CN114878224A - 一种水工环地质勘察取样装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水工环地质勘察取样装置，包括设备箱，设备箱底部固定安装有移动单元，设备箱内滑动安装有钻孔单元和取样单元，设备箱内固定安装有驱动单元和供电单元，驱动单元分别与钻孔单元和取样单元传动连接，设备箱顶部固定安装有控制单元，供电单元与控制单元电性连接，驱动单元、钻孔单元和取样单元分别与控制单元电性连接；设备箱底部开设有定位孔，钻孔单元和取样单元可交替滑动至定位孔正上方。本发明可以对指定位置进行自动钻孔，无需人工辅助，提高了钻孔效率，同时取样也不需要手动取样，由控制单元控制取样单元进行取样，取样深度可以控制，劳动强度低，操作简单，取样效率高、效果好。

Description

一种水工环地质勘察取样装置及使用方法

技术领域

本发明涉及地质勘探设备技术领域，特别是涉及一种水工环地质勘察取样装置及使用方法。

背景技术

水工环即水文地质，地质学分支学科，水文地质学研究地下水的科学主要研究地下水的分布和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等，随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。

随着现代化社会的飞速发展，水工环地质勘查工作在工程实践中具有相当重要的作用。对于一个一般的工程建设来说，地质资料搜集、地质勘测、地质灾害调查及地质灾害评估等就是建设前期最为重要的工作，所以说工程建设的基础就是水工环地质勘察。

但现有的水工环地质勘察取样装置一般需要人工辅助钻孔，导致钻孔过程较为麻烦，降低了钻孔效率，而且钻孔之后一般需要人工取样，不容易控制取样深度，从而降低了取样效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种水工环地质勘察取样装置及使用方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种水工环地质勘察取样装置，包括设备箱，所述设备箱底部固定安装有移动单元，所述设备箱内滑动安装有钻孔单元和取样单元，所述设备箱内固定安装有驱动单元和供电单元，所述驱动单元分别与所述钻孔单元和所述取样单元传动连接，所述设备箱顶部固定安装有控制单元，所述供电单元与所述控制单元电性连接，所述驱动单元、所述钻孔单元和所述取样单元分别与所述控制单元电性连接；

所述设备箱底部开设有定位孔，所述钻孔单元和所述取样单元可交替滑动至所述定位孔正上方。

优选的，所述钻孔单元包括与所述设备箱滑动配合的钻孔箱，钻孔箱与所述驱动单元传动连接，所述钻孔箱内固定安装有限位轨道架，所述限位轨道架顶部固定安装有第一液压缸，所述第一液压缸的活动端固定安装有第一电机，所述第一电机的输出端固定安装有钻头，所述第一电机的两侧与所述限位轨道架内侧壁滑动配合，所述第一液压缸和所述第一电机分别与所述控制单元电性连接。

优选的，所述取样组件包括与所述设备箱滑动配合的取样箱，所述取样箱顶部固定安装有导轨，所述导轨内滑动连接有取样杆，所述取样杆侧壁轴向嵌设有齿条，所述导轨顶端固定安装有第二电机，所述第二电机与所述控制单元电性连接，所述第二电机输出端固定安装有齿轮，所述齿轮与所述齿条相互啮合，所述取样杆底端可拆卸连接有取样铲。

优选的，所述设备箱侧壁上开设有第一取样口，所述取样箱侧壁上开设有第二取样口，所述取样箱滑动到所述定位孔正上方位置时，所述第一取样口与所述第二取样口重合，所述取样铲的尺寸小于所述第一取样口和所述第二取样口的尺寸。

优选的，所述驱动单元包括固定安装于设备箱底部第三电机和第四电机，所述第三电机的输出端固定安装有第一丝杠，所述第四电机的输出端固定安装有第二丝杠，所述第一丝杠和所述第二丝杠分别通过轴承座安装于所述设备箱底壁，所述第一丝杠贯穿所述钻孔箱且与所述钻孔箱螺纹连接，所述第二丝杠贯穿所述取样箱且与所述取样箱螺纹连接，所述第三电机和所述第四电机分别与所述控制单元电性连接。

优选的，所述设备箱底壁顶面开设有两滑槽，所述定位孔位于两所述滑槽之间，两所述滑槽内滑动连接有两组滑块，其中一组所述滑块与所述钻孔箱底端固定连接，另一组所述滑块与所述取样箱底端固定连接。

优选的，所述设备箱底壁固定安装有第一限位块和第二限位块，所述钻孔箱滑动抵触到所述第一限位块时，所述钻头位于所述定位孔正上方，所述取样箱滑动抵触到第二限位块时，所述取样铲位于所述定位孔正上方。

优选的，所述移动单元包括固定安装于所述设备箱底端的两组自锁车轮。

优选的，所述设备箱一侧固定安装有手推柄。

一种水工环地质勘察取样装置使用方法，具体步骤如下：

步骤一：将水工环地质勘察取样装置移动到取样地点，锁定移动单元，使移动单元无法移动；

步骤二：通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动钻孔单元移动，使钻孔单元移动至定位孔正上方，然后启动钻孔单元进行钻孔，钻孔完毕后，再次通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动钻孔单元移动到初始位置；

步骤三：通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动取样单元移动，使取样单元移动至定位孔正上方，然后启动取样单元在钻孔内进行取样。

本发明公开了以下技术效果：

本发明以定位孔为基准，钻孔单元和取样单元可交替滑动至定位孔正上方，先将钻孔单元移动至定位孔正上方进行钻孔，钻孔后回到初始位置，然后再将取样单元滑动至定位孔正上方进行取样，可以对指定位置进行自动钻孔，无需人工辅助，提高了钻孔效率，同时取样也不需要手动取样，由控制单元控制取样单元进行取样，取样深度可以控制，劳动强度低，操作简单，取样效率高、效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为水工环地质勘察取样装置的主视图；

图2为水工环地质勘察取样装置的主视方向内部结构图；

图3为水工环地质勘察取样装置的俯视图；

图4为齿条的后视方向安装位置示意图；

图5为实施例2中水工环地质勘察取样装置的结构示意图；

图6为实施例2中插杆与护管的连接关系示意图；

图中：1、设备箱；2、定位孔；3、钻孔箱；4、限位轨道架；5、第一液压缸；6、第一电机；7、钻头；8、取样箱；9、导轨；10、取样杆；11、齿条；12、第二电机；13、齿轮；14、取样铲；15、第一取样口；16、第二取样口；17、第三电机；18、第四电机；19、第一丝杠；20、第二丝杠；21、滑槽；22、滑块；23、自锁车轮；24、第一限位块；25、第二限位块；26、手推柄；27、安装框；28、插杆；29、电动伸缩杆；30、护管；31、弹簧；32、控制器；33、可充电蓄电池。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

实施例1

参照图1-4所示，本实施例提供一种水工环地质勘察取样装置，包括设备箱1，设备箱1底部固定安装有移动单元，设备箱1内滑动安装有钻孔单元和取样单元，设备箱1内固定安装有驱动单元和供电单元，驱动单元分别与钻孔单元和取样单元传动连接，设备箱1顶部固定安装有控制单元，供电单元与控制单元电性连接，驱动单元、钻孔单元和取样单元分别与控制单元电性连接；

设备箱1底部开设有定位孔2，钻孔单元和取样单元可交替滑动至定位孔2正上方。

进一步优化方案，钻孔单元包括与设备箱1滑动配合的钻孔箱3，钻孔箱3与驱动单元传动连接，钻孔箱3内固定安装有限位轨道架4，限位轨道架4顶部固定安装有第一液压缸5，第一液压缸5的活动端固定安装有第一电机6，第一电机6的输出端固定安装有钻头7，第一电机6的两侧与限位轨道架4内侧壁滑动配合，第一液压缸5和第一电机6分别与控制单元电性连接。

钻孔时，通过控制单元控制第一液压缸5和第一电机6同时启动，第一液压缸5的活动端推动第一电机6向下移动，使钻头7穿过定位孔2，逐渐向地下深入，第一电机6带动钻头7转动，在深入地下的过程的进行钻孔，松动钻孔内的土体。

进一步优化方案，取样组件包括与设备箱1滑动配合的取样箱8，取样箱8顶部固定安装有导轨9，导轨9内滑动连接有取样杆10，取样杆10侧壁轴向嵌设有齿条11，导轨9顶端固定安装有第二电机12，第二电机12与控制单元电性连接，第二电机12输出端固定安装有齿轮13，齿轮13与齿条11相互啮合，取样杆10底端通过螺纹可拆卸连接有取样铲14。

取样时，通过控制单元控制第二电机12正转，带动齿轮13顺时针转动，齿轮13带动与之啮合的齿条11向下移动，取样杆10随之沿导轨9向下滑动，使取样铲14深入钻孔内进行取样，达到取样深度后，通过控制单元控制第二电机12反转，带动齿轮13逆时针转动，齿轮13带动与之啮合的齿条11向上移动，取样杆10随之沿导轨9向上滑动，使取样铲14脱离钻孔，收取取样铲14上的样品即可。

进一步优化方案，设备箱1侧壁上开设有第一取样口15，取样箱8侧壁上开设有第二取样口16，取样箱8滑动到定位孔2正上方位置时，第一取样口15与第二取样口16重合，取样铲14的尺寸小于第一取样口15和第二取样口16的尺寸。

需要安装或者拆卸取样铲14时，将取样箱8滑动到定位孔2正上方位置，使第一取样口15与第二取样口16重合，从重合的第一取样口15与第二取样口16安装或者拆卸取样铲14即可，收取取样铲14上的样品时，同样从重合的第一取样口15与第二取样口16处收取。

进一步优化方案，驱动单元包括固定安装于设备箱1底部第三电机17和第四电机18，第三电机17的输出端固定安装有第一丝杠19，第四电机18的输出端固定安装有第二丝杠20，第一丝杠19和第二丝杠20分别通过轴承座安装于设备箱1底壁，第一丝杠19贯穿钻孔箱3且与钻孔箱3螺纹连接，第二丝杠20贯穿取样箱8且与取样箱8螺纹连接，第三电机17和第四电机18分别与控制单元电性连接。

第一丝杠19和第二丝杠20分别位于定位孔2的两侧，且第一丝杠19只与钻孔箱3螺纹连接，不与取样箱8发生干涉，第二丝杠20只与取样箱8螺纹连接，不与钻孔箱3发生干涉，使取样箱8或钻孔箱3发生移动时，不会相互产生干涉。

进一步优化方案，设备箱1底壁顶面开设有两滑槽21，定位孔2位于两滑槽21之间，两滑槽21内滑动连接有两组滑块22，其中一组滑块22与钻孔箱3底端固定连接，另一组滑块22与取样箱8底端固定连接。

两滑槽21对钻孔箱3和取样箱8起到承重和限位作用，承担钻孔箱3和取样箱8向下的压力，而第一丝杠19和第二丝杠20只起到导向作用，滑槽21可以采用梯形槽、T型槽或者矩形槽，滑块22与滑槽21相匹配设置。

进一步优化方案，设备箱1底壁固定安装有第一限位块24和第二限位块25，钻孔箱3滑动抵触到第一限位块24时，钻头7位于定位孔2正上方，取样箱8滑动抵触到第二限位块25时，取样铲14位于定位孔2正上方。

第一限位块24和第二限位块25起到限位的作用，使钻孔箱3和取样箱8移动到定位孔2正上方之后，就无法继续向前进方向移动，使钻孔箱3和取样箱8可以正好位于定位孔2正上方，方便进行钻孔和取样作业。

进一步优化方案，移动单元包括固定安装于设备箱1底端的两组自锁车轮23。

需要移动时，关闭自锁车轮23的锁定装置，自锁车轮23可以进行转动，移动到指定位置之后，开启自锁车轮23的锁定装置，使自锁车轮23无法进行转动，固定在指定位置。

进一步优化方案，设备箱1一侧固定安装有手推柄26，方便推动设备箱1移动。

控制单元为控制器32，控制器32，供电单元为可充电蓄电池33。

一种水工环地质勘察取样装置使用方法，具体步骤如下：

步骤一：关闭自锁车轮23的锁定装置，推动手推柄26，使自锁车轮23带动设备箱1进行移动，移动到取样地点，然后开启自锁车轮23的锁定装置，使自锁车轮23无法进行转动，固定在指定位置；

步骤二：通过控制单元控制第三电机17启动，第一丝杠19带动钻孔箱3移动，使钻头7移动至定位孔2正上方，再通过控制单元控制第一液压缸5和第一电机6同时启动，第一液压缸5的活动端推动第一电机6向下移动，使钻头7穿过定位孔2，逐渐向地下深入，第一电机6带动钻头7转动，在深入地下的过程的进行钻孔，松动钻孔内的土体，达到取样深度后将钻头7退出钻孔，钻孔箱3移动至初始位置；

步骤三：通过控制单元控制第四电机18启动，第二丝杠20带动取样箱8移动，使取样铲14位于定位孔2正上方；然后通过控制单元控制第二电机12正转，带动齿轮13顺时针转动，齿轮13带动与之啮合的齿条11向下移动，取样杆10随之沿导轨9向下滑动，使取样铲14深入钻孔内进行取样，达到取样深度后，通过控制单元控制第二电机12反转，带动齿轮13逆时针转动，齿轮13带动与之啮合的齿条11向上移动，取样杆10随之沿导轨9向上滑动，使取样铲14脱离钻孔，通过第二取样口16收取取样铲14上的样品即可。

实施例2

参照图5-6所示，本实施例的水工环地质勘察取样装置与实施例1的区别仅在于，设备箱1外侧滑动套设有安装框27，安装框27底端固定安装有若干插杆28,设备箱1外侧固定安装有若干电动伸缩杆29，动伸缩杆29与控制单元电性连接，若干电动伸缩杆29的活动端与安装框27顶端固定连接，需要固定设备箱1时，启动电动伸缩杆29，电动伸缩杆29的活动端将安装框27下压，使插杆28插入地面，增强本装置的稳定性，避免钻孔或者取样时，装置产生位移。

插杆28外侧滑动套设有护管30，护管30与安装框27底面之间固定安装有弹簧31，插杆28插入地面时，护管30被地面阻挡，压缩弹簧31，护管30遗留在地面顶部，插杆28脱离地面时，弹簧31恢复，使护管30将插杆28遮挡住，避免插杆28底端的杆尖划伤使用者。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水工环地质勘察取样装置，其特征在于：包括设备箱(1)，所述设备箱(1)底部固定安装有移动单元，所述设备箱(1)内滑动安装有钻孔单元和取样单元，所述设备箱(1)内固定安装有驱动单元和供电单元，所述驱动单元分别与所述钻孔单元和所述取样单元传动连接，所述设备箱(1)顶部固定安装有控制单元，所述供电单元与所述控制单元电性连接，所述驱动单元、所述钻孔单元和所述取样单元分别与所述控制单元电性连接；

所述设备箱(1)底部开设有定位孔(2)，所述钻孔单元和所述取样单元可交替滑动至所述定位孔(2)正上方。

2.根据权利要求1所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述钻孔单元包括与所述设备箱(1)滑动配合的钻孔箱(3)，所述钻孔箱(3)与所述驱动单元传动连接，所述钻孔箱(3)内固定安装有限位轨道架(4)，所述限位轨道架(4)顶部固定安装有第一液压缸(5)，所述第一液压缸(5)的活动端固定安装有第一电机(6)，所述第一电机(6)的输出端固定安装有钻头(7)，所述第一电机(6)的两侧与所述限位轨道架(4)内侧壁滑动配合，所述第一液压缸(5)和所述第一电机(6)分别与所述控制单元电性连接。

3.根据权利要求2所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述取样组件包括与所述设备箱(1)滑动配合的取样箱(8)，所述取样箱(8)顶部固定安装有导轨(9)，所述导轨(9)内滑动连接有取样杆(10)，所述取样杆(10)侧壁轴向嵌设有齿条(11)，所述导轨(9)顶端固定安装有第二电机(12)，所述第二电机(12)与所述控制单元电性连接，所述第二电机(12)输出端固定安装有齿轮(13)，所述齿轮(13)与所述齿条(11)相互啮合，所述取样杆(10)底端可拆卸连接有取样铲(14)。

4.根据权利要求3所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述设备箱(1)侧壁上开设有第一取样口(15)，所述取样箱(8)侧壁上开设有第二取样口(16)，所述取样箱(8)滑动到所述定位孔(2)正上方位置时，所述第一取样口(15)与所述第二取样口(16)重合，所述取样铲(14)的尺寸小于所述第一取样口(15)和所述第二取样口(16)的尺寸。

5.根据权利要求3所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述驱动单元包括固定安装于设备箱(1)底部的第三电机(17)和第四电机(18)，所述第三电机(17)的输出端固定安装有第一丝杠(19)，所述第四电机(18)的输出端固定安装有第二丝杠(20)，所述第一丝杠(19)和所述第二丝杠(20)分别通过轴承座安装于所述设备箱(1)底壁，所述第一丝杠(19)贯穿所述钻孔箱(3)且与所述钻孔箱(3)螺纹连接，所述第二丝杠(20)贯穿所述取样箱(8)且与所述取样箱(8)螺纹连接，所述第三电机(17)和所述第四电机(18)分别与所述控制单元电性连接。

6.根据权利要求5所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述设备箱(1)底壁顶面开设有两滑槽(21)，所述定位孔(2)位于两所述滑槽(21)之间，两所述滑槽(21)内滑动连接有两组滑块(22)，其中一组所述滑块(22)与所述钻孔箱(3)底端固定连接，另一组所述滑块(22)与所述取样箱(8)底端固定连接。

7.根据权利要求3所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述设备箱(1)底壁固定安装有第一限位块(24)和第二限位块(25)，所述钻孔箱(3)滑动抵触到所述第一限位块(24)时，所述钻头(7)位于所述定位孔(2)正上方，所述取样箱(8)滑动抵触到第二限位块(25)时，所述取样铲(14)位于所述定位孔(2)正上方。

8.根据权利要求1所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述移动单元包括固定安装于所述设备箱(1)底端的两组自锁车轮(23)。

9.根据权利要求1所述的水工环地质勘察取样装置，其特征在于：所述设备箱(1)一侧固定安装有手推柄(26)。

10.一种水工环地质勘察取样装置使用方法，其特征在于：应用于权利要求1-9任一所述的水工环地质勘察取样装置，具体步骤如下：

步骤一：将水工环地质勘察取样装置移动到取样地点，锁定移动单元，使移动单元无法移动；

步骤二：通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动钻孔单元移动，使钻孔单元移动至定位孔(2)正上方，然后启动钻孔单元进行钻孔，钻孔完毕后，再次通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动钻孔单元移动到初始位置；

步骤三：通过控制单元控制驱动单元启动，驱动单元带动取样单元移动，使取样单元移动至定位孔(2)正上方，然后启动取样单元在钻孔内进行取样。

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