CN113532938B - 一种深孔原位取样设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深孔原位取样设备，其特征在于：包括电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块；所述电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块依次连接；本发明中通过在第三仪器接头处设置液位电极，通过检测液位电极的参数变化可判断是否取样满；在第二仪器接头处设置压力传感器，深孔原位取样设备在下放或上提的过程中可以连续测量和记录孔中的压力值。通过压力值的变化，可以判断孔中水位面位置和深孔原位取样设备所在的水下位置。

Description

一种深孔原位取样设备
技术领域
本发明涉及深孔取样技术领域，尤其涉及一种深孔原位取样设备。
背景技术
深孔原位取样设备主要用于水文、水质调查工作；通过测井绞车和电缆把取样器下到地质钻孔深部取得水样，带回实验室进行水质分析；在地下水文、水质研究、环境监测、地震预报水文监测、可溶矿物开采监测、石油天然气开采过程监测等行业，以及需要地下流体取样的场合都可能应用。
常规的深孔原位取样设备无法监测取样阀是否打开，无法确定是否取样满，无法判断空中水位面位置以及深孔原位取样设备所在的水下位置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种深孔原位取样设备，能够解决一般的深孔取样设备无法监测取样阀是否打开，无法确定是否取样满，无法判断空中水位面位置以及深孔原位取样设备所在的水下位置的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种深孔原位取样设备，其创新点在于：包括电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块；所述电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块依次连接；
所述电路筒体模块包括第一承压管、第一仪器接头、航空插头、线路板单元、线路板舱接头、第二仪器接头、压力传感器座和压力传感器；所述第一承压管呈圆柱筒体结构，所述第一仪器接头嵌入在第一承压管的一端，且第一仪器接头上设置有容纳航空插头的安装孔；所述航空插头设置在第一仪器接头内，且该安装第一仪器接头的第一承压管端部设置有第一保护帽；
所述线路板单元通过线路板座设置在第一承压管内，且线路板单元通过导线与航空插头相连，通过航空插头输入电源；所述线路板舱接头设置在第一承压管内且位于线路板单元的一端；所述线路板舱接头与线路板单元之间通过导线连接；所述第二仪器接头嵌入在第一承压管的另一端，所述第二仪器接头的一端与线路板舱接头连接，所述第二仪器接头的另一端上设置有压力传感器座，所述压力传感器设置在压力传感器座上，所述第二仪器接头上开有压力检测口；
所述取样阀筒体模块包括第二承压管、动力模块、传动单元、旋转螺杆支架、旋转螺杆、螺杆导向架、动密封传动杆、第三仪器接头和液位电极；所述第二承压管的一端嵌套在第二仪器接头；所述第三仪器接头嵌入在第二承压管的另一端；所述第三仪器接头开有进液口，且第三仪器接头沿着轴线方向开有容纳动密封传动杆的通孔；所述第三仪器接头还安装有液位电极，且液位电极伸入至取样筒体模块内；所述动密封传动杆横穿第三仪器接头的通孔；所述动密封传动杆上开有流道和出液口实现与第三仪器接头上的进液口导通，动密封传动杆的一端设置有与第三仪器接头上通孔配合的活塞；所述螺杆导向架呈柱体筒状结构，且螺杆导向架的一端连接在第三仪器接头端部，螺杆导向架的另一端外轮廓设置有外螺纹；所述旋转螺杆支架通过螺纹连接在螺杆导向架的端部；所述旋转螺杆支架沿着轴线方向设置有与旋转螺杆配合的内螺纹；所述旋转螺杆贯穿螺杆导向架和旋转螺杆支架；所述旋转螺杆的一端设置有连接块，且连接块通过回转轴承与动密封传动杆的端部相连；所述旋转螺杆的另一端穿过旋转螺杆支架连接在传动单元的一端上；所述旋转螺杆上嵌套有弹簧，且弹簧的两端分别抵在旋转螺杆端部的连接块上和旋转螺杆支架的内壁上；所述动力模块的输出端连接有转动动力头，通过动力模块驱动转动动力头旋转，且转动动力头输出端与传动单元的另一端相连；
所述动力模块输出端的外侧设置有保持架，且保持架呈圆柱筒体结构，保持架一端的内壁与转动动力头之间通过回转轴承相连，保持架的另一端与旋转螺杆支架相连；所述保持架与传动单元之间锁紧，通过动力模块的输出端带动转动动力头旋转，从而带动传动单元与保持架绕着回转轴承旋转，实现与保持架相连的旋转螺杆支架以及与传动单元相连的旋转螺杆同步旋转；通过旋转螺杆支架的转动脱离或拧紧在螺杆导向架上实现旋转螺杆的往复移动；从而实现第三仪器接头上的进液口吸液通过流道和出液口送入取样筒体模块中；
所述取样筒体模块包括取样管和取样管堵头；所述取样管的一端嵌套在第三仪器接头上，取样管的另一端通过取样管堵头进行封堵。
进一步的，所述动力模块包括驱动电机和变速箱，驱动电机的输出端与变速箱相连，变速箱的输出端与转动动力头相连。
进一步的，所述第三仪器接头上还配有第二保护帽，实现在取样筒体模块脱离第三仪器接头时通过第二保护帽嵌套在第三仪器接头上进行第三仪器接头的保护。
本发明的优点在于：
1）本发明中通过在第三仪器接头处设置液位电极，通过检测液位电极的参数变化可判断是否取样满；在第二仪器接头处设置压力传感器，深孔原位取样设备在下放或上提的过程中可以连续测量和记录孔中的压力值。通过压力值的变化，可以判断孔中水位面位置和深孔原位取样设备所在的水下位置。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种深孔原位取样设备的结构示意图。
图2为本发明的一种深孔原位取样设备的电路筒体模块放大图。
图3为本发明的一种深孔原位取样设备的取样阀筒体模块放大图。
图4为本发明的一种深孔原位取样设备的取样筒体模块放大图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
如图1至图4所示的一种深孔原位取样设备，包括电路筒体模块1、取样阀筒体模块2和取样筒体模块3；电路筒体模块1、取样阀筒体模块2和取样筒体模块3依次连接。
电路筒体模块1包括第一承压管11、第一仪器接头12、航空插头13、线路板单元14、线路板舱接头15、第二仪器接头16、压力传感器座17和压力传感器18；第一承压管11呈圆柱筒体结构，第一仪器接头12嵌入在第一承压管11的一端，且第一仪器接头12上设置有容纳航空插头13的安装孔；航空插头13设置在第一仪器接头12内，且该安装第一仪器接头12的第一承压管11端部设置有第一保护帽19；
线路板单元14通过线路板座设置在第一承压管11内，且线路板单元14通过导线与航空插头13相连，通过航空插头13输入电源；线路板舱接头15设置在第一承压管11内且位于线路板单元14的一端；线路板舱接头15与线路板单元14之间通过导线连接；第二仪器接头16嵌入在第一承压管11的另一端，第二仪器接头16的一端与线路板舱接头15连接，第二仪器接头16的另一端上设置有压力传感器座17，压力传感器18设置在压力传感器座17上，第二仪器接头16上开有压力检测口。
取样阀筒体模块2包括第二承压管21、动力模块22、传动单元23、旋转螺杆支架24、旋转螺杆25、螺杆导向架26、动密封传动杆27、第三仪器接头28和液位电极29；第二承压管21的一端嵌套在第二仪器接头16；第三仪器接头28嵌入在第二承压管21的另一端；第三仪器接头28开有进液口281，且第三仪器接头28沿着轴线方向开有容纳动密封传动杆27的通孔；第三仪器接头28还安装有液位电极29，且液位电极29伸入至取样筒体模块3内；动密封传动杆27横穿第三仪器接头28的通孔；动密封传动杆27上开有流道和出液口实现与第三仪器接头28上的进液口导通，动密封传动杆27的一端设置有与第三仪器接头28上通孔配合的活塞；螺杆导向架26呈柱体筒状结构，且螺杆导向架26的一端连接在第三仪器接头28端部，螺杆导向架26的另一端外轮廓设置有外螺纹；旋转螺杆支架24通过螺纹连接在螺杆导向架26的端部；旋转螺杆支架24沿着轴线方向设置有与旋转螺杆25配合的内螺纹；旋转螺杆25贯穿螺杆导向架26和旋转螺杆支架24；旋转螺杆的一端设置有连接块，且连接块通过回转轴承与动密封传动杆37的端部相连；旋转螺杆25的另一端穿过旋转螺杆支架24连接在传动单元23的一端上；旋转螺杆25上嵌套有弹簧，且弹簧的两端分别抵在旋转螺杆25端部的连接块上和旋转螺杆支架24的内壁上；动力模块22的输出端连接有转动动力头221，通过动力模块33驱动转动动力头旋转，且转动动力头输出端与传动单元23的另一端相连。
动力模块22输出端的外侧设置有保持架222，且保持架222呈圆柱筒体结构，保持架222一端的内壁与转动动力头221之间通过回转轴承相连，保持架222的另一端与旋转螺杆支架24相连；保持架222与传动单元23之间锁紧，通过动力模块22的输出端带动转动动力头221旋转，从而带动传动单元23与保持架222绕着回转轴承旋转，实现与保持架222相连的旋转螺杆支架24以及与传动单元23相连的旋转螺杆25同步旋转；通过旋转螺杆支架24的转动脱离或拧紧在螺杆导向架26上实现旋转螺杆25的往复移动；从而实现第三仪器接头28上的进液口吸液通过流道和出液口送入取样筒体模块3中。
取样筒体模块3包括取样管31和取样管堵头32；取样管31的一端嵌套在第三仪器接头28上，取样管31的另一端通过取样管堵头32进行封堵。
动力模块22包括驱动电机和变速箱，驱动电机的输出端与变速箱相连，变速箱的输出端与转动动力头221相连。
第三仪器接头28上还配有第二保护帽，实现在取样筒体模块脱离第三仪器接头时通过第二保护帽嵌套在第三仪器接头28上进行第三仪器接头28的保护。
本发明的工作原理是：电路筒体中的航空插头连接深井电缆，进行供电；借用测井绞车和测井电缆把取样设备下到孔中一定的深度，通过测井软件发送命令开启深孔原位取样设备的取样阀门，地下水或其它流体在孔中压力作用下进入取样筒模块被取样；操作人员通过软件可以监测取样阀是否打开；通过动力模块的输出端带动转动动力头旋转，从而带动传动单元与保持架绕着回转轴承旋转，实现与保持架相连的旋转螺杆支架以及与传动单元相连的旋转螺杆同步旋转；通过旋转螺杆支架的转动脱离或拧紧在螺杆导向架上实现旋转螺杆的往复移动；从而实现第三仪器接头上的进液口吸液通过流道和出液口送入取样筒体模块中；在第二仪器接头处设置压力传感器，深孔原位取样设备在下放或上提的过程中可以连续测量和记录孔中的压力值。通过压力值的变化，可以判断孔中水位面位置和深孔原位取样设备所在的水下位置。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种深孔原位取样设备，其特征在于：包括电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块；所述电路筒体模块、取样阀筒体模块和取样筒体模块依次连接；所述电路筒体模块包括第一承压管、第一仪器接头、航空插头、线路板单元、线路板舱接头、第二仪器接头、压力传感器座和压力传感器；所述第一承压管呈圆柱筒体结构，所述第一仪器接头嵌入在第一承压管的一端，且第一仪器接头上设置有容纳航空插头的安装孔；所述航空插头设置在第一仪器接头内，且该安装第一仪器接头的第一承压管端部设置有第一保护帽；所述线路板单元通过线路板座设置在第一承压管内，且线路板单元通过导线与航空插头相连，通过航空插头输入电源；所述线路板舱接头设置在第一承压管内且位于线路板单元的一端；所述线路板舱接头与线路板单元之间通过导线连接；所述第二仪器接头嵌入在第一承压管的另一端，所述第二仪器接头的一端与线路板舱接头连接，所述第二仪器接头的另一端上设置有压力传感器座，所述压力传感器设置在压力传感器座上，所述第二仪器接头上开有压力检测口；所述取样阀筒体模块包括第二承压管、动力模块、传动单元、旋转螺杆支架、旋转螺杆、螺杆导向架、动密封传动杆、第三仪器接头和液位电极；所述第二承压管的一端嵌套在第二仪器接头；所述第三仪器接头嵌入在第二承压管的另一端；所述第三仪器接头开有进液口，且第三仪器接头沿着轴线方向开有容纳动密封传动杆的通孔；所述第三仪器接头还安装有液位电极，且液位电极伸入至取样筒体模块内；所述动密封传动杆横穿第三仪器接头的通孔；所述动密封传动杆上开有流道和出液口实现与第三仪器接头上的进液口导通，动密封传动杆的一端设置有与第三仪器接头上通孔配合的活塞；所述螺杆导向架呈柱体筒状结构，且螺杆导向架的一端连接在第三仪器接头端部，螺杆导向架的另一端外轮廓设置有外螺纹；所述旋转螺杆支架通过螺纹连接在螺杆导向架的端部；所述旋转螺杆支架沿着轴线方向设置有与旋转螺杆配合的内螺纹；所述旋转螺杆贯穿螺杆导向架和旋转螺杆支架；所述旋转螺杆的一端设置有连接块，且连接块通过回转轴承与动密封传动杆的端部相连；所述旋转螺杆的另一端穿过旋转螺杆支架连接在传动单元的一端上；所述旋转螺杆上嵌套有弹簧，且弹簧的两端分别抵在旋转螺杆端部的连接块上和旋转螺杆支架的内壁上；所述动力模块的输出端连接有转动动力头，通过动力模块驱动转动动力头旋转，且转动动力头输出端与传动单元的另一端相连；所述动力模块输出端的外侧设置有保持架，且保持架呈圆柱筒体结构，保持架一端的内壁与转动动力头之间通过回转轴承相连，保持架的另一端与旋转螺杆支架相连；所述保持架与传动单元之间锁紧，通过动力模块的输出端带动转动动力头旋转，从而带动传动单元与保持架绕着回转轴承旋转，实现与保持架相连的旋转螺杆支架以及与传动单元相连的旋转螺杆同步旋转；通过旋转螺杆支架的转动脱离或拧紧在螺杆导向架上实现旋转螺杆的往复移动；从而实现第三仪器接头上的进液口吸液通过流道和出液口送入取样筒体模块中；所述取样筒体模块包括取样管和取样管堵头；所述取样管的一端嵌套在第三仪器接头上，取样管的另一端通过取样管堵头进行封堵。
2.根据权利要求1所述的一种深孔原位取样设备，其特征在于：所述动力模块包括驱动电机和变速箱，驱动电机的输出端与变速箱相连，变速箱的输出端与转动动力头相连。
3.根据权利要求1所述的一种深孔原位取样设备，其特征在于：所述第三仪器接头上还配有第二保护帽，实现在取样筒体模块脱离第三仪器接头时通过第二保护帽嵌套在第三仪器接头上进行第三仪器接头的保护。
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