CN105021429B - 钻进与抽气一体式地气取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻进与抽气一体式地气取样器，包括杆体、锤击桩、吸气管、转向装置、气嘴和密封装置，锤击桩固定在杆体的开口上，转向装置安装在杆体上部可相对于杆体转动；吸气管安装在杆体内，其上端与转向装置中部固定连接；吸气管上部与杆体之间安装有密封装置，气嘴安装在吸气管顶部内壁上。本发明在地气测量时，利用钻杆在土壤中形成取样孔后无需拔出杆体可直接连接气体捕获器和抽气筒直接取样，避免了塌孔的发生和大气物质的混入，既保证了地气测量工作的顺利开展又提高了工作质量；转动杆在起到控制活动门的同时还可作为把手利于钻杆的拔出；此外，一体化取样器简化了取样过程、缩短了取样时间，提高了工作效率。

Description

钻进与抽气一体式地气取样器

技术领域

本发明涉及地气测量技术领域，特别是涉及一种钻进与抽气一体式地气取样器。

背景技术

地气测量法是在地球化学勘查中通过捕集并测定地下上升气流中痕量金属和非金属元素来揭示较深部含矿信息的一种找矿方法。其主要机理是地壳中上升气流作垂向运移通过含矿地质体时，会把成矿元素或伴生元素的超微细粒活动态(亚微米至纳米级)部分带到地表，一部分保留在气体中，另一部分将转化成各种活动态存在于地表疏松介质中，地气测量要实现的就是捕获并测定地表土壤气体中能反映深部含矿信息的这部分物质。国内外一系列地气测量的实例表明，该方法可在隐伏金属矿体上方呈现明显的地气异常。此外，地气法也可直接采集土壤中气体样品，如汞气、烃类气体、氡气、硫化氢气体等，在诸如隐伏构造的预测、油气田勘查评价，甚至在地热资源勘查等方面都拥有广泛的应用前景。

地气采样装置由螺旋取样器、过滤器、气体捕获器、抽气筒组成，其中各组件之间通过硅胶管进行连接。采样时，用锤子和钢钎先在土壤中打一个60-80cm深的孔，打孔时需要与地面尽量保持垂直。打孔完毕后将钢钎从土壤中拔出，并马上用螺旋取样器转入形成的孔中，并用抽气筒抽气。由于钢钎和螺旋取样钻需衔接使用，因此整个取样过程会产生如下问题：

一、钢钎的拔出过程由于没有用力点，因此拔出比较困难，特别是在较致密的土层中；

二、钢钎在拔出过程中若表层土比较疏松很容易引起塌孔情况的发生，造成采样工作无法继续进行；

三、钢钎在拔出后，势必会有大气混入到形成的孔洞中，因此在后续所抽取气体中有大气的混入物，从而影响到采样结果。

因此，本发明对打孔和取样装置进行了必要的改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地气采样过程中的钻进与抽气装置，以解决现有装置存在的塌孔、大气混入、操作困难等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钻进与抽气一体式地气取样器，包括杆体、锤击桩、吸气管、可相对于所述杆体转动的吸气管转向装置、密封装置和用于和外接抽气筒连接的气嘴，

所述杆体内部中空且上端开口，所述锤击桩覆盖在所述杆体的开口上，且和所述杆体固定连接；

所述吸气管转向装置安装在所述杆体上部且位于所述锤击桩下方，所述吸气管安装在所述杆体内，其上端与所述吸气管转向装置中部固定连接；所述密封装置安装在所述吸气管与所述杆体之间的上部，其将所述杆体内的上部空间和下部空间隔开；

所述气嘴安装在所述吸气管顶部内壁上，且与所述吸气管内部相连通，所述气嘴穿过所述吸气管的侧壁伸向所述杆体外；

所述杆体下部侧壁上开设有至少一个杆体通孔，所述吸气管下部侧壁上开设有与所述杆体通孔个数相同的吸气管通孔，所述杆体通孔与所述吸气管通孔的位置和结构相匹配，所述杆体通孔和吸气管通孔转动连通，可相互对齐使外界与所述吸气管内部相连通；所述吸气管转动时可将所述杆体通孔挡住，使外界与所述吸气管内部相隔绝。

本发明的有益效果是：本发明在地气测量时，利用钻杆在土壤中形成取样孔后无需拔出杆体可直接连接气体捕获器和抽气筒直接取样，避免了塌孔的发生和大气物质的混入，既保证了地气测量工作的顺利开展又提高了工作质量；转动杆在起到控制活动门的同时还可作为把手利于钻杆的拔出；此外，一体化取样器简化了取样过程、缩短了取样时间，提高了工作效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述吸气管转向装置为转向杆，所述转向杆的中部固定在所述吸气管顶部，其两端穿过所述杆体上设置的适于所述转向杆本体围绕所述吸气管轴向转动的第一通孔。

进一步，所述杆体上部侧壁上还开设有第二通孔；

所述第二通孔位于所述杆体与所述气嘴相对应的侧壁上，所述气嘴随着吸气管转动与所述第二通孔的中部对应或偏离。

进一步，所述密封装置包括密封垫和密封圈，所述密封垫套设在所述吸气管上且固定在所述杆体内部，所述密封圈安装在所述密封垫和所述吸气管之间，且套设在所述吸气管上。

进一步，所述锤击桩通过螺栓固定在所述杆体上。

进一步，所述密封垫通过螺栓固定在所述杆体上。

进一步，所述杆体、吸气管转向装置、气嘴和吸气管均为不锈钢材料。

进一步，所述杆体通孔有两个，两个所述杆体通孔对称开设在所述杆体下部；

所述吸气管通孔为两个，两个所述吸气管通孔对称开设在所述吸气管下部。

进一步，所述杆体下端设有尖端朝下的尖刺部，所述尖刺部为圆锥体结构。

采用上述进一步方案的有益效果是所述气嘴用于连接橡胶管和外接抽气筒，以实现与外接抽气筒的连接。

采用上述进一步方案的有益效果是密封垫和密封圈的作用是当本取样器钻入土壤后有效隔绝大气和由吸气管进来的地气。

采用上述进一步方案的有益效果是通过转向杆转动吸气管，实现吸气孔的闭合图和打开图，从而达到钻进时吸气孔闭合，吸气时吸气孔打开的目的。

采用上述进一步方案的有益效果是通过锤击桩通过螺栓与杆体固定，用于承受锤子击打时的冲击力，损坏可更换。

采用上述进一步方案的有益效果是密封垫和密封圈位于杆体上部和吸气管之间，有效地隔绝了大气和由吸气管进来的地气，从而避免了大气混入地气中。

采用上述进一步方案的有益效果是通过转动转向杆，可实现吸气管的小范围旋转，从而调节杆体杆体通孔和吸气管通孔形成的吸气孔的打开和闭合。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为本发明剖视结构示意图；

图3为图2中A-A剖面结构示意图(杆体通孔和吸气管通孔处于对齐状态)；

图4为图2中A-A剖面结构示意图(杆体通孔和吸气管通孔处于完全错开状态)。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、锤击桩，2、第二通孔，3、气嘴，4、转向杆，5、第一通孔，6、密封垫，7、密封圈，8、杆体，9、吸气管，10、杆体通孔，11、吸气管通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至4所示，一种钻进与抽气一体式地气取样器，包括杆体8、锤击桩1、吸气管9、可相对于所述杆体8转动的吸气管转向装置、密封装置和用于和外接抽气筒连接的气嘴3，

所述杆体8内部中空且上端开口，所述锤击桩1覆盖在所述杆体8的开口上，且和所述杆体8固定连接；

所述吸气管转向装置安装在所述杆体8上部且位于所述锤击桩1下方，所述吸气管9安装在所述杆体8内，其上端与所述吸气管转向装置中部固定连接；所述密封装置安装在所述吸气管9与所述杆体8之间的上部，其将所述杆体8内的上部空间和下部空间隔开；

所述气嘴3安装在所述吸气管9顶部内壁上，且与所述吸气管9内部相连通，所述气嘴3穿过所述吸气管9的侧壁伸向所述杆体8外；

所述杆体8下部侧壁上开设有至少一个杆体通孔10，所述吸气管9下部侧壁上开设有与所述杆体通孔10个数相同的吸气管通孔11，所述杆体通孔10与所述吸气管通孔11的位置和结构相匹配，所述杆体通孔10和吸气管通孔11转动连通，可相互对齐使外界与所述吸气管9内部相连通；所述吸气管9转动时可将所述杆体通孔10挡住，使外界与所述吸气管9内部相隔绝。

所述吸气管转向装置为转向杆4，所述转向杆4的中部固定在所述吸气管9顶部，其两端穿过所述杆体8上设置的适于所述转向杆4本体围绕所述吸气管9的中轴线做轴向转动的第一通孔2。

所述杆体8上部侧壁上还开设有第二通孔5；

所述第二通孔5位于所述杆体8与所述气嘴3相对应的侧壁上，所述气嘴3随着吸气管9转动与所述第二通孔5的中部对应或偏离。

所述密封装置包括密封垫6和密封圈7，所述密封垫6套设在所述吸气管9上且固定在所述杆体8内部，所述密封圈7安装在所述密封垫6和所述吸气管9之间，且套设在所述吸气管9上。

所述锤击桩1通过螺栓固定在所述杆体8上。

所述密封垫6通过螺栓固定在所述杆体8上。

所述杆体8、吸气管转向装置、气嘴3和吸气管9均为不锈钢材料。

所述杆体通孔10有两个，两个所述杆体通孔10对称开设在所述杆体8下部；

所述吸气管通孔11为两个，两个所述吸气管通孔11对称开设在所述吸气管9下部。

所述杆体8下端设有尖端朝下的尖刺部，所述尖刺部为圆锥体结构。

每次使用时先清理吸气管9内部，通过转向杆4将吸气管9调节至完全挡住杆体通孔10的状态，然后用锤子击打锤击桩1将杆体8部分垂直砸入土壤层中，将气嘴3通过导管依次连接过滤器、气体捕获器和抽气筒；接着转动转向杆4，使吸气管通孔11和杆体通孔10对齐，此时用抽气筒抽取地气，将收集的地气进行试验，从而成功捕获其中的金属元素以揭示深部含矿信息。

本发明的有益效果是：在形成取样孔后无需拔出钻杆可直接连接气体捕获器和抽气筒直接取样，避免了塌孔的发生和大气物质的混入，既保证的工作的顺利开展又提高了工作质量；转动杆在起到控制活动门的同时还可作为把手利于钻杆的拔出；此外，一体化取样器简化了取样过程、缩短了取样时间，提高了工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，包括杆体(8)、锤击桩(1)、吸气管(9)、相对于所述杆体(8)转动的吸气管转向装置、密封装置和用于和外接抽气筒连接的气嘴(3)，

所述杆体(8)内部中空且上端开口，所述锤击桩(1)覆盖在所述杆体(8)的开口上，且和所述杆体(8)固定连接；

所述吸气管转向装置安装在所述杆体(8)上部且位于所述锤击桩(1)下方，所述吸气管(9)安装在所述杆体(8)内，其上端与所述吸气管转向装置中部固定连接；所述密封装置安装在所述吸气管(9)与所述杆体(8)之间的上部，其将所述杆体(8)内的上部空间和下部空间隔开；

所述气嘴(3)安装在所述吸气管(9)顶部内壁上，且与所述吸气管(9)内部相连通，所述气嘴(3)穿过所述吸气管(9)的侧壁伸向所述杆体(8)外；

所述杆体(8)下部侧壁上开设有至少一个杆体通孔(10)，所述吸气管(9)下部侧壁上开设有与所述杆体通孔(10)个数相同的吸气管通孔(11)，所述杆体通孔(10)与所述吸气管通孔(11)的位置和结构相匹配，所述杆体通孔(10)和吸气管通孔(11)转动连通，相互对齐使外界与所述吸气管(9)内部相连通；所述吸气管(9)转动时将所述杆体通孔(10)挡住，使外界与所述吸气管(9)内部相隔绝。

2.根据权利要求1所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述吸气管转向装置为转向杆(4)，所述转向杆(4)的中部固定在所述吸气管(9)顶部，其两端穿过所述杆体(8)上设置的适于所述转向杆(4)本体围绕所述吸气管(9)轴向转动的第一通孔(2)。

3.根据权利要求2所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述杆体(8)上部侧壁上还开设有第二通孔(5)；

所述第二通孔(5)位于所述杆体(8)与所述气嘴(3)相对应的侧壁上，所述气嘴(3)随着吸气管(9)转动与所述第二通孔(5)的中部对应或偏离。

4.根据权利要求3所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述密封装置包括密封垫(6)和密封圈(7)，所述密封垫(6)套设在所述吸气管(9)上且固定在所述杆体(8)内部，所述密封圈(7)安装在所述密封垫(6)和所述吸气管(9)之间，且套设在所述吸气管(9)上。

5.根据权利要求4所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述锤击桩(1)通过螺栓固定在所述杆体(8)上。

6.根据权利要求5所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述密封垫(6)通过螺栓固定在所述杆体(8)上。

7.根据权利要求1至6任一项所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述杆体(8)、吸气管转向装置、气嘴(3)和吸气管(9)均为不锈钢材料。

8.根据权利要求7所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述杆体通孔(10)有两个，两个所述杆体通孔(10)对称开设在所述杆体(8)下部；

所述吸气管通孔(11)为两个，两个所述吸气管通孔(11)对称开设在所述吸气管(9)下部。

9.根据权利要求8所述一种钻进与抽气一体式地气取样器，其特征在于，所述杆体(8)下端设有尖端朝下的尖刺部，所述尖刺部为圆锥体结构。