CN116358923A - 一种地质勘察钻孔取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地质勘察钻孔取样装置，包括：外壳，其侧壁上开设有取样口；取样钻筒机构，其可水平移动并旋转的设置在外壳内部，取样钻筒机构经取样口进出外壳；刮土机构，其可伸缩的设置在取样口内壁中，用于将取样钻筒机构外壁上的土壤刮除。在取样钻筒机构回退至外壳内时，刮土机构伸出将取样钻筒机构外壁上的土壤刮除，避免将外部土壤带入到外壳内，而对外壳内的部件产生影响，并且该装置实现了在钻孔内任意深度取得尽可能不扰动的样品，避免影响物理性质、样品状态的检测结果。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘查用土样取样装置技术领域，更具体的说是涉及一种地质勘察钻孔取样装置。
背景技术
基础地质钻孔勘查时需要进行土样样品采集操作，现有技术采集土样样品时，绝大部分取样为钻头将样品提至地面，用敲击的方式将样品敲落至地面，然后进行取样，这样的取样方式样品的原始状态、其中的微生物、物理力学性质发生大幅度改变，影响测试结果，目前，不受扰动的原状样只能在浅部探井内取得，对于深部钻孔内的原状样品无法取得。
因此，如何提供一种能够实现在钻孔内任意深度取得尽可能不扰动的样品，避免影响物理性质、样品状态的检测结果的地质勘察钻孔取样装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种能够实现在钻孔内任意深度取得尽可能不扰动的样品，避免影响物理性质、样品状态的检测结果的地质勘察钻孔取样装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地质勘察钻孔取样装置，包括：
外壳，所述外壳的侧壁上开设有取样口；
取样钻筒机构，所述取样钻筒机构可水平移动并旋转的设置在所述外壳内部，所述取样钻筒机构经所述取样口进出所述外壳；
刮土机构，所述刮土机构可伸缩的设置在所述取样口内壁中，用于将所述取样钻筒机构外壁上的土壤刮除。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种地质勘察钻孔取样装置，使用时，将外壳与钻机钻杆固定连接，通过钻机钻杆将装置放入钻孔内任意深度，然后取样钻筒机构水平移动并转动，经取样口伸出外壳，旋转插入到钻孔的侧壁土壤中进行取样，之后取样钻筒机构回退至外壳内，在回退时，刮土机构伸出将取样钻筒机构外壁上的土壤刮除，避免将外部土壤带入到外壳内，而对外壳内的部件产生影响，然后将该装置移出钻孔，然后，取样钻筒机构再次伸出取样口，人工将取样钻筒机构的土样取出，并清理干净取样钻筒机构，以备下次取样使用。因此，该装置实现了在钻孔内任意深度取得尽可能不扰动的样品，避免影响物理性质、样品状态的检测结果。
进一步的，所述取样钻筒机构包括：
第一电机，所述第一电机固定在所述外壳顶部内壁上，所述第一电机的驱动轴上固定有主动齿轮；
丝杆，所述丝杆为上下间隔布置的两个，其两端分别与所述外壳的内壁转动连接，两个所述丝杆上均螺纹连接有螺套，两个所述丝杆上分别固定有第一从动齿轮和第二从动齿轮，所述第一从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接，所述第一从动齿轮和所述第二从动齿轮通过皮带传动连接；
第二电机，所述第二电机固定在所述外壳底部内壁上，所述第二电机的驱动端固定有伸缩杆，所述伸缩杆穿过所述皮带的空隙布置；
取样钻筒，所述取样钻筒置于两个所述丝杆之间，所述取样钻筒外筒壁上套固有轴承，所述轴承的外圈与两个所述螺套均固定连接，所述取样钻筒一端封闭，其与所述伸缩杆的杆端固定连接，所述取样钻筒另一端为取样钻口端，所述取样钻筒经所述取样口进出所述外壳，所述刮土机构将所述取样钻筒外壁上的土壤刮除。
采用上述技术方案产生的有益效果是：取样时，第一电机通过主动齿轮带动第一从动齿轮转动，第一从动齿轮通过皮带带动第二从动齿轮转动，使得两个丝杆同步转动，两个丝杆上的螺套沿丝杆的长度方向水平移动，进而使得取样钻筒水平移动，同时，第二电机通过伸缩杆带动取样钻筒转动，转动的取样钻筒经取样口伸出外壳，并钻入到钻孔内侧壁的土壤中，土壤样品经过取样钻口端填充到取样钻筒中，然后，第一电机和第二电机反转，带动取样钻筒回退至外壳中，在回退过程中，刮土机构伸出将附着在取样钻筒外筒壁上的土壤刮掉，避免外部土壤进入到外壳中而掉落到丝杆上，使丝杆和螺套螺纹传动出现卡顿，或掉落到伸缩杆上而使伸缩杆的伸缩出现卡顿现象。
进一步的，所述取样口内壁中设有带有开口的环形容纳腔，所述刮土机构包括：
顶部伸缩电动杆，所述顶部伸缩电动杆固定在所述环形容纳腔的顶部腔壁上；
顶部半圆形刮刀，所述顶部半圆形刮刀的中部与所述顶部伸缩电动杆的伸缩端固定连接，所述顶部半圆形刮刀的内侧面与所述取样钻筒的上筒壁接触；
底部伸缩电动杆，所述底部伸缩电动杆固定在所述环形容纳腔的底部腔壁上；
底部半圆形刮刀，所述底部半圆形刮刀的中部与所述底部伸缩电动杆的伸缩端固定连接，所述底部半圆形刮刀的内侧面与所述取样钻筒的下筒壁接触。
采用上述技术方案产生的有益效果是：取样钻筒在回退时，顶部伸缩电动杆和底部伸缩电动杆分别带动顶部半圆形刮刀和底部半圆形刮刀伸出并与取样钻筒外筒壁接触，这样即可将附着在取样钻筒外筒上的土壤刮掉。
进一步的，所述外壳内壁上对应所述取样口的位置上一体成型有承载筒，所述取样钻筒的另一端置于所述承载筒中。
采用上述技术方案产生的有益效果是：使得取样钻筒的另一端不会悬空，保证取样钻筒能够正常进出取样口。
进一步的，所述承载筒的内壁上粘附有橡胶刮土垫圈，所述橡胶刮土垫圈的内壁面与所述取样钻筒的外壁面接触。
采用上述技术方案产生的有益效果是：取样钻筒回退时，橡胶刮土垫圈与取样钻筒外壁弹性贴紧接触，从而避免刮土机构在刮土时土壤飞溅进入到外壳中。
进一步的，所述取样钻口端的端面上均布固定有多个钻齿。
采用上述技术方案产生的有益效果是：易于取样钻筒的钻入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种地质勘察钻孔取样装置中取样钻筒机构未伸出取样口的结构示意图。
图2为图1的纵向断面结构示意图。
图3为图2中局部A的结构放大示意图。
图4为本发明提供的一种地质勘察钻孔取样装置中取样钻筒机构伸出取样口的结构示意图。
图5为图4的纵向断面结构示意图。
图6为图4的主视结构示意图。
图7为刮土机构的结构示意图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图7所示，本发明实施例公开了一种地质勘察钻孔取样装置，包括：
外壳1，外壳1的侧壁上开设有取样口101；
取样钻筒机构2，取样钻筒机构2可水平移动并旋转的设置在外壳1内部，取样钻筒机构2经取样口101进出外壳1；
刮土机构3，刮土机构3可伸缩的设置在取样口101内壁中，用于将取样钻筒机构2外壁上的土壤刮除。
其中，取样钻筒机构2包括：
第一电机21，第一电机21固定在外壳1顶部内壁上，第一电机21的驱动轴上固定有主动齿轮22；
丝杆23，丝杆23为上下间隔布置的两个，其两端分别与外壳1的内壁转动连接，两个丝杆23上均螺纹连接有螺套24，两个丝杆23上分别固定有第一从动齿轮25和第二从动齿轮26，第一从动齿轮25与主动齿轮22啮合连接，第一从动齿轮25和第二从动齿轮26通过皮带27传动连接；
第二电机28，第二电机28固定在外壳1底部内壁上，第二电机28的驱动端固定有伸缩杆29，伸缩杆29穿过皮带27的空隙布置；
取样钻筒30，取样钻筒30置于两个丝杆23之间，取样钻筒30外筒壁上套固有轴承31，轴承31的外圈与两个螺套24均固定连接，取样钻筒30一端封闭，其与伸缩杆29的杆端固定连接，取样钻筒30另一端为取样钻口端3001，取样钻筒30经取样口101进出外壳1，刮土机构3将取样钻筒30外壁上的土壤刮除。
在上述实施例中，取样口101内壁中设有带有开口的环形容纳腔1011，刮土机构3包括：
顶部伸缩电动杆32，顶部伸缩电动杆32固定在环形容纳腔1011的顶部腔壁上；
顶部半圆形刮刀33，顶部半圆形刮刀33的中部与顶部伸缩电动杆32的伸缩端固定连接，顶部半圆形刮刀33的内侧面与取样钻筒30的上筒壁接触；
底部伸缩电动杆34，底部伸缩电动杆34固定在环形容纳腔1011的底部腔壁上；
底部半圆形刮刀35，底部半圆形刮刀35的中部与底部伸缩电动杆34的伸缩端固定连接，底部半圆形刮刀35的内侧面与取样钻筒30的下筒壁接触。
优选的实施例中，为了使取样钻筒的取样钻口端不悬空，外壳1内壁上对应取样口101的位置上一体成型有承载筒4，取样钻筒30的另一端置于承载筒4中。这样，取样钻筒的两端分别通过伸缩杆和承载筒进行支撑，避免带有土样的取样钻筒回退至外壳内时出现取样钻口端发生倾斜，进而弯曲伸缩杆而影响取样钻筒旋转的同轴度，保证取样钻筒能够顺利的进出取样口。
优选的实施例中，承载筒4的内壁上粘附有橡胶刮土垫圈5，橡胶刮土垫圈5的内壁面与取样钻筒30的外壁面接触，这样可防止刮土时土壤飞溅进入到外壳中。
优选的实施例中，取样钻口端3001的端面上均布固定有多个钻齿3002，这样易于取样钻口端钻入土壤。
本发明的工作原理是：首先将外壳与钻机钻杆固定连接，通过钻机钻杆将装置放入钻孔内任意深度，然后第一电机通过主动齿轮带动第一从动齿轮转动，第一从动齿轮通过皮带带动第二从动齿轮转动，使得两个丝杆同步转动，两个丝杆上的螺套沿丝杆的长度方向水平移动，进而使得取样钻筒水平移动，同时，第二电机通过伸缩杆带动取样钻筒转动，转动的取样钻筒经取样口伸出外壳，并钻入到钻孔内侧壁的土壤中，土壤样品经过取样钻口端填充到取样钻筒中，然后，第一电机和第二电机反转，带动取样钻筒回退至外壳中，在回退过程中，顶部伸缩电动杆和底部伸缩电动杆分别带动顶部半圆形刮刀和底部半圆形刮刀伸出并与取样钻筒外筒壁接触，将附着在取样钻筒外筒上的土壤刮掉，同时，橡胶刮土垫圈与取样钻筒外壁弹性贴紧接触，从而避免刮土机构在刮土时土壤飞溅进入到外壳中而掉落到丝杆上，使丝杆和螺套螺纹传动出现卡顿，或土壤掉落到伸缩杆上而使伸缩杆的伸缩出现卡顿现象。最后，装置移出钻孔，取样钻筒再次伸出取样口，人工将取样钻筒中的土样取出(一般只取取样钻筒中心部分的土样，即将中心部分外围的土样挖出，保留完整中心部分的土样然后取出即可)，并清理干净取样钻筒，以备下次取样使用。
该装置实现了在钻孔内任意深度取得尽可能不扰动的样品，避免影响物理性质、样品状态的检测结果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，包括：
外壳(1)，所述外壳(1)的侧壁上开设有取样口(101)；
取样钻筒机构(2)，所述取样钻筒机构(2)可水平移动并旋转的设置在所述外壳(1)内部，所述取样钻筒机构(2)经所述取样口(101)进出所述外壳(1)；
刮土机构(3)，所述刮土机构(3)可伸缩的设置在所述取样口(101)内壁中，用于将所述取样钻筒机构(2)外壁上的土壤刮除。
2.根据权利要求1所述的一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，所述取样钻筒机构(2)包括：
第一电机(21)，所述第一电机(21)固定在所述外壳(1)顶部内壁上，所述第一电机(21)的驱动轴上固定有主动齿轮(22)；
丝杆(23)，所述丝杆(23)为上下间隔布置的两个，其两端分别与所述外壳(1)的内壁转动连接，两个所述丝杆(23)上均螺纹连接有螺套(24)，两个所述丝杆(23)上分别固定有第一从动齿轮(25)和第二从动齿轮(26)，所述第一从动齿轮(25)与所述主动齿轮(22)啮合连接，所述第一从动齿轮(25)和所述第二从动齿轮(26)通过皮带(27)传动连接；
第二电机(28)，所述第二电机(28)固定在所述外壳(1)底部内壁上，所述第二电机(28)的驱动端固定有伸缩杆(29)，所述伸缩杆(29)穿过所述皮带(27)的空隙布置；
取样钻筒(30)，所述取样钻筒(30)置于两个所述丝杆(23)之间，所述取样钻筒(30)外筒壁上套固有轴承(31)，所述轴承(31)的外圈与两个所述螺套(24)均固定连接，所述取样钻筒(30)一端封闭，其与所述伸缩杆(29)的杆端固定连接，所述取样钻筒(30)另一端为取样钻口端(3001)，所述取样钻筒(30)经所述取样口(101)进出所述外壳(1)，所述刮土机构(3)将所述取样钻筒(30)外壁上的土壤刮除。
3.根据权利要求2所述的一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，所述取样口(101)内壁中设有带有开口的环形容纳腔(1011)，所述刮土机构(3)包括：
顶部伸缩电动杆(32)，所述顶部伸缩电动杆(32)固定在所述环形容纳腔(1011)的顶部腔壁上；
顶部半圆形刮刀(33)，所述顶部半圆形刮刀(33)的中部与所述顶部伸缩电动杆(32)的伸缩端固定连接，所述顶部半圆形刮刀(33)的内侧面与所述取样钻筒(30)的上筒壁接触；
底部伸缩电动杆(34)，所述底部伸缩电动杆(34)固定在所述环形容纳腔(1011)的底部腔壁上；
底部半圆形刮刀(35)，所述底部半圆形刮刀(35)的中部与所述底部伸缩电动杆(34)的伸缩端固定连接，所述底部半圆形刮刀(35)的内侧面与所述取样钻筒(30)的下筒壁接触。
4.根据权利要求2所述的一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，所述外壳(1)内壁上对应所述取样口(101)的位置上一体成型有承载筒(4)，所述取样钻筒(30)的另一端置于所述承载筒(4)中。
5.根据权利要求4所述的一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，所述承载筒(4)的内壁上粘附有橡胶刮土垫圈(5)，所述橡胶刮土垫圈(5)的内壁面与所述取样钻筒(30)的外壁面接触。
6.根据权利要求2-5任一项所述的一种地质勘察钻孔取样装置，其特征在于，所述取样钻口端(3001)的端面上均布固定有多个钻齿(3002)。
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