CN111678724A - 一种勘探完整取样钻筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种勘探完整取样钻筒，涉及钻探设备，用于解决普通钻筒取样完整性较差的问题，包括钻筒本体、安装于钻筒本体下部的钻头，所述钻筒本体包括外筒、放置于外筒内的内筒，所述内筒由至少两块瓣筒相互拼接组成，所述钻头与钻筒本体相连的一端设置有抵靠部，所述瓣筒的下部抵靠在抵靠部上；本发明具有以下优点和效果：拼接式的内筒能够在取样后一片片拆卸，省去一体式钻筒敲击筒身以排出土样的操作，因此能够减少对土样的破坏，保持所钻取土样的完整性，从而达到提高土样力学检测准确性的目的。

Description

一种勘探完整取样钻筒

技术领域

本发明涉及钻探设备，特别涉及一种勘探完整取样钻筒。

背景技术

土建工程在开工建设过程中，一般需要对土层进行取样检测，以了解施工地的地质结构，进而才能开启施工方案设计，而在这个过程中，需要借助钻探设备进行取样。

目前，授权公告号为CN208902458U的中国发明公开了一种土壤取样钻筒及土壤取样器，包括钻筒本体和螺旋线，钻筒本体呈筒状，钻筒本体具有预设旋转方向，螺旋线连接于钻筒本体的内表面，螺旋线在钻筒本体的内表面形成螺旋状凸起，螺旋线的旋进方向与预设旋转方向相匹配，以使当钻筒本体向预设旋转方向旋转时，螺旋线能够讲土壤汲取至土壤取样钻筒内。

如上所述的取样钻筒，其通过在钻筒本体的内壁上设置螺旋线来方便取样时钻入土壤，但是由于有螺旋线的存在，使得土壤嵌入螺旋线所在凹槽后，于钻筒之间的结合力较强，在取出土壤时，需要通过敲击的方式使土壤从钻筒内掉落，采用这种方式采集土壤会造成土壤挤压和断裂，从而影响后期对土样力学性能的分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种勘探完整取样钻筒，能够减少土样取出时的挤压和断裂，提高土样的完整性，从而达到提高土样力学性能分析准确性的目的。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种勘探完整取样钻筒，包括钻筒本体、安装于钻筒本体下部的钻头，所述钻筒本体包括外筒、放置于外筒内的内筒，所述内筒由至少两块瓣筒相互拼接组成，所述钻头与钻筒本体相连的一端设置有抵靠部，所述瓣筒的下部抵靠在抵靠部上。

通过采用上述方案，钻土完成后，将内筒从外筒内取出，对瓣筒进行拆解，使土样暴露出来，由于这种方式采用拆模形式拿取土样，整个过程中能够尽量减小对土样的冲击，因此能够保持土样的完整性，从而实现提高土样做力学分析时准确性的目的。

本发明的进一步设置为：所述瓣筒与钻头相接触一端的内部设置有防脱机构，所述防脱机构包括开设于瓣筒上的装齿槽、铰接于瓣筒上且位于装齿槽内的防脱齿，所述内筒的内径大于或等于钻头的内径。

由于钻筒在钻土完成后，需要将其从土坑中拉出，因此在这个过程中，钻筒内的土样可能会因为重力作用产生断裂，进而破坏土样的完整性，通过采用上述方案，防脱齿可以在钻筒提升使展开，为土样提供支撑力，使其不容易受重力影响而产生断裂，从而达到提高土样完整性的目的。

本发明的进一步设置为：所述防脱齿上设置有扩面机构，所述扩面机构包括开设于防脱齿上的收缩槽、滑动安装于收缩槽内的滑动块、一端铰接于滑动块上且另一端通过连接件活动安装于防脱齿上的扩面片，所述扩面片至少设置有两个，多个扩面片之间相互叠压且连接于滑动块上的同一铰接轴，所述扩面片上还开设有腰型槽，所述扩面片上的腰型槽远离滑动块的一端逐层由左偏向右偏变化，且连接件穿过腰型槽后固定于防脱齿上。

对于防脱齿来说，其表面积越大，对于土样的支撑效果越好，通过采用上述方案，当防脱齿展开时，让滑动块向收缩槽外滑动，滑动块会推着扩面片向收缩槽外运动，在这个过程中，由于不同的扩面片上的腰型槽由左偏逐渐向右偏变化，因此连接件在沿腰型槽运动的过程中，能够引导扩面片之间呈扇面展开，进而增大防脱齿对土样的支撑面积，从而使得防脱齿能够更好地对土样进行支撑。

本发明的进一步设置为：所述收缩槽包括梯形扩口段和直溜段，所述直溜段与梯形扩口段的窄端相接，且梯形扩口段的宽端呈开口状。

通过采用上述方案，梯形扩口段用于在扩面片伸出时能够呈扇面展开，而在收缩时能够逐渐合拢，进而起到对扩面片进行引导的作用，而直溜段则用于引导滑动块的运动，并使扩面片在其约束下产生收拢，从而实现扩面片展开和收拢的自动运作。

本发明的进一步设置为：所述扩面机构还包括用于驱使扩面片伸出收缩槽外的开启组件，所述开启组件包括开设于防脱齿上且与收缩槽的直溜段相接的穿柱孔、固定于滑动块上的导向柱、套设于导向柱上且位于滑动块和穿柱孔之间的弹性件，所述弹性件处于压缩状态，且在防脱齿上设置有用于在扩面片收入收缩槽时限制其弹出的锁定组件。

通过采用上述方案，当防脱齿展开时，需要进行翻转，在这过程中，防脱齿会与装齿槽的内壁相抵触，触发锁定组件，让锁定组件解锁，此时弹性件释放弹力，推动滑动块朝向收缩槽外运动，从而实现扩面机构快速开启的目的。

本发明的进一步设置为：所述锁定组件包括开设于防脱齿上且与穿柱孔相连通的锁块孔、开设于导向柱上的锁定槽、嵌设于锁块孔内的弹性复位件、嵌设于锁块孔内且对弹性复位件形成挤压的锁定块，所述锁定块至少包含两段直径不同的圆柱段，所述锁定块的大端与弹性复位件相互抵触，所述锁定块的小端位于锁定槽外，锁块孔远离弹性复位件一端开口的尺寸小于锁定块的大端，且锁定块与收缩槽的梯形扩口段分别位于防脱齿的转动轴两侧。

通过采用上述方案，当按下锁定块时，锁定块的大端向下运动，脱离导向柱上的锁定槽，由于锁定块的小端位于锁定槽外，因此锁定块失去对导向柱的锁定作用，此时弹性件的弹力就能够推动滑动块运动，进而使扩面机构展开；而在将扩面机构推入收缩槽内时，当锁定块的大端重新与锁定槽对准，锁定块就会在弹性复位件的推动下弹起，进而嵌入锁定槽内对导向柱进行锁定，从而使扩面机构能够保持收纳于收缩槽内的状态。

本发明的进一步设置为：所述瓣筒上开设有吊运孔。

通过采用上述方案，吊运孔能够在需要将内筒从外筒内拉出时，为拉拔设备提供借力点，从而达到方便将内筒和外筒进行分离的目的。

本发明的进一步设置为：所述瓣筒上开设有由吊运孔向装齿槽贯通的穿绳孔，所述穿绳孔内穿设有拉绳，拉绳位于装齿槽的一端固定于防脱齿远离梯形扩口段的一端上，且拉绳位于吊运孔内的一端上固定有拉环。

由于防脱齿位于内筒上，因此从外部展开防脱齿有局限性，通过采用上述方案，钻筒在钻土完成后，当拉拔设备的吊钩勾入吊运孔并与拉环相勾连时，拉拔设备在向外拉动内筒的过程中，会通过拉绳施力于防脱齿，确保防脱齿能够产生翻转，使得锁定组件被触发，从而更好地确保扩面机构能够展开对土样形成支撑。

本发明的进一步设置为：所述外筒包括筒身、钻机接头，所述筒身的两端分别设置有外螺纹段和内螺纹段，所述钻机接头上设置有与筒身上的内螺纹段相连的螺纹套，所述筒身与钻机接头之间通过内螺纹段和螺纹套相互旋合的方式进行连接，且瓣筒上的吊运孔与钻机接头上的螺纹套相对。

通过采用上述方案，将外筒设置为两段，能够在钻土完毕后，通过取下钻机接头，方便拉拔设备从筒身顶部伸入与吊运孔相勾连，从而方便内筒与外筒的分离作业。

本发明的进一步设置为：所述钻机接头上开设有贯穿的透气孔。

通过采用上述方案，钻筒在往土层中深入的过程中，会对土层产生挤压，土层受挤压后其内部空气会进入钻筒内，如果钻筒是个封闭的环境，那么就会在钻筒内形成负压，阻止土样进入内筒，此时透气孔就用于供土层中释放出的空气排出，从而使得钻筒在下钻的过程中能够让土壤充满内筒。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.拼接式的内筒能够在取样后一片片拆卸，省去一体式钻筒敲击筒身以排出土样的操作，因此能够减少对土样的破坏，保持所钻取土样的完整性，从而达到提高土样力学检测准确性的目的；

2.瓣筒下部的防脱齿能够对土样形成支撑，减少钻筒上提过程中重力对土样的破坏，从而进一步提高土样钻取的完整性；

3.可伸缩的扩面机构能够增加防脱齿对土样的支撑面积，进而更好地对土样进行支撑，从而进一步减少土样受重力所引起的断裂破坏。

附图说明

图1是本发明各部件分解结构示意图；

图2是图1中位于A处的局部放大图；

图3本发明瓣筒的结构示意图；

图4是图3中位于B处的局部放大图；

图5是本发明滑动块和扩面片的结构示意图；

图6是本发明瓣筒的结构示意图，用于展现拉绳的结构；

图7的本发明整装结构示意图。

图中：1、钻筒本体；11、外筒；111、筒身；112、外螺纹段；113、内螺纹段；114、夹具槽；115、钻机接头；116、透气孔；12、内筒；121、瓣筒；122、吊运孔；2、钻头；21、抵靠部；3、防脱机构；31、装齿槽；32、防脱齿；4、扩面机构；41、收缩槽；411、直溜段；412、梯形扩口段；42、滑动块；421、铰接槽；43、扩面片；431、腰型槽；44、开启组件；441、穿柱孔；442、导向柱；443、弹性件；45、锁定组件；451、锁块孔；452、锁定槽；453、弹性复位件；454、锁定块；5、连接件；6、穿绳孔；7、拉绳；8、拉环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种勘探完整取样钻筒，包括钻筒本体1、钻头2，钻筒本体1包括外筒11和内筒12，外筒11包括筒身111和钻机接头115，筒身111呈两端开放的长筒状，其两端分别设置有外螺纹段112和内螺纹段113，且在筒身111的中部开设有关于筒身111中心对称的夹具槽114，夹具槽114供夹具卡入，进而对筒身111进行固定；钻机接头115呈盖状，在钻机接头115上设置有螺纹套，其通过螺纹套与筒身111的内螺纹段113相连接，且在钻机接头115上开设有贯穿的透气孔116（见图7），透气孔116与筒身111同轴线。

内筒12由多块瓣筒121相互拼接形成圆管状结构，具体的，瓣筒121至少设置为两个，同时在瓣膜靠近钻机接头115的一端开设有吊运孔122，瓣筒121组合后放置于筒身111内，且装好后，瓣筒121上的吊运孔122与钻机接头115的螺纹套相对，这样当取下钻机接头115时，瓣膜与筒身111之间能够产生间隙，进而方便拉拔设备的吊钩勾搭于吊运孔122内，从而方便将内筒12从筒身111内取出。

如图2所示，在瓣膜的另一端设置有防脱机构3，防脱机构3包括装齿槽31、防脱齿32，装齿槽31开设于瓣膜远离钻机接头115的一端上，其纵截面呈三角形，三角形的结构使装齿槽31面对筒身111圆心的表面呈倾斜设置。防脱齿32的形状于装齿槽31的形状相匹配，其厚度较大端铰接于瓣膜上，且位于装齿槽31内，同时防脱齿32厚度较小端向上翻折收缩于装齿槽31内。

由于装齿槽31倾斜的槽底形式，因此防脱齿32的重心会朝向钻筒的圆心一侧偏移，即防脱齿32的重心位于其自身铰接点和内筒12的圆心之间，这样当防脱齿32受到震动等情况时，会很容易向下翻折进行展开，从而为钻筒内的土样提供支撑，使得土样不容易在重力作用下从钻筒内断裂掉落，从而提高土壤取样的完整性。

钻头2采用螺纹连接的形式与筒身111的外螺纹段112相连，且在钻头2与筒身111相连的一端设置有抵靠部21，同时瓣筒121拼接后形成的内筒12的内径大于或等于钻头2的内径，进而使得钻筒拼接后，内筒12能够抵接在抵靠部21上获得支撑。

实施例2：

如图3和图4所示，一种勘探完整取样钻筒，与实施例1的区别之处在于，防脱机构3具有变化功能，具体形式为：装齿槽31纵截面为阶梯状，防脱齿32呈长方体状，其与瓣膜之间的铰接点靠近防脱齿32的中部，同时在防脱齿32上设置有扩面机构4。

扩面机构4包括收缩槽41、滑动块42、扩面片43、开启组件44、锁定组件45，收缩槽41包含梯形扩口段412和直溜段411，其开设于防脱齿32上，直溜段411位于防脱齿32内部，梯形扩口段412的窄端与直溜段411相连，其宽端在防脱齿32上形成开口，且开口在防脱齿32展开时朝向内筒12的圆心。

如图4和图5所示，滑动块42的界面形成与直溜段411相匹配，其滑动安装于收缩槽41的直溜段411内，在滑动块42朝向梯形扩口段412一侧的表面开设有铰接槽421；扩面片43设置有多个，呈方形片状，其一端铰接于滑动块42上的同一铰接轴上，且位于铰接槽421内，扩面片43在安装时，相互叠压，同时另一端在连接件5的作用下限制于防脱齿32上，具体的，本案将扩面片43数量设置为三个。

连接件5为销钉，穿设于防脱齿32上，且与梯形扩口段412相交；在扩面片43上开设有腰型槽431，并且从上往下数，不同扩面片43上的腰型槽431远离滑动块42的一端逐渐由左偏向右偏变化，同时连接件5同时穿设于所有扩面片43上的腰型孔内，进而当扩面片43在滑动块42的推动下向收缩槽41外伸出时，各扩面片43能够呈扇面展开，进而增大防脱齿32与土壤之间的接触面积，从而提升对土样的支撑效果。

开启组件44包括穿柱孔441、导向柱442、弹性件443，穿柱孔441开设于防脱齿32背对梯形扩口段412开口一侧的表面上，且穿柱孔441与直溜段411相连；导向柱442的一端固定于滑动块42上，另一端穿设于穿柱孔441内；弹性件443为弹簧，套设于导向柱442上，且位于穿柱孔441和滑动块42之间，同时弹性件443始终处于压缩状态，进而为滑动块42提供向外弹出的驱动力。

锁定组件45包括锁块孔451、锁定槽452、弹性复位件453、锁定块454，锁块孔451开设于防脱齿32上，其与穿柱孔441相连通，且锁块孔451与连接件5之间分别位于防脱齿32的转动轴两侧，锁块孔451至少包含两端直径不同的圆孔，当防脱齿32向下翻折展开时，锁块孔451的深度方向平行于筒身111的长度方向，且此时锁块孔451的直径较小段的开口朝上。

锁定槽452开设于导向柱442上，其直径与锁块孔451的直径较大段相同，导向柱442与锁块孔451直径较大段的圆心之间的垂直距离大于锁块孔451直径较小段的直径，即当锁定槽452与锁块孔451相对时，锁块孔451的直径较小段的垂直投影位于锁定槽452外。

弹性复位件453为弹簧，其放置于锁块孔451的直径较大段内；锁定块454包含两段直径不同的圆柱段，其两端圆柱段的直径分别于锁块孔451的两段圆孔直径相等，锁定块454直径较大段与弹性复位件453相抵压，且其厚度与导向柱442的厚度相等，当扩面片43收折于收缩槽41内时，锁定块454的直径较大段卡在锁定槽452内；锁定块454的直径较小段穿设于锁块孔451的直径较小段内，且该段长度为导向柱442厚度加锁块孔451的直径较小段深度之和。

当防脱齿32向下翻折，并使锁定块454与装齿槽31的内壁相接触时，锁定块454受挤压，向防脱齿32内缩入，进而使其直径较大段从锁定槽452内脱离，于是滑动块42在弹性件443的推动下将扩面片43推出收缩槽41，从而使得扩面机构4能够快速展开。

实施例3：

如图6所示，一种勘探完整取样钻筒，与实施例2的区别之处在于，在瓣筒121上开设有连通装齿槽31和吊运孔122的穿绳孔6，穿绳孔6内穿设有拉绳7，拉绳7位于装齿槽31内的一端固定于防脱齿32上，且该固定位置与锁定块454位于防脱齿32的同一端；拉绳7位于吊运孔122内的一端上固定有拉环8，故而当拉拔设备通过吊运孔122拉动内筒12时，能够通过拉绳7施力于防脱齿32上，进而使防脱齿32向下翻折触发锁定组件45，从而打开扩面机构4对土壤进行支撑。

具体实施过程：当钻土完成后，将钻筒从土坑里拉出，然后摘除钻机接头115，用拉拔设备通过吊运孔122钩住内筒12，并由外部夹具拉住筒身111，再将内筒12从筒身111内拉出，在这个过程中防脱齿32展开，对土壤进行支撑，以降低其受重力作用而发生断裂的概率，随后将内筒12拆解成一个个瓣筒121即可获得完整土样，从而提高土样力学检测的时的准确性。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种勘探完整取样钻筒，包括钻筒本体(1)、安装于钻筒本体(1)下部的钻头(2)，其特征在于：所述钻筒本体(1)包括外筒(11)、放置于外筒(11)内的内筒(12)，所述内筒(12)由至少两块瓣筒(121)相互拼接组成，所述钻头(2)与钻筒本体(1)相连的一端设置有抵靠部(21)，所述瓣筒(121)的下部抵靠在抵靠部(21)上。

2.根据权利要求1所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述瓣筒(121)与钻头(2)相接触一端的内部设置有防脱机构(3)，所述防脱机构(3)包括开设于瓣筒(121)上的装齿槽(31)、铰接于瓣筒(121)上且位于装齿槽(31)内的防脱齿(32)，所述内筒(12)的内径大于或等于钻头(2)的内径。

3.根据权利要求2所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述防脱齿(32)上设置有扩面机构(4)，所述扩面机构(4)包括开设于防脱齿(32)上的收缩槽(41)、滑动安装于收缩槽(41)内的滑动块(42)、一端铰接于滑动块(42)上且另一端通过连接件(5)活动安装于防脱齿(32)上的扩面片(43)，所述扩面片(43)至少设置有两个，多个扩面片(43)之间相互叠压且连接于滑动块(42)上的同一铰接轴，所述扩面片(43)上还开设有腰型槽(431)，所述扩面片(43)上的腰型槽(431)远离滑动块(42)的一端逐层由左偏向右偏变化，且连接件(5)穿过腰型槽(431)后固定于防脱齿(32)上。

4.根据权利要求3所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述收缩槽(41)包括梯形扩口段(412)和直溜段(411)，所述直溜段(411)与梯形扩口段(412)的窄端相接，且梯形扩口段(412)的宽端呈开口状。

5.根据权利要求3或4任一所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述扩面机构(4)还包括用于驱使扩面片(43)伸出收缩槽(41)外的开启组件(44)，所述开启组件(44)包括开设于防脱齿(32)上且与收缩槽(41)的直溜段(411)相接的穿柱孔(441)、固定于滑动块(42)上的导向柱(442)、套设于导向柱(442)上且位于滑动块(42)和穿柱孔(441)之间的弹性件(443)，所述弹性件(443)处于压缩状态，且在防脱齿(32)上设置有用于在扩面片(43)收入收缩槽(41)时限制其弹出的锁定组件(45)。

6.根据权利要求5所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述锁定组件(45)包括开设于防脱齿(32)上且与穿柱孔(441)相连通的锁块孔(451)、开设于导向柱(442)上的锁定槽(452)、嵌设于锁块孔(451)内的弹性复位件(453)、嵌设于锁块孔(451)内且对弹性复位件(453)形成挤压的锁定块(454)，所述锁定块(454)至少包含两段直径不同的圆柱段，所述锁定块(454)的大端与弹性复位件(453)相互抵触，所述锁定块(454)的小端位于锁定槽(452)外，锁块孔(451)远离弹性复位件(453)一端开口的尺寸小于锁定块(454)的大端，且锁定块(454)与收缩槽(41)的梯形扩口段(412)分别位于防脱齿(32)的转动轴两侧。

7.根据权利要求6所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述瓣筒(121)上开设有吊运孔(122)。

8.根据权利要求7所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述瓣筒(121)上开设有由吊运孔(122)向装齿槽(31)贯通的穿绳孔(6)，所述穿绳孔(6)内穿设有拉绳(7)，拉绳(7)位于装齿槽(31)的一端固定于防脱齿(32)远离梯形扩口段(412)的一端上，且拉绳(7)位于吊运孔(122)内的一端上固定有拉环(8)。

9.根据权利要求1所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述外筒(11)包括筒身(111)、钻机接头(115)，所述筒身(111)的两端分别设置有外螺纹段(112)和内螺纹段(113)，所述钻机接头(115)上设置有与筒身(111)上的内螺纹段(113)相连的螺纹套，所述筒身(111)与钻机接头(115)之间通过内螺纹段(113)和螺纹套相互旋合的方式进行连接，且瓣筒(121)上的吊运孔(122)与钻机接头(115)上的螺纹套相对。

10.根据权利要求9所述的一种勘探完整取样钻筒，其特征在于：所述钻机接头(115)上开设有贯穿的透气孔(116)。

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