CN115479797B - 一种地质勘探取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质勘探取样装置，包括竖筒，竖筒下端设有一圈锯齿；竖筒内转动连接有一个取样筒，取样筒下端有取样腔，取样筒上端开有一个活动槽，活动槽内有一个上下移动的活动板；活动板上端面固定有一个竖杆，竖杆上端穿过竖筒；活动板下端面固定有逐渐增长的第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧；第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧下端分别固定有第一击块、第二击块和第三击块；活动槽底部开有一个凹槽；竖杆向下移动带动击块向下击打凹槽底部使整个竖筒受到震动而向下移动，竖筒遇到硬物不能向下移动时，竖杆继续向下移动并带动竖筒转动，通过锯齿对硬物进行锯切，该发明解决地质剖面采样容易破坏土层结构的问题。

Description

一种地质勘探取样装置

技术领域

本发明属于地质勘探领域，尤其涉及一种地质勘探取样装置。

背景技术

地质勘探取样时，通过取样钎和取样筒等进行原状土样取样，适用于实测地质剖面采样，能够更完整保留物质成分的分布信息，在遇到石块等硬物时，若只通过对取样钎和取样筒进行敲击无法对岩石进行取样，还容易损坏取样工具，需要通过钻取方式进行取样，然而钻取时由于钻头不断旋转，会将剖面信息混淆在一起，有时还需要通过喷水或者通风等对钻头进行冷却降温，均会破坏土壤等软质地质剖面的物质成分分布信息，现有技术无法较好的融合两种不同的采样方式，从而对同时含有软硬土质和石块的样本进行地质剖面采样。另外，土层质地有软有硬，且岩石存在土层的位置不明确，在遇到硬物时贸然进行增加敲击力度或者进行更多次的敲击，会导致岩石在土层位置移动，将土层推移，导致土层结构破坏。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决地质剖面采样容易破坏土层结构的问题，而提出的一种地质勘探取样装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种地质勘探取样装置，包括开口朝下的竖筒，竖筒下端设有一圈锯齿；竖筒内转动连接有一个取样筒，取样筒下端有取样腔，取样筒上端开有一个活动槽，活动槽内有一个上下移动的活动板；活动板上端面固定有一个竖杆，竖杆上端穿过竖筒；活动板下端面固定有逐渐增长的第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧；第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧下端分别固定有第一击块、第二击块和第三击块；活动槽底部开有一个凹槽；竖杆向下移动带动击块向下击打凹槽底部使整个竖筒受到震动而向下移动，竖筒遇到硬物不能向下移动时，竖杆继续向下移动并带动竖筒转动，通过锯齿对硬物进行锯切。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的竖筒内缘开有一个环形槽，取样筒置于环形槽内，且取样筒的内缘与竖筒的内缘面重合。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的竖筒上端开有一个通孔，竖杆插装在通孔内；通孔中间开有一个长孔，竖杆上设有一段螺旋杆，螺旋杆的直径大于通孔的直径，竖杆向下移动使竖杆上的螺旋杆与长孔配合后，推动竖筒转动。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的取样腔上内侧面上开口一个将活动槽和取样腔连通的排气孔。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的活动板上开有与击块一一对应的导向孔，击块上端均固定有一个导向杆，每个导向杆插装在对应的导向孔内。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的击块前后两端均开有一个盲孔，盲孔内插装有前后移动的滑块，滑块与盲孔底部之间设有第四弹簧，滑块置于盲孔外侧的一端为向上倾斜的斜面。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的击块下端设有倒角。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述的外筒上方有一个平板，平板下端固定有多个支撑杆，平板和支撑杆共同组成了支撑架；平板上端开有一个方孔，方孔内插装有一个齿条，齿条下端固定在竖杆上端，平板上固定有一个电机，电机轴端连接有一个齿轮，齿轮与齿条啮合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本装置能自动识别质地软硬，根据不同的质地，自动增加或减少击块向下击打的次数，通过击块迅速向下移动击打凹槽底部，使整个竖筒逐步向下移动对土壤进行取样，使土壤进入取样筒内，软土和硬土均通过敲击取样筒的方式直接取样；本装置能自动识别通过敲击不能进行取样的岩石等硬物，并通过锯切方式取样，且在锯切时已取土样不受影响，尽可能保留原始土层结构信息。

(2)本装置能适应软硬程度不同的样品采集，同时采集软土、硬土和岩石块，避免盲目敲击硬物导致岩石在土层位置移动，将土层推移，能够保持土样的完整性，不会打乱土层原始结构，能够提高后续检测精度。

(3)本装置在取样时能自动将敲击转变为旋转锯切，不易损坏取样工具，操作简单，自动完成。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的主视剖视图，装置处于初始状态；

图4为图3中A-A剖视图；

图5为图4中B的局部放大图；

图6为装置处于竖杆7向下移动的主视剖视图；

图7为装置处于竖杆7再次向下移动的主视剖视图；

图8为齿条27、竖杆7、螺旋杆17和活动板6的立体结构示意图；

图9为竖筒1的局部剖立体结构示意图，表明长孔30与通孔16的位置关系；

图10为取样筒3的半剖立体结构示意图；

图11为支撑架的立体结构示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，本发明提供一种地质勘探取样装置的技术方案：

一种地质勘探取样装置，包括开口朝下的竖筒1，竖筒1下端设有一圈锯齿2；竖筒1内转动连接有一个取样筒3，取样筒3下端有取样腔4，取样筒3上端开有一个活动槽5，活动槽5内有一个上下移动的活动板6；活动板6上端面固定有一个竖杆7，竖杆7上端穿过竖筒1；活动板6下端面固定有逐渐增长的第一弹簧8、第二弹簧9和第三弹簧10；第一弹簧8、第二弹簧9和第三弹簧10下端分别固定有第一击块11、第二击块12和第三击块13；活动槽5底部开有一个凹槽14；竖杆7向下移动带动击块向下击打凹槽14底部使整个竖筒1受到震动而向下移动，竖筒1遇到硬物不能向下移动时，竖杆7继续向下移动并带动竖筒1转动，通过锯齿2对硬物进行锯切。

所述的竖筒1内缘开有一个环形槽15，取样筒3置于环形槽15内，且取样筒3的内缘与竖筒1的内缘面重合。

所述的竖筒1上端开有一个通孔16，竖杆7插装在通孔16内；通孔16中间开有一个长孔30，竖杆7上设有一段螺旋杆17，螺旋杆17的直径大于通孔16的直径，竖杆7向下移动使竖杆7上的螺旋杆17与长孔30配合后，推动竖筒1转动。

所述的取样腔4上内侧面上开口一个将活动槽5和取样腔4连通的排气孔18。

所述的活动板6上开有与击块一一对应的导向孔19，击块上端均固定有一个导向杆20，每个导向杆20插装在对应的导向孔19内。

所述的击块前后两端均开有一个盲孔21，盲孔21内插装有前后移动的滑块22，滑块22与盲孔21底部之间设有第四弹簧23，滑块22置于盲孔21外侧的一端为向上倾斜的斜面。

所述的击块下端设有倒角。

所述的外筒上方有一个平板24，平板24下端固定有多个支撑杆25，平板24和支撑杆25共同组成了支撑架；平板24上端开有一个方孔26，方孔26内插装有一个齿条27，齿条27下端固定在竖杆7上端，平板24上固定有一个电机28，电机28轴端连接有一个齿轮29，齿轮29与齿条27啮合。

工作原理：本发明所用电机28为步进电机28，电机28为间歇转动，使用时将装置置于待取样地点后，将支撑杆25下端插入地下并调整平板24处于水平位置。

初始时，如图3所示，竖杆7上的螺旋杆17未与竖筒1上的长孔30配合，且竖杆7上的螺旋杆17置于竖筒1上方，活动板6在活动槽5内且处于靠上的位置，第一弹簧8、第二弹簧9和第三弹簧10均处于松弛状态，第三击块13的下端面高于第二击块12的下端面，第二击块12的下端面高于第一击块11的下端面。

启动电机28，电机28带动齿轮29转动，经齿轮29齿条27的啮合带动齿条27和竖杆7向下移动，竖杆7带动活动板6向下移动，活动板6经第一弹簧8推动第一击块11向下移动，使第一击块11上的滑块22上的斜面与凹槽14的上端形成挤压，第一弹簧8被压缩且开始蓄力，滑块22受到的反作用力使滑块22向盲孔21内移动并压缩第四弹簧23，直至滑块22完全置于盲孔21内，第一弹簧8推动第一击块11迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1受到震动而向下移动，土壤进入取样筒3内，取样筒3内的空气经排气孔18排出，避免取样筒3内气压增加导致无法取样。在整个竖筒1向下移动过程中第一击块11脱出凹槽14，第四弹簧23复位推动滑块22复位，之后第一弹簧8恢复初始状态，通过电机28再次启动带动第一击块11迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1再次向下移动使土壤进入取样筒3内，增加取样的深度。

竖筒1向下移动遇到质地较硬的土壤，使竖筒1向下移动的距离小于竖杆7向下移动的距离时，第一击块11无法脱出凹槽14，第一弹簧8未完全复位；此时若竖杆7再次向下移动不会形成第一击块11迅速向下移动击打凹槽14底部的效果，而是在竖杆7再次向下移动时，推动第二击块12向下移动，使第二击块12上的滑块22上的斜面与凹槽14的上端形成挤压，第二弹簧9被压缩且开始蓄力，滑块22受到的反作用力使滑块22向盲孔21内移动并压缩第四弹簧23，直至滑块22完全置于盲孔21内，第二弹簧9推动第二击块12迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1受到震动而向下移动，土壤进入取样筒3内，然后第二击块12脱出凹槽14，第四弹簧23复位推动滑块22复位，第二弹簧9恢复初始状态；若竖筒1向下移动的距离足以使第一击块11脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第一击块11迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1再次向下移动使土壤进入取样筒3内；若竖筒1向下移动的距离不足以使第一击块11脱出凹槽14，且能使第二击块12脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第二击块12迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1再次向下移动使土壤进入取样筒3内；同理当遇到质地更硬的土壤，竖筒1向下移动的距离不足以使第二击块12脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第三击块13迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1再次向下移动使土壤进入取样筒3内；以此类推，若竖筒1向下移动的距离足以使第一击块11脱出凹槽14，则第二击块12和第三击块13也脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第一击块11迅速向下移动击打凹槽14底部；若竖筒1向下移动的距离足以使第二击块12和第三击块13脱出凹槽14，且第一击块11未脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第二击块12迅速向下移动击打凹槽14底部；若竖筒1向下移动的距离足以使第三击块13脱出凹槽14，且第一击块11和第二击块12未脱出凹槽14，则电机28再次启动带动第三击块13迅速向下移动击打凹槽14底部；若第三击块13也未脱出凹槽14，且竖杆7再次向下移动，会使螺旋杆17与长孔30配合，通过螺旋杆17推动长孔30从而带动竖筒1旋转，竖筒1下方的锯齿2对下方的硬物进行锯切，直至将硬物锯开，竖筒1能继续向下移动；在竖筒1旋转的过程中不会对取样筒3内的土壤造成影响。

综上，本装置能自动识别质地软硬，根据不同的质地，自动增加或减少击块向下击打的次数，通过击块迅速向下移动击打凹槽14底部，使整个竖筒1逐步向下移动对土壤进行取样，使土壤进入取样筒3内；软土和硬土均通过敲击取样筒3的方式取样，本装置能自动识别通过敲击不能进行取样的岩石等硬物，并通过锯切方式取样，且在锯切时已取土样不受影响，尽可能保留原始土层结构信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种地质勘探取样装置，其特征在于，包括开口朝下的竖筒（1），所述的竖筒（1）下端设有一圈锯齿（2）；竖筒（1）内转动连接有一个取样筒（3），取样筒（3）下端有取样腔（4），取样筒（3）上端开有一个活动槽（5），活动槽（5）内有一个上下移动的活动板（6）；活动板（6）上端面固定有一个竖杆（7），竖杆（7）上端穿过竖筒（1）；活动板（6）下端面固定有逐渐增长的第一弹簧（8）、第二弹簧（9）和第三弹簧（10）；第一弹簧（8）、第二弹簧（9）和第三弹簧（10）下端分别固定有第一击块（11）、第二击块（12）和第三击块（13）；第一击块（11）、第二击块（12）和第三击块（13）前后两端均开有一个盲孔（21），盲孔（21）内插装有前后移动的滑块（22），滑块（22）与盲孔（21）底部之间设有第四弹簧（23），滑块（22）置于盲孔（21）外侧的一端为向上倾斜的斜面；竖筒（1）上端开有一个通孔（16），竖杆（7）插装在通孔（16）内；通孔（16）中间开有一个长孔（30），竖杆（7）上设有一段螺旋杆（17），螺旋杆（17）的直径大于通孔（16）的直径，竖杆（7）向下移动使竖杆（7）上的螺旋杆（17）与长孔（30）配合后，推动竖筒（1）转动；活动槽（5）底部开有一个凹槽（14）；竖杆（7）向下移动带动击块向下击打凹槽（14）底部使整个竖筒（1）受到震动而向下移动，竖筒（1）遇到硬物不能向下移动时，竖杆（7）继续向下移动并带动竖筒（1）转动，通过锯齿（2）对硬物进行锯切。

2.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述的竖筒（1）内缘开有一个环形槽（15），取样筒（3）置于环形槽（15）内，且取样筒（3）的内缘与竖筒（1）的内缘面重合。

3.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述的取样腔（4）上内侧面上开口一个将活动槽（5）和取样腔（4）连通的排气孔（18）。

4.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述的活动板（6）上开有与击块一一对应的导向孔（19），击块上端均固定有一个导向杆（20），每个导向杆（20）插装在对应的导向孔（19）内。

5.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述的第一击块（11）、第二击块（12）和第三击块（13）下端设有倒角。

6.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样装置，其特征在于，所述的竖筒（1）上方有一个平板（24），平板（24）下端固定有多个支撑杆（25），平板（24）和支撑杆（25）共同组成了支撑架；平板（24）上端开有一个方孔（26），方孔（26）内插装有一个齿条（27），齿条（27）下端固定在竖杆（7）上端，平板（24）上固定有一个电机（28），电机（28）轴端连接有一个齿轮（29），齿轮（29）与齿条（27）啮合。