顶起所述三角弧板，使三角弧板展开，所述取样管延伸至三角弧板下部；

第四步：控制所述电机工作，使取样管旋转，通过取样管钻取钻孔下部的泥土或砂石；

第五步：抽取支撑杆，使电机和取样管从螺旋钻杆中上升并脱离螺旋钻杆。