CN116818409A - 一种地质矿产勘查用钻探取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及勘查钻探技术领域，具体涉及一种地质矿产勘查用钻探取样装置，包括驱动机构，所述驱动机构的中心位置处固定套接有拼接机构，所述拼接机构的底端内部设置有取样机构。本发明中，通过取样管能逐渐插入到当前深度土层中，之后通过伺服电机三输出端带动收卷轮二转动，收卷轮二能对拉绳进行收卷，通过拉绳的底端能带动取样管提升，这样能将取样管从拼接管的顶端开口处取出，从而便于取出目的深度的土样或者岩芯，通过转动取样管和顶盖相分离，从而便于将取样管中土样或岩芯取出后重新和顶盖相旋合安装，因此相比较现有的钻探设备的取样操作，本设备的取样速度块，操作简单，能方便对不同深度的土层进行快速取样。

Description

一种地质矿产勘查用钻探取样装置

技术领域

本发明涉及勘查钻探技术领域，具体涉及一种地质矿产勘查用钻探取样装置。

背景技术

钻探取样是矿产勘查工作的重要组成部分，是指从勘探工程中取出一定数量的岩心或矿心，然后通过对这些样品的分析、鉴定和测试，了解地下矿体的分布情况。采样方法随勘探工程不同而异，矿产，泛指一切埋藏在地下(或分布于地表的、或岩石风化的、或岩石沉积的)可供人类利用的天然矿物或岩石资源，矿产可分为金属、非金属、可燃有机等类别，是不可再生资源。

钻探是岩土工程勘查中最主要的手段之一，主要作用有获取用于鉴别、分类和实验的岩心和土样，划分土层；了解地质构造和不良地质作用的分布；在孔内进行岩土功能性能原位测试、水文地质实验、测井和现场监测等。现有的钻探取样主要通过钻探机钻探取出土样，现有的钻探机随着钻探深度不断加深，其钻头所收到的阻力会增大，导致对土壤的钻取愈发困难，而在取出土样时需要将全部钻管从土中抽出，然后才能将岩芯或土样从钻管中取出，其取样的过程较麻烦，效率低，使得钻探设备难以在指定深度取出土样，且导致钻探设备难以继续进行钻探工作。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种地质矿产勘查用钻探取样装置，通过伺服电机一输出端能带动直齿轮转动，直齿轮和齿环相啮合转动，从而在摩擦力的作用下能驱动着拼接管和钻管转动，通过钻管底端的钻头能对土壤和岩石进行旋转钻取，同时通过两个液压油缸能带动着移动板沿着限位杆往下滑动，从而能对钻管施加向下的挤压力，使得钻管能不断深入到土地中，当拼接管完全深入到土层中后能使齿环和拼接管顶端相分离，然后于拼接管的顶端旋合套接有另一个拼接管从而便于不断提升钻取深度，因此能加快对延伸管的安装效率；通过驱动杆的另一端能于滑槽柱中滑动，在滑动过程中能带动两个钻头滑动至张开状态，从而取样管能逐渐插入到当前深度土层中，之后通过伺服电机三输出端带动收卷轮二转动，收卷轮二能对拉绳进行收卷，通过拉绳的底端能带动取样管提升，这样能将取样管从拼接管的顶端开口处取出，从而便于取出目的深度的土样或者岩芯，通过转动取样管和顶盖相分离，从而便于将取样管中土样或岩芯取出后重新和顶盖相旋合安装，因此相比较现有的钻探设备的取样操作，本设备的取样速度块，操作简单，能方便对不同深度的土层进行快速取样；通过同时启动伺服电机二和伺服电机三来驱动收卷轮一和收卷轮二反向转动，从而能在牵引绳的牵引下带动取样管在多个拼接管内部下移，直到取样管和导向板相接触后重新插入到刮壁环中，然后能通过驱动机构重新驱动钻管进行钻取操作，从而便于在取样后快速恢复钻探工作，使得设备每钻取一定深度后进行重复取样，所得到的岩土样本有较好的完整性，不会混杂有其他深度的岩土成分。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种地质矿产勘查用钻探取样装置，包括驱动机构，所述驱动机构的中心位置处固定套接有拼接机构，所述拼接机构的底端内部设置有取样机构；

所述取样机构包括取样管，所述取样管的顶端旋合套接有顶盖，所述顶盖的底部关于其竖直中心面对称固定连接有两个牵引绳的一端，两个所述牵引绳的另一端均绕接有收卷轮一，两个所述收卷轮一的端部中心位置处固定连接有锥齿轮一，所述锥齿轮一的一侧啮合连接有锥齿轮二，两个所述锥齿轮二之间固定套接有转轴一，所述转轴一的端部固定连接有伺服电机二的输出端，所述顶盖顶部的中心位置处固定连接有拉绳的一端，所述拉绳的另一端固定连接有收卷轮二的外壁，所述收卷轮二中固定套接有转轴二，所述转轴二的端部固定连接有伺服电机三的输出端，取样管的底端为刃口状，从而方便对土壤进行钻土取样。

进一步在于，所述驱动机构包括支撑架，所述支撑架的外壁上对称固定连接有两个斜撑杆，所述支撑架的一侧对称设置有两个移动板，两个所述移动板的底部均转动套接有齿环，一个所述齿环的一侧啮合连接有直齿轮，所述直齿轮的中心位置处固定套接有伺服电机一的输出端，两个所述移动板的一侧均滑动套接有限位杆，所述限位杆的顶端和底端均固定连接有与支撑架相滑动连接的滑动座，所述齿环的内壁固定设置有防滑套，通过防滑套能提高齿环和拼接管外壁的摩擦力。

进一步在于，所述拼接机构包括两个与齿环相套接的拼接管，两个所述拼接管顶端和底端均开设有螺纹槽，两个所述拼接管的底端旋合套接有钻管，所述钻管的内壁上转动套接有转动环，所述转动环的顶部关于其竖直中心面对称固定连接有两个定滑轮，所述定滑轮与牵引绳相绕接，通过定滑轮能对牵引绳进行限位，使得牵引绳的端部能驱动取样管往下滑动。

进一步在于，两个所述移动板的顶部均固定连接有内螺纹块，两个所述内螺纹块之间旋合套接有双向丝杆，所述双向丝杆的端部固定连接有六角套，通过双向丝杆能驱动两个内螺纹块和移动板相靠近，驱动两个齿环能和拼接管的顶端相套接固定。

进一步在于，两个所述移动板的顶部均固定连接有滑轨，所述滑轨中滑动嵌入连接有工型块，所述工型块的顶部固定连接有与支撑架相固定连接的液压油缸，通过液压油缸能带动移动板沿着限位杆往下滑动，使得钻探设备不断往下钻取。

进一步在于，一个所述拼接管的侧壁上均对称等距离固定连接有多个勾块，另一个所述拼接管的内部均等距离开设有多个与勾块相对应的防脱槽，所述勾块与防脱槽滑动卡接，通过勾块和防脱槽相滑动嵌入后，利用勾块能勾住拼接管，防止拼接管发生分离。

进一步在于，所述转动环的内壁上固定套接有刮壁环，所述刮壁环上对称固定连接有两个导向板，通过于转动环中设置有刮壁环，从而取样管取样后提升时利用刮壁环能将取样管外壁上的土壤给剔除干净。

进一步在于，所述钻管内壁上对称转动连接有两个驱动杆的一端，两个所述驱动杆的另一端均滑动套接有滑槽柱，两个所述滑槽柱的底部均固定连接有钻头，所述钻头的底端环形等距离固定连接有多个金刚石，两个所述钻头的顶部均开设有限位槽，所述限位槽中滑动嵌入连接有与钻管底部相固定连接的T型块，所述滑槽柱的侧壁上固定连接有与T型块相固定连接的复位弹簧，通过复位弹簧能挤压着滑槽柱恢复到原来的位置，使得两个钻头能重新合并，以便进行后续的钻探工作。

本发明的有益效果：

1、通过伺服电机一输出端能带动直齿轮转动，直齿轮和齿环相啮合转动，从而在摩擦力的作用下能驱动着拼接管和钻管转动，通过钻管底端的钻头能对土壤和岩石进行旋转钻取，同时通过两个液压油缸能带动着移动板沿着限位杆往下滑动，从而能对钻管施加向下的挤压力，使得钻管能不断深入到土地中，当拼接管完全深入到土层中后能使齿环和拼接管顶端相分离，然后于拼接管的顶端旋合套接有另一个拼接管从而便于不断提升钻取深度，因此能加快对延伸管的安装效率；

2、通过伺服电机二输出端能带动转轴一和外壁上的锥齿轮二转动，使得锥齿轮二驱动锥齿轮一和两个收卷轮一相转动，通过收卷轮一能对牵引绳进行收卷，由于两根牵引绳绕过定滑轮和顶盖的底部相连接，从而能带动着取样管于刮壁环中往下滑动，使得取样管的底端能抵触到两个驱动杆，从而带动两个驱动杆转动，使得驱动杆的另一端能于滑槽柱中滑动，在滑动过程中能带动两个钻头滑动至张开状态，从而取样管能逐渐插入到当前深度土层中，之后通过伺服电机三输出端带动收卷轮二转动，收卷轮二能对拉绳进行收卷，通过拉绳的底端能带动取样管提升，这样能将取样管从拼接管的顶端开口处取出，从而便于取出目的深度的土样或者岩芯，通过转动取样管和顶盖相分离，从而便于将取样管中土样或岩芯取出后重新和顶盖相旋合安装，因此相比较现有的钻探设备的取样操作，本设备的取样速度块，操作简单，能方便对不同深度的土层进行快速取样；

3、通过同时启动伺服电机二和伺服电机三来驱动收卷轮一和收卷轮二反向转动，从而能在牵引绳的牵引下带动取样管在多个拼接管内部下移，直到取样管和导向板相接触后重新插入到刮壁环中，然后能通过驱动机构重新驱动钻管进行钻取操作，从而便于在取样后快速恢复钻探工作，使得设备每钻取一定深度后进行重复取样，所得到的岩土样本有较好的完整性，不会混杂有其他深度的岩土成分。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明中整体侧视结构示意图；

图3是本发明中整体正视结构示意图；

图4是本发明中驱动机构结构示意图；

图5是本发明中移动板顶部连接结构示意图；

图6是本发明中拼接机构结构示意图；

图7是本发明中拼接管结构示意图；

图8是本发明中钻管内部结构示意图；

图9是本发明中取样机构结构示意图；

图10是本发明中取样管结构示意图。

图中：100、驱动机构；101、支撑架；102、斜撑杆；103、移动板；104、齿环；105、防滑套；106、限位杆；107、滑动座；108、滑轨；109、工型块；110、液压油缸；111、伺服电机一；112、直齿轮；113、内螺纹块；114、双向丝杆；115、六角套；200、拼接机构；201、钻管；202、拼接管；203、螺纹槽；204、勾块；205、防脱槽；206、转动环；207、定滑轮；208、刮壁环；209、导向板；210、驱动杆；211、滑槽柱；212、钻头；213、金刚石；214、限位槽；215、T型块；216、复位弹簧；300、取样机构；301、取样管；302、顶盖；303、牵引绳；304、收卷轮一；305、锥齿轮一；306、锥齿轮二；307、转轴一；308、伺服电机二；309、拉绳；310、收卷轮二；311、转轴二；312、伺服电机三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10所示，一种地质矿产勘查用钻探取样装置，包括驱动机构100，驱动机构100的中心位置处固定套接有拼接机构200，拼接机构200的底端内部设置有取样机构300；

取样机构300包括取样管301，取样管301的顶端旋合套接有顶盖302，顶盖302的底部关于其竖直中心面对称固定连接有两个牵引绳303的一端，两个牵引绳303的另一端均绕接有收卷轮一304，两个收卷轮一304的端部中心位置处固定连接有锥齿轮一305，锥齿轮一305的一侧啮合连接有锥齿轮二306，两个锥齿轮二306之间固定套接有转轴一307，转轴一307的端部固定连接有伺服电机二308的输出端，顶盖302顶部的中心位置处固定连接有拉绳309的一端，拉绳309的另一端固定连接有收卷轮二310的外壁，收卷轮二310中固定套接有转轴二311，转轴二311的端部固定连接有伺服电机三312的输出端，取样管301的底端为刃口状，从而方便对土壤进行钻土取样。

驱动机构100包括支撑架101，支撑架101的外壁上对称固定连接有两个斜撑杆102，支撑架101的一侧对称设置有两个移动板103，两个移动板103的底部均转动套接有齿环104，一个齿环104的一侧啮合连接有直齿轮112，直齿轮112的中心位置处固定套接有伺服电机一111的输出端，两个移动板103的一侧均滑动套接有限位杆106，限位杆106的顶端和底端均固定连接有与支撑架101相滑动连接的滑动座107，齿环104的内壁固定设置有防滑套105，通过防滑套105能提高齿环104和拼接管202外壁的摩擦力；两个移动板103的顶部均固定连接有内螺纹块113，两个内螺纹块113之间旋合套接有双向丝杆114，双向丝杆114的端部固定连接有六角套115，通过双向丝杆114能驱动两个内螺纹块113和移动板103相靠近，驱动两个齿环104能和拼接管202的顶端相套接固定；两个移动板103的顶部均固定连接有滑轨108，滑轨108中滑动嵌入连接有工型块109，工型块109的顶部固定连接有与支撑架101相固定连接的液压油缸110，通过液压油缸110能带动移动板103沿着限位杆106往下滑动，使得钻探设备不断往下钻取。

拼接机构200包括两个与齿环104相套接的拼接管202，两个拼接管202顶端和底端均开设有螺纹槽203，两个拼接管202的底端旋合套接有钻管201，钻管201的内壁上转动套接有转动环206，转动环206的顶部关于其竖直中心面对称固定连接有两个定滑轮207，定滑轮207与牵引绳303相绕接，通过定滑轮207能对牵引绳303进行限位，使得牵引绳303的端部能驱动取样管301往下滑动；一个拼接管202的侧壁上均对称等距离固定连接有多个勾块204，另一个拼接管202的内部均等距离开设有多个与勾块204相对应的防脱槽205，勾块204与防脱槽205滑动卡接，通过勾块204和防脱槽205相滑动嵌入后，利用勾块204能勾住拼接管202，防止拼接管202发生分离；转动环206的内壁上固定套接有刮壁环208，刮壁环208上对称固定连接有两个导向板209，通过于转动环206中设置有刮壁环208，从而取样管301取样后提升时利用刮壁环208能将取样管301外壁上的土壤给剔除干净；钻管201内壁上对称转动连接有两个驱动杆210的一端，两个驱动杆210的另一端均滑动套接有滑槽柱211，两个滑槽柱211的底部均固定连接有钻头212，钻头212的底端环形等距离固定连接有多个金刚石213，两个钻头212的顶部均开设有限位槽214，限位槽214中滑动嵌入连接有与钻管201底部相固定连接的T型块215，滑槽柱211的侧壁上固定连接有与T型块215相固定连接的复位弹簧216，通过复位弹簧216能挤压着滑槽柱211恢复到原来的位置，使得两个钻头212能重新合并，以便进行后续的钻探工作。

工作原理：使用时，能将钻探设备移动到需要勘查的地面上，然后将拼接管202侧壁上的勾块204和另一个拼接管202中防脱槽205相对准嵌入，从而便于将两个拼接管202拼接成一个完整管体，之后将完整管体的底端和钻管201的顶端相旋合套接，使得两根牵引绳303和拉绳309位于拼接管202内部，通过转动六角套115能带动着双向丝杆114转动，从而能带动两个内螺纹块113相互靠近，从而能驱动两个移动板103相靠近直到两者相紧密抵触，能带动两个齿环104对拼接管202的顶端相紧固套接，在移动板103移动过程中，滑动座107能于支撑架101的侧壁上滑动，能带动着限位杆106一同移动，同时工型块109能在滑轨108中滑动，通过伺服电机一111输出端能带动直齿轮112转动，直齿轮112和齿环104相啮合转动，从而在摩擦力的作用下能驱动着拼接管202和钻管201转动，通过钻管201底端的钻头212能对土壤和岩石进行旋转钻取，同时通过两个液压油缸110能带动着移动板103沿着限位杆106往下滑动，从而能对钻管201施加向下的挤压力，使得钻管201能不断深入到土地中，当拼接管202完全深入到土层中后能使齿环104和拼接管202顶端相分离，然后于拼接管202的顶端旋合套接有另一个拼接管202从而便于不断提升钻取深度，因此能加快对延伸管的安装效率；

在钻取设备钻取到一定的深度后，能通过伺服电机二308输出端能带动转轴一307和外壁上的锥齿轮二306转动，使得锥齿轮二306驱动锥齿轮一305和两个收卷轮一304相转动，通过收卷轮一304能对牵引绳303进行收卷，由于两根牵引绳303绕过定滑轮207和顶盖302的底部相连接，从而能带动着取样管301于刮壁环208中往下滑动，使得取样管301的底端能抵触到两个驱动杆210，从而带动两个驱动杆210转动，使得驱动杆210的另一端能于滑槽柱211中滑动，在滑动过程中能带动两个钻头212滑动至张开状态，从而取样管301能逐渐插入到当前深度土层中，之后通过伺服电机三312输出端带动收卷轮二310转动，收卷轮二310能对拉绳309进行收卷，通过拉绳309的底端能带动取样管301提升，这样能将取样管301从拼接管202的顶端开口处取出，从而便于取出目的深度的土样或者岩芯，通过转动取样管301和顶盖302相分离，从而便于将取样管301中土样或岩芯取出后重新和顶盖302相旋合安装，因此相比较现有的钻探设备的取样操作，本设备的取样速度块，操作简单，能方便对不同深度的土层进行快速取样；

然后通过同时启动伺服电机二308和伺服电机三312来驱动收卷轮一304和收卷轮二310反向转动，从而能在牵引绳303的牵引下带动取样管301在多个拼接管202内部下移，直到取样管301和导向板209相接触后重新插入到刮壁环208中，然后能通过驱动机构100重新驱动钻管201进行钻取操作，从而便于在取样后快速恢复钻探工作，使得设备每钻取一定深度后进行重复取样，所得到的岩土样本有较好的完整性，不会混杂有其他深度的岩土成分。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种地质矿产勘查用钻探取样装置，其特征在于，包括驱动机构（100），所述驱动机构（100）的中心位置处固定套接有拼接机构（200），所述拼接机构（200）的底端内部设置有取样机构（300）；

所述取样机构（300）包括取样管（301），所述取样管（301）的顶端旋合套接有顶盖（302），所述顶盖（302）的底部关于其竖直中心面对称固定连接有两个牵引绳（303）的一端，两个所述牵引绳（303）的另一端均绕接有收卷轮一（304），两个所述收卷轮一（304）的端部中心位置处固定连接有锥齿轮一（305），所述锥齿轮一（305）的一侧啮合连接有锥齿轮二（306），两个所述锥齿轮二（306）之间固定套接有转轴一（307），所述转轴一（307）的端部固定连接有伺服电机二（308）的输出端，所述顶盖（302）顶部的中心位置处固定连接有拉绳（309）的一端，所述拉绳（309）的另一端固定连接有收卷轮二（310）的外壁，所述收卷轮二（310）中固定套接有转轴二（311），所述转轴二（311）的端部固定连接有伺服电机三（312）的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，所述驱动机构（100）包括支撑架（101），所述支撑架（101）的外壁上对称固定连接有两个斜撑杆（102），所述支撑架（101）的一侧对称设置有两个移动板（103），两个所述移动板（103）的底部均转动套接有齿环（104），一个所述齿环（104）的一侧啮合连接有直齿轮（112），所述直齿轮（112）的中心位置处固定套接有伺服电机一（111）的输出端，两个所述移动板（103）的一侧均滑动套接有限位杆（106），所述限位杆（106）的顶端和底端均固定连接有与支撑架（101）相滑动连接的滑动座（107），所述齿环（104）的内壁固定设置有防滑套（105）。

3.根据权利要求2所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，所述拼接机构（200）包括两个与齿环（104）相套接的拼接管（202），两个所述拼接管（202）顶端和底端均开设有螺纹槽（203），两个所述拼接管（202）的底端旋合套接有钻管（201），所述钻管（201）的内壁上转动套接有转动环（206），所述转动环（206）的顶部关于其竖直中心面对称固定连接有两个定滑轮（207），所述定滑轮（207）与牵引绳（303）相绕接。

4.根据权利要求2所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，两个所述移动板（103）的顶部均固定连接有内螺纹块（113），两个所述内螺纹块（113）之间旋合套接有双向丝杆（114），所述双向丝杆（114）的端部固定连接有六角套（115）。

5.根据权利要求2所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，两个所述移动板（103）的顶部均固定连接有滑轨（108），所述滑轨（108）中滑动嵌入连接有工型块（109），所述工型块（109）的顶部固定连接有与支撑架（101）相固定连接的液压油缸（110）。

6.根据权利要求3所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，一个所述拼接管（202）的侧壁上均对称等距离固定连接有多个勾块（204），另一个所述拼接管（202）的内部均等距离开设有多个与勾块（204）相对应的防脱槽（205），所述勾块（204）与防脱槽（205）滑动卡接。

7.根据权利要求3所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，所述转动环（206）的内壁上固定套接有刮壁环（208），所述刮壁环（208）上对称固定连接有两个导向板（209）。

8.根据权利要求3所述的一种地质矿产勘查用钻探取样装置,其特征在于，所述钻管（201）内壁上对称转动连接有两个驱动杆（210）的一端，两个所述驱动杆（210）的另一端均滑动套接有滑槽柱（211），两个所述滑槽柱（211）的底部均固定连接有钻头（212），所述钻头（212）的底端环形等距离固定连接有多个金刚石（213），两个所述钻头（212）的顶部均开设有限位槽（214），所述限位槽（214）中滑动嵌入连接有与钻管（201）底部相固定连接的T型块（215），所述滑槽柱（211）的侧壁上固定连接有与T型块（215）相固定连接的复位弹簧（216）。