CN1024581C - 敞口活塞式薄壁取土器 - Google Patents

Abstract

一种工程地质钻探用的敞口活塞薄壁取土器，包含有取土器头和与其下端固定连接的土样筒，取土器头内设置有一活塞，土样筒通过一个连接套与一个余土筒连接成一体，然后由余土筒的上端部与取土器头旋接。因而采取土样时真空吸附密封性能可靠，取土质量高，而且操作简便。本取土器适用于各种类型地质的钻探采样。

Description

本发明涉及一种用于工程地质钻探的取土器，特别是涉及一种敞口活塞式薄壁取土器。

在工程地质钻探中采用的取土器，厚壁圆筒取土器对土样扰动大，影响取土质量而逐渐被淘汰，取而代之的是薄壁圆筒取土器。在现有的薄壁圆筒取土器中，有一种敞口式薄壁取土器，它是薄壁土样筒用螺钉固定在取土器头上，土样筒下端为前刃，刃口略向内弯，形成一个较小的内间距比;取土器头内有球阀，用于取样时排水。这种薄壁取土器结构最为简单，成本低。但是这种取土器的球阀式密封吸附装置的密封性能差，容易落样，土样采取率低;泥水排出口小，仅为采入口的10%以下，在采样快速下压时，因取土器腔内泥水不能快速及时排出而影响采样质量;土样筒的连接方式使其不能取得满筒土样，土样封启麻烦，土样筒利用率低;受清孔影响孔底的表土不能从土样筒排出而使有效土样采入少;土样采入与推出方向不一致而增加对土样的扰动。

本发明的目的是为在钻探取样时，通过在取土器头内装置一活塞而提供一种真空吸附密封性能可靠、取土器腔内泥水排出敞通从而进一步提高土样采入率及取土质量的敞口式薄壁取土器。

本发明是一种工程地质钻探用的敞口式薄壁取土器，它包括一用于与空心钻杆螺纹连接的钻杆接头、一取土器头和一与取土器头下端连接的土样筒;它还包括一下部周向具有凸缘的提颈和一与提颈下端连接的活塞;取土器头下部轴向地开设有一孔，所述孔可与活塞相配合，且在取土器头中部周壁上开有若干排出孔与所述孔相 通，提颈上端穿过取土器头与接头相连。由于采用了活塞与取土器头相配合，使得其真空吸附能力比球阀的真空吸附能力强的多，而且取土器腔内泥水排水通道大为扩大，从而解决了快速采样时减小对土样的扰动，提高土样采取率和土样质量，而仍保持敞口式薄壁取土器结构简单的优点;而提颈上的凸缘使活塞能在取土器头内的一定位置上定位，以关闭排出通道。

另外，在提颈的凸缘处还开有若干向下、向外的斜孔，使提颈的中心孔与取土器头的孔相通，其作用是：在取土器放至孔底时，若孔底有沉淀的泥浆、废土等，可以通过钻杆送水经接头由斜孔喷出，以清除取土器内沉淀物，从而进一步保证取土质量。另外当所钻的孔产生缩孔时，可以通过冲水来排除缩孔。

在活塞的外径上配有若干“O”形密封圈，这样可以进一步提高真空吸附的密封性。

为了进一步提高采取土样质量和简化操作工序，土样筒通过一个连接套与一个余土筒连接成一体，然后由余土筒的上端部与取土器头旋接。这样，取土后，旋下连接套即可取下土样筒进行封存转运。所取的土样满筒均为有效土样，受清孔影响的土样在余土筒内，因而提高了土样筒的利用率。同时，土样的采入与推出的方向一致，可以减少对土样的扰动。这样，既能提高土样质量，同时消除土样封启的麻烦，简化操作工序。而且，余土筒的内径大于土样筒的内径，这样取样操作完后，余土筒内的土样可以很方便地取出，便于清洗。

土样筒为一薄壁圆筒，其内径略带锥度，下小上大，即将以往采用的内间距比结构改为端径比结构。其作用是使土样在采压时和在试验室推出时减少土样由于筒壁的阻力而受扰动。土样筒外圆下端带有刃口，刃口以上一小段外径略小于筒身外径，以减少采样时的筒壁阻力。

下面将结合附图对本发明的最佳实施例进行详细描述，从中可以看到本发明更多的优点。

图1是本发明的最佳实施例的剖视图;

图2是图1中取土器头的放大图。

现参见图1和图2，本取土器的取土器头4下端旋接余土筒3，余土筒3通过连接套2与土样筒1连接，其下端螺纹处有放气小孔22。取土器头4内孔的下段为阶梯形孔13与阶梯形活塞6相匹配，活塞6的外径配有二个“O”形密封圈5。取土器头4内孔的中段为等直径孔，其周壁上有4个排出孔7。取土器头4内孔的上段为直径小于中段孔的等直径孔，与提颈8相滑配。提颈8的下端旋接着活塞6，上端旋接着连接钻杆用的接头9。提颈8的下段具有凸缘11，其上缘凸肩与取土器头4内孔凸肩接触时正好使活塞6与孔13相配合而使排出通道处于关闭状态。提颈8的凸缘11上有向下、向外斜孔12与提颈8和接头9的中心孔相通。

当然，活塞6和取土器头4的孔13的形状也可以制成圆锥形或圆柱形。

本取土器的操作步骤及原理如下：在接头9上接钻杆，通过钻机卷扬机将取土器放至孔底，此时通道处于打开状态。通过钻机给钻杆施压，将取土器压入土层中，即采入土样。在此压入过程中，取土器腔内的泥水通过活塞6、提颈8与取土器头4形成的环形通道和排出孔7排出。当压入至规定深度，即完成采样，再由钻机卷扬机将钻杆上提，活塞与取土器头内孔配合，再由钻机卷扬机将钻杆上提，活塞与取土器头内孔配合，通道形成真空吸附土样。

本取土器与现有的敞口式薄壁取土器相比较具有如下优点：

1.由于采用阶梯形活塞、“O”形密封圈和取土器头阶梯形内孔构成的真空吸附密封结构，其密封性能可靠，真空吸附能力强，土样采取率高。

2.由于采用阶梯形活塞、提颈和取土器头内阶梯孔构成的环形排出通过，使泥水排出敞通，取土质量高;

3.土样筒通过余土筒与取土器头连接，使土样筒能采得满筒土样，土样筒有效采取率高，节省土样筒材料，同时简化了土样筒封启操作，装卸也简捷;

4.土样在采样压入和试验时推出土样筒的方向一致，减小对土样的扰动;

5.能自动清除取土器内沉淀物，进一步保证取土质量;另外当所钻的孔产生缩孔时，可以通过冲水来排除缩孔;

6.取土器清洗简便。

本取土器适用于各种工程地质的钻探采样。

Claims (5)

1、一种工程地质钻探用的敞口式薄壁取土器，它包括一用于与空心钻杆螺纹连接的钻杆接头(9)、一取土器头(4)和一与取土器头(4)下端连接的土样筒(1)；其特征在于，它还包括一下部周向具有凸缘(11)的提颈(8)和一与提颈(8)下端连接的活塞(6)；取土器头(4)下部轴向开设有一孔(13)，孔(13)可与活塞(6)相配合，且在取土器头(4)中部周壁上开有若干排出孔(7)与孔(13)相通，提颈(8)上端穿过取土器头(4)与接头(9)相连。

2、根据权利要求1所述的取土器，其特征在于，活塞（6）和孔（13）均可制成阶梯形。

3、根据权利要求1所述的取土器，其特征在于，活塞（6）和孔（13）均可制成圆锥形。

4、根据权利要求1或2所述的取土器，其特征在于，活塞（6）的外周上装设有若干“O”形密封圈（5）。

5、根据权利要求1或2所述的取土器，其特征在于，提颈（8）的凸缘（11）处开有若干向下、向外的斜孔。

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