CN114184425B - 一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，属于地质取样技术领域，包括中心定位柱，所述中心定位柱外转动套接有柱形套，柱形套上连接有若干圆环形柱座，圆环形柱座的侧面中心对称嵌接有弧形控制座，弧形控制座远离中心定位柱的一端插接有连接在圆环形柱座内的定位轴，圆环形柱座内设置有控制弧形控制座沿着定位轴向外转动的推送控制件，弧形控制座的外弧面上嵌接有若干取样存样单元。该具有定深度周向旋取功能的地质取样器以循环渐进的方式进行样本采集，不仅降低了单次采集的压力，且综合取得的样本量相应比较充足，同时还可以有效避免土壤在采集的过程中堵塞在采集口而影响采集工作顺利稳定的进行。

Description

一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器

技术领域

本发明涉及地质取样技术领域，具体为一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器。

背景技术

地质取样是地质勘测重要的手段之一，利用取样器取得地质样本，并通过对地质样本的分析了解地质的条件进而便于后续工作的开展。

目前地质取样通常会与钻孔勘探结合在一起，先利用钻机在地层中钻孔对地层进行鉴别划分，之后再利用取样器根据需要沿着孔深进行取样，在完成地质勘测的基础上，有效提高了资源的利用率，所以该方式相对得到了广泛应用。

申请号为CN202111336236.9的中国发明专利公开了一种地质勘探用取样器，该取样器利用取样盒在向下运动的过程同步的做转动运动对土壤进行取样，在钻孔的同时完成了取样工作，因其取样过程是连续不间断的，所以取出的样本不仅可以对土壤状况以及性质进行分析，同时还可以对土层的结构进行有效的分析，但其取样的压力较大，尤其是对于胶结度较高的土层，不仅取样压力大，且在样本取出后脱离取样盒的难度也较高。

针对上述问题，现有的主要处理措施是当需要对胶结度较高的土层状况和性质进行分析且对结构分析不做要求的时候，选择间断的样本采集方式，沿着钻孔的孔深方向，间断的选择采集点进行样本采集，然后通过对采集样本的分析了解土壤整体的状况和性质，该采集方式在采集的过程中常见的问题是单次采集的样本量较少，且在采集的过程中容易堵塞采集口。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器由以下具体技术手段所达成：包括中心定位柱，所述中心定位柱外转动套接有柱形套，柱形套上连接有若干圆环形柱座，若干圆环形柱座沿着中心定位柱的轴向分布，圆环形柱座、柱形套和中心定位柱三者同圆心，圆环形柱座的侧面中心对称嵌接有弧形控制座，弧形控制座远离中心定位柱的一端插接有连接在圆环形柱座内的定位轴，圆环形柱座内设置有控制弧形控制座沿着定位轴向外转动的推送控制件，弧形控制座的外弧面上嵌接有若干取样存样单元，若干取样存样单元沿着外弧面的弧线均匀分布，均匀分布的取样存样单元用于在弧形控制座向外转动的过程中，由弧形控制座远离中心定位柱的一端向靠近中心定位柱的一端依次的进行取样工作，取样存样单元包括带有弧面的存样腔和刮样板，存样腔嵌接在弧形控制座，弧形控制座圆心在存样腔上弧面所对应角的角平分线上，存样腔的弧面上开设有进样口，刮样板连接在进样口上用于将样本由钻孔的内壁上刮至存样腔内，且刮样板位于存样腔弧面所对应角的角平分线上，中心定位柱内滑动插接有测量杆，测量杆上连接有带动推送控制件控制弧形控制座沿着定位轴向外转动的驱动件，圆环形柱座上连接有用于控制弧形控制座复位的强制复位件。

优选技术方案一：所述取样存样单元可拆卸的嵌接在弧形控制座上，刮样板沿着相应存样腔弧面所对应角平分线与该弧面交点处的切线设置，进样口上连接有与刮样板相对应的先行针齿排，先行针齿排用于预先降低样本的胶结度。

优选技术方案二：所述先行针齿排包括条板座，条板座上均匀连接有线性分布的直线连接部，直线连接部远离条板座的端部连接有弧线连接部，弧线连接部上均匀连接有插针，提高样本采集过程的顺利度。

优选技术方案三：所述推送控制件包括滑动杆座、伸缩杆件和弹性连接件，伸缩杆件通过弹性连接件滑动插接在滑动杆座靠近弧形控制座的一端，驱动件为与滑动杆座相对应的斜面块。

优选技术方案四：所述强制复位件包括连接绳，连接绳滑动连接在圆环形柱座内，且连接绳的一端连接在弧形控制座上，另一端延伸至柱形套上连接有卡件，卡件滑动嵌接在柱形套的内侧壁上，中心定位柱上连接有与卡件相对应的卡座，圆环形柱座内设置有用于自动张紧连接绳的张紧件。

优选技术方案五：所述张紧件为与连接绳相对应的承接滑动杆，滑动杆上下滑动连接在圆环形柱座内，根据连接绳状态的变化自动的对其进行张紧。

优选技术方案六：所述中心定位柱的底部侧面均匀连接有撑张二连杆，撑张二连杆包括驱动杆、一端带有转轮的定位杆、滑动块和弹性限制件，定位杆另一端转动连接在中心定位柱上，驱动杆的两端分别铰接在定位杆和滑动块上，滑动块通过弹性限制件滑动连接在中心定位柱上，中心定位柱上转动连接有与测量杆配合使用控制定位杆刚性的转动杆。

优选技术方案七：所述中心定位柱的底面上均匀设置加固针，提高采集过程的稳定性。

本发明具备以下有益效果：1、该具有定深度周向旋取功能的地质取样器通过中心定位柱、柱形套、圆环形柱、弧形控制座、定位轴、推送控制件以及取样存样单元的组合作用，以循环渐进的方式进行样本采集，不仅降低了单次采集的压力，且综合取得的样本量相应比较充足，同时还可以有效避免土壤在采集的过程中堵塞在采集口而影响采集工作顺利稳定的进行。

2、该具有定深度周向旋取功能的地质取样器通过取样存样单元、弧形控制座、推送控制件以及驱动件的组合作用，利用采集现场的环境，通过简单的结构自动的向外推送弧形控制座使其上的取样存样单元以循环渐进的方式采集样本。

3、该具有定深度周向旋取功能的地质取样器通过存样腔、刮样板、进样口和先行针齿排的组合作用，在样本采集之前预先的降低其胶结度，且随着样本采集的进行，持续稳定的对其进行降低胶结度处理，相应的提高了整体采集过程的稳定性。

4、该具有定深度周向旋取功能的地质取样器通过中心定位柱、测量杆、撑张二连杆以及转动杆的组合作用，根据中心定位柱插入钻孔的过程对其进行相应的定位，使中心定位柱可以顺利的插入钻孔内并在插入后进行精准的定位，相应的提高了样本采集过程的稳定性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明局部结构示意图。

图3为本发明局部剖视结构示意图。

图4为本发明图3中A处的放大图。

图5为本发明弧形控制座向外转动的状态示意图。

图6为本发明样本采集前推送控制件的状态变化示意图。

图7为本发明强制复位件的俯视结构示意图。

图8为本发明驱动杆和定位杆的连接关系结构示意图。

图9为本发明撑张二连杆的结构示意图。

图中：1、中心定位柱；2、柱形套；3、圆环形柱座；4、弧形控制座；5、定位轴；6、推送控制件；61、滑动杆座；62、伸缩杆件；63、弹性连接件；7、取样存样单元；71、存样腔；72、刮样板；73、进样口；8、测量杆；9、驱动件；10、强制复位件；101、连接绳；102、卡件；103、卡座；11、先行针齿排；111、条板座；112、直线连接部；113、弧线连接部；114、插针；12、张紧件；13、撑张二连杆；131、驱动杆；132、定位杆；133、滑动块；134、弹性限制件；14、转动杆；15、加固针。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，用于在钻孔内取样，包括中心定位柱1，中心定位柱1外转动套接有柱形套2，柱形套2上连接有若干圆环形柱座3，如图1所示，，若干圆环形柱座3沿着中心定位柱1的轴向分布，在取样的过程中，先将中心定位柱1插入钻孔内，通过中心定位柱1定位钻孔的深度，同时以圆环形柱座3在中心定位柱1上的位置对钻孔内采集点的位置进行定位，做好取样前的准备，保证取样顺利稳定的进行。

参阅图1、图2、图3和图5，圆环形柱座3、柱形套2和中心定位柱1三者同圆心，圆环形柱座3的侧面中心对称嵌接有弧形控制座4，弧形控制座4远离中心定位柱1的一端插接有连接在圆环形柱座3内的定位轴5，圆环形柱座3内设置有控制弧形控制座4绕着定位轴5向外转动的推送控制件6，弧形控制座4的外弧面上嵌接有若干取样存样单元7，若干取样存样单元7沿着外弧面的弧线均匀分布，在取样的过程中，通过外部驱动装置带动柱形套2转动，柱形套2同步的带动圆环形柱座3转动，在转动的过程中，通过推送控制件6向外推送弧形控制座4，使其绕着定位轴5向外转动，此时，其上的取样存样单元7在随着柱形套2转动的过程中对采集点钻孔内壁的土壤进行采集并储存，如图5所示，在土壤采集的过程中，随着钻孔内采集点土壤在采集过程中不断的减少，弧形控制座4会在推送控制件6的推动下自动的向外转动，随着弧形控制座4向外转动，均匀分布的取样存样单元7由弧形控制座4靠近定位轴5的一端向远离定位轴5的一端依次的进行土壤采集储存工作，整个样本采集过程以循环渐进的方式进行，不仅降低了单次采集的压力，且综合取得的样本量相应比较充足，同时还可以有效避免土壤在采集的过程中堵塞在采集口而影响采集工作顺利稳定的进行。

参阅图1、图2和图3，取样存样单元7包括带有弧面的存样腔71和刮样板72，存样腔71嵌接在弧形控制座4，弧形控制座4圆心在存样腔71上弧面所对应角的角平分线上，存样腔71的弧面上开设有进样口73，刮样板72连接在进样口73上用于将样本由钻孔的内壁上刮至存样腔71内，且刮样板72位于存样腔71弧面所对应角的角平分线上,在取样的过程中，刮样板72随着圆环形柱座3的转动以周向旋转的方式将采集点的土壤由钻孔内壁刮下并导入存样腔71内，随着圆环形柱座3的转动，刮样板72沿着钻孔的周向对土壤进行刮下收集，且在刮下收集的过程中，随着周向土壤的减少，弧形控制座4在推送控制件6的作用下持续的向外转动，使刮样板72持续的向钻孔内壁的方向进给，直至相邻的刮样板72与采集点的土壤接触并开始对土壤进行刮下收集。

参阅图3、图4和图5，取样存样单元7可拆卸的嵌接在弧形控制座4上，刮样板72沿着相应存样腔71弧面所对应角平分线与该弧面交点处的切线设置，进样口73上连接有与刮样板72相对应的先行针齿排11，在样本采集的过程中，先行针齿排11会预先插入到采集点的土壤内，并随着圆环形柱座3的转动将土壤划分开来降低采集点土壤的整体性，相应的降低其胶结度，便于刮样板72对采集点的土壤进行刮下收集，相应的提高了样本收集的便利度和顺利度。

先行针齿排11包括条板座111，条板座111上均匀连接有线性分布的直线连接部112，直线连接部112远离条板座111的端部连接有弧线连接部113，弧线连接部113上均匀连接有插针114，结合图4和图5所示，随着弧形控制座4向外转动，弧线连接部113上的插针114始终能对采集点的土壤进行划分，且划分的深度保持稳定，相应的提高了整体采集过程的稳定性。

参阅图3和图6，中心定位柱1内滑动插接有测量杆8，测量杆8上连接有带动推送控制件6控制弧形控制座4绕着定位轴5向外转动的驱动件9，推送控制件6包括滑动杆座61、伸缩杆件62和弹性连接件63，伸缩杆件62通过弹性连接件63滑动插接在滑动杆座61靠近弧形控制座4的一端，驱动件9为与滑动杆座61相配合的斜面块，在中心定位柱1插入钻孔内的时候，测量杆8在钻孔底壁的作用下向上滑动并通过驱动件9带动滑动杆座61向弧形控制座4的方向滑动产生推力，如图6所示，伸缩杆件62将推力作用在弧形控制座4上使弧形控制座4向外转动，此时由于受到钻孔侧壁的阻力，伸缩杆件62向滑动杆座61内滑动压缩弹性连接件63，当中心定位柱1深入至钻孔底壁位置的时候，如图6中下方的视图所示，滑动杆座61滑动至当前装置，之后随着圆环形柱座3的转动开始采集样本，随着采集点土壤采集减少，在弹性连接件63形变力的作用下，伸缩杆件62推动弧形控制座4持续向外转动，整体结构简单且无需额外耗能，通过对样本采集现场条件的合理利用，自动的向外推送弧形控制座4，其中测量杆8与中心定位柱1之间连接有弹簧复位件，用于在取样完成后对测量杆8进行复位（图中未出示该弹性复位件），中心定位柱1的底面上均匀设置加固针15，当中心定位柱1深入至钻孔底壁位置的时候，加固针15插入到孔底土壤内对中心定位柱1进行固定，提高样品采集过程的稳定性。

参阅图3和图7，圆环形柱座3上连接有用于控制弧形控制座4复位的强制复位件10，强制复位件10包括连接绳101，连接绳101滑动连接在圆环形柱座3内，且连接绳101的一端连接在弧形控制座4上，另一端延伸至柱形套2上，且该端连接有卡件102，卡件102滑动嵌接在柱形套2的内侧壁上，中心定位柱1上连接有与卡件102相对应的卡座103，卡座103限位转动连接在中心定位柱1上，如图7所示，在样本采集的过程中，连接绳101初始处于松弛的状态，随着弧形控制座4向外转动，连接绳101逐渐绷紧，且卡件102在柱形套2转动的过程中不与卡座103卡接，当样本采集完成之后，通过外部驱动装置控制柱形套2反向转动，此时卡件102在柱形套2转动经过卡座103的时候与卡座103卡接，随着柱形套2的持续转动，卡件102通过连接绳101强制的将弧形控制座4向内拉动使其复位，之后便可顺利的将本发明由钻孔内取出。

圆环形柱座3内设置有用于自动张紧连接绳101的张紧件12，张紧件12为与连接绳101相对应的承接滑动杆，承接滑动杆与圆环形柱座3之间连接有弹簧件（图中未出示该弹簧件示意图），承接滑动杆上下滑动连接在圆环形柱座3内，且承接滑动杆上转动连接有带凹槽的转盘，连接绳101位于凹槽内，通过张紧件12使连接绳101始终处于张紧的状态，在样本采集的过程中，随着弧形控制座4向外转动拉动连接绳101，此时承接滑动杆在力的作用下向下滑动，当样本采集完成之后，且弧形控制座4复位之后，承接滑动杆在弹簧件的机械能复位。

参阅图1、图8和图9，中心定位柱1的底部侧面均匀连接有撑张二连杆13，撑张二连杆13包括驱动杆131、一端带有转轮的定位杆132、滑动块133和弹性限制件134，定位杆132另一端转动连接在中心定位柱1上，驱动杆131的两端分别铰接在定位杆132和滑动块133上，滑动块133通过弹性限制件134滑动连接在中心定位柱1上，中心定位柱1上转动连接有与测量杆8配合使用控制定位杆132刚性的转动杆14，转动杆14与中心定位柱1之间连接有弹簧，如图9所示，该弹簧用于对转动杆14进行复位，测量杆8内开设有与转动杆14相对应的控制槽，转动杆14转动连接在中心定位柱1上，且转动杆14的一端延伸至控制槽内，另外一端与滑动块133的顶部相对应，在中心定位柱1向钻孔内插入的过程中，定位杆132在驱动杆131的作用下具有一定的揉性撑张力，如图9所示，因驱动杆131与滑动块133铰接的一端在弹性限制件134的限制下为具有一定限制力的活动端，所以定位杆132为具有柔性撑张力的定位端，在该定位端的作用下，可对中心定位柱1进行一定的导向居中定位，使中心定位柱1在插入钻孔的过程中既可以在一定程度相对的保持在钻孔中心的位置，同时又具有一定应对钻孔侧壁不平情况的应变能力，使中心定位柱1可以顺利稳定的插入至钻孔内，当测量杆8向上滑动的时候，转动杆14位于控制槽内的一端随着测量杆8的移动向上移动，此时转动杆14的另外一端向下移动带动滑动块133向下移动，如图8所示，滑动块133向下移动使驱动杆131下压定位杆132增加定位杆132的刚性，在钻孔侧壁的作用下，通过定位杆132对中心定位柱1进行精准的定位，进而提高刮样板72随着圆环形柱座3进行周向转动刮取采集样本过程中与采集点侧壁之间采集距离的均匀度，相应的提高了采集过程的稳定性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，用于在钻孔内采集样本，其特征在于：包括中心定位柱（1），所述中心定位柱（1）外转动套接有柱形套（2），柱形套（2）上连接有若干圆环形柱座（3），若干圆环形柱座（3）沿着中心定位柱（1）的轴向分布，圆环形柱座（3）、柱形套（2）和中心定位柱（1）三者同圆心，圆环形柱座（3）的侧面中心对称嵌接有弧形控制座（4），弧形控制座（4）远离中心定位柱（1）的一端插接有连接在圆环形柱座（3）内的定位轴（5），圆环形柱座（3）内设置有控制弧形控制座（4）沿着定位轴（5）向外转动的推送控制件（6），弧形控制座（4）的外弧面上嵌接有若干取样存样单元（7），若干取样存样单元（7）沿着外弧面的弧线均匀分布，均匀分布的取样存样单元（7）用于在弧形控制座（4）向外转动的过程中，由弧形控制座（4）靠近定位轴（5）的一端向远离定位轴（5）的一端依次的进行取样工作；

取样存样单元（7）包括带有弧面的存样腔（71）和刮样板（72），存样腔（71）嵌接在弧形控制座（4），弧形控制座（4）圆心在存样腔（71）上弧面所对应角的角平分线上，存样腔（71）的弧面上开设有进样口（73），刮样板（72）连接在进样口（73）上用于将样本由取样孔的内壁上刮至存样腔（71）内，且刮样板（72）位于存样腔（71）弧面所对应角的角平分线上；

中心定位柱（1）内滑动插接有测量杆（8），测量杆（8）上连接有带动推送控制件（6）控制弧形控制座（4）沿着定位轴（5）向外转动的驱动件（9），圆环形柱座（3）上连接有用于控制弧形控制座（4）复位的强制复位件（10）。

2.根据权利要求1所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述取样存样单元（7）可拆卸的嵌接在弧形控制座（4）上，刮样板（72）沿着相应存样腔（71）弧面所对应角平分线与该弧面交点处的切线设置，进样口（73）上连接有与刮样板（72）相对应的先行针齿排（11），先行针齿排（11）用于预先降低样本的胶结度。

3.根据权利要求2所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述先行针齿排（11）包括条板座（111），条板座（111）上均匀连接有线性分布的直线连接部（112），直线连接部（112）远离条板座（111）的端部连接有弧线连接部（113），弧线连接部（113）上均匀连接有插针（114）。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述推送控制件（6）包括滑动杆座（61）、伸缩杆件（62）和弹性连接件（63），伸缩杆件（62）通过弹性连接件（63）滑动插接在滑动杆座（61）靠近弧形控制座（4）的一端，驱动件（9）为与滑动杆座（61）相对应的斜面块。

5.根据权利要求1所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述强制复位件（10）包括连接绳（101），连接绳（101）滑动连接在圆环形柱座（3）内，且连接绳（101）的一端连接在弧形控制座（4）上，另一端延伸至柱形套（2）上连接有卡件（102），卡件（102）滑动嵌接在柱形套（2）的内侧壁上，中心定位柱（1）上连接有与卡件（102）相对应的卡座（103），圆环形柱座（3）内设置有用于自动张紧连接绳（101）的张紧件（12）。

6.根据权利要求5所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述张紧件（12）为与连接绳（101）相对应的承接滑动杆，滑动杆上下滑动连接在圆环形柱座（3）内。

7.根据权利要求1所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述中心定位柱（1）的底部侧面均匀连接有撑张二连杆（13），撑张二连杆（13）包括驱动杆（131）、一端带有转轮的定位杆（132）、滑动块（133）和弹性限制件（134），定位杆（132）另一端转动连接在中心定位柱（1）上，驱动杆（131）的两端分别铰接在定位杆（132）和滑动块（133）上，滑动块（133）通过弹性限制件（134）滑动连接在中心定位柱（1）上，中心定位柱（1）上转动连接有与测量杆（8）配合使用控制定位杆（132）刚性的转动杆（14）。

8.根据权利要求1所述的一种具有定深度周向旋取功能的地质取样器，其特征在于：所述中心定位柱（1）的底面上均匀设置加固针（15）。

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