CN115949342B - 一种地质采样背包钻机 - Google Patents

Abstract

一种地质采样背包钻机，包括支撑外壳、钻机、转动座圈，其中，钻机可移动地设置在支撑外壳内部，外壳支架经限位转动器可拆卸地连接至支撑外壳上，且两者角度可变，转动座圈设置在支撑外壳表面，其位置介于钻杆尖端与外壳支架之间，转动座圈能够以钻杆为轴自转，其表面还设置有环绕钻杆分布有座圈转动器用于可拆卸地连接辅助撑杆，使得辅助撑杆和外壳支架对钻机形成协同支撑，同时，钻杆分别穿过支撑外壳表面和转动座圈；外壳支架和辅助撑杆能够对倾斜钻进的钻机和支撑外壳进行支撑，使得钻机能够以倾斜状态进行稳定钻进，同时还能够有效抵消钻机过程中的振动并稳定钻机的重心，确保钻孔结构的稳定以及收集到的岩样的质量。

Description

一种地质采样背包钻机

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种地质采样背包钻机。

背景技术

野外地质采样中经常进行的采样工作主要可以分为土壤采样和岩石采样，在调查采样过程中，需要在选定的区域范围内收集土壤或者岩石样品，根据样品所反映出来的实际状态研究区域内地质条件形成的规律，为科学研究和进一步的地质找矿工作提供基础地质资料，是后续进行矿产资源勘查、部署提供必要资料的基础性工作，具有重要的意义。

在野外地质调查的岩石采样方面，其采样方式可分为地表采样和地下采样，两者的区别在于采样的对象不同，地表采样往往针对的是可见的表层岩石结构，而地下采样的对象则是埋藏在地面以下的地下岩石结构，纵然采样环境有所不同，但对于两者采样作业却均需要借助相应的采样工具如钻机才能得以顺利进行；而针对两者进行采样的钻机也往往存在有较大差异，如地下采样用的钻机需要克服地表下的土层与岩石层的深层阻碍，其结构多为体积较大的支架式钻机，转运与组装的工作量巨大，适用于深层岩石样品的钻探和抽取。与之相对的用于地表岩石和浅层岩石采样用的钻机，其结构则相应地会更加紧凑，往往以背包式钻机的形式被勘探人员所携带，便于运至地形复杂的地表位置采取所需的地表岩石样品。

可以看到，用于地表采样的背包式钻机为了便于携带，需要削减大量的附加结构，其中就包括支架式钻机中常用的用于稳定钻进方向的支架结构，因此目前市面上的背包式钻机多采用握把+钻杆的结构进行稳定，在工作时需要使用者扶住握把，将钻机整体的重心稳定在钻杆上然后竖直向下钻进，才能有效控制钻机的钻进方向，避免钻杆受钻机重心影响偏离正常的钻进方向，此处的钻杆本身既是钻进工具，同时也成为了提供稳定的支点。

由此可见，为避免钻机的钻进方向受到钻机重心影响，设备操纵者将很难采用钻头竖直向下以外的方式进行钻进，即便对于地表岩石也需要设备操纵者位于岩石上方竖直向下进行钻取；而对于某些无法进行竖直向下钻进的岩石结构——如岩壁上部分露出的倾斜岩石，钻机将很难在此类条件下进行使用，即使能够通过人工托举支撑钻机的方式强行进行倾斜钻进，其钻进方向也很可能因为钻机本身的振动和重心偏移共同作用而导致进一步偏移，最终影响采集到的岩石样本的质量，同时钻进偏移而发生弯曲的钻孔也不利于将采集得到的岩石样品从岩石上分离，使得背包式钻机在针对此类岩石的使用受到明显地限制。

此外，钻机在钻进岩石过程中将受到岩石的作用力，使得钻机不可避免地会出现振动，该现象在坚硬的岩石样本中尤为突出，由于背包式钻机缺乏用于稳定的支架结构，对应的措施往往是使用者依靠人力稳定钻机的振动，一方面人力对抗背包式钻机钻进过程中振动的效果有限，容易使得获取的岩石样本产生系统误差，另一方面也极大地消耗了人工成本，降低了工作效率。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种用于岩石钻进的地质采样背包钻机，其带有相应的辅助支撑结构，有效克服了背包式钻机在岩石钻进过程中因振动和重心影响而导致钻进方向变化，进一步影响采集过程顺利的进行和收集到的岩石样本质量的问题。

为解决上述至少一个技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种地质采样背包钻机，包括支撑外壳、钻机、转动座圈，其中，支撑外壳为内部中空的容器，其表面设置有至少一组用于连接外壳支架的限位转动器，所述外壳支架经限位转动器可拆卸地连接至支撑外壳上，对支撑外壳起到支撑作用，其中，限位转动器能够使得部分外壳支架与能够平行于支撑外壳中轴所在水平面的平面所构成的夹角的角度在0°-90°的范围内任意取值；可以看到，限位转动器的作用是将支撑外壳限制在一定的角度上，使其与外壳支架之间保持一个固定的角度，该角度为根据实际情况所确定的钻机在岩石表面的钻进角度。

钻机上连接有钻杆，钻机用于驱动钻杆和相应钻取设备，且钻机的表面形状与支撑外壳的内部中空形状相匹配，其能够在支撑外壳中移动，于本领域现有技术中所采用的钻机结构类似，本发明中的钻机也是通过连接钻杆的方式为钻杆上的钻头提供动力的，钻杆与钻机之间采用的是本领域常见的可拆卸连接，而当钻机在钻进作业中时，支撑外壳在外壳支架的作用下保持固定，钻机需要在支撑外壳中保持移动来体现钻进效果，为了钻机能够在支撑外壳中顺利移动，本发明中所采用的的钻机外形与支撑外壳的内部中空形状相匹配；值得注意的是，本发明中针对钻机部分的外形的限制并非是要对钻机内部的工作结构进行限制，而仅仅是为了匹配支撑外壳的内部形状，即本发明中的钻机基本结构与现有技术中的钻机基本结构相同，钻进原理也相同，均是在电机的驱动下带动钻杆转动产生钻进效果，因此可以理解的是，现有技术中的任意背包式钻机在包裹了与本发明中支撑外壳内部相匹配的外壳之后，其均能够设置在本发明的支撑外壳内部实现与本发明中钻机相同的功能。

转动座圈设置在支撑外壳表面，其位置介于钻杆尖端与外壳支架之间，转动座圈能够以钻杆为轴自转，转动座圈表面还设置有环绕钻杆分布的至少两组座圈转动器用于可拆卸地连接辅助撑杆，且座圈转动器能够使得辅助撑杆与钻杆的共同平面夹角角度在0°-90°的范围内任意取值，即转动座圈上的辅助撑杆能够以座圈转动器为轴进行转动，而针对不同的作业条件，转动座圈处的支撑状态相应地会有不同，辅助撑杆通过座圈转动器调节角度，使其总能指向周围环境所能够提供的最优支撑点，在使用时，首先将转动座圈转至特定位置上，再调节连接在转动座圈上辅助撑杆转动至适宜角度，使得辅助撑杆能够稳定地接触支撑在周围环境能够提供的最优支撑点上，从而进一步稳定整个钻机；钻杆分别穿过支撑外壳表面和转动座圈，可以看到，外壳支架和辅助撑杆对钻杆形成了至少两个方位上的支撑，相比于单独使用外壳支架或者辅助撑杆，其对钻杆的支撑稳定性得以有效提高。

本发明起到的技术效果是：

1、外壳支架能够对倾斜状态下进行钻进的钻机和支撑外壳进行支撑，辅助撑杆可根据作业现场的实际情况进一步稳定钻机在钻进岩石时的重心，相比于大型钻机的支架结构，本发明中的外壳支架和辅助撑杆便于拆卸携带和设置，在不妨碍背包钻机正常携带使用的情况下，能够用于协助钻机能够以倾斜状态进行稳定钻进或取样过程，保证钻孔结构和岩石样品的完整，无需额外的人力支撑，扩大了背包钻机的适用范围。

2、外壳支及辅助撑杆架还能够有效抵消钻机过程中的振动并稳定钻机的重心，减少用于稳定钻机的人力成本，确保钻孔结构的稳定以及收集到的岩样的质量，有效提高了钻进岩石作业的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明整体结构立体示意图；

图2是本发明中限位转动器的结构示意图；

图3是本发明中托举系统的结构示意图；

图4是本发明中支撑外壳上固定盖位置的示意图；

图5是本发明中支撑外壳内部立体剖面图；

图6是本发明中辅助撑杆的结构示意图；

图7是本发明中限位杆处的局部放大图；

图8是本发明中夹角A以及平面B的位置示意图；

图9是本发明中夹角C的位置示意图；

图10是本发明设置取芯筒后的整体结构示意图；

图中，1000-支撑外壳、1100-限位转动器、1101-支撑夹片、1102-连接块、1103-连接口、1104-支撑转轴、1105-接触片、1106-固定槽、1107-限位杆、1108-支撑弹簧、1109-固定螺栓、1110-卡齿、1111-卡槽、1200-托举系统、1201-托举板、1202-托举滑块、1203-连接滑块、1204-活塞杆、1205-活塞缸、1206-回液通路、1207-通路开关、1208-排液通路、1209-单向阀、1210-油缸、1211-弹簧活塞、1212-托举滑槽、1213-滑块槽、1300-固定盖、2000-钻机、2100-联轴器、2200-供水管、2300-握把、3000-转动座圈、3100-座圈转动器、3200-转动把手、3300-辅助撑杆、3301-外套管、3302-内套管、3303-连接头、4000-钻杆、5000-外壳支架、6000-取芯筒、A-外壳支架与平行于支撑外壳中轴所在水平面的平面构成的夹角、B-平行于支撑外壳中轴所在水平面的平面、C-辅助撑杆与钻杆的共同平面夹角。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

实施例：

参见图1，一种地质采样背包钻机，

包括支撑外壳1000、钻机2000、转动座圈3000，其中，支撑外壳1000为内部中空的容器，其表面设置有至少一组用于连接外壳支架5000的限位转动器1100，本实施例中，限位转动器1100的数量为一组，其上连接有外壳支架5000，外壳支架5000经限位转动器1100可拆卸地连接至支撑外壳1000上，对支撑外壳1000起到支撑作用，其中，本实施例中所采用的外壳支架5000的类型包括但不限于目前本领域常规使用的三脚架、多脚架，可以看到，现有技术中能够起到组合支撑作用的支架均能够运用在本实施例中起到相应的支撑作用，因此，在本实施例中应用的支架与常规支架的唯一区别就在于其支撑端上特异性地设置有一个结合处用于与限位转动器1100相结合，同时，考虑到材料成本以及携带便利性，本实施例中的外壳支架5000优选采用三脚架的形式。

限位转动器1100能够使得部分外壳支架5000与能够平行于支撑外壳1000中轴所在水平面的平面B所构成的夹角A的角度在0°-90°的范围内任意取值，参见图8，限位转动器1100的作用是连接外壳支架5000与支撑外壳，同时限位转动器1100需要使得支撑外壳1000能够与外壳支架5000相对转动，在外壳支架5000支撑于地面固定的情况下，能够以外壳支架5000为支点调整角度的实际上就是支撑外壳1000，限位转动器1100在此起到的作用实际上是允许支撑外壳1000转动至所需角度后对其进行固定，即调整图8中所示平面B与用于直接支撑的外壳支架5000上端的夹角A的角度，进而调整放置在支撑外壳1000内部的钻机2000以及其连接的钻杆4000的指向角度。

因此，为实现上述限位转动器1100的转动后固定作用，在本实施例中，限位转动器1100采用如图2所示的结构，包括支撑夹片1101、连接块1102、固定槽1106，其中，至少两组支撑夹片1101和固定槽1106设置在支撑外壳1000表面，其中两组支撑夹片相对设置，两组支撑夹片1101之间连接设置有支撑转轴1104，连接块1102套设在支撑转轴1104上，使得连接块1102能够绕支撑夹片1101之间的支撑转轴1104转动，连接块1102上设置有用于连接外壳支架5000的连接口1103，连接块1102上还设置有同样可绕支撑转轴1104转动的接触片1105，连接口1103的作用是用于可拆卸地连接外壳支架5000，其连接方式包括但不限于扣接、铰接、粘接、榫卯连接和螺纹连接，为便于拆卸，本实施例中采用螺纹连接的方式将外壳支架5000远离支腿的一部分连接在连接口1103，从而将外壳支架5000以限位转动器1100、支撑外壳1000的顺序连接在支撑外壳1000上，由前述可知，实际设置时外壳支架5000位置固定无法任意移动，这样与之相连的连接块1102同样会被固定，从而在支撑转轴1104处形成旋转支点，使得支撑夹片1101和与之相连的支撑外壳1000绕支撑转轴1104任意转动，以此实现前述的允许支撑外壳1000转动至所需角度的作用；

进一步的，固定槽1106内置有带有支撑弹簧1108的限位杆1107，其能够在支撑弹簧1108的作用下移动，限位杆1107能够与绕支撑转轴1104转动至任意位置的接触片1105保持接触并将接触片1105固定在当前所在位置上，限位杆1107通过固定槽1106上螺纹设置的能够与限位杆1107接触的固定螺栓1109和支撑弹簧1108共同固定位置，支撑外壳1000在转动至任意所需角度后，需要有相应的结构对其进行限位固定，因此，本实施例中采用固定槽1106和内置限位杆1107的形式对支撑外壳1000进行限位固定，其固定的基本原理为利用限位杆1107与连接块1102上的接触片1105的摩擦进行固定，可以看到，该固定方式需要限位杆1107与接触片1105持续接触才能够产生足够的摩擦力，因此固定槽1106内部设置有支撑弹簧1108对限位杆1107提供推力，确保限位杆1107能够保持向外运动的趋势与接触片1105相接触，可以理解的是，接触片1105的角度和面积应当确保限位杆1107能够始终与之接触，在未使用时连接块1102可以转动至与支撑外壳1000平行，而通常在使用时连接块1102将垂直于支撑外壳1000，或者当支撑外壳1000转动后两者采用小于90°的夹角，即接触片1105至少需要在转动角度为0°-90°之间保持与限位杆1107的接触；而当限位杆1107在支撑弹簧1108的推动下与转过一定角度接触片1105接触之后，需要限位杆1107保持该位置固定，以此进一步保持与之接触的接触片1105摩擦固定，由此在固定槽1106上引入固定螺栓1109对限位杆1107实施挤压固定，当限位杆1107需要移动时，退出固定螺栓1109，此时可以转动支撑外壳1000，使得接触片1105于支撑外壳1000产生相对转动，从而将限位杆1107挤压至适宜位置，之后旋入固定螺栓1109对限位杆1107实施挤压固定，使得限位杆1107、接触片1105、连接块1102、支撑外壳1000等结构保持当前的结构无法运动，实现了上述角度调节后的固定作用。

在一些实施方式当中，接触片1105上与限位杆1107的接触面可以为图7所示的带有卡齿1110的粗糙面，限位杆1107上与接触片1105的接触面为粗糙面，卡齿1110将限位杆1107上的粗糙面卡住固定，在不引入外力作用的情况下，接触片1105与限位杆1107之间会因为粗糙面和卡齿1110之间的摩擦而实现固定，进而固定连接在限位杆1107上的支撑外壳1000和接触片1105，此外，接触片1105与限位杆1107之间还可以采用如两者的接触面上均设置啮合齿进行啮合的方式固定两者，或者在接触片1105的接触面上设置与限位杆1107接触部分相匹配的凹槽用于匹配固定两者，在本实施例中采用上述的粗糙面与卡齿1110的方式固定接触片与限位杆1107。

在一些实施方式中，限位杆1107上表面上可以设置多组卡槽1111，固定螺栓1109能够伸入卡槽1111中固定限位杆1107，由于直接将固定螺栓1109以垂直与限位杆1107的角度对其产生挤压的固定作用较为有限，因此在本实施例中采用所述结构，即在限位杆1107表面设置卡槽1111，用于卡设固定螺栓1109，使得限位杆1107能够获得更加良好的固定效果。

钻机2000上连接有钻杆4000，钻机2000用于驱动钻杆4000和相应钻取设备，且钻机2000的表面形状与支撑外壳1000的内部中空形状相匹配，其能够在支撑外壳1000中移动，本领域常用的背包钻机多采用如图1中所示的联轴器2100及供水管2200结构用于连接钻杆，其目的是便于携带和更换钻杆，因此本发明中钻机采用与本领域相同的方式连接钻杆4000和钻机2000，同时，一般来说，外形匹配只需在设备表面添加一层相应结构的外壳，其内部结构无需与现有设备产生明显区别，因此本发明中的钻机2000内部驱动结构与现有技术中的背包钻机的结构并无本区别，在此不再赘述。

参见图1，支撑外壳1000上还设置有转动座圈3000，钻杆4000分别穿过支撑外壳1000表面和转动座圈3000，转动座圈3000设置在支撑外壳1000表面，其位置介于钻杆4000尖端与外壳支架5000之间，转动座圈3000能够以钻杆4000为轴自转，转动座圈3000表面还设置有环绕钻杆4000分布的至少两组座圈转动器3100用于连接辅助撑杆3300，本实施例中采用等间距分布的三组座圈转动器3100环绕设置在转动座圈3000上，钻机2000在支撑外壳1000中可以移动，由此可知在工作时设备整体的重心可能发生变化，因此需要在钻杆4000的前进方向上补充支撑点用于提高设备的稳定性能，因此支撑外壳1000上引入了能够旋转的转动座圈3000，而转动座圈3000上还设置有座圈转动器3100用于连接辅助撑杆3300，使得如图9中所示的辅助撑杆3300与钻杆4000的共同平面夹角C角度在0°-90°的范围内任意取值，即可以允许辅助撑杆3300沿座圈转动器3100在0°-90°任意转动并保持固定，这样就实现了辅助撑杆3300能够环绕钻杆4000选取0°-90°的任意角度进行支撑，其目的是钻机2000以倾斜角度钻进岩石时，辅助撑杆3300可利用该结构支撑在最近的岩石结构、地面或岩壁上，从而在钻进方向上引入额外的支撑点，进一步消解钻进时产生的振动，确保钻杆4000的稳定钻进。其中，为实现所述功能，转动座圈3000可采用类似回转支承的结构进行设置，使得转动座圈3000能够任意旋转，而对于座圈转动器3100需要为辅助撑杆3300提供的转动固定功能，可将座圈转动器3100设置为与前述限位转动器1100相似的结构得以实现所需功能，因此，座圈转动器3100的具体结构在此不再赘述。

本实施例中，转动座圈3000上设置有转动把手3200用于控制转动座圈3000自转，方便使用者调节转动座圈3000的转动角度。

参见图10，在一些实施方式中，钻杆4000尖端可由常规设置的钻头更换为取芯筒6000，利用用取芯筒6000对岩石样品进行采集，采集过程同样受到外壳支架5000和辅助撑杆3300的支撑作用，消除采样过程中钻机2000振动对取芯筒6000指向和切割的影响，确保采集到的岩石样品的质量。

由图3和图5所示，本实施例中支撑外壳1000中设置有托举系统1200用于支撑钻机2000移动，由于支撑外壳1000在外壳支架5000和辅助撑杆3300的作用下会保持固定状态，而钻机2000的钻进过程需要保持钻头方向上的位移，因此设置托举系统1200用于满足钻机2000在外壳支架5000中的移动需求，其中，托举系统1200包括托举板1201、活塞缸1205、油缸1210，活塞缸1205和油缸1210内置于支撑外壳1000侧壁内，托举板1201以部分结构在支撑外壳1000内部径向分布的形式紧贴支撑外壳1000内表面设置，即形成了由支撑外壳1000内壁指向支撑外壳1000中轴的板体结构，使得钻机2000能够放置在托举板1201上；

活塞缸1205上的活塞杆1204能够推动与之相连的连接滑块1203，连接滑块1203依次与托举滑块1202、托举板1201相连接，使得连接滑块1203实质上与托举滑块1202和托举板1201形成了一个整体，这样活塞缸1205上的活塞杆1204推动对象的实质上就是托举板1201，托举板1201将移动与活塞杆1204相同的形成，且支撑外壳1000内表面上平行于钻杆4000方向设置有托举滑槽1212，支撑外壳1000侧壁内平行于钻杆4000方向设置有滑块槽1213，使得活塞杆1204能够推动连接滑块1203在滑块槽1213中运动，并带动与之相连的托举滑块1202在托举滑槽1212中同步运动，进而带动与托举滑块1202相连的托举板1201沿托举滑槽1212在支撑外壳1000侧壁上同步运动；

油缸1210能够通过管路向活塞缸1205供油，驱动活塞杆1204在滑块槽1213中运动，油缸1210通过均设置在支撑外壳1000中的回液通路1206和排液通路1208连接至活塞缸1205的油路中，其中，回液通路1206上设置有通路开关1207，在一些实施方式中，通路开关1207的形式包括但不限于手动开关、有线电磁开关和无线遥控开关，为便于使用者操作且节省支撑外壳1000内部空间，本实施例中通路开关1207为手动开关，其操作端位于支撑外壳1000表面；排液通路1208上设置有通过方向为由活塞缸1205到油缸1210的单向阀1209；油缸1210中还设置有弹簧活塞1211，弹簧活塞1211始终对油缸1210中的液压油保持提供压力，可以看到，弹簧活塞1211由于始终对油缸1210中的液压油保持提供压力，将使得液压油始终存在从油缸1210流入活塞缸1205的趋势，而排液通路1208上设置的是单向阀1209，液压油无法从此管路进入活塞缸1205，只能通过回液通路1206进入活塞缸1205，当通路开关1207关闭后，液压油只能单向由活塞缸1205进入油缸1210，并将压力作用在弹簧活塞1211上，由于弹簧活塞1211具有的复位弹力可对活塞缸1205中的液压油提供压力，此时将钻机2000放置在托举板1201上能够保持稳定状态，而在钻进过程中需要推动钻机2000向岩石中深入钻杆4000时，使用者对钻机2000施加轴向压力，即可推动钻机2000和托举板1201一同向钻杆4000指向的方向移动；而在钻探完毕撤除钻机2000之后，打开保持关闭的通路开关1207，弹簧活塞1211因为其复位作用会将油缸1210中因为钻机2000挤压而额外充入的液压油经回液通路1206返排回活塞缸1205，使得活塞杆1204推动托举板1201沿托举滑槽1212运动至顶部，为下一次托举支撑钻机2000做好准备。

钻机2000上设置有握把2300，当钻机2000位于支撑外壳1000内部时，握把2300延伸出支撑外壳1000，且握把2300位于与钻杆4000相对的一侧，在钻进过程中，使用者握住握把2300用于稳定钻机，并将整体重心稳定在外壳支架5000和辅助撑杆3300之间即可实现稳定钻进，在一些实施方式中，支撑外壳1000上铰接设置有固定盖1300，固定盖1300能够将钻机2000限制在支撑外壳1000内部，即将钻机2000卡设在支撑外壳1000内部，避免因为钻进过程中的振动导致钻机2000从支撑外壳1000中脱出，握把2300能够穿过对钻机2000进行限制状态下的固定盖1300延伸至支撑外壳1000外部，对握把2300的抓握不会受到妨碍。

为了便于携带，辅助撑杆3300优选可固定的伸缩结构，在一些实施方式当中，辅助撑杆3300可采用阻尼伸缩结构、螺栓固定伸缩结构、螺纹伸缩结构，而在本实施例中，辅助撑杆3300包括外套管3301和内套管3302，外套管3301上设置同轴有用于与座圈转动器3100连接的连接头3303，内套管3302螺纹连接设置在外套管3301内部，其能够调整延伸出外套管3301的长度，即采用内外套管形式的螺纹伸缩结构组成辅助撑杆3300，同时连接头3303与座圈转动器3100的连接方式同样为螺纹连接。

本发明在工作时，设备转移至采样区域后，将支撑外壳、钻机、钻杆、钻头、取芯筒、外壳支架等部件先后按照图1与图10所示的结构进行组装，并根据实际地形和钻探需要调节好支撑外壳与外壳支架的角度，同时设置辅助撑杆支撑在相邻的支撑点上，辅助撑杆的数量可根据需要任意减少，从而为钻机提供稳定的支撑环境，之后即可以倾斜角度对岩石实施钻进采样，有效地提高了背包钻机所能够应用的场景。

同时，在可以进行竖直向下钻进采样的场合中，一方面可以选择将钻机从支撑外壳中取出直接竖直使用，另一方面也可在添加支撑外壳的情况下使用钻机，此时可利用转动座圈上的辅助撑杆作为稳固支架支撑钻机竖直向下钻取岩石样本，保证了竖直钻进过程中钻机的稳定性，进一步提高了采取到的岩石样本质量，有效避免出现钻孔倾斜、振动卡钻等问题出现，可以看到，本发明中设置有辅助支撑系统的背包钻机在便于携带的同时，还能够有效确保钻采岩石样本过程的稳定进行，具有广阔的应用范围。

在本发明的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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和简化描述，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，不能理解为对本发明的限制。

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实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种地质采样背包钻机，其特征在于，包括支撑外壳(1000)、钻机(2000)、转动座圈(3000)，其中，支撑外壳(1000)为内部中空的容器，其表面设置有至少一组用于连接外壳支架(5000)的限位转动器(1100)，所述外壳支架(5000)经限位转动器(1100)可拆卸地连接至支撑外壳(1000)上，对支撑外壳(1000)起到支撑作用，其中，限位转动器(1100)能够使得部分外壳支架(5000)与能够平行于支撑外壳(1000)中轴所在水平面的平面(B)所构成的夹角(A)的角度在0°-90°的范围内任意取值；

所述限位转动器(1100)包括支撑夹片(1101)、连接块(1102)、固定槽(1106)，其中，至少两组支撑夹片(1101)和固定槽(1106)设置在支撑外壳(1000)表面，两组支撑夹片(1101)之间连接设置有支撑转轴(1104)，连接块(1102)套设在支撑转轴(1104)上，且能够绕支撑转轴(1104)转动，连接块(1102)上设置有用于连接外壳支架(5000)的连接口(1103)，连接块(1102)上还设置有同样可绕支撑转轴(1104)转动的接触片(1105)；固定槽(1106)内置有带有支撑弹簧(1108)的限位杆(1107)，其能够在支撑弹簧(1108)的作用下移动，限位杆(1107)能够与绕支撑转轴(1104)转动至任意位置的接触片(1105)保持接触并将接触片(1105)固定在当前所在位置上，限位杆(1107)通过固定槽(1106)上螺纹设置的能够与限位杆(1107)接触的固定螺栓(1109)和支撑弹簧(1108)共同固定位置；

钻机(2000)上连接有钻杆(4000)，钻机(2000)用于驱动钻杆(4000)和相应钻取设备，且钻机(2000)的表面形状与支撑外壳(1000)的内部中空形状相匹配，其能够在支撑外壳(1000)中移动；

转动座圈(3000)设置在支撑外壳(1000)表面，其位置介于钻杆(4000)尖端与外壳支架(5000)之间，转动座圈(3000)能够以钻杆(4000)为轴自转，其表面上设置有转动把手(3200)用于控制转动座圈(3000)自转，转动座圈(3000)表面还设置有环绕钻杆(4000)分布的至少两组座圈转动器(3100)用于可拆卸地连接辅助撑杆(3300)，且座圈转动器(3100)能够使得辅助撑杆(3300)与钻杆(4000)的共同平面夹角(C)角度在0°-90°的范围内任意取值；

钻杆(4000)分别穿过支撑外壳(1000)表面和转动座圈(3000)。

2.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述接触片(1105)上与限位杆(1107)的接触面为带有卡齿(1110)的粗糙面，限位杆(1107)上与接触片(1105)的接触面为粗糙面，卡齿(1110)将限位杆(1107)上的粗糙面卡住固定。

3.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述限位杆(1107)上表面上设置有多组卡槽(1111)，固定螺栓(1109)能够伸入卡槽(1111)中固定限位杆(1107)。

4.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述支撑外壳(1000)中设置有托举系统(1200)用于支撑钻机(2000)移动，其中，托举系统(1200)包括托举板(1201)、活塞缸(1205)、油缸(1210)，活塞缸(1205)和油缸(1210)内置于支撑外壳(1000)侧壁内，托举板(1201)以部分结构在支撑外壳(1000)内部径向分布的形式紧贴支撑外壳(1000)内表面设置，钻机(2000)能够放置在托举板(1201)上与托举板(1201)一起共同向钻杆(4000)方向移动，活塞缸(1205)上的活塞杆(1204)能够推动与之相连的连接滑块(1203)，连接滑块(1203)依次与托举滑块(1202)、托举板(1201)相连接，且支撑外壳(1000)内表面上平行于钻杆(4000)方向设置有托举滑槽(1212)，支撑外壳(1000)侧壁内平行于钻杆(4000)方向设置有滑块槽(1213)，使得活塞杆(1204)能够推动连接滑块(1203)在滑块槽(1213)中运动，并带动与之相连的托举滑块(1202)在托举滑槽(1212)中同步运动，进而带动与托举滑块(1202)相连的托举板(1201)沿托举滑槽(1212)在支撑外壳(1000)侧壁上同步运动；油缸(1210)能够通过管路向活塞缸(1205)供油，驱动活塞杆(1204)在滑块槽(1213)中运动。

5.根据权利要求4所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述油缸(1210)通过均设置在支撑外壳(1000)中的回液通路(1206)和排液通路(1208)连接至活塞缸(1205)的油路中，其中，回液通路(1206)上设置有通路开关(1207)，且通路开关(1207)的操作端位于支撑外壳(1000)表面；排液通路(1208)上设置有通过方向为由活塞缸(1205)到油缸(1210)的单向阀(1209)；油缸(1210)中还设置有弹簧活塞(1211)，弹簧活塞(1211)始终对油缸(1210)中的液压油保持提供压力。

6.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述钻杆(4000)上可拆卸地设置有用于岩石样品收集的取芯筒(6000)。

7.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述钻机(2000)上设置有握把(2300)，当钻机(2000)位于支撑外壳(1000)内部时，握把(2300)延伸出支撑外壳(1000)，且握把(2300)位于与钻杆(4000)相对的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述支撑外壳(1000)上铰接设置有固定盖(1300)，固定盖(1300)能够将钻机(2000)限制在支撑外壳(1000)内部，握把(2300)能够穿过对钻机(2000)进行限制状态下的固定盖(1300)延伸至支撑外壳(1000)外部。

9.根据权利要求1所述的一种地质采样背包钻机，其特征在于：所述辅助撑杆(3300)包括外套管(3301)和内套管(3302)，外套管(3301)上设置同轴有用于与座圈转动器(3100)连接的连接头(3303)，内套管(3302)螺纹连接设置在外套管(3301)内部，其能够调整延伸出外套管(3301)的长度。

Images