CN115728088A - 一种地质勘探取样方法及取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质勘探取样方法及取样设备，包括底座，所述底座的顶端连接有多个支撑导杆，多个所述支撑导杆的顶端连接有顶架，所述顶架的内壁设置有冲击机构，所述冲击机构的底端连接有取样机构，所述底座的顶端外壁设置有限位机构和转动机构，所述限位机构包括四个支撑架，多个所述支撑架两两对称，且其中两个支撑架位于冲击机构的两侧，位于冲击机构两侧的支撑架的内壁分别设置有连接板，且连接板的中心位置设置有螺纹套筒，所述螺纹套筒的内壁啮合有螺杆，所述螺杆的底端固定连接有钻杆，且钻杆的外壁设置有螺旋片，本发明公开的地质勘探取样方法及取样设备具有可在有效降低设备本身重量的同时加强设备的固定稳定程度的效果。

Description

一种地质勘探取样方法及取样设备

技术领域

本发明涉及地质勘探取样技术领域，尤其涉及一种地质勘探取样方法及取样设备。

背景技术

地质勘探是通过各种手段及方法对地质进行勘查、探测，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。通过勘探，发现具有工业意义的矿床，查明矿产的质和量以及开采利用的技术条件，提供矿山建设计所需要的矿产储量和地质资料。

勘探过程中，最基础的步骤是取土质样品，目前主要是通过向待取样地面插入取样管的方式进行取样，在插入取样管的过程中，待取样的土质样品进入取样管中，之后将取样管抽出，并将其内的土壤样品取出即可完成整个取样过程。

在向地面插入取样管的过程中，一般会采取冲击取样管和旋转取样管两种方式，其中采取冲击取样的操作方式较多，但冲击取样设备一般对设备的整体重量要求较高，为了在冲击过程中保证冲击稳定性，需要设备具有足够的负重，而过重的取样设备不利于移动，从而加强操作难度，负重不足的取样设备又无法保证取样稳定性，取样过程中可能会造成取样管歪斜。

发明内容

本发明公开一种地质勘探取样方法及取样设备，旨在解决过重的取样设备不利于移动，从而加强操作难度，负重不足的取样设备又无法保证取样稳定性，取样过程中可能会造成取样管歪斜的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种地质勘探取样设备，包括底座，所述底座的顶端连接有多个支撑导杆，多个所述支撑导杆的顶端连接有顶架，所述顶架的内壁设置有冲击机构，所述冲击机构的底端连接有取样机构，所述底座的顶端外壁设置有限位机构和转动机构，所述限位机构包括四个支撑架，多个所述支撑架两两对称，且其中两个支撑架位于冲击机构的两侧，位于冲击机构两侧的支撑架的内壁分别设置有连接板，且连接板的中心位置设置有螺纹套筒，所述螺纹套筒的内壁啮合有螺杆，所述螺杆的底端固定连接有钻杆，且钻杆的外壁设置有螺旋片，所述螺杆的顶端连接有卡块，所述螺杆的外部设置有套筒，且套筒的内壁设置有卡槽，所述卡块活动卡接在卡槽内，所述套筒的顶端设置有同步轮，另两个所述支撑架的顶端设置有双同步轮，且其中一个双同步轮的底端连接有步进电机，两个所述双同步轮的外壁同时连接有同步带，且双同步轮和同步轮的外壁同时连接有第二同步带。

通过设置有限位机构，在对底座进行固定时，通过启动步进电机，在双同步轮、同步带、第二同步带和同步轮的作用下，带动套筒进行旋转，从而使螺杆的运动路径变为向下旋转，带动钻杆和螺旋片旋转钻入地下，深入后，基于螺旋片卡接在地下进行限位，避免冲击机构在向下冲击时造成晃动，影响取样机构的取样方向，通过利用螺旋片限位的方式保障固定稳定性，而不是通过设备自身重量进行压制，从而可在有效降低设备本身重量的同时加强设备的固定稳定程度。

在一个优选的方案中，所述底架的顶端内壁设置有两个方形孔，且两个方形孔呈对称设置，两个所述方形孔位于钻杆的正下方，所述冲击机构包括冲击气缸，且冲击气缸设置在顶架的内壁，所述冲击气缸的底端固定连接有冲击块，所述冲击块的底端内壁设置有电磁片，所述冲击块通过电磁片连接有铁块，所述铁块的底端固定连接有螺纹连接套筒，所述铁块的外壁等密度连接有多个限位架，且多个限位架套接在多个支撑导杆上。

通过设置有电磁片、铁块和限位架，当冲击机构向下冲击取样机构时，通过多个限位架套接在支撑导杆上，从而对铁块进行限位，避免冲击过程中取样机构移位，同时通过设置的电磁片通电后紧密吸附铁块，从而可以通过调节冲击气缸的冲击力度，在电磁片的作用下将取样机构抽出，实现多功能操作。

在一个优选的方案中，所述取样机构包括取样管，且取样管的外壁等密度设置有多个凸条，所述取样管的顶端连接有螺纹内套筒，且取样管的底端连接有第二螺纹内套筒，所述螺纹内套筒啮合于螺纹连接套筒的内部，所述第二螺纹内套筒的外壁啮合有钻管，所述螺纹内套筒、取样管和第二螺纹内套筒同时从对称轴分为两片，所述转动机构包括第二支撑架，所述第二支撑架位于底座的顶端，所述第二支撑架的内部设置有齿轮，所述齿轮的顶端连接有第二步进电机，所述齿轮的外壁啮合有弧形齿条，所述弧形齿条的底端连接有滑块，所述底座的顶端内壁设置有滑槽，所述滑块位于滑槽的内部，所述弧形齿条的一侧外壁连接有气动夹；

一种地质勘探取样方法，包括以下具体步骤：

S1：组装取样机构：将两片取样管合起，并利用螺纹内套筒和第二螺纹内套筒连接螺纹连接套筒和钻管；

S2：启动限位机构：取样机构组装好后，通过启动步进电机，带动两侧的螺旋片深入地下进行底座的固定；

S3：加水渗透：判断取样位置是否干燥，判定土质干燥，硬度较大后，在地质表层加水，软化土壤；

S4：启动冲击机构：设定冲击气缸的冲击数值，并启动冲击气缸，使其反复冲击铁块，使取样管深入地下进行取样；

S5：旋转取样机构：启动气动夹使其夹持在取样机构的外壁，再启动第二步进电机，带动气动夹沿着滑槽的方向小幅度往复转动，使周边土壤松动；

S6：提取取样管：降低冲击气缸的冲击速度，并打开电磁片的电源，使其通磁连接铁块，并在往复运动中带动取样机构上移脱离地面；

S7：取出样本：取下取样管，再取下螺纹连接套筒和钻管，取出取样管中的样本

通过设置有转动机构和凸条，在提取取样管时，通过启动第二步进电机，通过气动夹带着取样管进行小距离往复旋转运动，在凸条的作用下，使土下的凸条作用于周边土壤，从而降低提取取样管时的所需力度，起到保障冲击气缸的使用寿命和提高取样管的提取效率的效果。

由上可知，一种地质勘探取样设备，包括底座，所述底座的顶端连接有多个支撑导杆，多个所述支撑导杆的顶端连接有顶架，所述顶架的内壁设置有冲击机构，所述冲击机构的底端连接有取样机构，所述底座的顶端外壁设置有限位机构和转动机构，所述限位机构包括四个支撑架，多个所述支撑架两两对称，且其中两个支撑架位于冲击机构的两侧，位于冲击机构两侧的支撑架的内壁分别设置有连接板，且连接板的中心位置设置有螺纹套筒，所述螺纹套筒的内壁啮合有螺杆，所述螺杆的底端固定连接有钻杆，且钻杆的外壁设置有螺旋片，所述螺杆的顶端连接有卡块，所述螺杆的外部设置有套筒，且套筒的内壁设置有卡槽，所述卡块活动卡接在卡槽内，所述套筒的顶端设置有同步轮，另两个所述支撑架的顶端设置有双同步轮，且其中一个双同步轮的底端连接有步进电机，两个所述双同步轮的外壁同时连接有同步带，且双同步轮和同步轮的外壁同时连接有第二同步带。本发明提供的地质勘探取样方法及取样设备具有可在有效降低设备本身重量的同时加强设备的固定稳定程度的技术效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种地质勘探取样设备的整体结构示意图。

图2为本发明提出的一种地质勘探取样设备的限位机构结构示意图。

图3为本发明提出的一种地质勘探取样设备的限位机构拆分结构示意图。

图4为本发明提出的一种地质勘探取样设备的转动机构结构示意图。

图5为本发明提出的一种地质勘探取样设备的冲击机构拆分结构示意图。

图6为本发明提出的一种地质勘探取样设备的取样机构拆分结构示意图。

图7为本发明提出的一种地质勘探取样方法的整体流程图。

图中：1、支撑导杆；2、顶架；3、冲击机构；4、限位机构；5、底座；6、转动机构；7、取样机构；8、支撑架；9、同步轮；10、同步带；11、双同步轮；12、第二同步带；13、步进电机；14、螺旋片；15、方形孔；16、连接板；17、螺纹套筒；18、钻杆；19、螺杆；20、卡块；21、卡槽；22、套筒；23、第二步进电机；24、第二支撑架；25、齿轮；26、弧形齿条；27、滑块；28、滑槽；29、气动夹；30、冲击气缸；31、冲击块；32、电磁片；33、限位架；34、铁块；35、螺纹连接套筒；36、螺纹内套筒；37、凸条；38、取样管；39、第二螺纹内套筒；40、钻管。

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。

本发明公开的一种地质勘探取样方法及取样设备主要应用于地质勘探取样的场景。

参照图1-图3，一种地质勘探取样设备，包括底座5，底座5的顶端连接有多个支撑导杆1，多个支撑导杆1的顶端连接有顶架2，顶架2的内壁设置有冲击机构3，冲击机构3的底端连接有取样机构7，底座5的顶端外壁设置有限位机构4和转动机构6，限位机构4包括四个支撑架8，多个支撑架8两两对称，且其中两个支撑架8位于冲击机构3的两侧，位于冲击机构3两侧的支撑架8的内壁分别设置有连接板16，且连接板16的中心位置设置有螺纹套筒17，螺纹套筒17的内壁啮合有螺杆19，螺杆19的底端固定连接有钻杆18，且钻杆18的外壁设置有螺旋片14，螺杆19的顶端连接有卡块20，螺杆19的外部设置有套筒22，且套筒22的内壁设置有卡槽21，卡块20活动卡接在卡槽21内，套筒22的顶端设置有同步轮9，另两个支撑架8的顶端设置有双同步轮11，且其中一个双同步轮11的底端连接有步进电机13，两个双同步轮11的外壁同时连接有同步带12，且双同步轮11和同步轮9的外壁同时连接有第二同步带10，在对底座5进行固定时，通过启动步进电机13，在双同步轮11、同步带10、第二同步带12和同步轮9的作用下，带动套筒22进行旋转，并在卡块20卡接在卡槽21的内壁，螺杆19的外壁与螺纹套筒17啮合的连接结构下，使螺杆19的运动路径为向下旋转，从而带动钻杆18和螺旋片14旋转钻入地下，深入后，基于螺旋片14卡接在地下进行限位，避免冲击机构3在向下冲击时造成晃动，影响取样机构7的取样方向，通过利用螺旋片4限位的方式保障固定稳定性，而不是通过设备自身重量进行压制，从而可在有效降低设备本身重量的同时加强设备的固定稳定程度。

参照图2，在一个优选的实施方式中，底架5的顶端内壁设置有两个方形孔15，且两个方形孔15呈对称设置，两个方形孔15位于钻杆18的正下方。

参照图5，在一个优选的实施方式中，冲击机构3包括冲击气缸30，且冲击气缸30设置在顶架2的内壁，冲击气缸30的底端固定连接有冲击块31，冲击块31的底端内壁设置有电磁片32。

参照图1和图5，在一个优选的实施方式中，冲击块31通过电磁片32连接有铁块34，铁块34的底端固定连接有螺纹连接套筒35，铁块34的外壁等密度连接有多个限位架33，且多个限位架33套接在多个支撑导杆1上，当冲击机构3向下冲击取样机构7时，通过多个限位架33套接在支撑导杆1上，从而对铁块34进行限位，避免冲击过程中取样机构7移位，同时通过设置的电磁片32通电后紧密吸附铁块34，从而可以通过调节冲击气缸30的冲击力度，在电磁片32的作用下将取样机构7抽出，实现多功能操作。

参照图6，在一个优选的实施方式中，取样机构7包括取样管38，且取样管38的外壁等密度设置有多个凸条37，取样管38的顶端连接有螺纹内套筒36，且取样管38的底端连接有第二螺纹内套筒39。

参照图6，在一个优选的实施方式中，螺纹内套筒36啮合于螺纹连接套筒35的内部，第二螺纹内套筒39的外壁啮合有钻管40，螺纹内套筒36、取样管38和第二螺纹内套筒39同时从对称轴分为两片。

参照图4，在一个优选的实施方式中，转动机构6包括第二支撑架24，第二支撑架24位于底座5的顶端，第二支撑架24的内部设置有齿轮25，齿轮25的顶端连接有第二步进电机23。

参照图4，在一个优选的实施方式中，齿轮25的外壁啮合有弧形齿条26，弧形齿条26的底端连接有滑块27，底座5的顶端内壁设置有滑槽28，滑块27位于滑槽28的内部，弧形齿条26的一侧外壁连接有气动夹29。

参照图7，一种地质勘探取样方法，包括以下具体步骤：

S1：组装取样机构：将两片取样管38合起，并利用螺纹内套筒36和第二螺纹内套筒39连接螺纹连接套筒35和钻管40；

S2：启动限位机构：取样机构7组装好后，通过启动步进电机13，带动两侧的螺旋片14深入地下进行底座5的固定；

S3：加水渗透：判断取样位置是否干燥，判定土质干燥，硬度较大后，在地质表层加水，软化土壤；

S4：启动冲击机构：设定冲击气缸30的冲击数值，并启动冲击气缸30，使其反复冲击铁块34，使取样管38深入地下进行取样；

S5：旋转取样机构：启动气动夹29使其夹持在取样机构7的外壁，再启动第二步进电机23，带动气动夹29沿着滑槽28的方向小幅度往复转动，使周边土壤松动；

S6：提取取样管：降低冲击气缸30的冲击速度，并打开电磁片32的电源，使其通磁连接铁块34，并在往复运动中带动取样机构7上移脱离地面；

S7：取出样本：取下取样管38，再取下螺纹连接套筒35和钻管40，取出取样管38中的样本，在提取取样管38时，通过启动第二步进电机23，使齿轮25转动，并带动与齿轮25啮合的弧形齿条26沿着取样机构7为中心轴沿着滑槽28进行小距离往复转动，进而通过气动夹29带着取样管38进行小距离往复旋转运动，在凸条37的作用下，使土下的凸条37作用于周边土壤，从而降低提取取样管38时的所需力度，起到保障冲击气缸30的使用寿命和提高取样管38的提取效率的效果。

工作原理：取样工作准备时，将两片取样管38合起，并利用螺纹内套筒36和第二螺纹内套筒39连接螺纹连接套筒35和钻管40完成取样管38的安装，并利用限位机构4对底座5进行固定，在对底座5进行固定时，通过启动步进电机13，在双同步轮11、同步带10、第二同步带12和同步轮9的作用下，带动套筒22进行旋转，进一步的，基于螺杆19通过卡块20卡接在卡槽21的内壁，同时螺杆19的外壁与螺纹套筒17啮合，从而使螺杆19的运动路径为向下旋转，从而带动钻杆18和螺旋片14旋转钻入地下，深入后，基于螺旋片14卡接在地下进行限位，避免冲击机构3在向下冲击时造成晃动，影响取样机构7的取样方向，通过利用螺旋片4限位的方式保障固定稳定性，而不是通过设备自身重量进行压制，从而可在有效降低设备本身重量的同时加强设备的固定稳定程度，固定底座5后，再通过启动冲击气缸30反复冲击铁块34，使取样管38深入地下进行取样，取样完成后提取取样管38前，通过启动第二步进电机23，使齿轮25转动，并带动与齿轮25啮合的弧形齿条26沿着取样机构7为中心轴沿着滑槽28进行小距离往复转动，进而通过气动夹29带着取样管38进行小距离往复旋转运动，在凸条37的作用下，使土下的凸条37作用于周边土壤，从而降低提取取样管38时的所需力度，再通过降低冲击气缸30的冲击速度，并打开电磁片32的电源，使其通磁连接铁块34，并在往复运动中带动取样机构7上移脱离地面即可完成取样工作。

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局限于此，任何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 (9)

1.一种地质勘探取样设备，包括底座(5)，其特征在于，所述底座(5)的顶端连接有多个支撑导杆(1)，多个所述支撑导杆(1)的顶端连接有顶架(2)，所述顶架(2)的内壁设置有冲击机构(3)，所述冲击机构(3)的底端连接有取样机构(7)，所述底座(5)的顶端外壁设置有限位机构(4)和转动机构(6)，所述限位机构(4)包括四个支撑架(8)，多个所述支撑架(8)两两对称，且其中两个支撑架(8)位于冲击机构(3)的两侧，位于冲击机构(3)两侧的支撑架(8)的内壁分别设置有连接板(16)，且连接板(16)的中心位置设置有螺纹套筒(17)，所述螺纹套筒(17)的内壁啮合有螺杆(19)，所述螺杆(19)的底端固定连接有钻杆(18)，且钻杆(18)的外壁设置有螺旋片(14)，所述螺杆(19)的顶端连接有卡块(20)，所述螺杆(19)的外部设置有套筒(22)，且套筒(22)的内壁设置有卡槽(21)，所述卡块(20)活动卡接在卡槽(21)内，所述套筒(22)的顶端设置有同步轮(9)，另两个所述支撑架(8)的顶端设置有双同步轮(11)，且其中一个双同步轮(11)的底端连接有步进电机(13)，两个所述双同步轮(11)的外壁同时连接有同步带(12)，且双同步轮(11)和同步轮(9)的外壁同时连接有第二同步带(10)。

2.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述底架(5)的顶端内壁设置有两个方形孔(15)，且两个方形孔(15)呈对称设置，两个所述方形孔(15)位于钻杆(18)的正下方。

3.根据权利要求1所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述冲击机构(3)包括冲击气缸(30)，且冲击气缸(30)设置在顶架(2)的内壁，所述冲击气缸(30)的底端固定连接有冲击块(31)，所述冲击块(31)的底端内壁设置有电磁片(32)。

4.根据权利要求3所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述冲击块(31)通过电磁片(32)连接有铁块(34)，所述铁块(34)的底端固定连接有螺纹连接套筒(35)，所述铁块(34)的外壁等密度连接有多个限位架(33)，且多个限位架(33)套接在多个支撑导杆(1)上。

5.根据权利要求4所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述取样机构(7)包括取样管(38)，且取样管(38)的外壁等密度设置有多个凸条(37)，所述取样管(38)的顶端连接有螺纹内套筒(36)，且取样管(38)的底端连接有第二螺纹内套筒(39)。

6.根据权利要求5所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述螺纹内套筒(36)啮合于螺纹连接套筒(35)的内部，所述第二螺纹内套筒(39)的外壁啮合有钻管(40)，所述螺纹内套筒(36)、取样管(38)和第二螺纹内套筒(39)同时从对称轴分为两片。

7.根据权利要求6所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述转动机构(6)包括第二支撑架(24)，所述第二支撑架(24)位于底座(5)的顶端，所述第二支撑架(24)的内部设置有齿轮(25)，所述齿轮(25)的顶端连接有第二步进电机(23)。

8.根据权利要求7所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，所述齿轮(25)的外壁啮合有弧形齿条(26)，所述弧形齿条(26)的底端连接有滑块(27)，所述底座(5)的顶端内壁设置有滑槽(28)，所述滑块(27)位于滑槽(28)的内部，所述弧形齿条(26)的一侧外壁连接有气动夹(29)。

9.一种地质勘探取样方法，应用于权利要求8所述的一种地质勘探取样设备，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1：组装取样机构：将两片取样管(38)合起，并利用螺纹内套筒(36)和第二螺纹内套筒(39)连接螺纹连接套筒(35)和钻管(40)；

S2：启动限位机构：取样机构(7)组装好后，通过启动步进电机(13)，带动两侧的螺旋片(14)深入地下进行底座(5)的固定；

S3：加水渗透：判断取样位置是否干燥，判定土质干燥，硬度较大后，在地质表层加水，软化土壤；

S4：启动冲击机构：设定冲击气缸(30)的冲击数值，并启动冲击气缸(30)，使其反复冲击铁块(34)，使取样管(38)深入地下进行取样；

S5：旋转取样机构：启动气动夹(29)使其夹持在取样机构(7)的外壁，再启动第二步进电机(23)，带动气动夹(29)沿着滑槽(28)的方向小幅度往复转动，使周边土壤松动；

S6：提取取样管：降低冲击气缸(30)的冲击速度，并打开电磁片(32)的电源，使其通磁连接铁块(34)，并在往复运动中带动取样机构(7)上移脱离地面；

S7：取出样本：取下取样管(38)，再取下螺纹连接套筒(35)和钻管(40)，取出取样管(38)中的样本。

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