CN117328855A - 一种野外钻探岩芯监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及探测装置技术领域，具体涉及一种野外钻探岩芯监测装置。以缓解成像设备与线缆连接端头崩断的问题。本设备包括探测模块，探测模块包括缓冲顶盘、探测机构、传导转盘和探测头；探测头设置于缓冲顶盘下方；探测机构设置于缓冲顶盘内壁和传导转盘外壁之间，在探测头对深层岩孔进行探测工作后，将探测模块从深层岩孔向上牵引时，探测机构会预先检测探测模块是否与岩壁卡接，如果探测模块与岩壁卡接，可以在长线缆尚未绷紧之前快速终止拉绳组件向上提拉探测模块的动作，解决了探测模块与岩壁卡接后，造成长线缆与探测头受强作用力崩断的问题。

Description

一种野外钻探岩芯监测装置

技术领域

本发明涉及探测装置技术领域，具体涉及一种野外钻探岩芯监测装置。

背景技术

在工程地质勘察中，钻探是最基本最常用的手段。不同类型的建筑物，不同的勘察阶段，不同的工程地质条件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用钻探方法。工勘钻孔一般为全回次取芯、编录，目前工勘钻探取芯和编录总体停留在人工操作的阶段。随着数码摄录技术的普及，特别是现在手机摄录功能愈发强大，给工勘现场及岩芯摄录提供了一种可能。无论对于钻孔工作质量的控制、岩芯编录的可追溯等都有较大帮助。

由于钻孔成像设备配置的线缆兼具牵引和传输电信号的功能，所以线缆的强度要求也较高，并且配置的线缆通常以百米为单位，在使用后需要将成像设备牵引回收，此时的成像设备如果与洞中的岩壁卡住，可能会出现线缆端头与成像设备连接点位置因为强作用力而绷断的问题，进而使成像设备掉落在孔洞中，所以需要进行改进。

发明内容

本发明提供了一种野外钻探岩芯监测装置，以缓解在回收成像设备时，出现成像设备被岩壁卡住，进而造成成像设备与线缆连接端头崩断的问题。

为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种野外钻探岩芯监测装置，包括探测模块；

探测模块包括缓冲顶盘、探测机构、传导转盘和探测头；

探测头设置于缓冲顶盘下方；

传导转盘位于缓冲顶盘的内部并且与缓冲顶盘同轴；传导转盘包括可绕自身轴线转动的传导壳体和工作面朝外设置的对接部件；

探测机构设置于缓冲顶盘内壁和传导转盘外壁之间，并且可沿缓冲顶盘的径向方向伸缩；

在对接部件与探测机构处于对接状态时，探测机构收回；

在对接部件旋转至与探测机构处于分离状态时，探测机构伸出。

更进一步地，探测机构包括面向外侧设置有开口的条形壳、与条形壳远离背向开口一端固定连接的圆头推杆和设置于条形壳内部的受力转板；

受力转板设置为U形，开口方向与条形壳开口方向相同；

受力转板的内部设置有受压杆；

在探测机构处于伸出状态时，受力转板的开口端伸出；

在受力转板碰到障碍物时，受力转板开口端缩小从而施加给受压杆压力信号。

更进一步地，受力转板封闭端还设置有引导转杆；

引导转杆设置为圆柱形且轴线水平；

引导转杆的两侧圆头端与条形壳内壁转动连接；

受力转板开口端受力时，引导转杆绕自身轴线转动。

更进一步地，受力转板的开口位置设置有第一弹簧；

第一弹簧的压簧，始终具有使受力转板开口端张开的能力；

圆头推杆上套装有第二弹簧；

第二弹簧为压簧，始终具有驱动圆头推杆向缓冲顶盘轴心方向运动的能力。

更进一步地，传导壳体中心部位开槽且开槽部位的内部设置有导电件；

对接部件位于转动壳体内，包括凹面盘和弹性导杆，弹性导杆的一端与导电件相连，另一端与凹面盘的凸起面相连，凹面盘的凹陷面与圆头推杆对接。

更进一步地，传导壳体上下表面均设置有环形切槽，缓冲顶盘内部顶壁和底壁设置有驱动滚轮，驱动滚轮与环形切槽对应，用于驱动传导转盘绕自身轴线旋转。

更进一步地，还包括清洁模块；

清洁模块包括对接套壳和抽取泵；

对接套壳设置有环形容纳腔，且容纳腔的内壁上还设置有环形槽，环形槽与抽取泵连通；

当缓冲顶盘向上运动至卡接于容纳腔时，探测机构正对环形槽，抽取泵能够抽取探测机构内部的杂质。

更进一步地，缓冲顶盘顶部还设置有缓冲头；

在探测机构与环形槽相对应时，缓冲头推动电源盘向上运动，并使电源盘与抽取泵的电路连接头相接触。

更进一步地，电源盘设置于对接套壳上部；

对接套壳通过第三弹簧与电源盘固定连接；

第三弹簧为拉簧，始终具有驱动电源盘远离电路连接头的能力。

更进一步地，还包括固定架；

固定架上设置有拉绳组件；

拉绳组件的末端连接于探测模块；

固定架的两侧还设置有调节板，调节板斜向支撑固定架。

本发明中野外钻探岩芯监测装置的有益效果分析如下：

一种野外钻探岩芯监测装置包括探测模块，探测模块包括缓冲顶盘、探测机构、传导转盘和探测头；探测头设置于缓冲顶盘下方；传导转盘位于缓冲顶盘的内部并且与缓冲顶盘同轴；传导转盘包括可绕自身轴线转动的传导壳体和工作面朝外设置的对接部件；探测机构设置于缓冲顶盘内壁和传导转盘外壁之间，并且可沿缓冲顶盘的径向方向伸缩；在对接部件与探测机构处于对接状态时，探测机构收回；在对接部件旋转至与探测机构处于分离状态时，探测机构伸出。

在探测头对深层岩孔进行探测工作后，将探测模块从深层岩孔向上牵引时，探测机构会预先检测探测模块是否与岩壁卡接，如果探测模块与岩壁卡接，可以在长线缆尚未绷紧之前快速终止拉绳组件向上提拉探测模块的动作，解决了探测模块与岩壁卡接后，造成长线缆与探测头受强作用力崩断的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的剖视结构示意图；

图3为本发明探测模块的结构示意图；

图4为本发明缓冲顶盘的结构示意图；

图5为图4中B的局部放大示意图；

图6为本发明传导转盘的结构示意图；

图7为本发明的清洁模块的结构示意图；

图8为图7中A的局部放大示意图。

图标：

100-探测模块；110-缓冲顶盘；111-驱动滚轮；112-缓冲头；120-探测机构；121-条形壳；122-圆头推杆；123-受力转板；124-受压杆；125-引导转杆；126-第一弹簧；127-第二弹簧；130-传导转盘；131-传导壳体；132-开槽；133-导电件；134-凹面盘；135-弹性导杆；136-环形切槽;140-探测头；

200-清洁模块；210-对接套壳；211-容纳腔；212-环形槽；220-抽取泵；221-电路连接头；230-电源盘；231-第三弹簧；

300-固定架；310-拉绳组件；320-调节板。

具体实施方式

现有的拍摄设备在从岩层内部回收成像设备时，会出现成像设备被岩壁卡住，进而造成成像设备与线缆连接端头崩断的问题。

有鉴于此，本发明提供了一种野外钻探岩芯监测装置包括探测模块100，探测模块100包括缓冲顶盘110、探测机构120、传导转盘130和探测头140；探测头140设置于缓冲顶盘110下方；传导转盘130位于缓冲顶盘110的内部并且与缓冲顶盘110同轴；传导转盘130包括可绕自身轴线转动的传导壳体131和工作面朝外设置的对接部件；探测机构120设置于缓冲顶盘110内壁和传导转盘130外壁之间，并且可沿缓冲顶盘110的径向方向伸缩；在对接部件与探测机构120处于对接状态时，探测机构120收回；在对接部件旋转至与探测机构120处于分离状态时，探测机构120伸出。

在探测头140对深层岩孔进行探测工作后，将探测模块100从深层岩孔向上牵引时，探测机构120会预先检测探测模块100是否与岩壁卡接，如果探测模块100与岩壁卡接，可以在长线缆尚未绷紧之前快速终止拉绳组件310向上提拉探测模块100的动作，解决了探测模块100与岩壁卡接后，造成长线缆与探测头140受强作用力崩断的问题。

下面将结合图1至图8对本实施例提供的野外钻探岩芯监测装置的形状和结构进行详细说明：

如图2、图3和图6所示本实施例提供的一种野外钻探岩芯监测装置，包括探测模块100；探测模块100包括：缓冲顶盘110、探测机构120、传导转盘130和探测头140；探测头140设置于缓冲顶盘110下方；传导转盘130位于缓冲顶盘110的内部并且与缓冲顶盘110同轴；传导转盘130包括可绕自身轴线转动的传导壳体131和工作面朝外设置的对接部件；探测机构120设置于缓冲顶盘110内壁和传导转盘130外壁之间，并且可沿缓冲顶盘110的径向方向伸缩；在对接部件与探测机构120处于对接状态时，探测机构120收回；在对接部件旋转至与探测机构120处于分离状态时，探测机构120伸出。

在探测模块100进入深层岩孔的过程中，使对接部件与探测机构120处于对接状态，令探测机构120收回；在探测模块100从深层岩孔内上升的过程中，使对接部件旋转至与探测机构120处于分离状态，令探测机构120伸出，并通过探测机构120监测探测模块100与岩壁是否发生卡接，当发生卡接时，探测机构120会发送信号给牵引设备，使牵引设备停止工作，并以此预防探测模块100与长线缆连接处因强作用力发生崩断。

关于探测机构120的形状和结构，如图3、图4和图5所示：

探测机构120包括面向外侧设置有开口的条形壳121、与条形壳121远离背向开口一端固定连接的圆头推杆122和设置于条形壳121内部的受力转板123；受力转板123设置为U形，开口方向与条形壳121开口方向相同；受力转板123的内部设置有受压杆124；在探测机构120处于伸出状态时，受力转板123的开口端伸出；在受力转板123碰到障碍物时，受力转板123开口端缩小从而施加给受压杆124压力信号。

受力转板123为具有一定强度和韧性的材料制成，使受力转板123的开口端在收到外力作用时会向内收缩，而不会使受力转板123开口端崩断；受力转板123跟随条形壳121受圆头推杆122推动，圆头推杆122的行程根据缓冲顶盘110的侧壁至条形壳121开口处的侧壁距离设计，当圆头推杆122推动受力转板123跟随条形壳121向外伸出时，受力转板123会从缓冲顶盘110的侧壁伸出进行探测工作，条形壳121的开口处会与缓冲顶盘110的侧壁平齐，而不会与岩壁相接触。

关于受压杆124的工作原理应说明的是：

受压杆124为压感设备，受压杆124的侧壁通过连接板与受力转板123的内壁上下连接，当受力转板123碰到障碍物时，受力转板123的开口端会收缩，使牵引设备向上的牵引力的反作用力由受力转板123通过连接板传递给受压杆124，当受压杆124受到力作用时，会发送信号给牵引设备，并使牵引设备停止牵引动作。

如图5所示，受力转板123封闭端还设置有引导转杆125；引导转杆125设置为圆柱形且轴线水平；引导转杆125的两侧圆头端与条形壳121内壁转动连接；受力转板123开口端受力时，引导转杆125绕自身轴线转动。

这里应说明的是，使引导转杆125绕自身旋转的力大于使受力转板123开口端向内收缩的力，这样做的目的在于：

由于深层岩孔的深度往往在百米以上，当受压杆124受到挤压并将信号发送给牵引设备再到牵引设备停止牵引的过程有一定的时间延迟，为了避免受力转板123与条形壳121的连接处长时间承受强作用力而损坏，设置了可以转动的引导转杆125，在受力转板123开口端向内收缩时，先通过受压杆124将信号反馈给牵引设备，在牵引设备接受信号之前，受力转板123会继续承受强作用力，当受力转板123达到形变极限后，受力转板123会带动引导转杆125会旋转缓慢，使受力转板123与条形壳121连接处受到的强作用力得到缓冲。

如图5所示，受力转板123的开口位置设置有第一弹簧126，第一弹簧126的压簧，始终具有使受力转板123开口端张开的能力；圆头推杆122上套装有第二弹簧127，第二弹簧127为压簧，始终具有驱动圆头推杆122向缓冲顶盘110轴心方向运动的能力。

设置第一弹簧126的目的在于：

当受力转板123受力收缩时，第一弹簧126能够吸收一部分受力转板123与岩壁上的障碍物碰撞而产生的强作用力，避免碰撞强度过大导致受力转板123崩断，并在躲避障碍物后，第一弹簧126通过弹性回复力帮助受力转板123开口端从收缩状态恢复至打开状态。

设置第二弹簧127的目的在于：

当对接部件旋转至与探测机构120处于分离状态时，使第二弹簧127受压收缩；当对接部件与探测机构120从分离状态转变为对接状态时，通过第二弹簧127释放弹性回复力推动圆头推杆122，使伸出缓冲顶盘110的探测机构120收回。

关于传导转盘130的形状和结构，如图6所示：

传导壳体131中心部位开槽132且开槽132部位的内部设置有导电件133；对接部件位于转动壳体内，包括凹面盘134和弹性导杆135，弹性导杆135的一端与导电件133相连，另一端与凹面盘134的凸起面相连，凹面盘134的凹陷面与圆头推杆122对接。

设置于传导壳体131内部的导电件133与外部供电设备连接，并通过与导电件133连接的弹性导杆135将电力传输至凹面盘134，当对接部件与探测机构120处于对接状态时，凹面盘134的凹陷面与圆头推杆122对接，为探测机构120输送电能。

关于传导转盘130能够转动的原理如图3、图4、图6所示：

传导壳体131上下表面均设置有环形切槽136，缓冲顶盘110内部顶壁和底壁设置有驱动滚轮111，驱动滚轮111与环形切槽136对应，用于驱动传导转盘130绕自身轴线旋转。

通过外部电路控制设置于缓冲顶盘110内部顶壁和底壁的驱动滚轮111 旋转，使传导壳体131在摩擦力的驱动下沿自身轴线旋转。

如图2、图7和图8所示，本实施例还包括清洁模块200；清洁模块200包括对接套壳210和抽取泵220；对接套壳210设置有环形容纳腔211，且容纳腔211的内壁上还设置有环形槽212，环形槽212与抽取泵220连通；当缓冲顶盘110向上运动至卡接于容纳腔211时，探测机构120正对环形槽212，抽取泵220能够抽取探测机构120内部的杂质。

抽取泵220能够抽取杂质的原理是：

当缓冲顶盘110卡接于容纳腔211内时，容纳腔211内壁上的环形槽212与探测机构120相对应，并且缓冲顶盘110与容纳腔211的内壁间隙较小，当抽取泵220工作时，向环形槽212内抽取空气，使环形槽212与探测机构120之间的空腔形成负压，将附着在受力转板123开口端的杂质吸走。

关于抽取泵220的启动原理，如图3和图8所示：

缓冲顶盘110顶部还设置有缓冲头112；在探测机构120与环形槽212相对应时，缓冲头112推动电源盘230向上运动，并使电源盘230与抽取泵220的电路连接头221相接触。

外部供电设备与电源盘230连接，在电路连接头221与电源盘230相接触时，为抽取泵220提供电能。

关于电源盘230的形状和结构，如图8所示：

电源盘230设置于对接套壳210上部，对接套壳210通过第三弹簧231与电源盘230固定连接；第三弹簧231为拉簧，始终具有驱动电源盘230远离电路连接头221的能力。

当缓冲头112推动电源盘230向上移动时，第三弹簧231吸收弹性回复力；当缓冲头112与电源盘230分离时，释放弹性回复力使电源盘230远离电路连接头221。

如图1所示，本实施例还包括固定架300；固定架300上设置有拉绳组件310；拉绳组件310的末端连接于探测模块100；固定架300的两侧还设置有调节板320，调节板320斜向支撑固定架300。

调节板320的底部设置有多个地脚螺栓，可以根据地面凹陷倾斜程度，能够通过调节地脚螺栓的伸出量，提升固定架300的稳定性以应对不同的野外地形。

本发明的工作过程如下：

第一步，启动拉绳组件310将探测模块100从地面洞口下放至深层岩孔底部，在下放的过程中通过探测头140拍摄岩层内的图像，并通过长线缆将图像传输至地面设备；

第二步，完成拍摄后，启动拉绳组件310将探测模块100从深层岩孔底部向上牵引，此时通过地面控制设备控制探测机构120从缓冲顶盘110侧壁伸出并监测是否与岩壁障碍物发生碰撞；

第三步，当探测机构与岩壁发生碰撞时，受压杆124向地面控制设备发生信号，地面控制设备令拉绳组件310停止牵引；

第四步，通过在井口微调长线缆的位置，使探测机构120远离岩壁障碍物；

第五步，重复第二步、第三步和第四步直至探测模块100返回地面；

第六步，当缓冲顶盘110卡接于容纳腔211内时，抽取泵220抽取探测机构120上的杂质。

本发明具有以下有益效果：

1.在探测模块100从深层岩孔返回地面的过程中，受压杆124能够实时监测探测机构120与是否与岩壁障碍物发生碰撞，并在发生碰撞后立即将信号发送至地面控制设备，以停止拉绳组件310向上牵引，避免了探测模块100与长线缆的连接处因强作用力而崩断。

2.缓冲顶盘110的外壁直径大于探测头140，在探测模块100从深层岩孔返回地面的过程中，能够减低探测头140与岩壁接触的可能性，提高了探测头140的使用寿命。

3.探测模块100的工作过程中，必定与岩壁发生接触，岩壁的碎屑浮灰会进入探测机构120内部，人工清理需要拆装探测模块100，而拆装过程会降低内部元件的使用寿命，设置清洁模块200一方面是对探测模块100的保护，避免内部的灵敏部件手酸，另一方面通过抽取泵220抽取杂质操作简单，提高了野外工作的便利性。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

包括探测模块（100）；

所述探测模块（100）包括缓冲顶盘（110）、探测机构（120）、传导转盘（130）和探测头（140）；

所述探测头（140）设置于所述缓冲顶盘（110）下方；

所述传导转盘（130）位于所述缓冲顶盘（110）的内部并且与所述缓冲顶盘（110）同轴；所述传导转盘（130）包括可绕自身轴线转动的传导壳体（131）和工作面朝外设置的对接部件；

所述探测机构（120）设置于所述缓冲顶盘（110）内壁和所述传导转盘（130）外壁之间，并且可沿所述缓冲顶盘（110）的径向方向伸缩；

在所述对接部件与所述探测机构（120）处于对接状态时，所述探测机构（120）收回；

在所述对接部件旋转至与所述探测机构（120）处于分离状态时，所述探测机构（120）伸出。

2.根据权利要求1所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述探测机构（120）包括面向外侧设置有开口的条形壳（121）、与所述条形壳（121）远离背向开口一端固定连接的圆头推杆（122）和设置于条形壳（121）内部的受力转板（123）；

所述受力转板（123）设置为U形，开口方向与所述条形壳（121）开口方向相同；

所述受力转板（123）的内部设置有受压杆（124）；

在所述探测机构（120）处于伸出状态时，所述受力转板（123）的开口端伸出；

在所述受力转板（123）碰到障碍物时，所述受力转板（123）开口端缩小从而施加给所述受压杆（124）压力信号。

3.根据权利要求2所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述受力转板（123）封闭端还设置有引导转杆（125）；

所述引导转杆（125）设置为圆柱形且轴线水平；

所述引导转杆（125）的两侧圆头端与所述条形壳（121）内壁转动连接；

所述受力转板（123）开口端受力时，所述引导转杆（125）绕自身轴线转动。

4.根据权利要求3所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述受力转板（123）的开口位置设置有第一弹簧（126）；

所述第一弹簧（126）的压簧，始终具有使所述受力转板（123）开口端张开的能力；

所述圆头推杆（122）上套装有第二弹簧（127）；

所述第二弹簧（127）为压簧，始终具有驱动所述圆头推杆（122）向所述缓冲顶盘（110）轴心方向运动的能力。

5.根据权利要求4所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述传导壳体（131）中心部位开槽（132）且开槽（132）部位的内部设置有导电件（133）；

所述对接部件位于所述转动壳体内，包括凹面盘（134）和弹性导杆（135），所述弹性导杆（135）的一端与所述导电件（133）相连，另一端与所述凹面盘（134）的凸起面相连，所述凹面盘（134）的凹陷面与所述圆头推杆（122）对接。

6.根据权利要求5所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述传导壳体（131）上下表面均设置有环形切槽（136），所述缓冲顶盘（110）内部顶壁和底壁设置有驱动滚轮（111），所述驱动滚轮（111）与所述环形切槽（136）对应，用于驱动所述传导转盘（130）绕自身轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

还包括清洁模块（200）；

所述清洁模块（200）包括对接套壳（210）和抽取泵（220）；

所述对接套壳（210）设置有环形容纳腔（211），且所述容纳腔（211）的内壁上还设置有环形槽（212），所述环形槽（212）与抽取泵（220）连通；

当所述缓冲顶盘（110）向上运动至卡接于所述容纳腔（211）时，所述探测机构（120）正对所述环形槽（212），所述抽取泵（220）能够抽取所述探测机构（120）内部的杂质。

8.根据权利要求7所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述缓冲顶盘（110）顶部还设置有缓冲头（112）；

在所述探测机构（120）与所述环形槽（212）相对应时，所述缓冲头（112）推动电源盘（230）向上运动，并使所述电源盘（230）与所述抽取泵（220）的电路连接头（221）相接触。

9.根据权利要求8所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

所述电源盘（230）设置于所述对接套壳（210）上部；

所述对接套壳（210）通过第三弹簧（231）与所述电源盘（230）固定连接；

所述第三弹簧（231）为拉簧，始终具有驱动所述电源盘（230）远离所述电路连接头（221）的能力。

10.根据权利要求9所述的野外钻探岩芯监测装置，其特征在于：

还包括固定架（300）；

所述固定架（300）上设置有拉绳组件（310）；

所述拉绳组件（310）的末端连接于所述探测模块（100）；

所述固定架（300）的两侧还设置有调节板（320），所述调节板（320）斜向支撑所述固定架（300）。