CN116255140A - 一种用于地质勘探的钻孔取芯设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质工程勘探技术领域，具体是涉及一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，包括固定底座、可调横板、升降机构、旋转机构、随动摇臂、搭台和限位组件，固定底座上设置有若干个销柱；可调横板上铰接有两个开设有圆孔的调平支撑柱；升降机构具有一个升降平台；旋转机构包括驱动竖轴和竖直套筒；随动摇臂包括摆臂、固定夹爪和活动夹爪，活动夹爪与升降平台之间通过钢绳相连；限位组件包括电动夹爪、两个上夹紧块和下夹紧块。本发明能够在倾斜路面使用时，通过适当旋转调平支撑柱来保持可调横板的水平状态，从而保证钻筒竖直向下钻进；本发明中能够根据实际钻进深度，适当增加钻筒的数量，进而钻入更深的土层中进行取样。

Description

一种用于地质勘探的钻孔取芯设备

技术领域

本发明涉及地质工程勘探技术领域，具体是涉及一种用于地质勘探的钻孔取芯设备。

背景技术

钻探是地质勘探工作中的一项重要技术手段，它的目的是从不同深度处取得岩心、矿样、土样等进行分析研究，用以测定岩石和土层的物理、力学等一系列性质和指标，是了解当地地质结构或地质构造的重要手段，可为勘探发掘等提供需要。

我国公告号为CN209483258U的专利，其公开了一种地质钻探快速取芯装置，包括固定座和取芯组件，固定座上插接多个地钉，固定座上开设钻孔，固定座与取芯组件固定连接；取芯组件包括横梁和两个立柱，横梁的两端插接有定位板，定位板通过定位螺栓与立柱连接，横梁两侧设置导柱，横梁中部转动连接有丝杆，丝杆上端穿出横梁连接手柄，丝杆上设置有移动座，移动座一端连接放置框，导柱上滑动连接导套，导套通过连接臂连接至放置框，放置框内设置驱动电机，驱动电机连接有钻筒；固定座上、对应导柱位置螺栓连接支撑柱，支撑柱上端设置转杆，转杆通过双头螺柱分别与支撑柱和导柱连接。

其具有以下不足：首先，该取芯装置的固定座和地钉固连，在平地中使用时尚能保持该固定座的水平，进而进行取样操作，但是一旦需要在一些呈倾斜状的地面上进行取样操作时，该固定座通过地钉设置于地面上后，仅能保持固定座与地面相对平行，而无法保持固定座呈水平状态，即当需要在该位置以下一定深度的土层进行采样操作时，钻筒是倾斜向下插入土层中，而非竖直朝下插入土层中，难以进行精确取样，其次，该装置中的移动座需要手动驱动，增加了操作人员的操作负担，也难以对移动座的移动行程进行精确把控，继而难以确定钻筒的钻进深度，最后，当取样位置较深时，该取芯装置仅通过一根钻筒钻入土层中，而无法将若干根钻筒相连钻入土中，其钻入深度有限，难以深入到目标位置。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种用于地质勘探的钻孔取芯设备。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，包括：

固定底座，其上设置有若干个用于将其固定在地面上的销柱；

可调横板，能够旋转的铰接设置于固定底座上，可调横板上铰接有两个用于将其调节至水平状态的调平支撑柱，且可调横板上开设有用于避让钻筒的圆孔；

升降机构，其具有一个能够竖直升降的升降平台；

设置于升降平台上的旋转机构，包括与圆孔同轴设置且能够旋转的驱动竖轴和同轴滑动设置于驱动竖轴上的竖直套筒，竖直套筒用于与钻筒顶端螺纹连接且竖直套筒与驱动竖轴弹性连接；

设置于可调横板上的随动摇臂，包括一个能够靠近和远离圆孔轴线的摆臂、与摆臂固连的固定夹爪和滑动设置于摆臂上的活动夹爪，活动夹爪与摆臂弹性连接且活动夹爪与升降平台之间通过钢绳相连；

搭台，固定设置于可调横板上且用于搭放位于固定夹爪和活动夹爪之间的钻筒；

设置于可调横板上的限位组件，由上而下包括用于抱紧钻筒的电动夹爪、两个相向抱紧钻筒的上夹紧块和下夹紧块，且钻筒能够在两个下夹紧块之间旋转升降。

优选的，所述随动摇臂还包括固定设置于可调横板上方的固定臂和与固定臂固连的限位支架，所述钢绳穿过限位支架且与限位支架滑动配合，摆臂一端与固定臂相铰接，且摆臂该端还设置有用于迫使摆臂远离圆孔轴线的扭簧，固定夹爪和活动夹爪设置于摆臂的另一端，摆臂上还开设有用于避让钢绳的避让通槽，避让通槽远离扭簧的一端呈圆柱槽结构且滑动夹爪滑动设置于避让通槽该端，滑动夹爪上还固连有两根滑动设置于摆臂内的限位横轴，每根限位横轴上均套设有第二弹簧，且第二弹簧的两端分别抵触摆臂和活动夹爪，固定臂上开设有用于对摆臂限位的弧形沉槽，摆臂上固连有滑动设置于弧形沉槽内的限位竖轴，摆臂位于避让通槽内的一端固连有用于与钢绳相连的第二吊环。

优选的，所述升降机构为固定设置于可调横板上的丝杆滑台，所述丝杆滑台通过第一电机驱动且丝杆滑台的输出端与升降平台固连，所述丝杆滑台的输出端上还固连有第一吊环且第一吊环与钢绳远离第二吊环的一端固连。

优选的，所述旋转机构还包括固定设置于升降平台上的第二电机，第二电机的输出轴竖直朝下且与驱动竖轴同轴固连，驱动竖轴下端开设有两个呈对称状态的轴向沉槽，所述竖直套筒的内圆柱壁上固连有两个内凸块且两个内凸块分别滑动设置于两个轴向沉槽内，驱动竖轴下端还同轴固连有防止竖直套筒脱出的防脱底盖，每个所述轴向沉槽内均设置有两个第一弹簧，且上方第一弹簧的两端分别抵触驱动竖轴和对应内凸块顶部，下方第一弹簧的两端分别抵触防脱底盖和对应内凸块底部。

优选的，所述限位组件还包括两个第一电动推杆和两个第二电动推杆，第一电动推杆和第二电动推杆分别固连于可调横板的上下表面，两个上夹紧块分别与两个第一电动推杆的输出端固连，两个下夹紧块分别与两个第二电动推杆的输出端固连。

优选的，两个上夹紧块和两个下夹紧块的相向端均成型有用于夹紧钻筒的半圆通槽结构，下夹紧块的半圆通槽结构上设置有若干个可旋转的钢珠。

优选的，所述固定底座一端两侧均固连有竖直连接柱，且两个竖直连接柱的顶部铰接设置于可调横板的一端两侧，两个调平支撑柱铰接设置于可调横板的另一端两侧，所述固定底座的两侧固连有两个分别用于卡紧两个调平支撑柱的限位长板。

优选的，所述限位长板的长度方向与固定底座对应侧长度方向相平行，每个所述限位长板上均成型有若干个沿其长度方向首尾相连的限位卡块，限位长板上还开设有若干个一一对应于若干个限位卡块的第一圆槽，调平支撑柱的下端成型有第二圆槽。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一，本发明能够在倾斜路面使用时，通过适当旋转调平支撑柱来保持可调横板的水平状态，从而保证钻筒竖直向下钻进；

其二，本发明中钻筒的钻进过程为自动化操作，极大的减轻了操作人员的操作负担；

其三，本发明中能够根据实际钻进深度，适当增加钻筒的数量，进而钻入更深的土层中进行取样。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图一。

图2是实施例的立体结构示意图二。

图3是图2中A处的局部结构放大图。

图4是图2中B处的局部结构放大图。

图5是实施例的立体结构示意图三。

图6是图5中C处的局部结构放大图。

图7是图5中D处的局部结构放大图。

图8是实施例的随动摇臂、驱动竖轴和竖直套筒的立体结构分解图。

图9是图8中E处的局部结构放大图。

图10是图8中F处的局部结构放大图。

图11是图8中G处的局部结构放大图。

图12是实施例的摆臂、固定夹爪和活动夹爪的侧视图。

图13是图12沿H-H线的剖视图。

图中标号为：

1、固定底座；2、销柱；3、可调横板；4、调平支撑柱；5、钻筒；6、升降平台；7、驱动竖轴；8、竖直套筒；9、随动摇臂；10、摆臂；11、固定夹爪；12、活动夹爪；13、钢绳；14、搭台；15、电动夹爪；16、上夹紧块；17、下夹紧块；18、固定臂；19、限位支架；20、扭簧；21、避让通槽；22、限位横轴；23、第二弹簧；24、弧形沉槽；25、限位竖轴；26、第二吊环；27、丝杆滑台；28、第一电机；29、第一吊环；30、第二电机；31、轴向沉槽；32、内凸块；33、防脱底盖；34、第一弹簧；35、第一电动推杆；36、第二电动推杆；37、竖直连接柱；38、限位长板；39、限位卡块；40、第一圆槽；41、第二圆槽。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图13所示的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，包括：

固定底座1，其上设置有若干个用于将其固定在地面上的销柱2；

可调横板3，能够旋转的铰接设置于固定底座1上，可调横板3上铰接有两个用于将其调节至水平状态的调平支撑柱4，且可调横板3上开设有用于避让钻筒5的圆孔；

升降机构，其具有一个能够竖直升降的升降平台6；

设置于升降平台6上的旋转机构，包括与圆孔同轴设置且能够旋转的驱动竖轴7和同轴滑动设置于驱动竖轴7上的竖直套筒8，竖直套筒8用于与钻筒5顶端螺纹连接且竖直套筒8与驱动竖轴7弹性连接；

设置于可调横板3上的随动摇臂9，包括一个能够靠近和远离圆孔轴线的摆臂10、与摆臂10固连的固定夹爪11和滑动设置于摆臂10上的活动夹爪12，活动夹爪12与摆臂10弹性连接且活动夹爪12与升降平台6之间通过钢绳13相连；

搭台14，固定设置于可调横板3上且用于搭放位于固定夹爪11和活动夹爪12之间的钻筒5；

设置于可调横板3上的限位组件，由上而下包括用于抱紧钻筒5的电动夹爪15、两个相向抱紧钻筒5的上夹紧块16和下夹紧块17，且钻筒5能够在两个下夹紧块17之间旋转升降。

所述随动摇臂9还包括固定设置于可调横板3上方的固定臂18和与固定臂18固连的限位支架19，所述钢绳13穿过限位支架19且与限位支架19滑动配合，摆臂10一端与固定臂18相铰接，且摆臂10该端还设置有用于迫使摆臂10远离圆孔轴线的扭簧20，固定夹爪11和活动夹爪12设置于摆臂10的另一端，摆臂10上还开设有用于避让钢绳13的避让通槽21，避让通槽21远离扭簧20的一端呈圆柱槽结构且滑动夹爪滑动设置于避让通槽21该端，滑动夹爪上还固连有两根滑动设置于摆臂10内的限位横轴22，每根限位横轴22上均套设有第二弹簧23，且第二弹簧23的两端分别抵触摆臂10和活动夹爪12，固定臂18上开设有用于对摆臂10限位的弧形沉槽24，摆臂10上固连有滑动设置于弧形沉槽24内的限位竖轴25，摆臂10位于避让通槽21内的一端固连有用于与钢绳13相连的第二吊环26。

图中未示出圆孔，所述限位支架19上设置有用于减小钢绳13磨损的耐磨衬套(图中未示出)，钢绳13未绷紧拉动第二吊环26时，活动夹爪12在两个第二弹簧23的作用下远离固定夹爪11，升降平台6上升并通过第一吊环29拉紧钢绳13，使得钢绳13拉动第二吊环26后，活动夹爪12克服两个第二弹簧23弹力向着固定夹爪11运动，并最终配合固定夹爪11将钻筒5抱紧，摆臂10、活动夹爪12、搭台14和第二电机30的位置如图2所示，且固定夹爪11上开设有用于夹紧钻筒5的四分之一圆弧槽，而活动夹爪12对应端开设有与该四分之一圆弧槽相配合的半圆槽(参照图9所示，固定夹爪11上的四分之一圆弧槽用于在摆臂10远离圆孔轴线旋转时，使得固定夹爪11能够退出钻筒5)，如此活动夹爪12稍稍远离固定夹爪11后，摆臂10即可带动固定夹爪11和活动夹爪12远离圆孔轴线旋转，并使得固定夹爪11和活动夹爪12脱离第二电机30下方的钻筒5，弧形沉槽24配合限位竖轴25用于在摆臂10旋转至两个极限位置时对摆臂10进行限位(参照图10所示)。

所述升降机构为固定设置于可调横板3上的丝杆滑台27，所述丝杆滑台27通过第一电机28驱动且丝杆滑台27的输出端与升降平台6固连，所述丝杆滑台27的输出端上还固连有第一吊环29且第一吊环29与钢绳13远离第二吊环26的一端固连。

所述第一电机28为私服电机，通过控制第一电机28的转速即可实现升降平台6的精确升降，升降平台6上升并通过钢绳13拉动活动夹爪12靠近固定夹爪11，使得活动夹爪12将钻筒5抱紧在固定夹爪11上后，若升降平台6继续上升并拉动钢绳13，钢绳13下端便能够通过活动夹爪12拉动摆臂10向着圆孔轴线运动，钢绳13的两端分别固连第一吊环29和第二吊环26，中部穿过耐磨衬套，耐磨衬套在减少钢绳13磨损的同时能够对钢绳13进行限位。

所述旋转机构还包括固定设置于升降平台6上的第二电机30，第二电机30的输出轴竖直朝下且与驱动竖轴7同轴固连，驱动竖轴7下端开设有两个呈对称状态的轴向沉槽31，所述竖直套筒8的内圆柱壁上固连有两个内凸块32且两个内凸块32分别滑动设置于两个轴向沉槽31内，驱动竖轴7下端还同轴固连有防止竖直套筒8脱出的防脱底盖33，每个所述轴向沉槽31内均设置有两个第一弹簧34，且上方第一弹簧34的两端分别抵触驱动竖轴7和对应内凸块32顶部，下方第一弹簧34的两端分别抵触防脱底盖33和对应内凸块32底部。

安装时将上方两个第一弹簧34放置于两个轴向沉槽31内，在将两个内凸块32对准两个轴向沉槽31后，将竖直套筒8由下而上套设于驱动竖轴7上，并随后放入下方两个第一弹簧34，最后将防脱底盖33装上，如此两个第一弹簧34将内凸块32弹性压紧在中间，使得竖直套筒8既能够跟随驱动竖轴7旋转，又能够在驱动竖轴7上具有一个沿其轴向小距离位移的旷量，且第二电机30的输出轴始终与圆孔保持同轴状态，从而确保竖直套筒8也与圆孔呈同轴状态，从而便于钻筒5的安装。

所述限位组件还包括两个第一电动推杆35和两个第二电动推杆36，第一电动推杆35和第二电动推杆36分别固连于可调横板3的上下表面，两个上夹紧块16分别与两个第一电动推杆35的输出端固连，两个下夹紧块17分别与两个第二电动推杆36的输出端固连。

两个电动夹爪15固连于可调横板3的顶部且位于两个第一电动推杆35的上方，两个第一电动推杆35同步驱动后能够带动两个上夹紧块16同步相向靠近或远离，两个第二电动推杆36同步驱动后能够带动两个下夹紧块17同步相向靠近或远离，搭台14用于搭设钻筒5的上表面位于两个上夹紧块16和电动夹爪15之间，确保摆臂10上的钻筒5被摆臂10旋转至与圆孔同轴时，钻筒5的下端位于两个上夹紧块16和电动夹爪15之间，如此电动夹爪15的两个输出端靠拢后能够抱紧钻筒5，也方便后续安装多个钻筒5。

两个上夹紧块16和两个下夹紧块17的相向端均成型有用于夹紧钻筒5的半圆通槽结构，下夹紧块17的半圆通槽结构上设置有若干个可旋转的钢珠。

上夹紧块16的半圆通槽结构上设置有用于防止钻筒5旋转和轴向滑动的橡胶垫(图中未示出)，电动夹爪15的两个输出端的相向侧同样成型有用于夹紧钻筒5的半圆通槽结构(图中未示出)，且电动夹爪15的两个半圆通槽结构上均成型有用于防止钻筒5旋转的凸条部(图中未示出)，上夹紧块16、下夹紧块17和电动夹爪15输出端上的半圆通槽结构能够起到自动定心作用，即通过合理设置电动夹爪15、两个第一电动推杆35和第二电动推杆36的位置，能够保证钻筒5被夹紧后，钻筒5与圆孔呈同轴状态，从而便于钻筒5的稳步钻进和后续其余钻筒5的安装，图中未示出钢珠，若干个钢珠可旋转的设置于下夹紧块17的半圆通槽结构上(如何设置钢珠为成熟的现有技术，此处不再赘述)，当两个下夹紧块17将钻筒5夹紧后，若干个钢珠抵触在钻筒5的外表面，而钢珠能够在两个下夹紧块17上万向旋转，故两个下夹紧块17配合若干个钢珠在对钻筒5实现径向限位的同时，不会影响钻筒5的自由旋转和下降。

所述固定底座1一端两侧均固连有竖直连接柱37，且两个竖直连接柱37的顶部铰接设置于可调横板3的一端两侧，两个调平支撑柱4铰接设置于可调横板3的另一端两侧，所述固定底座1的两侧固连有两个分别用于卡紧两个调平支撑柱4的限位长板38。

可调横板3的一端与两个竖直连接柱37相铰接，即可调横板3可绕着其与两个竖直连接柱37顶部的铰接处旋转，由于采样的地面可能为平地，也可能存在斜坡地形，而在斜坡地形采样时，均是将钻筒5竖直向下钻进，而非垂直于斜坡斜向下采样，故在斜坡地形上，通过若干根销柱2将固定底座1固定于地面上后，可将可调横板3在竖直连接柱37顶部适当旋转，配合水平仪(图中未示出)将可调横板3调整至水平状态，再将两个调整支撑柱卡紧在两个限位长板38上。

所述限位长板38的长度方向与固定底座1对应侧长度方向相平行，每个所述限位长板38上均成型有若干个沿其长度方向首尾相连的限位卡块39，限位长板38上还开设有若干个一一对应于若干个限位卡块39的第一圆槽40，调平支撑柱4的下端成型有第二圆槽41。

调平支撑柱4的下端呈用于卡在限位卡块39上的三角尖头状结构(参照图4所示)，将调平支撑柱4旋转后卡在对应限位卡块39上，该钻孔取芯设备中还设置有用于插设于对应第一圆槽40和第二圆槽41中的锁销(图中未示出)，将锁销插设于第二圆槽41和对应第一圆槽40中，即可实现可调横板3在固定底座1上的快速锁定。

工作原理：该钻孔取芯设备中设置有多个钻筒5，且钻筒5呈空心圆柱状结构，当钻进深度较浅，一个钻筒5即可钻至指定位置时，仅使用一个钻筒5即可，而钻进深度较深时，则需使用多个钻筒5，且第一个使用的钻筒5下端设置有钻头而上端成型有内螺纹，其余的钻筒5则下端成型有外螺纹而上端成型有内螺纹，第二个钻筒5的下端能够同轴旋设于第一钻筒5上端，同理后续钻筒5能够依次螺纹连接于上一个钻筒5的上端。

该钻孔取芯设备上还设置有与第一电机28、第二电机30、电动夹爪15、两个第一电动推杆35和两个第二电动推杆36电连接的控制器(图中未示出)，还设置有用于通过控制器控制第一电机28、第二电机30和电动夹爪15等开启和关闭的控制面板(图中未示出)，通过控制面板也可以控制第一电机28和第二电机30的转向，控制面板上设有各种控制按键，按下控制按键后便能够通过控制器控制第一电机28、第二电机30和电动夹爪15等装置的启停，且控制面板可以控制各装置的单独启停和多装置的同步启停，如单独控制第一电机28正转或反转、同时控制第一电机28和第二电机30正转或反转、单独启动电动夹爪15、启动电动夹爪15的同时控制第一电机28正转等等，如何通过控制器控制各零件的单独启停或同步启停为现有技术，此处不再赘述。

第一电机28的输出轴转向分正转和反转，其输出轴正转时，升降平台6下降，反之升降平台6上升；第二电机30的输出轴转向同样分正转和反转，钻筒5向下钻进时，第二电机30的输出轴处于正转状态，且第二电机30的输出轴正转后带动竖直套筒8正转，而竖直套筒8正转即带动钻筒5正转，当需要使用多个钻筒5时，竖直套筒8通过带动上方钻筒5正转，配合升降平台6带动竖直套筒8下降，便能够将上方钻筒5的下端旋设于下方钻筒5的上端(竖直套筒8和钻筒5之间以及相连钻筒5之间，均为正转时相互螺纹连接，反转时则螺纹连接位置逐渐分离)。

摆臂10在扭簧20弹力作用下处于最张开状态时，其距离竖直套筒8轴线的距离也最远，当升降平台6带动第二电机30下降，且钻筒5向下钻进至极限位置时，升降平台6处于最低处，当升降平台6带动第二电机30上升，且升降平台6带动摆臂10向着圆孔轴线靠近，使得固定夹爪11和活动夹爪12之间的钻筒5与圆孔接近同轴状态时(由于电动夹爪15的两个输出端、两个上夹紧块16和两个下夹紧块17夹紧钻筒5后，均能起到一定的定心作用，故摆臂10带动钻筒5向着圆孔轴线靠近后，钻筒5轴线与圆孔轴线偏离少许并不影响后续钻筒5的安装)，升降平台6处于最高处，且此时竖直套筒8的下端位于摆臂10上钻筒5的上方，升降平台6的最高位置和最低位置固定，其最高位置可以通过在设备调试时控制钢绳13的长度而确定，仅需保证升降平台6升至最高处时，摆臂10上的钻筒5与圆孔接近同轴状态即可，而升降平台6降低至最低点的具体位置则根据实际情况而定，仅需确保升降平台6降至最低点时，对应钻筒5的上端位于两个上夹紧块16之间，同时该钻筒5上端还位于搭台14用于搭设钻筒5的上表面下方即可，确定好升降平台6最高点和最低点的具体位置，通过控制第一电机28的转速，并通过控制器在第一电机28工作特定时间后控制第一电机28停止工作，即可保证升降平台6每次运动至最高点或最低点时自动停止，控制器如何控制第一电机28在工作特定时间后停转为现有技术，此处不再赘述，同理，在事先确定好升降平台6升降的最高点和最低点的情况下，也可以通过控制器控制升降平台6升降至任意指定高度处停止。

该钻孔取芯设备的具体工作流程如下：

初始状态电动夹爪15的两个输出端、两个上夹紧块16和两个下夹紧块17均打开，升降平台6位于最低处，此时钢绳13与第一固定架连接处位于摆臂10的下方且钢绳13刚刚紧绷(即若此时升降平台6带动钢绳13该端继续下降后，钢绳13会绷紧并带动摆臂10运动，而若此时升降平台6带动钢绳13该端上升，则钢绳13会开始松弛)，摆臂10在扭簧20的作用下处于最远离竖直套筒8轴线的状态，随后手动将钻筒5放置于固定夹爪11和活动夹爪12之间(此时放置的是第一个钻筒5)，且钻筒5底端的钻头搭在搭台14上，扶住钻筒5一段时间，直至后续两个夹爪夹紧钻筒5为止，随后通过控制面板启动第一电机28，且此时第一电机28的输出轴反转；

第一电机28的输出轴反转带动升降平台6上升，升降平台6上升后逐渐接近摆臂10并最终越过摆臂10继续上升，钢绳13在升降平台6接近摆臂10的过程中由紧绷转向松弛，而在升降平台6越过摆臂10继续上升后，钢索由松弛状态逐渐转向紧绷状态(升降平台6处于最低处时与摆臂10之间的竖直间距较小，钢绳13在升降平台6上升过程中的松弛程度不大)，当升降平台6将钢绳13再次拉至紧绷状态并继续上升后，升降平台6开始拉动钢绳13上端上升，钢绳13的下端则首先拉动活动夹爪12向着固定夹爪11运动，并最终夹紧钻筒5，此时即可停止手扶钻筒5(手扶钻筒5是为了保持钻筒5的大概竖直，并保持其不偏离固定夹爪11过多，肉眼看见活动夹爪12贴近钻筒5后即可松开钻筒5，后续若需要安装多个钻筒5，将其余钻筒5夹紧在固定夹爪11和活动夹爪12之间时，放置其余钻筒5的操作与上述放置第一个钻筒5的操作一致)，随后由于升降平台6的持续上升，钢绳13的上端也被持续拉升，钢绳13的下端此时继续拉动活动夹爪12，但由于活动夹爪12和固定夹爪11将钻筒5抱紧，活动夹爪12无法继续向着固定夹爪11移动，故钢绳13下端会通过活动夹爪12带动整个摆臂10克服扭簧20的弹力，并向着圆孔的轴线位置靠近，当升降平台6升高至最高点，第一电机28停止工作，且此时钢绳13下端恰能将摆臂10拉动至指定位置，使得钻筒5与圆孔接近同轴状态，之后通过控制面板启动电动夹爪15，使得电动夹爪15的两个输出端抱紧钻筒5，在肉眼可见电动夹爪15的两个输出端即将抱紧钻筒5时，启动第一电机28使得升降平台6开始下降，即钢绳13的上端开始下降，摆臂10开始逐渐远离圆孔轴线，而此后电动夹爪15很快夹紧钻筒5，且活动夹爪12和固定夹爪11将钻筒5抱紧，当升降平台6下降使得钢绳13松弛后，由于活动夹爪12和钻筒5的相互限位，摆臂10无法第一时间在扭簧20作用下旋转，如此在钢绳13上端下降的情况下，活动夹爪12会首先会在两个第二弹簧23作用下远离固定夹爪11，使得固定夹爪11和活动夹爪12之间拉开足够距离，从而使得活动夹爪12和固定夹爪11能够由钻筒5上退出，即摆臂10在扭簧20作用下旋转，带动固定夹爪11和活动夹爪12远离圆孔轴线，使得固定夹爪11和活动夹爪12不再抱紧钻筒5，而电动夹爪15的两个输出端抱紧钻筒5，并由于其两个输出端的定心作用，便能够使得钻筒5被抱紧后与圆孔保持同轴状态，方便后续其与竖直套筒8的连接；

随后再通过控制面板同步启动第一电机28和第二电机30，且第一电机28和第二电机30的输出轴同步正转，升降平台6开始下降，由于此时钻筒5已经与圆孔保持同轴状态，而竖直套筒8同样与圆孔保持同轴状态，故竖直套筒8旋转到钻筒5顶部后会正转旋入钻筒5顶部，肉眼可见竖直套筒8即将完全旋转至钻筒5顶部后将电动夹爪15的两个输出端松开，使得钻筒5跟随竖直套筒8旋转且向下运动，在肉眼可见钻筒5下端下降足够距离后，将两个下限位块靠拢并抱紧钻筒5，使得钻筒5的上端与竖直套筒8相连，而下端被两个下限位块限位，从而保证后续钻筒5向下钻进时的稳定性，随后仅需将钻筒5持续向下旋转，钻筒5旋入土中后，由于其钻入土层所受的阻力，竖直套筒8与钻筒5之间会越旋越紧，不会松开；

当钻进深度较深需要使用多个钻筒5时，将升降平台6下降至最低处后，第一个钻筒5的上端位于两个上夹紧块16之间，随后靠拢两个上夹紧块16，使得钻筒5的上端被两个上夹紧块16夹紧固定，随后同时反转第一电机28和第二电机30的输出轴，并提前将第二个钻筒5放置于搭台14上，由于第一电机28输出轴的反转，升降平台6会上升，同时，第二电机30的输出轴反转，且此时钻筒5被固定，第二电机30反转过程中便会带动竖直套筒8反转，从而将竖直套筒8反退出钻筒5上端，由于之前钻进过程中，竖直套筒8和钻筒5之间在正转的情况下越旋越紧，竖直套筒8反转退出钻筒5所需的扭矩可能较大，导致第二电机30无法通过驱动竖轴7带动竖直套筒8第一时间反转出钻筒5顶部，而竖直套筒8在驱动竖轴7上具有一个轴向微调的旷量，能够在竖直套筒8无法第一时间反转出钻筒5的情况下，允许第二电机30在其输出轴不旋转的情况下上升少许距离，以不断增大其输出轴能够提供的扭矩，从而在第二电机30上升少许距离后，其输出轴通过驱动竖轴7带动竖直套筒8反转，并使得竖直套筒8逐渐退出钻筒5上端，如此驱动竖轴7带动竖直套筒8上升并退出第一个钻筒5(后续退出其余钻筒5的过程与原理与退出该第一个钻筒5的过程与原理一致)，同时因升降平台6带动钢绳13上端再次上升，从而带动活动夹爪12向着固定夹爪11移动并抱紧第二个钻筒5，从而随后带动第二个钻筒5逐渐向着圆孔轴线靠近，第二个钻筒5后续运动过程与上述第一个钻筒5运动过程一致，后续将升降平台6上升至最高点后，通过电动夹爪15夹住第二个钻筒5，并随后下降升降平台6，使得第二个钻筒5随后被夹紧且竖直套筒8的下端旋设至第二个钻筒5的顶端，之后松开电动夹爪15使得竖直套筒8带动第二个钻筒5旋转下降，并随后将第二个钻筒5的上端旋设于第一个钻筒5的顶端，在肉眼可见第二个钻筒5即将完全旋设至第一个钻筒5顶端时，松开两个上夹紧块16，使得竖直套筒8带动第二钻筒5旋转的同时带动第一个钻筒5旋转，由于第一个钻筒5在土中钻进时受到阻力，便能够保证竖直套筒8和第二个钻筒5在旋转时，能够相互之间越旋越紧，同理第二个钻筒5也能与第一个钻筒5之间也能越旋越紧，若第二个钻筒5旋设于第一钻筒5上且升降平台6下降至最低点后仍需向下钻进，则继续向第二个钻筒5顶端旋设第三个钻筒5即可，且后续需安装多个钻筒5的操作步骤与上述步骤一致；

当需要取出钻筒5时，仅需在松开电动夹爪15的两个输出端和两个上夹紧块16的情况下，正转第二电机30的同时反转第一电机28，从而将若干个钻筒5从土层中升起，待得最上方钻筒5的下端处于两个上夹紧块16和电动夹爪15之间时停止第一电机28和第二电机30，随后合拢两个上夹紧块16以固定住下方钻筒5，同时通过工具反转最上方钻筒5以将其手动拆除，并在取下最上方钻筒5后松开两个上夹紧块16，再次通过工具将若干个钻筒5提升后，按照同样步骤将若干个钻筒5依次拆下。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，包括：

固定底座(1)，其上设置有若干个用于将其固定在地面上的销柱(2)；

可调横板(3)，能够旋转的铰接设置于固定底座(1)上，可调横板(3)上铰接有两个用于将其调节至水平状态的调平支撑柱(4)，且可调横板(3)上开设有用于避让钻筒(5)的圆孔；

升降机构，其具有一个能够竖直升降的升降平台(6)；

设置于升降平台(6)上的旋转机构，包括与圆孔同轴设置且能够旋转的驱动竖轴(7)和同轴滑动设置于驱动竖轴(7)上的竖直套筒(8)，竖直套筒(8)用于与钻筒(5)顶端螺纹连接且竖直套筒(8)与驱动竖轴(7)弹性连接；

设置于可调横板(3)上的随动摇臂(9)，包括一个能够靠近和远离圆孔轴线的摆臂(10)、与摆臂(10)固连的固定夹爪(11)和滑动设置于摆臂(10)上的活动夹爪(12)，活动夹爪(12)与摆臂(10)弹性连接且活动夹爪(12)与升降平台(6)之间通过钢绳(13)相连；

搭台(14)，固定设置于可调横板(3)上且用于搭放位于固定夹爪(11)和活动夹爪(12)之间的钻筒(5)；

设置于可调横板(3)上的限位组件，由上而下包括用于抱紧钻筒(5)的电动夹爪(15)、两个相向抱紧钻筒(5)的上夹紧块(16)和下夹紧块(17)，且钻筒(5)能够在两个下夹紧块(17)之间旋转升降。

2.根据权利要求1所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述随动摇臂(9)还包括固定设置于可调横板(3)上方的固定臂(18)和与固定臂(18)固连的限位支架(19)，所述钢绳(13)穿过限位支架(19)且与限位支架(19)滑动配合，摆臂(10)一端与固定臂(18)相铰接，且摆臂(10)该端还设置有用于迫使摆臂(10)远离圆孔轴线的扭簧(20)，固定夹爪(11)和活动夹爪(12)设置于摆臂(10)的另一端，摆臂(10)上还开设有用于避让钢绳(13)的避让通槽(21)，避让通槽(21)远离扭簧(20)的一端呈圆柱槽结构且滑动夹爪滑动设置于避让通槽(21)该端，滑动夹爪上还固连有两根滑动设置于摆臂(10)内的限位横轴(22)，每根限位横轴(22)上均套设有第二弹簧(23)，且第二弹簧(23)的两端分别抵触摆臂(10)和活动夹爪(12)，固定臂(18)上开设有用于对摆臂(10)限位的弧形沉槽(24)，摆臂(10)上固连有滑动设置于弧形沉槽(24)内的限位竖轴(25)，摆臂(10)位于避让通槽(21)内的一端固连有用于与钢绳(13)相连的第二吊环(26)。

3.根据权利要求2所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述升降机构为固定设置于可调横板(3)上的丝杆滑台(27)，所述丝杆滑台(27)通过第一电机(28)驱动且丝杆滑台(27)的输出端与升降平台(6)固连，所述丝杆滑台(27)的输出端上还固连有第一吊环(29)且第一吊环(29)与钢绳(13)远离第二吊环(26)的一端固连。

4.根据权利要求1所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述旋转机构还包括固定设置于升降平台(6)上的第二电机(30)，第二电机(30)的输出轴竖直朝下且与驱动竖轴(7)同轴固连，驱动竖轴(7)下端开设有两个呈对称状态的轴向沉槽(31)，所述竖直套筒(8)的内圆柱壁上固连有两个内凸块(32)且两个内凸块(32)分别滑动设置于两个轴向沉槽(31)内，驱动竖轴(7)下端还同轴固连有防止竖直套筒(8)脱出的防脱底盖(33)，每个所述轴向沉槽(31)内均设置有两个第一弹簧(34)，且上方第一弹簧(34)的两端分别抵触驱动竖轴(7)和对应内凸块(32)顶部，下方第一弹簧(34)的两端分别抵触防脱底盖(33)和对应内凸块(32)底部。

5.根据权利要求1所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述限位组件还包括两个第一电动推杆(35)和两个第二电动推杆(36)，第一电动推杆(35)和第二电动推杆(36)分别固连于可调横板(3)的上下表面，两个上夹紧块(16)分别与两个第一电动推杆(35)的输出端固连，两个下夹紧块(17)分别与两个第二电动推杆(36)的输出端固连。

6.根据权利要求1所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，两个上夹紧块(16)和两个下夹紧块(17)的相向端均成型有用于夹紧钻筒(5)的半圆通槽结构，下夹紧块(17)的半圆通槽结构上设置有若干个可旋转的钢珠。

7.根据权利要求1所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述固定底座(1)一端两侧均固连有竖直连接柱(37)，且两个竖直连接柱(37)的顶部铰接设置于可调横板(3)的一端两侧，两个调平支撑柱(4)铰接设置于可调横板(3)的另一端两侧，所述固定底座(1)的两侧固连有两个分别用于卡紧两个调平支撑柱(4)的限位长板(38)。

8.根据权利要求7所述的一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，其特征在于，所述限位长板(38)的长度方向与固定底座(1)对应侧长度方向相平行，每个所述限位长板(38)上均成型有若干个沿其长度方向首尾相连的限位卡块(39)，限位长板(38)上还开设有若干个一一对应于若干个限位卡块(39)的第一圆槽(40)，调平支撑柱(4)的下端成型有第二圆槽(41)。

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