CN114858517B - 一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于地质探测取样设备技术领域，具体的说是一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，包括取样管，所述取样管通过外接驱动设备向土层内部进行钻进取样；连接柄，所述连接柄可拆卸安装于取样管上端，用于将取样管与外界驱动设备连接；缩进管，所述缩进管固定连接于取样管底部，所述缩进管内径随着与取样管距离的增大而增大；本发明通过包覆膜以及分隔绳的配合使用，不仅在取样管回收过程中，通过包覆膜将样品进行包裹后，利用分隔绳进行收束，进而使样品受到分隔绳的紧固作用，形成多节结构，进而通过样品柱的直径的变化，使分隔绳压力作用部位的密度增大，进而降低多节样品之间发生扰动的现象。

Description

一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置

技术领域

本发明属于地质探测取样设备技术领域，具体的说是一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置。

背景技术

在海洋地质探测过程中经常性采用各种一起用于测量和观测海底的地质情况，其中海洋地质调查中可以直接观察到地质现象的只有各种取样器采取的样品，如表层样品、柱状岩心样品、钻孔岩心样品等，而其中柱状机构的样品多数采用重力柱状取样器、震动取样器进行取样，而由于海洋环境中地质表层蕴含的物种、材料质地的多样性，因此在实际取样过程中，当于海洋地质中海洋基岩、砾石、粗碎屑以及非粘性土含量较多的地貌中进行取样时，由于样品结构存在较为松散、土砂互层、易扰动的问题，在采取样品过后，取样管中的样品极易存在扰动以及泄露的问题，进而导致样品管取样少、对于样品多层结构保持效果较差，

为了增强样品管中的样品易泄露的问题，在实际操作过程中，多数于取样结束后通过物理方式对样品管底部进行封堵，进而避免样品泄露的问题发生，同时还能利用负压作用力或者重力对样品进行垂直方向的压缩，增大样品的密度，进而降低其多层结构之间的物质扰动的几率，避免样品在采集之后无法保持其本身的层状机构，

但是在实际操作过程中，由于垂直方向上的压缩，不仅会对样品柱的持之高度产生影响，进而导致结构紧密度不同的多层机构受力作用后其收缩比例不同，进而导致层状机构的比例失衡，且压缩后的样品与样品管之间压力产生变化，在后续样品的摘取、保存较为困难。

鉴于此，本发明提出了一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，用于解决上述技术问题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决取样管取样时，其内部样品多层结构之间易扰动、易泄露的问题，本发明提出的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，包括

取样管，所述取样管通过外接驱动设备向土层内部进行钻进取样；

连接柄，所述连接柄可拆卸安装于取样管上端，用于将取样管与外界驱动设备连接；

缩进管，所述缩进管固定连接于取样管底部，所述缩进管内径随着与取样管距离的增大而增大；

还包括

安装板，所述取样管远离缩进管一端开设有安装槽，所述安装槽内滑动安装有安装板，所述安装板上安装有包覆膜，所述包覆膜呈环形，所述包覆膜与取样管相匹配；

分隔绳，安装板上开设有均匀分布的限位槽，所述分隔绳滑动连接于限位槽内，所述分隔绳远离安装板一端套设于包覆膜外层；

环绕块，所述取样管远离安装槽一端开设有分隔槽，所述分隔槽内安装有均匀分布的环绕块，所述环绕块内部开槽设计，所述分隔绳滑动连接于环绕块内腔中，所述环绕块用于配合分隔绳，使分隔绳形成多个相互连接的封闭的环；

所述分隔绳底端与环绕块可拆卸式固定连接，且顶端延伸至取样管外部。

优选的，所述包覆膜底端包边设计，且分隔绳滑动连接于包边内部。

优选的，所述分隔槽内滑动连接有支撑板，所述支撑板上固定连接有均匀分布的弹性件，所述弹性件远离支撑板一端与环绕块固定连接。

优选的，所述分隔槽截面呈“L”形设计，且分隔槽水平位置对应弹性件均开口设计。

优选的，所述取样管位于安装槽与分隔槽之间开设有均匀分布的滑动槽，所述支撑板复数设计且分别滑动连接于分隔槽、滑动槽内，位于所述滑动槽内的支撑板靠近取样管内腔一侧均弹性连接有夹持片，所述夹持片用于配合支撑板对包覆膜进行夹持。

优选的，位于所述滑动槽内的支撑板两端均卡设有卡槽，所述卡槽内可拆卸式连接有紧固件，所述紧固件远离支撑板一端与夹持片固定连接。

优选的，所述夹持片靠近支撑板一侧、远离支撑板一侧光滑设计。

优选的，所述安装板靠近取样管两侧均开设有贯穿安装板的收紧槽，包覆膜两端均通过收紧槽与安装板滑动连接，所述收紧槽靠近外接一侧固定安装有弹性片，所述弹性片倾斜安装，用于控制包覆膜于收紧槽内的单向运动。

优选的，所述收紧槽两侧均转动连接有对称的旋转辊，所述包覆膜位于旋转辊交界处，所述旋转辊转轴延伸至安装板端部，且旋转轴顶端开设有连接孔，用于外接驱动部件。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，通过包覆膜以及分隔绳的配合使用，不仅在取样管回收过程中，通过包覆膜将样品进行包裹后，利用分隔绳进行收束，进而使样品受到分隔绳的紧固作用，形成多节结构，进而通过样品柱的直径的变化，使分隔绳压力作用部位的密度增大，进而降低多节样品之间发生扰动的现象，同时包覆膜将样品进行包覆，且包覆膜本身材质较为光滑，以及搭配上缩进管对样品直径的缩减作用，可以在后续样品的倾倒过程中，在降低样品取出难度的同时还能保证样品的完整性，增强样品的保真率。

2.本发明所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，通过在取样管上开设滑动槽，并于滑动槽内安装支撑板，而支撑板通过两端的紧固件固定连接夹持片，在包覆膜的安装过程中，先将支撑板一端的紧固件取下，将包覆膜插入支撑板与夹持片的间隙中，然后将紧固件插入支撑板上后随同包覆膜一同插入滑动槽内，在紧固件的弹力作用下，夹持片紧贴在支撑板上，支撑板受到滑动槽的限位效果与取样管平齐，进而使包覆膜与取样管内壁贴合，方便对包覆膜进行安装。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的部分剖视图；

图3是图2中A处局部放大图；

图4是安装板与支撑板的配合图；

图5是本申请的横向剖视图；

图6是图5中B处局部放大图；

图7是分隔槽的主视图；

图8是环绕块的剖视图；

图中：1、取样管；11、连接柄；12、缩进管；2、安装板；21、安装槽；22、包覆膜；23、分隔绳；24、限位槽；25、环绕块；26、分隔槽；3、支撑板；31、弹性件；4、滑动槽；41、夹持片；42、卡槽；43、紧固件；5、收紧槽；51、弹性片；52、旋转辊。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图8所示，本发明所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，通过包覆膜以及分隔绳的配合使用，不仅在取样管回收过程中，通过包覆膜将样品进行包裹后，利用分隔绳进行收束，进而使样品受到分隔绳的紧固作用，形成多节结构，进而通过样品柱的直径的变化，使分隔绳压力作用部位的密度增大，进而降低多节样品之间发生扰动的现象，同时包覆膜将样品进行包覆，且包覆膜本身材质较为光滑，以及搭配上缩进管对样品直径的缩减作用，可以在后续样品的倾倒过程中，在降低样品取出难度的同时还能保证样品的完整性，增强样品的保真率，进而解决去取样管在含有非粘性土层的地貌进行取样时，样品容易发生扰动、泄露的问题；

示例实施例一

一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，包括

取样管1，所述取样管1通过外接驱动设备向土层内部进行钻进取样；

连接柄11，所述连接柄11可拆卸安装于取样管1上端，用于将取样管1与外界驱动设备连接；

缩进管12，所述缩进管12固定连接于取样管1底部，所述缩进管12内径随着与取样管1距离的增大而增大；

还包括

安装板2，所述取样管1远离缩进管12一端开设有安装槽21，所述安装槽21内滑动安装有安装板2，所述安装板2上安装有包覆膜22，所述包覆膜22呈环形，所述包覆膜22与取样管1相匹配；

分隔绳23，安装板2上开设有均匀分布的限位槽24，所述分隔绳23滑动连接于限位槽24内，所述分隔绳23远离安装板2一端套设于包覆膜22外层；

环绕块25，所述取样管1远离安装槽21一端开设有分隔槽26，所述分隔槽26内安装有均匀分布的环绕块25，所述环绕块25内部开槽设计，所述分隔绳23滑动连接于环绕块25内腔中，所述环绕块25用于配合分隔绳23，使分隔绳23形成多个相互连接的封闭的环；

所述分隔绳23底端与环绕块25可拆卸式固定连接，且顶端延伸至取样管1外部；

所述包覆膜22底端包边设计，且分隔绳23滑动连接于包边内部；

在进行海洋中地质样品的采集的过程中，为了避免在海洋基岩、砾石、粗碎屑以及非粘性土含量较多的地貌进行样品采集时，发生样品泄露、样品多层机构之间产生绕动，进而导致样品失真率较高的问题，同时为了增强样品在采集后的取出以及保存的问题，

本示例实施例在进行样品采集的准备过程中，首先将分隔绳23串入环绕块25的内腔中，使分隔绳23形成多个相互连接的封闭的环，并将多个封闭的环套接在安装有包覆膜22的安装板2上的限位槽24内，然后将安装板2与环绕块25分别对应安装槽21、分隔槽26向取样管1内腔中滑动安装，在安装的过程中，使包覆膜22、分隔绳23贴近于取样管1的内腔中，

此时将连接柄11与取样管1进行可拆卸式连接，需要知道的是，根据实际采用的驱动装置的驱动方式的不同，可以灵活的搭配螺纹连接、卡合连接等多种不同的连接方式，如本实施例中采用垂直钻进形式驱动机构驱动采样管向下运动、取样，此时连接柄11与取样管1、驱动装置之间可通过螺纹连接的设计进行可拆卸式连接，

在驱动机构的驱动作用下，取样管1垂直于海底土层向下运动，在运动的过程中固定连接于取样管1底部的缩进管12首先与地质层接触，由于缩进管12内腔直径变化式的设计，当样品进入缩进管12内腔时，随着进入深度的增大，缩进管12的直径逐渐减小，进而使样品受到初步的横向压缩，在样品直径不发生较大变化的情况下，增强其结构的紧密性，且随着样品逐渐通过缩进管12进入取样管1中后，此时的样品的直径小于取样管1的直径，而在包覆膜22的安装过程中，包覆膜22靠近取样管1的管径，进而可以使样品进入包覆膜22于安装板2形成的柱形空间内部，随着取样管1伸入深度的确定，通过将延伸至外界的分隔绳23采用人力或外界动力源的驱动作用下进行收紧，由于分隔绳23套设在包覆膜22外侧，且分隔绳23与环绕块25相配合形成一个个封闭的环，因此当分隔绳23收紧时，分隔绳23与环绕块25形成的环直径逐渐缩小，进而对包覆膜22形成压力压制，进而使样品在垂直高度上受到多个环状分隔绳23的收束效果，在实际应用时，可以通过于环绕块25内部槽面设置棘齿或者改变其表面粗糙度，进而使分隔绳23仅能在环绕块25内单向运动，进而利用分隔绳23形成的环，将样品分隔成多段，同时本申请中包覆膜22底端包边设计，且分隔绳23底端与环绕块25可拆卸式固定连接，可以在分隔绳23收紧的过程中将包覆膜22底部进行完全收束、压缩，一方面多段分隔的样品可以有效的降低扰流现象以及泄露现象的程度，同时采用包覆膜22包裹于样品的外侧，可以对样品形成包覆效果，在实际生产制造过程中，包覆膜22材料可以选择PETG、PCTG、PCTA材料的一种或多种共混形成的高透明、韧性好、不易开裂的塑料材质，同时也可以在包覆膜22中添加聚氯乙烯或其他树脂进行改性处理，使其表面的光滑度较高，因此在取样结束后再驱动机构的带动下将取样管1取出，此时通过将取样管1端部的连接柄11拆卸后，即可将样品连同包覆膜22、安装板2、环绕块25、分隔绳23等一同取下，用于观测海底地质层的研究，

本申请在实施过程中，通过包覆膜22以及分隔绳23的配合使用，不仅在取样管1回收过程中，通过包覆膜22将样品进行包裹后，利用分隔绳23进行收束，进而使样品受到分隔绳23的紧固作用，形成多节结构，进而通过样品柱的直径的变化，使分隔绳23压力作用部位的密度增大，进而降低多节样品之间发生扰动的现象，同时包覆膜22将样品进行包覆，且包覆膜22本身材质较为光滑，以及搭配上缩进管12对样品直径的缩减作用，可以在后续样品的倾倒过程中，在降低样品取出难度的同时还能保证样品的完整性，增强样品的保真率，进而方便对海洋地质进行取样，有利于海洋地质探测的进行。

示例实施例二

本示例实施例相较于示例实施例一，还包括

所述分隔槽26内滑动连接有支撑板3，所述支撑板3上固定连接有均匀分布的弹性件31，所述弹性件31远离支撑板3一端与环绕块25固定连接。

所述分隔槽26截面呈“L”形设计，且分隔槽26水平位置对应弹性件31均开口设计。

所述取样管1位于安装槽21与分隔槽26之间开设有均匀分布的滑动槽4，所述支撑板3复数设计且分别滑动连接于分隔槽26、滑动槽4内，位于所述滑动槽4内的支撑板3靠近取样管1内腔一侧均弹性连接有夹持片41，所述夹持片41用于配合支撑板3对包覆膜22进行夹持。

位于所述滑动槽4内的支撑板3两端均卡设有卡槽42，所述卡槽42内可拆卸式连接有紧固件43，所述紧固件43远离支撑板3一端与夹持片41固定连接。

所述夹持片41靠近支撑板3一侧、远离支撑板3一侧光滑设计；

本实施例中，为了增强包覆膜22以及环绕块25的安装简便程度，本申请通过设置支撑板3，利用弹性件31将环绕块25均匀的弹性安装于支撑板3上，可以明确的是，此处使用的弹性件31为利用材料弹性性能和结构特点实现线性伸缩的构件，如弹簧、弹力绳等，支撑板3的设置，将多个环绕块25形成一个整体，在安装过程中仅需要将支撑板3插入分隔槽26内，既可以保证环绕块25呈直线排布于取样管1内腔中，同时将其与支撑板3的弹性固定，不仅可以在分隔绳23收缩的过程中，不影响环绕块25向取样管1内腔中的移动，同时还能在垂直间距上对环绕块25进行限制，避免多个分隔绳23形成的环相互重叠，导致样品分段不均匀，而分隔槽26形状的设置，可以于支撑板3插入分隔槽26后围绕取样管1圆心进行转动，进而将环绕块25与分隔槽26上的多个开口形成配合，一方面利用环绕块25与分隔槽26开口的限制，避免在取样过程中支撑板3向分隔槽26外移动，另一方面还能增强对环绕块25在垂直方向上的排布效果，

同时为了使包覆膜22与取样管1内壁保持贴合，通过在取样管1上开设滑动槽4，并于滑动槽4内安装支撑板3，而支撑板3通过两端的紧固件43固定连接夹持片41，在包覆膜22的安装过程中，先将支撑板3一端的紧固件43取下，将包覆膜22插入支撑板3与夹持片41的间隙中，然后将紧固件43插入支撑板3上后随同包覆膜22一同插入滑动槽4内，在紧固件43的弹力作用下，夹持片41紧贴在支撑板3上，支撑板3受到滑动槽4的限位效果与取样管1平齐，进而使包覆膜22与取样管1内壁贴合，而需要知道的是，本申请此处使用的紧固件43为利用材料弹性性能和结构特点实现线性伸缩的构件，如弹簧、弹力绳等，

在实际进行取样的过程中，当分隔绳23收缩后，在拉力的变化作用下弹性件31与紧固件43均会受到一定的拉力作用，进而使稳定后的样品不易发生晃动，能够避免在取样管1回收的过程中发生晃动，进而导致样品与取样管1撞击，进而导致样品内部绕流，进而导致结构发生改变，且在样品从取样管1中取出后，在弹性力的作用下，支撑板3紧贴在包覆膜22表面，还能为包覆膜22以及内部的样品提供支撑，降低在垂直方向上受力发生形变的程度，进而降低样品的失真率。

示例实施例三

本示例实施例相较于示例实施例一或示例实施例二，还包括

所述安装板2靠近取样管1两侧均开设有贯穿安装板2的收紧槽5，包覆膜22两端均通过收紧槽5与安装板2滑动连接，所述收紧槽5靠近外接一侧固定安装有弹性片51，所述弹性片51倾斜安装，用于控制包覆膜22于收紧槽5内的单向运动

所述收紧槽5两侧均转动连接有对称的旋转辊52，所述包覆膜22位于旋转辊52交界处，所述旋转辊52转轴延伸至安装板2端部，且旋转轴顶端开设有连接孔，用于外接驱动部件；本实施例中，通过设置弹性片51和旋转辊52，在取样管1回收完成后，将样品连同包覆膜22、安装板2、分隔绳23一同取出后，通过外接工具，人力或机械力驱动下带动旋转辊52进行转动，旋转辊52表面优选为粗糙表面，旋转辊52转动时，将其夹缝中的包覆膜22进行拉扯、收紧，进而使包覆膜22包裹的样品的直径方向受力收缩，进而便于样品的收纳与保存，同时当垂直方向收缩后包覆膜22在内部样品的作用下具备一定的向收紧槽5外运动的趋势，此时倾斜安装的金属材质的弹性片51可以对包覆膜22位于收紧槽5内一端进行夹持、限制，进而使包覆膜22形成的柱状空间的大小仅能缩小而不能扩张，进而增强了本申请取样装置的适用性，同时双旋转辊52对包覆膜22进行夹持，还能在垂直方向上对包覆膜22进行限位，避免在样品采集过程中，包覆膜22受样品移动的作用在垂直方向上产生较大的位移。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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 (6)

1.一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，包括

取样管(1)，所述取样管(1)通过外接驱动设备向土层内部进行钻进取样；

连接柄(11)，所述连接柄(11)可拆卸安装于取样管(1)上端，用于将取样管(1)与外界驱动设备连接；

缩进管(12)，所述缩进管(12)固定连接于取样管(1)底部，所述缩进管(12)内径随着与取样管(1)距离的增大而增大；

其特征在于：还包括

安装板(2)，所述取样管(1)远离缩进管(12)一端开设有安装槽(21)，所述安装槽(21)内滑动安装有安装板(2)，所述安装板(2)上安装有包覆膜(22)，所述包覆膜(22)呈环形，所述包覆膜(22)与取样管(1)相匹配；

分隔绳(23)，安装板(2)上开设有均匀分布的限位槽(24)，所述分隔绳(23)滑动连接于限位槽(24)内，所述分隔绳(23)远离安装板(2)一端套设于包覆膜(22)外层；

环绕块(25)，所述取样管(1)远离安装槽(21)一端开设有分隔槽(26)，所述分隔槽(26)内安装有均匀分布的环绕块(25)，所述环绕块(25)内部开槽设计，所述分隔绳(23)滑动连接于环绕块(25)内腔中，所述环绕块(25)用于配合分隔绳(23)，使分隔绳(23)形成多个相互连接的封闭的环；

所述分隔绳(23)底端与环绕块(25)可拆卸式固定连接，且顶端延伸至取样管(1)外部；

所述分隔槽(26)内滑动连接有支撑板(3)，所述支撑板(3)上固定连接有均匀分布的弹性件(31)，所述弹性件(31)远离支撑板(3)一端与环绕块(25)固定连接；

所述分隔槽(26)截面呈“L”形设计，且分隔槽(26)水平位置对应弹性件(31)均开口设计；

所述取样管(1)位于安装槽(21)与分隔槽(26)之间开设有均匀分布的滑动槽(4)，所述支撑板(3)复数设计且分别滑动连接于分隔槽(26)、滑动槽(4)内，位于所述滑动槽(4)内的支撑板(3)靠近取样管(1)内腔一侧均弹性连接有夹持片(41)，所述夹持片(41)用于配合支撑板(3)对包覆膜(22)进行夹持。

2.根据权利要求1所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，其特征在于：所述包覆膜(22)底端包边设计，且分隔绳(23)滑动连接于包边内部。

3.根据权利要求1所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，其特征在于：位于所述滑动槽(4)内的支撑板(3)两端均卡设有卡槽(42)，所述卡槽(42)内可拆卸式连接有紧固件(43)，所述紧固件(43)远离支撑板(3)一端与夹持片(41)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，其特征在于：所述夹持片(41)靠近支撑板(3)一侧、远离支撑板(3)一侧光滑设计。

5.根据权利要求1所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，其特征在于：所述安装板(2)靠近取样管(1)两侧均开设有贯穿安装板(2)的收紧槽(5)，包覆膜(22)两端均通过收紧槽(5)与安装板(2)滑动连接，所述收紧槽(5)靠近外接一侧固定安装有弹性片(51)，所述弹性片(51)倾斜安装，用于控制包覆膜(22)于收紧槽(5)内的单向运动。

6.根据权利要求5所述的一种地质探测用非粘性土层钻进取样装置，其特征在于：所述收紧槽(5)两侧均转动连接有对称的旋转辊(52)，所述包覆膜(22)位于旋转辊(52)交界处，所述旋转辊(52)转轴延伸至安装板(2)端部，且旋转轴顶端开设有连接孔，用于外接驱动部件。

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