CN110907220B - 一种地质勘探用深层岩石取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于采样器技术领域，针对现有技术中对于不同深度的岩层采样同时困难的问题，提出了一种地质勘探用深层岩石取样装置，包括外壳，所述外壳内设有上采样管、中采样管和下采样管，上采样管、中采样管和下采样管均为直径相同的空心圆管，上采样管、中采样管和下采样管的外壁均与外壳的内壁螺纹连接，上采样管、中采样管和下采样管之间设有间隙，外壳在上采样管和中采样管之间、中采样管和下采样管之间的间隙处均开有排出孔，外壳还设有限位孔，限位孔与排出孔相对，外壳靠近限位孔一侧设有控制板，控制板与外壳之间弹性连接，控制板朝向限位孔一侧固设有限位板；所述限位板能够伸入限位孔将外壳隔断，并与外壳内壁相抵。

Description

一种地质勘探用深层岩石取样装置

技术领域

本发明属于采样器技术领域，具体涉及一种地质勘探用深层岩石取样装置。

背景技术

地质勘探即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。

地质勘探中多采用钻探的方法来观察岩岩层的天然状态以及各地层的地质结构，钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿钻孔深度取样的一种勘探方法，它可以获得深层的地质资料。对地层进行钻探时，泥浆的作用是非常重要的，能够悬浮携带岩屑、平衡地层压力、帮助钻头破碎岩石、冷却钻头钻具等。

现有钻探中，泥浆的上料过程是将泥浆粉倾倒在容器内，然后通过离心泵作用将泥浆粉输送到泥浆罐中，通过泥浆罐中搅拌器的搅拌作用，制成泥浆液，再将泥浆在真空泵的作用下注入钻头上，冷却钻头，泥浆的注入和抽出的外循环的工作方式，不仅浪费泥浆资源，还增强了工人的劳动强度，另外，岩石屑和泥浆抽出过程中因岩石屑和泥浆渗入周围基坑中来带的岩石和泥浆的浪费，以及岩石屑和泥浆达到地表时因干燥悬浮在空气中，造成的空气污染，影响了工人的身体健康。同时地质勘探的过程中，岩层深度不同岩层的细小组成成分也会发生变化，为此，在单次岩层取样时，根据不同深度收集不同的岩石块，这一行为显得具有意义。

发明内容

本发明提供一种地质勘探用深层岩石取样装置，用于解决现有技术中对于不同深度的岩层采样同时困难的问题。

本发明的基础方案为：一种地质勘探用深层岩石取样装置，包括外壳，所述外壳内设有上采样管、中采样管和下采样管，上采样管、中采样管和下采样管均为直径相同的空心圆管，上采样管、中采样管和下采样管的外壁均与外壳的内壁螺纹连接，上采样管、中采样管和下采样管之间设有间隙，外壳在上采样管和中采样管之间、中采样管和下采样管之间的间隙处均开有排出孔，外壳还设有限位孔，限位孔与排出孔相对，外壳靠近限位孔一侧设有控制板，控制板与外壳之间弹性连接，控制板朝向限位孔一侧固设有限位板；所述限位板能够伸入限位孔将外壳隔断，并与外壳内壁相抵；

所述上采样管顶部螺纹连接有泥浆罐，泥浆罐顶部设有用于注入接收泥浆粉的注料孔，泥浆罐中设有用于将泥浆粉和水混合搅拌的搅拌器，所述泥浆罐底部通过真空泵与下采样管底部的冷却钻头连接，所述下采样管的底部还设有用于收集泥浆和岩石屑的采集孔。

基础方案的原理及有益效果为：(1)本方案中，用户可以将取样装置探入岩层，同时通过上采样管、中采样管和下采样管进行收集岩层屑，并将不同厚度的岩层屑混合泥浆进行分离。

(3)本方案中，在外壳形状不变的条件下，可以改变上采集管、下采集管和中采集管的长度，所以用户可以根据自身情况选择长度合适的上采集管、下采集管和中采集管，相比现有技术中采集管长度不可变而言，本方案具有更高的灵活性。

(3)本方案中，在用户已经将取样装置伸入岩层后，将控制板推向外壳，使得限位板插入限位孔中，并与外壳内壁排出孔一侧相抵，实现将上采集管、中采集管和下采集管之间的隔离，便于后续分离不同厚度的岩层样本。

进一步，所述控制板与外壳之间通过压簧连接。

本方案中，通过压簧实现控制板与外壳之间的弹性连接，同时压簧也保证了控制板在不收到外力作用下的待机状态，即远离外壳。

进一步，所述控制板外壁设有磁石，外壳的外壁镶嵌有与磁石极性相同的磁块。

本方案中，利用磁石与磁块之间相斥的磁力以保证控制板与外壳之间距离的弹性变化，需要采样切割时通过外力使得控制板与外壳贴近，不需要采样切割时，通过磁力使得控制板与外壳之间保持间隙。

进一步，所述外壳外壁设有可沿外壳长度方向滑动的滑块，外壳还设有位于滑块下方的固定块，滑块与固定块之间通过压簧连接；当压簧处于自由状态时，滑块与限位孔遮挡；所述滑块顶部为楔形端，所述限位板的自由端与滑块的楔形端斜面配合。

本方案中，利用滑块作为限位孔的遮挡，保证在使用期间，采集的岩石屑和泥浆液不会直接从限位孔中溢出。

进一步，所述外壳开有限位孔一侧铺有橡胶。

本方案中，利用橡胶的弹性作为外壳与控制板之间的缓冲，减少外壳受到撞击时所受的损伤。

进一步，限位板的自由端设有含开口的腔体，限位板底部开有与腔体连通的扩张孔，腔体底部设有中间板，中间板上设有第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板；限位板远离控制板的侧壁均开有伸缩孔，第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板均能分别从伸缩孔中伸出到外界；中间板与第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板底部部分接触，中间板完全将扩张孔遮挡。

随着限位板逐渐伸入外壳内，滑块的上端会向限位板底部右端的扩张孔靠近，随后滑块的上端伸入扩张孔内，在压簧的作用下，滑块上端向中间板施加向上的力，从而使得中间板向上移动，上移的中间板使得第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板与中间板接触部分位置抬高，在重力的作用下，第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板均会向外滑动，实现限位板将外壳内分隔的目的。

附图说明

图1为本发明一种地质勘探用深层岩石取样装置实施例的结构示意图；

图2为图1中限位板出的剖视图；

图3为图1中限位板的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：上采样管1、中采样管2、下采样管3、外壳4、排出孔5、控制板6、限位板7、滑块8；第一伸缩板71、第二伸缩板72、第三伸缩板73、中间板74。

实施例基本如附图1、附图2和附图3所示：

一种地质勘探用深层岩石取样装置，包括外壳4，外壳4呈中空圆柱状。如图1所示，外壳4内设有上采样管1、中采样管2和下采样管3，上采样管1、中采样管2和下采样管3预备有多个，用户可以根据自身需求，选择不同长度的上采样管1、中采样管2和下采样管3，相比现有技术CN 206593891 U中所提到的方案，采样管们(包括上采样管1、中采样管2和下采样管3)的选择更为多样，且适用范围更广。

上采样管1、中采样管2和下采样管3均为直径相同的空心圆管，上采样管1、中采样管2和下采样管3的外壁均与外壳4的内壁螺纹连接，上采样管1、中采样管2和下采样管3之间设有间隙；所述上采样管1顶部螺纹连接有泥浆罐(图中未绘出)，泥浆罐顶部设有用于注入接收泥浆粉的注料孔，泥浆罐中设有用于将泥浆粉和水混合搅拌的搅拌器，所述泥浆罐底部通过真空泵与下采样管底部的冷却钻头连接，所述下采样管的底部还设有用于收集泥浆和岩石屑的采集孔。

外壳4在上采样管1和中采样管2之间、中采样管2和下采样管3之间的间隙处均开有排出孔5，外壳4还设有限位孔，限位孔与排出孔5相对，外壳4靠近限位孔一侧设有控制板6，控制板6与外壳4之间通过压簧连接，控制板6朝向限位孔一侧固设有限位板7；限位板7能够伸入限位孔将外壳4隔断，并与外壳4内壁相抵。

为此，在使用期间在用户已经将取样装置伸入岩层后，将泥浆粉倒入泥浆罐中，经过搅拌器的搅拌，形成泥浆液，而后通过真空泵将泥浆液注入到钻头上，冷却钻头，从而保证钻头能够很好得对岩层进行钻入。而后将控制板6推向外壳4，使得限位板7插入限位孔中，并与外壳4内壁排出孔5一侧相抵，实现将上采集管、中采集管和下采集管之间的隔离，便于后续分离不同厚度的岩层样本，实现岩层多样的采集。并且，在本取样装置没有深入岩层下进行取样时，用户可以通过多次碰撞排出孔5，实现外壳4内壁的多次快速进气和出气，通过气流的带动，使得排出孔5和限位孔中的灰尘或者杂质减少，便于整个装置在保存期间的干净整洁，保证后续使用的稳定性。

并且，外壳4右壁设有可上下滑动的滑块，外壳4还设有位于滑块下方的固定块，滑块与固定块之间通过压簧连接；当压簧处于自由状态时，滑块与限位孔遮挡；所述滑块顶部为楔形端，所述限位板7的自由端与滑块的楔形端斜面配合。在待机状态时，滑块将限位孔遮挡，保证了外壳4的封闭性，避免外界杂物侵入外壳4内，使得外壳4收到污染，影响后续的使用情况。在使用状态时，用户将控制板6向左推进，限位板7的左端与滑块的上端斜面相抵，限位板7向滑块施加向左的推力，由于斜面相抵，滑块会向下移动，从而使得压簧收缩，进而限位板7通过限位孔从而与排出孔5相抵；在这期间外壳4内的岩石屑会被限位板7挤压推进，通过限位板7的左端的斜面将部分岩石屑向下挤压，还有部分岩石屑会随着推进挤入排出孔5，进而从排出孔5中排出。由于限位板7必须会将外壳4内腔进行分割，且保证上采样管1、下采样管3和中采样管2之间的稳定性，所以限位板7一定会将排出孔5完全遮挡，保证取样完成后上采样管1、下采样管3和中采样管2中的岩石屑不会受到污染。利用滑块作为限位孔的遮挡，保证在使用期间，采集的岩石屑不会直接从限位孔中溢出，保证取样岩石屑的稳定性，避免岩石屑泄露和混杂。而外壳4右壁还铺设有橡胶，利用橡胶的弹性，作为外壳4与控制板6之间的缓冲，减少外壳4受到撞击时所受的损伤。

此外，控制板6与外壳4之间的弹性连接也可以通过磁石与磁块之间的磁力来实现，如在控制板6左壁镶嵌磁石，在外壳4右壁镶嵌与磁石极性相同的磁块。

具体地，限位板7在使用时的状态如图2所示，结合图2和图3，限位板7设有开口向左的腔体，限位板7底部开有与腔体连通的扩张孔，腔体底部设有中间板74，中间板74上设有第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73；如图2所示，限位板7的前壁、左壁和后壁均开有伸缩孔，第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73均能分别从伸缩孔中伸出到外界；如图3所示，中间板74与第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73底部部分接触，中间板74完全将扩张孔遮挡。

如图1所示，随着限位板7向左移动，滑块的上端会向限位板7底部右端的扩张孔靠近，随后滑块的上端伸入扩张孔内，在压簧的作用下，滑块上端向中间板74施加向上的力，从而使得中间板74向上移动，上移的中间板74使得第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73与中间板74接触部分位置抬高，在重力的作用下，第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73均会向外滑动，从而形成图2所示的样子。为保证第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73均能够顺利扩张，第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73均设置为内厚外薄，使得第一伸缩板、第二伸缩板72和第三伸缩板73的外边缘趋向刀的刀刃部，从而能够轻易切断板结的岩石屑。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种地质勘探用深层岩石取样装置，其特征在于：包括外壳，所述外壳内设有上采样管、中采样管和下采样管，上采样管、中采样管和下采样管均为直径相同的空心圆管，上采样管、中采样管和下采样管的外壁均与外壳的内壁螺纹连接，上采样管、中采样管和下采样管之间设有间隙，外壳在上采样管和中采样管之间、中采样管和下采样管之间的间隙处均开有排出孔，外壳还设有限位孔，限位孔与排出孔相对，外壳靠近限位孔一侧设有控制板，控制板与外壳之间弹性连接，控制板朝向限位孔一侧固设有限位板；所述限位板能够伸入限位孔将外壳隔断，并与外壳内壁相抵；

所述上采样管顶部螺纹连接有泥浆罐，泥浆罐顶部设有用于注入接收泥浆粉的注料孔，泥浆罐中设有用于将泥浆粉和水混合搅拌的搅拌器，所述泥浆罐底部通过真空泵与下采样管底部的冷却钻头连接，所述下采样管的底部还设有用于收集泥浆和岩石屑的采集孔；

所述外壳外壁设有遮挡孔，所述遮挡孔处设有可沿外壳长度方向滑动的滑块，外壳还设有位于滑块下方的固定块，滑块与固定块之间通过压簧连接；当压簧处于自由状态时，滑块与限位孔遮挡；所述滑块顶部为楔形端，所述限位板的自由端与滑块的楔形端斜面配合；

限位板的自由端设有含开口的腔体，限位板底部开有与腔体连通的扩张孔，腔体底部设有中间板，中间板上设有第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板；限位板远离控制板的侧壁均开有伸缩孔，第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板均能分别从伸缩孔中伸出到外界；中间板与第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板底部部分接触，中间板完全将扩张孔遮挡；

其中，第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板均设置为内厚外薄，使得第一伸缩板、第二伸缩板和第三伸缩板的外边缘趋向刀的刀刃部。

2.根据权利要求1所述的一种地质勘探用深层岩石取样装置，其特征在于：所述控制板与外壳之间通过压簧连接。

3.根据权利要求1所述的一种地质勘探用深层岩石取样装置，其特征在于：所述控制板外壁设有磁石，外壳的外壁镶嵌有与磁石极性相同的磁块。

4.根据权利要求1所述的一种地质勘探用深层岩石取样装置，其特征在于：所述外壳开有限位孔一侧铺有橡胶。

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