CN113155522B - 样品采集用钻杆、综合样品采集装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于采集技术领域，具体涉及一种样品采集用钻杆及综合样品采集装置。本装置包括：钻杆主轴，用于带动钻杆钻进样品；钻杆外管，其上端与钻杆主轴下端相连，且内部设置有钻杆内管；钻头，设置在钻杆外管的下端，其头部为锯齿状，且中部设置有通孔，该通孔与钻杆内管贯通，以将钻入的样品送入钻杆内管中收集。本样品采集用钻杆及样品综合采集装置，可兼顾水下软质样品及硬质样品的自动化采集，并且可以有效防止样品漏出，能够满足土、水、气多种采样介质的采样需求，采样的适应性更强。

Description

样品采集用钻杆、综合样品采集装置及其工作方法

技术领域

本发明属于采集技术领域，具体涉及一种样品采集用钻杆、综合样品采集装置及其工作方法。

背景技术

水域地球化学采样为海洋地质调查及水文地质调查的主要工作手段之一，在海洋资源的合理开发利用与水资源管理以及环境保护和生态建设等方面具有重大意义，水下样品（软泥样、软岩样及水样）是水文地质调查的基础工作。现有的取样装置大多在取软岩样品方面上能力较弱，取样设备的取样深度较浅，难以满足深水域地质调查需求。

基于上述问题，需要设计一种能兼顾软泥样品及软岩样品采集，并可深入水底的采集装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种样品采集用钻杆、综合样品采集装置及其工作方法，实现软硬样品、水样均可采集，并可深入水底的功能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种样品采集用钻杆及综合样品采集装置，一种样品采集用钻杆包括钻杆主轴，用于带动钻杆钻进样品；钻杆外管，其上端与钻杆主轴下端相连，且内部设置有钻杆内管；钻头，设置在钻杆外管的下端，其头部为锯齿状，且中部设置有通孔，该通孔与钻杆内管贯通，以将钻入的样品送入钻杆内管中收集。

进一步的，所述钻杆外管的外部有外管螺纹；所述钻杆外管的内部顶端有内管上限位器，内部底端有内管下限位器，以对钻杆内管进行垂向限位，防止内管滑落;以及所述钻杆内管的内壁的顶部设有排水孔，底部有底部齿扣，其为若干弹片围成的倒置漏斗状结构，且相邻弹片之间留有间隙。

进一步的，所述内管上限位器和内管下限位器为单向环，以保证钻进时内管不跟随外管转动。

进一步的，所述钻杆还包括：设置在钻杆主轴外壁的主轴螺纹；与主轴螺纹配合的转动机；以及位于钻杆主轴顶部的主轴限位器。

又一方面，本发明提供了一种综合样品采集装置，包括上述的钻杆；支架，其为支架底环与若干支撑杆组成的锥形结构，且上端有柱形环，用于承载与钻杆主轴配合的转动机。

进一步的，所述支架底环底端有底环锯齿，用于插入样品中固定采集装置；所述支架上设置有遮蔽罩组件，在采样时遮挡钻杆外管及钻头。

进一步的，所述支架上设置有遮蔽罩用支撑环，若干支撑杆与支架底环及支撑环形成若干遮蔽区；所述遮蔽罩组件中各遮蔽件上端汇于一转轴处，该转轴与位于钻杆主轴上的齿轮啮合，各遮蔽件分别位于相应遮蔽区内，且采用扇面折叠设计；当转动机带动钻杆主轴转动时，齿轮驱动转轴带动遮蔽件沿遮蔽区打开，在支架上形成遮蔽罩后钻杆主轴带动齿轮下降与转轴脱离。

进一步的，所述遮蔽罩包括支撑环与转轴间的水平部，其靠近支撑环一侧通过滑轮与支撑环的轨道槽形成滑动配合；以及支撑环与支架底环间的倾斜部，其靠近支架底环一侧通过滑轮与支架底环的轨道槽形成滑动配合。

进一步的，所述的综合样品采集装置还包括与柱形环以及支撑环上部相连的若干T型杆，用于配合遮蔽罩组件共同撑开遮蔽罩；与各个遮蔽区内转轴、水平部的滑轮以及倾斜部的滑轮相连的若干个转动连杆，所述转动连杆呈三角形，用于带动各个遮蔽区的水平部的滑轮和倾斜部的滑轮同步轴向转动。

进一步的，所述的综合样品采集装置还包括：系在柱形环上的绳索，用于下放或吊起综合样品采集装置；与绳索固定的抽水水管，用于水样采集；位于抽水水管抽水端的莲蓬头。

第三方面，本发明还提供了一种样品采集装置的工作方法，所述样品采集装置用于土样或软岩样或水样采集。

本发明有益效果是，本发明提供的综合样品采集装置及其工作方法，可实现水底软质样品、硬质样品的原位采集以及水样的原位连续采集，并配有屏蔽罩防止其他层位样体的污染 ，能够极大的拓宽水域地质调查、海洋地质调查工作的工作范围，提升工作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的采集用钻杆结构示意图；

图2是本发明的综合样品采集装置示意图。

图3是本发明的综合样品采集装置去除屏蔽罩示意图。

图中：

钻杆主轴1，主轴限位器11，齿轮12，主轴螺纹1a;

钻杆外管2，内管上限位器21，内管下限位器22，外管螺纹2a；

钻杆内管3，底部齿扣31；

钻头4；

转动机5；

抽水水管6，莲蓬头61；

支架7，支架底环71，底环锯齿71a，支撑杆72，柱形环73，支撑环74，T型杆75；

遮蔽罩组件8，转轴81，遮蔽罩82，水平部821，倾斜部822，转动连杆83；

绳索9。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种采集用钻杆，可以包括：

钻杆主轴1，用于带动钻杆钻进样品；

钻杆外管2，其上端与钻杆主轴1下端相连，且内部设置有钻杆内管3；

钻头4，设置在钻杆外管2的下端，其头部为锯齿状，且中部设置有通孔，该通孔与钻杆内管3贯通，以将钻入的样品送入钻杆内管3中收集。

本实施例所涉及的样品采集用钻杆，可兼顾软质样品及硬质样品的自动化采集，并且可以有效防止样品漏出，能够满足土、水、气多种采样介质的采样需求，采样的适应性更强。

在本实施例中，所述钻杆外管2的内部顶端有内管上限位器21，钻杆外管2的内部底端有内管下限位器22，以对钻杆内管3进行垂向限位，防止内管滑落，并且内管上限位器21和内管下限位器22可以采用单向环，保证内管在钻进时不跟随外管转动；所述钻杆内管3的顶部有排水孔，内壁底部有底部齿扣31，其为若干弹片围成的倒置漏斗状结构，且相邻弹片之间留有间隙；本钻杆在钻进过程中齿扣可以在样品顶力下齿扣开口打开使得样品进入钻杆内管3，内管中的海水经由顶部排水孔排出，样品采集完成后由于样品的重力使齿扣向下呈闭合状态，以完成样品的收集储存。

所述采集装置通过在钻杆外管2的外部螺旋可以极大的提升钻进时的正向下压力，提升破土、破岩能力和钻进速率；通过内管的底部齿扣31，可以防止收集的样品漏出。

如图2和图3所示，本实施例还提供了一种综合样品采集装置，可以包括：所述的采集用钻杆、转动机5、支架7、遮蔽罩组件8。所述转动机5与主轴螺纹1a配合，所述转动机5可以但不限于通过线缆或自身电力驱动，所述钻杆主轴1顶部有主轴限位器11防止钻杆滑落。

所述支架7为支架底环71与若干支撑杆72组成的锥形结构，且上端有柱形环73，用于承载与钻杆主轴1配合的转动机5，具体的，所述转动机5可以设置在柱形环73内部；所述支架底环71底端有底环锯齿71a，依靠自身重力插入取样位置固定采集装置，防止出现采集装置转动打滑。

所述支架7上设置有遮蔽罩组件8，可以在采集样品时防止其他层位样品干扰。

所述遮蔽罩组件8的具体实施方式如下：所述支架7上设置有遮蔽罩用支撑环74，若干支撑杆72与支架底环71及支撑环74形成若干遮蔽区，所述遮蔽罩组件8中各遮蔽件上端汇于一转轴81处，该转轴81与焊在钻杆主轴1上的齿轮12啮合，各遮蔽件分别位于相应遮蔽区内，各遮蔽件采用扇面折叠设计，当转动机5带动钻杆主轴1转动时，齿轮12驱动转轴81带动遮蔽件沿遮蔽区打开，在支架上形成遮蔽罩82后钻杆主轴1带动齿轮12下降与转轴81脱离。样品采集完成后，钻杆主轴1逆向转动，齿轮12向上带动转轴81转动，进而带动遮蔽罩82收回。

所述遮蔽罩82包括：支撑环74与转轴81间的水平部821，其靠近支撑环74一侧通过滑轮与支撑环74的轨道槽形成配合；撑环74与支架底环71间的倾斜部822，其靠近支架底环71一侧通过滑轮与支架底环71的轨道槽形成配合。

所述采集装置还包括：与柱形环73以及支撑环74上部相连的若干T型杆75，与支撑杆72共同构成遮蔽罩82的非转动端，配合遮蔽罩组件转动连杆83共同撑开遮蔽罩82；与各个遮蔽区内转轴81、水平部821的滑轮以及倾斜部822的滑轮相连的若干个转动连杆83，所述转动连杆83呈三角形，用于带动各个遮蔽区的水平部821的滑轮和倾斜部822的滑轮同步轴向转动。

所述综合样品采集装置还可以包括：系在柱形环73上的绳索9，用于下放或吊起装置；以及与绳索9及T型杆固定的抽水水管6，用于水样采集；位于抽水水管6抽水端的莲蓬头61，用于防止吸入大颗粒物或鱼虾堵塞水管。

本综合样品采集装置还可以用于水下气体采样，配合相应的气体收集装置后，可以将抽水水管6获得的水中的气体析出进行气体分析。

所述综合样品采集装置还可以包括：固定在支架7上的摄像头，用于对采样过程中仪器设备的状态进行观察；以及固定在支架7上的声呐定位装置，用于获取取样坐标。

本实施例还提供了一种样品采集装置的工作方法，所述样品采集装置用于土样或软岩样或水样采集。

综上所述，本实施例提供了一种样品采集用钻杆、综合样品采集装置，通过所示的样品采集用钻杆实现软质或硬质样品采集，通过所述的抽水水管6实现水样采集，通过遮蔽罩组件8实现排除其他层位样品干扰，通过绳索9可到达深水域，从而实现水底软质样品、硬质样品的原位采集以及水样的原位连续采集。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种样品采集用钻杆，其特征在于，包括：

钻杆主轴（1），用于带动钻杆钻进样品；

钻杆外管（2），其上端与钻杆主轴（1）下端相连，且内部设置有钻杆内管（3）；

钻头（4），设置在钻杆外管（2）的下端，其头部为锯齿状，且中部设置有通孔，该通孔与钻杆内管（3）贯通，以将钻入的样品送入钻杆内管（3）中收集；其中

所述钻杆外管（2）的外部有外管螺纹（2a）；

所述钻杆外管（2）的内部顶端有内管上限位器（21），内部底端有内管下限位器（22），以对钻杆内管（3）进行垂向限位，防止内管滑落;以及

所述钻杆内管（3）的内壁的顶部设有排水孔，底部有底部齿扣（31），其为若干弹片围成的倒置漏斗状结构，且相邻弹片之间留有间隙；

所述内管上限位器（21）和内管下限位器（22）为单向环，以保证钻进时内管不跟随外管转动；以及

所述钻杆主轴（1）的外壁设置有主轴螺纹(1a)；

与主轴螺纹（1a）配合的转动机（5）；以及

位于钻杆主轴（1）顶部的主轴限位器（11）。

2.一种综合样品采集装置，其特征在于，包括：

权利要求1所述的钻杆；

支架（7），其为支架底环（71）与若干支撑杆（72）组成的锥形结构，且上端有柱形环（73），用于承载与钻杆主轴（1）配合的转动机（5）。

3.根据权利要求2所述的综合样品采集装置，其特征在于，

所述支架底环（71）底端有底环锯齿（71a），用于插入样品中固定采集装置；

所述支架（7）上设置有遮蔽罩组件（8），在采样时遮挡钻杆外管（2）及钻头（4）。

4.根据权利要求3所述的综合样品采集装置，其特征在于，

所述支架（7）上设置有遮蔽罩用支撑环（74），若干支撑杆（72）与支架底环（71）及支撑环（74）形成若干遮蔽区；

所述遮蔽罩组件（8）中各遮蔽件上端汇于一转轴（81）处，该转轴（81）与位于钻杆主轴（1）上的齿轮（12）啮合，各遮蔽件分别位于相应遮蔽区内，且采用扇面折叠设计；

当转动机（5）带动钻杆主轴（1）转动时，齿轮（12）驱动转轴（81）带动遮蔽件沿遮蔽区打开，在支架上形成遮蔽罩（82）后钻杆主轴（1）带动齿轮（12）下降与转轴（81）脱离。

5.根据权利要求4所述的综合样品采集装置，其特征在于，

所述遮蔽罩（82）包括：

支撑环（74）与转轴（81）间的水平部（821），其靠近支撑环（74）一侧通过滑轮与支撑环（74）的轨道槽形成滑动配合；以及

支撑环（74）与支架底环（71）间的倾斜部（822），其靠近支架底环（71）一侧通过滑轮与支架底环（71）的轨道槽形成滑动配合。

6.根据权利要求5所述的综合样品采集装置，其特征在于，还包括：

与柱形环（73）以及支撑环（74）上部相连的若干T型杆（75），用于配合遮蔽罩组件（8）共同撑开遮蔽罩（82）；

与各个遮蔽区内转轴（81）、水平部（821）的滑轮以及倾斜部（822）的滑轮相连的若干个转动连杆（83），所述转动连杆（83）呈三角形，用于带动各个遮蔽区的水平部（821）的滑轮和倾斜部（822）的滑轮同步轴向转动。

7.根据权利要求2所述的综合样品采集装置，其特征在于，还包括：

系在柱形环（73）上的绳索（9），用于下放或吊起综合样品采集装置；

与绳索（9）固定的抽水水管（6），用于水样采集；

位于抽水水管（6）抽水端的莲蓬头（61）。

8.一种样品采集装置的工作方法，其特征在于，

如权利要求2-7任一项所述的综合样品采集装置用于土样或软岩样或水样采集。

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