CN115096640A - 一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻探取样装置领域，尤其涉及一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置。针对钻筒内的砂砾岩样品不能与砂砾岩分离断开，在向上提升钻筒时，不能将砂砾岩样品从钻孔中取出，导致取样不能顺利进行的问题。通过以下技术方案解决：一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，包括有第一壳体；第一壳体设有两个，两个第一壳体之间通过连接架固定，两个第一壳体的相向侧转动连接有回形滑动架，回形滑动架内滑动连接有第二壳体，第二壳体内密封转动连接有钻筒，钻筒内壁的下部设有分离机构。本发明通过分离机构，避免向上移动钻筒时，砂砾岩样品与下方的沙粒岩还为一体状态，且避免在钻筒向上移动的过程中，砂砾岩样品经钻筒内滑出，导致取样失败。

Description

一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置

技术领域

本发明涉及钻探取样装置领域，尤其涉及一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置。

背景技术

目前，在河底的砂砾岩岩芯钻探取样领域的研究甚少，有的也是照搬岩芯钻探取样器的设计方法，导致了在河底取样时出现适应性差等问题。

现有的取样装置通常使用钻筒向下钻进，当钻筒到达指定深度时，将钻筒从钻孔中取出，将样品从钻筒取出，但是当钻筒钻进到砂砾岩内部时，钻筒内的砂砾岩样品不能与砂砾岩分离断开，在向上提升钻筒时，不能将砂砾岩样品从钻孔中取出，导致取样不能顺利进行，同时砂砾岩样品为圆柱体岩石，在钻筒向上提升时，砂砾岩样品会从钻筒中滑落到钻孔内，很难保证取样得成功率。

发明内容

本发明提供一种可调节取样深度的水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，为了解决钻筒内的砂砾岩样品不能与砂砾岩分离断开，在向上提升钻筒时，不能将砂砾岩样品从钻孔中取出，导致取样不能顺利进行的缺点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，包括有壳体，壳体外侧面的中部设有水平定位机构，水平定位机构用于保持壳体的垂直度，壳体内设有钻探取样机构，钻探取样机构用于钻探砂砾岩并对其取样，水平定位机构和钻探取样机构配合，防止钻探取样机构取样时倾斜，钻探取样机构内设有分离机构，用于分离取得的砂砾岩样品。

进一步的是，水平定位机构包括有第一伺服电机，第一伺服电机通过连接架可拆卸式安装于壳体内上侧面的左部，壳体的上部的左右两侧均转动连接有第一花键杆，两个第一花键杆均贯穿壳体的上端，第一伺服电机的输出轴和两个第一花键杆之间均通过皮带轮和皮带传动，两个第一花键杆的上端均固接有螺旋桨，壳体的外侧面周向滑动连接有若干个滑动架，若干个滑动架上均滑动连接有第一定位杆，若干个第一定位杆的内侧面均设有齿板，若干个滑动架上均转动连接有第一转杆，若干个第一转杆上均固接有第一齿轮，若干个第一齿轮分别和相邻第一定位杆上的齿板啮合，壳体的内下部设有锁死组件，锁死组件用于保持壳体的垂直度，壳体的下端设有防转动组件，防转动组件用于防止壳体转动。

进一步的是，若干个第一定位杆的下部均设置有矩形板，用于增大第一定位杆和河底淤泥的接触面积。

进一步的是，若干个第一定位杆的下端均设置为锥形，用于防止壳体转动。

进一步的是，锁死组件包括有限位块，限位块设有若干个，若干个限位块分别滑动连接于相邻的滑动架上，若干个限位块的外端均设置为齿牙，若干个限位块上的齿牙分别与相邻第一齿轮配合，若干个限位块均滑动连接于壳体的中下部，若干个限位块分别和相邻的滑动架之间固接有第一弹簧，壳体的下端密封滑动连接有第二定位杆，第二定位杆的上部开有排水孔，第二定位杆的上侧面固接有若干个挤压杆，若干个挤压杆的外侧面均设置为光滑的倾斜面，壳体内侧面的下部周向固接有若干个第一圆头固定板，若干个挤压杆分别滑动连接于相邻的第一圆头固定板，若干个挤压杆分别和相邻的第一圆头固定板之间固接有第二弹簧，壳体的中部滑动连接有若干个第一挤压块，若干个第一挤压块的内侧面均设置为光滑的倾斜面，若干个第一挤压块的外端分别和相邻的限位块内端接触配合。

进一步的是，防转动组件包括有钻头，钻头设有两个，两个钻头分别转动连接于壳体下端的左右两部，两个钻头的上端分别和相邻第一花键杆的下部花键滑动连接，两个第一花键杆的中部均固接有第一固定板。

进一步的是，钻探取样机构包括有第一滑动板，第一滑动板滑动连接于壳体的内部，第一滑动板上侧面的后部通过连接架可拆卸式安装有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴上固接有第二齿轮，第一滑动板的中部转动连接有钻筒，钻筒的上部固接有第三齿轮，第三齿轮和第二齿轮啮合，壳体内上侧面的右部通过连接架可拆卸式安装有第三伺服电机，壳体内壁的下部固接有第二固定板，第二固定板上转动连接有第一螺纹杆，第一螺纹杆的上端和第三伺服电机的输出轴固接，钻筒的内部设有排水组件，排水组件用于排出钻筒内的河水，壳体的内部设有深度调节组件，深度调节组件用于调节钻探取样机构的取样深度。

进一步的是，排水组件包括有第二花键杆，第二花键杆的上端设置为螺纹，第二花键杆的上端螺纹连接于壳体的上端，第二花键杆滑动连接于钻筒的上部，第二花键杆下端的直径与钻筒内壁的直径相等，壳体内侧面的上部转动连接有转动密封板，转动密封板和第二花键杆滑动连接，第二花键杆和钻筒之间固接有拉簧。

进一步的是，深度调节组件包括有第二滑动板，第二滑动板滑动连接于钻筒的外壁，第二滑动板的后部转动连接有第二螺纹杆，第二螺纹杆和第一滑动板转动连接，第二螺纹杆和壳体螺纹连接。

进一步的是，分离机构包括有第二转杆，第二转杆转动连接于钻筒前侧的上部，第二转杆的下部设有收绳架，钻筒后侧的下部转动连接有第三转杆，钻筒前侧的下部固接有限位环，钻筒左侧的下部周向固接有若干个卡扣，若干个卡扣内设有钢丝锯，钢丝锯的一端与第三转杆外侧面的中部固接，钢丝锯和限位环滑动连接，钢丝锯的另一端通过绳索缠绕于第二转杆上的收绳架，第一滑动板下侧面的前部固接有两个第二圆头固定板，两个第二圆头固定板的下部转动连接有第四转杆，第四转杆的中部固接有第四齿轮，第二滑动板的前部固接有第一齿板，第一齿板和第四齿轮啮合，第一滑动板上侧面的前部转动连接有第三螺纹杆，第三螺纹杆和第四转杆之间通过皮带轮和皮带传动，第一滑动板上侧面的中部固接有第三固定板，第三固定板和第三螺纹杆螺纹配合，第三螺纹杆的后端转动连接有第二齿板，第二转杆的上部固接有第五齿轮，第五齿轮和第二齿板配合，第二转杆的上部固接有棘轮，棘轮位于第二齿板的下侧，钻筒的上部转动连接有棘爪，棘爪和棘轮配合，棘爪和钻筒之间固接有扭簧。

本发明还提供一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样方法，采用如上所述的取样装置，包括以下步骤：

当需要取样时，将船停下，启动船上的释放装置，将壳体下放至水面之下，启动水平定位机构，水平定位机构工作带动壳体竖直向下，直至水平定位机构接触到河底砂砾岩时，水平定位机构停止工作自动锁死固定壳体，避免钻探取样机构取样时倾斜，导致取样失败。

当钻探取样机构接触到砂砾岩石时，工作人员启动钻探取样机构，对砂砾岩钻探并对其取样，直至钻探取样机构钻探到设定取样深度时，钻探取样机构停止向下移动，并触发分离机构，钻探取样机构带动分离机构，将钻探取样机构取得的砂砾岩样品分割；取样结束后，反向启动船上的释放装置，将壳体经河水中取出，工作人员将钻探取样机构取得的样品取出，并将本装置复位至初始状态。

上述步骤中，启动第一伺服电机，第一伺服电机输出轴通过皮带轮和皮带传动两个第一花键杆转动，两个第一花键杆分别带动其上相连的螺旋桨和钻头转动，两个螺旋桨转动搅动水流使壳体及其上附属物件竖直向下移动。

在第二定位杆和钻筒进入河水的过程中，在第二花键杆的作用下，河水无法充满钻筒内，避免进入钻筒内的砂砾岩样品挤压其内的河水，从而在取样时损伤到钻筒。

当第二定位杆进入到河底的淤泥时，在河底淤泥的挤压作用下，第二定位杆内的河水经其上的两个排水孔排出，避免在第二定位杆向下移动时，第二定位杆内的河水在河底淤泥和第二花键杆的挤压作用下，第二定位杆内的河水对其和第二花键杆的压力增大，给第二定位杆造成损害，对第二花键杆和壳体的螺纹连接造成损伤。

直至某个第一定位杆的下端接触到砂砾岩时，第一定位杆在砂砾岩的挤压下向上移动，第一定位杆向上移动带动第一齿轮转动，当其他第一定位杆的下端接触到砂砾岩时，重复上述步骤。

直至第二定位杆接触到砂砾岩时，第二定位杆受到砂砾岩挤压向上移动，第二定位杆带动四个挤压杆向上移动，四个挤压杆向上移动分别挤压相邻的第二弹簧，四个第二弹簧受到挤压产生反向的作用力，四个挤压杆向上移动分别挤压相邻的第一挤压块，四个第一挤压块受到挤压，分别带动相邻的限位块向外侧移动，四个限位块向外侧移动分别挤压相邻的第一弹簧，四个第一弹簧受到挤压产生反向的作用力，四个限位块向外侧移动分别与相邻的第一齿轮啮合，对相邻的第一齿轮限位，使四个第一齿轮分别对相邻的第一定位杆限位锁死，使四个第一定位杆保持壳体竖直向下的状态，避免在第二定位杆接触到砂砾岩时，壳体倾斜，减小了取样的失败率。

在上述过程中，当四个限位块分别与相邻的第一齿轮啮合时，四个限位块脱离壳体，此时两个钻头接触到砂砾岩，两个第一花键杆分别带动相邻的钻头转动对砂砾岩钻孔，两个钻头钻孔对壳体的转动限位，避免在钻筒转动钻探取样的过程中，壳体在砂砾岩的阻力下转动，致使钻筒无法对砂砾岩钻探，导致取样失败。

在两个钻头转动对砂砾岩钻孔的过程中，在两个螺旋桨的作用下，壳体带动其内附属物件向下移动，第二定位杆受到砂砾岩挤压继续向上移动，第二定位杆带动四个挤压杆继续向上移动，四个挤压杆向上移动继续分别挤压相邻的第二弹簧，四个第二弹簧受到挤压产生更大的反向作用力，直至左右两个挤压杆向上移动到接触并挤压相邻的第一固定板，两个第一固定板受到挤压分别带动相邻的第一花键杆向上移动，直至两个第一花键杆分别与相邻的钻头脱离花键配合，两个第一花键杆不再带动相邻的钻头转动，避免在钻筒转动钻探取样的过程中，壳体在砂砾岩的阻力下转动，带动两个钻头转动分别扩大钻孔，致使两个钻头分别和相邻的钻孔配合减弱，致使壳体在砂砾岩的阻力下转动，导致取样失败。

当两个第一花键杆分别与相邻的钻头脱离花键配合时，第二定位杆的下端和钻筒的下端持平，此时启动第二伺服电机和第三伺服电机，第二伺服电机的输出轴带动第二齿轮逆时针转动，第二齿轮通过第三齿轮带动钻筒顺时针转动，钻筒带动第二花键杆顺时针转动，第二花键杆顺时针转动在壳体的作用下向上移动，第二花键杆带动转动密封板顺时针转动，避免在第二花键杆和壳体脱离螺纹配合时，河水经第二花键杆和壳体的螺纹连接处，进入壳体内，对壳体内的电器元件造成损害。

第三伺服电机的输出轴通过第一螺纹杆带动第一滑动板缓慢向下移动，第一滑动板带动钻筒缓慢向下移动，通过第二伺服电机和第三伺服电机配合，实现了自动钻探取样的目的。

直至第一滑动板的下侧面与第二滑动板的上侧面接触时，第三伺服电机停止工作，第一滑动板不再向下移动。

当第一滑动板的下侧面与第二滑动板的上侧面接触时，在第一齿板的作用下，第四齿轮在右视图下顺时针转动，第四齿轮传动第四转杆顺时针转动，第四转杆通过皮带轮和皮带传动第三螺纹杆顺时针转动，第三螺纹杆顺时针转动在第三固定板的作用下，第三螺纹杆向左移动，第三螺纹杆带动第二齿板向左移动。

在上述过程中，钻筒带动第二转杆顺时针转动，第二转杆带动第五齿轮顺时针转动，当第二齿板向右移动至其与第五齿轮配合，且第五齿轮顺时针转动至与第二齿板啮合时，在第二齿板的作用下，第五齿轮在俯视图下逆时针转动，第五齿轮带动第二转杆逆时针转动，第二转杆逆时针转动收卷绳索拉动钢丝锯，钢丝锯在第二转杆逆时针转动的作用下，脱离三个卡扣，沿着限位环滑动并向钻筒的中心处靠拢，对钻筒取得的样品进行分离。

当第五齿轮顺时针转动至不再与第二齿板啮合时，在棘爪的作用下，棘轮不转动，重复上述过程直至第二挤压块移动至钻筒的中心处，此时将钻筒内的砂砾岩样品完全分割，避免向上移动钻筒时，砂砾岩样品与下方的沙粒岩还为一体状态，导致取样失败。

取样结束后，工作人员反向启动船上的释放装置，将壳体经河水中取出，在此过程中，钢丝锯对钻筒内的沙粒岩样品限位，避免其在钻筒向上移动的过程中，砂砾岩样品经钻筒内滑出，导致取样失败。

当本装置重新落入船上时，工作人员打开壳体，拨动棘爪，使棘爪失去对棘轮的限位作用，人工将沙粒岩样品取出，并将本装置复位至初始状态。

工作人员通过转动第二螺纹杆，传动第二滑动板上下移动，调节钻筒的取样深度。

本领域技术人员能够理解的是，本发明至少具有如下有益效果：本发明通过水平定位机构，利用第一伺服电机的输出轴传动两个螺旋桨转动搅动水流，使壳体及其上附属物件竖直向下移动，利用砂砾岩对第一定位杆下端的挤压，传动第一定位杆向上移动，调节壳体使其保持竖直向下状态，利用砂砾岩对第二定位杆的挤压，传动四个第一齿轮分别锁死相邻的第一定位杆，使四个第一定位杆保持壳体竖直向下的状态，避免在第二定位杆接触到砂砾岩时，壳体倾斜，减小了取样的失败率，利用两个第一花键杆分别带动相邻的钻头转动对砂砾岩钻孔，对壳体的转动限位，避免在钻筒转动钻探取样的过程中，壳体在砂砾岩的阻力下转动，致使钻筒无法对砂砾岩钻探，导致取样失败，利用第二定位杆向上移动，传动两个第一花键杆分别与相邻的钻头脱离花键配合，避免在钻筒转动钻探取样的过程中，壳体在砂砾岩的阻力下转动，带动两个钻头转动分别扩大钻孔，致使两个钻头分别和相邻的钻孔配合减弱，致使壳体在砂砾岩的阻力下转动，导致取样失败；通过钻探取样机构，利用第二伺服电机和第三伺服电机配合，传动钻筒缓慢向下移动的过程中转动，实现了自动钻探取样的目的，利用第二花键杆，使河水无法充满钻筒，避免进入钻筒内的砂砾岩样品挤压其内的河水，从而在取样时损伤到钻筒，利用第二花键杆和转动密封板花键转动，转动密封板和壳体转动连接，避免在第二花键杆和壳体脱离螺纹配合时，河水经第二花键杆和壳体的螺纹连接处，进入壳体内，对壳体内的电机造成损害，利用第二螺纹杆传动第二滑动板上下移动，调节钻筒的取样深度，实现了对不同深度砂砾岩取样的目的；通过分离机构，利用第四齿轮传动钢丝锯移动至钻筒的中心处，将钻筒内的砂砾岩样品完全分割，避免向上移动钻筒时，砂砾岩样品与下方的沙粒岩还为一体状态，导致取样失败，利用钢丝锯对钻筒内的沙粒岩样品限位，避免其在钻筒向上移动的过程中，砂砾岩样品经钻筒内滑出，导致取样失败。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明水平定位机构的立体结构剖视图。

图3为本发明水平定位机构挤压杆的立体结构剖视图。

图4为本实用A处的立体结构放大剖视图。

图5为本发明水平定位机构第一花键杆的局部立体结构剖视图。

图6为本发明钻探取样机构的立体结构剖视图。

图7为本发明钻探取样机构第一螺纹杆的立体结构剖视图。

图8为本发明钻探取样机构第二花键杆的局部立体结构剖视图。

图9为本发明分离机构钢丝锯的立体结构剖视图。

图10为本发明A处的立体结构放大剖视图。

图11为本发明分离机构第三螺纹杆的立体结构剖视图。

图12为本发明B处的立体结构剖视图。

图13为本发明分离机构棘轮的立体结构剖视图。

图中：101-壳体，201-第一伺服电机，202-第一花键杆，203-螺旋桨，204-滑动架，205-第一定位杆，206-第一转杆，207-第一齿轮，208-限位块，209-第一弹簧，210-第二定位杆，211-挤压杆，212-第一圆头固定板，213-第二弹簧，214-第一挤压块，215-钻头，216-第一固定板，301-第一滑动板，302-第二伺服电机，303-第二齿轮，304-钻筒，305-第三齿轮，306-第三伺服电机，307-第二固定板，3071-第一螺纹杆，308-第二花键杆，309-转动密封板，310-拉簧，311-第二滑动板，312-第二螺纹杆，401-第二转杆，402-第三转杆，4021-限位环，403-卡扣，404-钢丝锯，405-第二圆头固定板，406-第四转杆，407-第四齿轮，4071-第一齿板，408-第三螺纹杆，409-第三固定板，410-第二齿板，411-第五齿轮，412-棘轮，413-棘爪，414-扭簧。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，否则不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

实施例1

一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，如图1-图13所示，包括有壳体101，壳体101连接与船上的释放装置，壳体101外侧面的中部设有水平定位机构，水平定位机构用于保持壳体101的垂直度，壳体101内设有钻探取样机构，钻探取样机构用于钻探砂砾岩并对其取样，水平定位机构和钻探取样机构配合，防止钻探取样机构取样时倾斜，钻探取样机构内设有分离机构，用于分离取得的砂砾岩样品,通过水平定位机构、钻探取样机构和分离机构配合，保持壳体101竖直向下，对砂砾岩进行取样，并对取样后的砂砾岩样品分离。

当需要取样时，工作人员将船停下，启动船上的释放装置，将壳体101下放至水面之下，启动水平定位机构，水平定位机构工作带动壳体101竖直向下，直至水平定位机构接触到河底砂砾岩时，水平定位机构停止工作自动锁死固定壳体101，避免钻探取样机构取样时倾斜，导致取样失败。

当钻探取样机构接触到砂砾岩石时，工作人员启动钻探取样机构，对砂砾岩钻探并对其取样，直至钻探取样机构钻探到设定取样深度时，钻探取样机构停止向下移动，并触发分离机构，钻探取样机构带动分离机构，将钻探取样机构取得的砂砾岩样品分割，避免砂砾岩样品与砂砾岩粘连，导致砂砾岩样品不能从钻孔中取出，取样结束后，工作人员反向启动船上的释放装置，将壳体101经河水中取出，工作人员将钻探取样机构取得的样品取出，并将本装置复位至初始状态。

实施例2

在实施例1的基础之上，如图2-图5所示，水平定位机构包括有第一伺服电机201，第一伺服电机201通过螺栓连接于壳体101内上侧面的左部，壳体101的上部的左右两侧均转动连接有第一花键杆202，两个第一花键杆202均贯穿壳体101的上端，第一伺服电机201的输出轴和两个第一花键杆202之间均通过皮带轮和皮带传动，两个第一花键杆202的上端均固接有提供壳体101垂直向下力的螺旋桨203，壳体101的外侧面周向滑动连接有四个滑动架204，四个滑动架204上均滑动连接有用于保持壳体101垂直向下的第一定位杆205，四个第一定位杆205的内侧面均设有齿板，四个第一定位杆205的下部均设置有矩形板，用于增大第一定位杆205和河底淤泥的接触面积，四个第一定位杆205的下端均设置为锥形，用于防止壳体101转动，四个滑动架204上均转动连接有第一转杆206，四个第一转杆206上均键连接有第一齿轮207，四个第一齿轮207分别和相邻第一定位杆205上的齿板啮合，通过第一伺服电机201传动两个螺旋桨203转动搅动水流，使壳体101及其上附属物件竖直向下移动，壳体101的内下部设有锁死组件，锁死组件用于保持壳体101的垂直度，壳体101的下端设有防转动组件，防转动组件用于防止壳体101转动。

如图2-图5所示，锁死组件包括有限位块208，限位块208设有四个，四个限位块208分别滑动连接于相邻的滑动架204上，四个限位块208的外端均设置为齿牙，四个限位块208上的齿牙分别与相邻第一齿轮207配合，用于限制四个第一定位杆205上下移动，四个限位块208均滑动连接于壳体101的中下部，四个限位块208分别和相邻的滑动架204之间固接有第一弹簧209，壳体101的下端密封滑动连接有第二定位杆210，第二定位杆210的上部开有排水孔，第二定位杆210的上侧面焊接有四个挤压杆211，四个挤压杆211的外侧面均设置为光滑的倾斜面，壳体101内侧面的下部周向焊接有四个第一圆头固定板212，四个挤压杆211分别滑动连接于相邻的第一圆头固定板212，四个挤压杆211分别和相邻的第一圆头固定板212之间固接有第二弹簧213，壳体101的中部滑动连接有四个第一挤压块214，四个第一挤压块214的内侧面均设置为光滑的倾斜面，四个挤压杆211的外侧面分别和相邻第一挤压块214的内侧面配合，用于保持壳体101竖直向下的状态，四个第一挤压块214的外端分别和相邻的限位块208内端接触配合，利用砂砾岩对第二定位杆210的挤压，传动四个第一齿轮207分别锁死相邻的第一定位杆205，使四个第一定位杆205保持壳体101竖直向下的状态，避免在第二定位杆210接触到砂砾岩时，壳体101倾斜，减小了取样的失败率。

如图2-图5所示，防转动组件包括有用于防止壳体101转动的钻头215，钻头215设有两个，两个钻头215分别转动连接于壳体101下端的左右两部，两个钻头215的上端分别和相邻第一花键杆202的下部花键滑动连接，两个第一花键杆202的中部均焊接有第一固定板216，利用两个第一花键杆202分别带动相邻的钻头215转动对砂砾岩钻孔，对壳体101的转动限位，避免在钻筒304转动钻探取样的过程中，壳体101在砂砾岩的阻力下转动，致使钻筒304无法对砂砾岩钻探，导致取样失败，利用第二定位杆210向上移动，传动两个第一花键杆202分别与相邻的钻头215脱离花键配合，避免在钻筒304转动钻探取样的过程中，壳体101在砂砾岩的阻力下转动，带动两个钻头215转动分别扩大钻孔，致使两个钻头215分别和相邻的钻孔配合减弱，致使壳体101在砂砾岩的阻力下转动，导致取样失败。

如图6-图8所示，钻探取样机构包括有第一滑动板301，第一滑动板301滑动连接于壳体101的内部，第一滑动板301上侧面的后部通过连接架螺栓连接有第二伺服电机302，第二伺服电机302的输出轴上键连接有第二齿轮303，第一滑动板301的中部转动连接有用于钻探取样的钻筒304，钻筒304的上部键连接有第三齿轮305，第三齿轮305和第二齿轮303啮合，壳体101内上侧面的右部通过连接架螺栓连接有第三伺服电机306，壳体101内壁的下部焊接有第二固定板307，第二固定板307上转动连接有第一螺纹杆3071，第一螺纹杆3071的上端和第三伺服电机306的输出轴固接，利用第二伺服电机302和第三伺服电机306配合，传动钻筒304在缓慢向下移动的过程中转动，实现了自动钻探取样，钻筒304的内部设有排水组件，排水组件用于排出钻筒304内的河水，壳体101的内部设有深度调节组件，深度调节组件用于调节钻探取样机构的取样深度。

如图6-图8所示，排水组件包括有第二花键杆308，第二花键杆308的上端设置为螺纹，第二花键杆308的上端螺纹连接于壳体101的上端，第二花键杆308滑动连接于钻筒304的上部，第二花键杆308下端的直径与钻筒304内壁的直径相等，壳体101内侧面的上部转动连接有转动密封板309，转动密封板309和第二花键杆308滑动连接，第二花键杆308和钻筒304之间固接有拉簧310，利用第二花键杆308，使河水无法充满钻筒304，避免进入钻筒304内的砂砾岩样品挤压其内的河水，从而在取样时损伤到钻筒，利用第二花键杆308和转动密封板309花键转动，转动密封板309和壳体101转动连接，避免在第二花键杆308和壳体101脱离螺纹配合时，河水经第二花键杆308和壳体101的螺纹连接处，进入壳体101内，对壳体101内的电机造成损害。

如图6-图8所示，深度调节组件包括有第二滑动板311，第二滑动板311滑动连接于钻筒304的外壁，第二滑动板311的后部转动连接有第二螺纹杆312，第二螺纹杆312和第一滑动板301转动连接，第二螺纹杆312和壳体101螺纹连接，利用第二螺纹杆312传动第二滑动板311上下移动，调节钻筒304的取样深度，实现了对不同深度砂砾岩取样。

如图9-图13所示，分离机构包括有第二转杆401，第二转杆401转动连接于钻筒304前侧的上部，第二转杆401的下部设有收绳架，钻筒304后侧的下部转动连接有第三转杆402，钻筒304前侧的下部焊接有限制钢丝锯404滑动的限位环4021，钻筒304左侧的下部周向焊接有三个卡扣403，三个卡扣403内设有用于分离砂砾岩样品的钢丝锯404，钢丝锯404的一端与第三转杆402外侧面的中部固接，钢丝锯404和限位环4021滑动连接，钢丝锯404的另一端通过绳索缠绕于第二转杆401上的收绳架，第一滑动板301下侧面的前部焊接有两个第二圆头固定板405，两个第二圆头固定板405的下部转动连接有第四转杆406，第四转杆406的中部键连接有第四齿轮407，第二滑动板311的前部焊接有第一齿板4071，第一齿板4071和第四齿轮407啮合，第一滑动板301上侧面的前部转动连接有第三螺纹杆408，第三螺纹杆408和第四转杆406之间通过皮带轮和皮带传动，第一滑动板301上侧面的中部焊接有第三固定板409，第三固定板409和第三螺纹杆408螺纹配合，第三螺纹杆408的后端转动连接有第二齿板410，第二转杆401的上部键连接有第五齿轮411，第五齿轮411和第二齿板410配合，第二转杆401的上部键连接有棘轮412，棘轮412位于第二齿板410的下侧，钻筒304的上部转动连接有棘爪413，棘爪413和棘轮412配合，避免第五齿轮411和第二齿板410失去啮合时，在第二拉簧404的作用下，第二挤压块403复位，致使钻筒105取得的砂砾岩样品和砂砾岩分离不完全，导致取样失败，棘爪413和钻筒304之间固接有扭簧414。

当需要取样时，工作人员将船停下，启动船上的释放装置，将壳体101下放至水面之下，启动第一伺服电机201，第一伺服电机201输出轴通过皮带轮和皮带传动两个第一花键杆202转动，两个第一花键杆202分别带动其上相连的螺旋桨203和钻头215转动，两个螺旋桨203转动搅动水流使壳体101及其上附属物件竖直向下移动。

在第二定位杆210和钻筒304进入河水的过程中，在第二花键杆308的作用下，河水无法充满钻筒304内，避免进入钻筒304内的砂砾岩样品挤压其内的河水，从而在取样时损伤到钻筒304。

当第二定位杆210进入到河底的淤泥时，在河底淤泥的挤压作用下，第二定位杆210内的河水经其上的两个排水孔排出，避免在第二定位杆210向下移动时，第二定位杆210内的河水在河底淤泥和第二花键杆308的挤压作用下，第二定位杆210内的河水对其和第二花键杆308的压力增大，给第二定位杆210造成损害，对第二花键杆308和壳体101的螺纹连接造成损伤。

直至某个第一定位杆205的下端接触到砂砾岩时，第一定位杆205在砂砾岩的挤压下向上移动，第一定位杆205向上移动带动第一齿轮207转动，当其他第一定位杆205的下端接触到砂砾岩时，重复上述步骤。

直至第二定位杆210接触到砂砾岩时，第二定位杆210受到砂砾岩挤压向上移动，第二定位杆210带动四个挤压杆211向上移动，四个挤压杆211向上移动分别挤压相邻的第二弹簧213，四个第二弹簧213受到挤压产生反向的作用力，四个挤压杆211向上移动分别挤压相邻的第一挤压块214，四个第一挤压块214受到挤压，分别带动相邻的限位块208向外侧移动，四个限位块208向外侧移动分别挤压相邻的第一弹簧209，四个第一弹簧209受到挤压产生反向的作用力，四个限位块208向外侧移动分别与相邻的第一齿轮207啮合，对相邻的第一齿轮207限位，使四个第一齿轮207分别对相邻的第一定位杆205限位锁死，使四个第一定位杆205保持壳体101竖直向下的状态，避免在第二定位杆210接触到砂砾岩时，壳体101倾斜，减小了取样的失败率。

在上述过程中，当四个限位块208分别与相邻的第一齿轮207啮合时，四个限位块208脱离壳体101，此时两个钻头215接触到砂砾岩，两个第一花键杆202分别带动相邻的钻头215转动对砂砾岩钻孔，两个钻头215钻孔对壳体101的转动限位，避免在钻筒304转动钻探取样的过程中，壳体101在砂砾岩的阻力下转动，致使钻筒304无法对砂砾岩钻探，导致取样失败。

在两个钻头215转动对砂砾岩钻孔的过程中，在两个螺旋桨203的作用下，壳体101带动其内附属物件向下移动，第二定位杆210受到砂砾岩挤压继续向上移动，第二定位杆210带动四个挤压杆211继续向上移动，四个挤压杆211向上移动继续分别挤压相邻的第二弹簧213，四个第二弹簧213受到挤压产生更大的反向作用力，直至左右两个挤压杆211向上移动到接触并挤压相邻的第一固定板216，两个第一固定板216受到挤压分别带动相邻的第一花键杆202向上移动，直至两个第一花键杆202分别与相邻的钻头215脱离花键配合，两个第一花键杆202不再带动相邻的钻头215转动，避免在钻筒304转动钻探取样的过程中，壳体101在砂砾岩的阻力下转动，带动两个钻头215转动分别扩大钻孔，致使两个钻头215分别和相邻的钻孔配合减弱，致使壳体101在砂砾岩的阻力下转动，导致取样失败。

当两个第一花键杆202分别与相邻的钻头215脱离花键配合时，第二定位杆210的下端和钻筒304的下端持平，此时启动第二伺服电机302和第三伺服电机306，第二伺服电机302的输出轴带动第二齿轮303逆时针转动，第二齿轮303通过第三齿轮305带动钻筒304顺时针转动，钻筒304带动第二花键杆308顺时针转动，第二花键杆308顺时针转动在壳体101的作用下向上移动，第二花键杆308带动转动密封板309顺时针转动，避免在第二花键杆308和壳体101脱离螺纹配合时，河水经第二花键杆308和壳体101的螺纹连接处，进入壳体101内，对壳体101内的电器元件造成损害。

第三伺服电机306的输出轴通过第一螺纹杆3071带动第一滑动板301缓慢向下移动，第一滑动板301带动钻筒304缓慢向下移动，通过第二伺服电机302和第三伺服电机306配合，实现了自动钻探取样的目的。

直至第一滑动板301的下侧面与第二滑动板311的上侧面接触时，第三伺服电机306停止工作，第一滑动板301不再向下移动。

当第一滑动板301的下侧面与第二滑动板311的上侧面接触时，在第一齿板4071的作用下，第四齿轮407在右视图下顺时针转动，第四齿轮407传动第四转杆406顺时针转动，第四转杆406通过皮带轮和皮带传动第三螺纹杆408顺时针转动，第三螺纹杆408顺时针转动在第三固定板409的作用下，第三螺纹杆408向左移动，第三螺纹杆408带动第二齿板410向左移动。

在上述过程中，钻筒304带动第二转杆401顺时针转动，第二转杆401带动第五齿轮411顺时针转动，当第二齿板410向右移动至其与第五齿轮411配合，且第五齿轮411顺时针转动至与第二齿板410啮合时，在第二齿板410的作用下，第五齿轮411在俯视图下逆时针转动，第五齿轮411带动第二转杆401逆时针转动，第二转杆401逆时针转动收卷绳索拉动钢丝锯404，钢丝锯404在第二转杆401逆时针转动的作用下，脱离三个卡扣403，沿着限位环4021滑动并向钻筒304的中心处靠拢，对钻筒304取得的样品进行分离。

当第五齿轮411顺时针转动至不再与第二齿板410啮合时，在棘爪413的作用下，棘轮412不转动，重复上述过程直至第二挤压块403移动至钻筒304的中心处，此时将钻筒304内的砂砾岩样品完全分割，避免向上移动钻筒304时，砂砾岩样品与下方的沙粒岩还为一体状态，导致取样失败。

取样结束后，工作人员反向启动船上的释放装置，将壳体101经河水中取出，在此过程中，钢丝锯404对钻筒304内的沙粒岩样品限位，避免其在钻筒304向上移动的过程中，砂砾岩样品经钻筒304内滑出，导致取样失败。

当本装置重新落入船上时，工作人员打开壳体101，拨动棘爪413，使棘爪413失去对棘轮412的限位作用，人工将沙粒岩样品取出，并将本装置复位至初始状态。

工作人员通过转动第二螺纹杆312，传动第二滑动板311上下移动，调节钻筒304的取样深度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，包括有壳体(101)，壳体(101)外侧面的中部设有水平定位机构，水平定位机构用于保持壳体(101)的垂直度，壳体(101)内设有钻探取样机构，钻探取样机构用于钻探砂砾岩并对其取样，水平定位机构和钻探取样机构配合，防止钻探取样机构取样时倾斜，钻探取样机构内设有分离机构，用于分离取得的砂砾岩样品。

2.按照权利要求1所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，水平定位机构包括有第一伺服电机(201)，第一伺服电机(201)通过连接架可拆卸式安装于壳体(101)内上侧面的左部，壳体(101)的上部的左右两侧均转动连接有第一花键杆(202)，两个第一花键杆(202)均贯穿壳体(101)的上端，第一伺服电机(201)的输出轴和两个第一花键杆(202)之间均通过皮带轮和皮带传动，两个第一花键杆(202)的上端均固接有螺旋桨(203)，壳体(101)的外侧面周向滑动连接有若干个滑动架(204)，若干个滑动架(204)上均滑动连接有第一定位杆(205)，若干个第一定位杆(205)的内侧面均设有齿板，若干个滑动架(204)上均转动连接有第一转杆(206)，若干个第一转杆(206)上均固接有第一齿轮(207)，若干个第一齿轮(207)分别和相邻第一定位杆(205)的齿板啮合，壳体(101)的内下部设有锁死组件，锁死组件用于保持壳体(101)的垂直度，壳体(101)的下端设有防转动组件，防转动组件用于防止壳体(101)转动。

3.按照权利要求2所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，若干个第一定位杆(205)的下部均设置有矩形板，用于增大第一定位杆(205)和河底淤泥的接触面积。

4.按照权利要求2所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，若干个第一定位杆(205)的下端均设置为锥形，用于防止壳体(101)转动。

5.按照权利要求2所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，锁死组件包括有限位块(208)，限位块(208)设有若干个，若干个限位块(208)分别滑动连接于相邻的滑动架(204)上，若干个限位块(208)的外端均设置为齿牙，若干个限位块(208)上的齿牙分别与相邻第一齿轮(207)配合，若干个限位块(208)均滑动连接于壳体(101)的中下部，若干个限位块(208)分别和相邻的滑动架(204)之间固接有第一弹簧(209)，壳体(101)的下端密封滑动连接有第二定位杆(210)，第二定位杆(210)的上部开有排水孔，第二定位杆(210)的上侧面固接有若干个挤压杆(211)，若干个挤压杆(211)的外侧面均设置为光滑的倾斜面，壳体(101)内侧面的下部周向固接有若干个第一圆头固定板(212)，若干个挤压杆(211)分别滑动连接于相邻的第一圆头固定板(212)，若干个挤压杆(211)分别和相邻的第一圆头固定板(212)之间固接有第二弹簧(213)，壳体(101)的中部滑动连接有若干个第一挤压块(214)，若干个第一挤压块(214)的内侧面均设置为光滑的倾斜面，若干个第一挤压块(214)的外端分别和相邻的限位块(208)内端接触配合。

6.按照权利要求5所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，防转动组件包括有钻头(215)，钻头(215)设有两个，两个钻头(215)分别转动连接于壳体(101)下端的左右两部，两个钻头(215)的上端分别和相邻第一花键杆(202)的下部花键滑动连接，两个第一花键杆(202)的中部均固接有第一固定板(216)。

7.按照权利要求1所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，钻探取样机构包括有第一滑动板(301)，第一滑动板(301)滑动连接于壳体(101)的内部，第一滑动板(301)上侧面的后部通过连接架可拆卸式安装有第二伺服电机(302)，第二伺服电机(302)的输出轴上固接有第二齿轮(303)，第一滑动板(301)的中部转动连接有钻筒(304)，钻筒(304)的上部固接有第三齿轮(305)，第三齿轮(305)和第二齿轮(303)啮合，壳体(101)内上侧面的右部通过连接架可拆卸式安装有第三伺服电机(306)，壳体(101)内壁的下部固接有第二固定板(307)，第二固定板(307)上转动连接有第一螺纹杆(3071)，第一螺纹杆(3071)的上端和第三伺服电机(306)的输出轴固接，钻筒(304)的内部设有排水组件，排水组件用于排出钻筒(304)内的河水，壳体(101)的内部设有深度调节组件，深度调节组件用于调节钻探取样机构的取样深度。

8.按照权利要求7所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，排水组件包括有第二花键杆(308)，第二花键杆(308)的上端设置为螺纹，第二花键杆(308)的上端螺纹连接于壳体(101)的上端，第二花键杆(308)滑动连接于钻筒(304)的上部，第二花键杆(308)下端的直径与钻筒(304)内壁的直径相等，壳体(101)内侧面的上部转动连接有转动密封板(309)，转动密封板(309)和第二花键杆(308)滑动连接，第二花键杆(308)和钻筒(304)之间固接有拉簧(310)。

9.按照权利要求7所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，深度调节组件包括有第二滑动板(311)，第二滑动板(311)滑动连接于钻筒(304)的外壁，第二滑动板(311)的后部转动连接有第二螺纹杆(312)，第二螺纹杆(312)和第一滑动板(301)转动连接，第二螺纹杆(312)和壳体(101)螺纹连接。

10.按照权利要求9所述的一种水文地质勘探用砂砾岩钻探取样装置，其特征是，分离机构包括有第二转杆(401)，第二转杆(401)转动连接于钻筒(304)前侧的上部，第二转杆(401)的下部设有收绳架，钻筒(304)后侧的下部转动连接有第三转杆(402)，钻筒(304)前侧的下部固接有限位环(4021)，钻筒(304)左侧的下部周向固接有若干个卡扣(403)，若干个卡扣(403)内设有钢丝锯(404)，钢丝锯(404)的一端与第三转杆(402)外侧面的中部固接，钢丝锯(404)和限位环(4021)滑动连接，钢丝锯(404)的另一端通过绳索缠绕于第二转杆(401)上的收绳架，第一滑动板(301)下侧面的前部固接有两个第二圆头固定板(405)，两个第二圆头固定板(405)的下部转动连接有第四转杆(406)，第四转杆(406)的中部固接有第四齿轮(407)，第二滑动板(311)的前部固接有第一齿板(4071)，第一齿板(4071)和第四齿轮(407)啮合，第一滑动板301上侧面的前部转动连接有第三螺纹杆(408)，第三螺纹杆(408)和第四转杆(406)之间通过皮带轮和皮带传动，第一滑动板301上侧面的中部固接有第三固定板(409)，第三固定板(409)和第三螺纹杆(408)螺纹配合，第三螺纹杆(408)的后端转动连接有第二齿板(410)，第二转杆(401)的上部固接有第五齿轮(411)，第五齿轮(411)和第二齿板(410)配合，第二转杆(401)的上部固接有棘轮(412)，棘轮(412)位于第二齿板(410)的下侧，钻筒(304)的上部转动连接有棘爪(413)，棘爪(413)和棘轮(412)配合，棘爪(413)和钻筒(304)之间固接有扭簧(414)。

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