CN117365348B - 一种地质钻探岩心取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地质钻探岩心取样装置，涉及地质勘探技术领域，包括设备支架，设备支架包括钻杆底座，钻杆底座上固定安装有钻杆支架，钻杆支架内装配有钻探机构，钻探机构包括钻杆支撑板，钻杆支撑板中间旋转安装有空心连接短杆，空心连接短杆底部固定安装有连接空心杆，连接空心杆底部固定安装有取样空心杆，连接空心杆和取样空心杆内滑动安装有内螺纹空心杆，取样空心杆外壁上设有多个装配槽，装配槽内旋转安装有空心键，本发明的钻杆在采样完毕后可以进行拆分，便于将样本从钻杆内取出，保证样本的完整；本发明的空心键可以对软质的岩层样本进行单独收集，解决软质岩层难以采集的问题。

Description

一种地质钻探岩心取样装置

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，特别涉及一种地质钻探岩心取样装置。

背景技术

在对地下资源进行采集之前，以及对地质成分探查时，需要对地下的岩心进行取样，以便于分析岩心的岩性特征、矿物成分、物性特征等情况。

现有技术中在对岩心进行取样时，通常为空心或实心钻杆对岩层进行钻探，并通过夹取工具将空心钻杆钻探时留下的岩柱取出，对各个深度的岩石成分进行分析，或将实心钻杆钻探时带出的岩粉进行分析，断该处的岩石成分，在对岩柱进行夹取时容易因为岩石的脆性使岩柱断开，无法夹取完整的岩柱，同时遇到地下为软质岩层时，无法将岩柱完整取出。

公开号为CN114961613A的中国发明专利申请公开了一种岩土工程勘察用岩心取样装置，上述专利通过在钻探过程中对钻杆进行自动拼接组装的方式，可以根据需求组装不同长度的钻杆，同时便于携带，便于快速对所需深度的岩层进行取样，提高了钻探效率。

但上述专利在钻探完毕后，由于在钻探时产生的扭力，将每段钻杆结合的过于牢固，难以在取样时将其分离，不便取出其中的岩层样本，同时上述专利无法对软质的岩层进行取样。

基于此本发明提供了一种地质钻探岩心取样装置。

发明内容

针对上述技术问题本发明提供了一种地质钻探岩心取样装置，包括设备支架，设备支架包括钻杆底座，钻杆底座上固定安装有钻杆支架，钻杆支架内纵向旋转安装有两对第一螺纹杆，第一螺纹杆上丝杆装配有钻探机构，钻探机构包括钻杆支撑板，钻杆支撑板顶部横向旋转安装有一对第三螺纹杆，第三螺纹杆上固定安装有链轮，第三螺纹杆之间通过链条连接，钻杆支撑板顶部固定安装有第三电机，第三电机的输出轴与第三螺纹杆固定连接，钻杆支撑板中间纵向旋转安装有空心连接短杆，空心连接短杆外侧设有齿轮纹，空心连接短杆上的齿轮纹与第三螺纹杆蜗杆配合，空心连接短杆底部固定安装有连接空心杆，空心连接短杆与连接空心杆之间通过固定栓固定连接，连接空心杆底部固定安装有取样空心杆，连接空心杆和取样空心杆之间通过固定栓固定连接，连接空心杆和取样空心杆内滑动安装有内螺纹空心杆，取样空心杆外壁上设有多个装配槽，装配槽内横向旋转安装有空心键，装配槽内设有限位滑槽，空心键上固定安装有半圆键，空心键上的半圆键在装配槽的限位滑槽内滑动，空心键上的半圆键与限位滑槽之间固定安装有压缩弹簧，连接空心杆和取样空心杆内纵向滑动安装有控制杆，控制杆上固定安装有梯形键，控制杆上的梯形键与空心键滑动配合。

进一步地，所述连接空心杆和取样空心杆按所需长度交替装配，并在钻探机构的底端固定安装空心钻头，空心钻头与取样空心杆结构相同，空心钻头内滑动安装有内螺纹空心杆，空心钻头通过固定栓固定连接在钻探机构的底端，空心钻头底部横向旋转安装有多个钻刀，空心钻头底部纵向旋转安装有传动环，传动环顶部设有锥齿轮纹，传动环上纵向旋转安装有支撑环，支撑环上横向旋转安装有多个扩孔钻头，扩孔钻头底部固定安装有齿轮，空心钻头底部设有锥齿轮纹，扩孔钻头底部的齿轮与传动环和空心钻头上的锥齿轮纹啮合。

进一步地，所述空心连接短杆上纵向滑动安装有限位板，限位板底部与空心连接短杆之间固定安装有电推杆，限位板上设有多个滑槽，限位板的滑槽内滑动安装有夹持块，夹持块与限位板之间固定安装有压缩弹簧，夹持块与控制杆接触配合。

进一步地，所述固定栓内纵向滑动安装有限位锥杆，固定栓内横向滑动安装有多个固定键，固定键与固定栓之间固定安装有压缩弹簧。

进一步地，所述钻杆支架顶部固定安装有第一电机，第一电机上固定安装有带轮，第一螺纹杆顶部固定安装有带轮，第一螺纹杆之间通过皮带连接，第一电机与第一螺纹杆之间通过皮带连接。

进一步地，所述钻杆底座上横向旋转安装有一对第二螺纹杆，第二螺纹杆上固定安装有带轮，钻杆底座底部固定安装有第二电机，第二电机上固定安装有带轮，第二电机与第二螺纹杆之间通过皮带连接。

进一步地，所述钻杆底座上滑动安装有收集机构，收集机构包括收集底座，收集底座两侧固定安装有齿条，收集底座上的齿条与第二螺纹杆蜗杆配合，收集底座与钻杆底座滑动配合，收集底座上旋转安装有取样支撑板，取样支撑板与收集底座之间固定安装有液压杆，取样支撑板上固定安装有拆卸环。

进一步地，所述拆卸环上设有多个倒三角滑槽，滑槽底部固定安装有圆柱键。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明的钻杆在采样完毕后可以进行拆分，便于将样本从钻杆内取出，保证样本的完整；（2）本发明的空心键可以对软质的岩层样本进行单独收集，解决软质岩层难以采集的问题；（3）本发明的空心键和扩孔钻头可以对钻孔内壁进行扩宽，避免钻杆与钻孔内壁之间的摩擦力导致钻杆难以取出。

附图说明

图1为本发明顶部结构示意图。

图2为本发明正面结构示意图。

图3为本发明右侧结构示意图。

图4为本发明整体结构示意图。

图5为本发明钻探机构结构示意图。

图6为本发明钻探机构剖切结构示意图。

图7为本发明固定栓局部剖切结构示意图。

图8为本发明拆卸环结构示意图。

图9为本发明空心键结构示意图。

图10为本发明内螺纹空心杆结构示意图。

图11为图4中A1处放大结构示意图。

图12为图4中A2处放大结构示意图。

图13为图4中A3处放大结构示意图。

图14为图5中B1处放大结构示意图。

图15为图5中B2处放大结构示意图。

图16为图5中B3处放大结构示意图。

图17为图6中C1处放大结构示意图。

图18为图6中C2处放大结构示意图。

图19为图6中C3处放大结构示意图。

图20为图6中C4处放大结构示意图。

图21为图6中C5处放大结构示意图。

附图标记：1-设备支架；2-钻探机构；3-收集机构；101-钻杆支架；102-第一螺纹杆；103-钻杆底座；104-第一电机；105-第二螺纹杆；106-第二电机；201-钻杆支撑板；202-第三电机；203-第三螺纹杆；204-空心连接短杆；205-连接空心杆；206-取样空心杆；207-空心钻头；208-限位板；209-夹持块；210-控制杆；211-空心键；212-支撑环；213-扩孔钻头；214-传动环；215-固定栓；216-钻刀；217-限位锥杆；218-固定键；219-内螺纹空心杆；301-收集底座；302-液压杆；303-取样支撑板；304-拆卸环。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明所提供的技术方案。

如图1～图21所示，一种地质钻探岩心取样装置，包括设备支架1，设备支架1包括钻杆底座103，钻杆底座103上固定安装有钻杆支架101，钻杆支架101内纵向安装有两对第一螺纹杆102，钻杆支架101顶部固定安装有第一电机104，第一电机104上固定安装有带轮，第一螺纹杆102顶部固定安装有带轮，第一螺纹杆102之间通过皮带连接，第一电机104与第一螺纹杆102之间通过皮带连接，第一螺纹杆102上丝杆装配有钻探机构2，钻探机构2包括钻杆支撑板201，钻杆支撑板201顶部横向旋转安装有一对第三螺纹杆203，第三螺纹杆203上固定安装有链轮，第三螺纹杆203之间通过链条连接，钻杆支撑板201顶部固定安装有第三电机202，第三电机202的输出轴与第三螺纹杆203固定连接，钻杆支撑板201中间纵向旋转安装有空心连接短杆204，空心连接短杆204外侧设有齿轮纹，空心连接短杆204上的齿轮纹与第三螺纹杆203蜗杆配合，通过第三电机202带动第三螺纹杆203转动，第三螺纹杆203转动带动空心连接短杆204旋转，并带动钻杆进行钻进，空心连接短杆204底部固定安装有连接空心杆205，空心连接短杆204与连接空心杆205之间通过固定栓215固定连接，固定栓215内纵向滑动安装有限位锥杆217，固定栓215内横向滑动安装有多个固定键218，固定键218与固定栓215之间固定安装有压缩弹簧，通过弹簧带动限位锥杆217向下滑动，控制固定键218在固定栓215内向外滑出，通过固定键218与固定栓215的夹持，将空心连接短杆204和连接空心杆205固定。

如图1～图21所示，连接空心杆205底部固定安装有取样空心杆206，连接空心杆205和取样空心杆206之间通过固定栓215固定连接，连接空心杆205和取样空心杆206内滑动安装有内螺纹空心杆219，内螺纹空心杆219用于提取钻进时产出的岩柱样本，通过内螺纹空心杆219内的纹路与岩柱之间的摩擦力保证岩柱不会脱落，取样空心杆206外壁上设有多个装配槽，装配槽内横向旋转安装有空心键211，通过空心键211可以将钻进时产生的岩渣向外导出，防止岩渣抱紧钻杆使钻杆难以转动，同时可以通过空心键211对软质的岩层进行取样，解决软质岩层样本难以提取到地表的问题，装配槽内设有限位滑槽，空心键211上固定安装有半圆键，空心键211上的半圆键在装配槽的限位滑槽内滑动，空心键211上的半圆键与限位滑槽之间固定安装有压缩弹簧，连接空心杆205和取样空心杆206内纵向滑动安装有控制杆210，控制杆210上固定安装有梯形键，控制杆210上的梯形键与空心键211滑动配合，空心连接短杆204上纵向滑动安装有限位板208，限位板208底部与空心连接短杆204之间固定安装有电推杆，限位板208上设有多个滑槽，限位板208的滑槽内滑动安装有夹持块209，夹持块209与限位板208之间固定安装有压缩弹簧，夹持块209与控制杆210接触配合，对控制杆210进行夹持，通过电推杆带动控制杆210在取样空心杆206内向下滑动时，通过控制杆210上的矩形键，控制空心键211在取样空心杆206上向外转动，使空心键211可以对钻孔内壁上的岩石样本进行收集，通过电推杆带动控制杆210上升，控制杆210通过与取样空心杆206之间的弹簧恢复原位，使采集完的岩石样本不易掉出。

如图1～图21所示，连接空心杆205和取样空心杆206按所需长度交替装配，可以根据需要排列连接空心杆205和取样空心杆206的顺序和间隔，便于提取到所需深度的岩石样本，在钻探机构2的底端固定安装有空心钻头207，空心钻头207与取样空心杆206结构相同，空心钻头207通过固定栓215固定连接在钻探机构2的底端，空心钻头207底部横向旋转安装有多个钻刀216，空心钻头207底部纵向旋转安装有传动环214，传动环214顶部设有锥齿轮纹，传动环214上纵向旋转安装有支撑环212，支撑环212上横向旋转安装有多个扩孔钻头213，扩孔钻头213用于对钻孔内壁进行扩宽，便于样本采集完毕后将钻探机构2提取出地表，扩孔钻头213底部固定安装有齿轮，空心钻头207底部设有锥齿轮纹，扩孔钻头213底部的齿轮与传动环214和空心钻头207上的锥齿轮纹啮合，在空心钻头207进行钻进时，传动环214与钻孔底部接触，使传动环214相对于空心钻头207做旋转运动，并带动扩孔钻头213在支撑环212上转动，通过扩孔钻头213对钻孔内壁进行扩宽。

如图1～图21所示，钻杆底座103上横向旋转安装有一对第二螺纹杆105，第二螺纹杆105上固定安装有带轮，钻杆底座103底部固定安装有第二电机106，第二电机106上固定安装有带轮，第二电机106与第二螺纹杆105之间通过皮带连接，钻杆底座103上滑动安装有收集机构3，收集机构3用于将组装起来的连接空心杆205、取样空心杆206和空心钻头207逐个拆解，便于对岩石样本进行收集，收集机构3包括收集底座301，收集底座301两侧固定安装有齿条，收集底座301上的齿条与第二螺纹杆105蜗杆配合，通过启动第二电机106带动第二螺纹杆105旋转，可以带动收集机构3在钻杆底座103上进行滑动，收集底座301与钻杆底座103滑动配合，收集底座301上旋转安装有取样支撑板303，取样支撑板303与收集底座301之间固定安装有液压杆302，取样支撑板303上固定安装有拆卸环304，拆卸环304上设有多个倒三角滑槽，滑槽底部固定安装有圆柱键，取样完毕后，通过液压杆302带动取样支撑板303在收集底座301上旋转，将取样支撑板303旋转至水平角度，之后控制钻探机构2下降，使固定栓215落入拆卸环304上的倒三角滑槽内，通过滑槽内的圆柱键带动限位锥杆217在固定栓215内向上滑动，使固定键218通过弹簧缩回至固定栓215内，将钻探机构2上的连接空心杆205、取样空心杆206和空心钻头207进行分解，便于截取岩柱样本。

工作原理：需要进行对岩层进行钻探取样时，首先根据所需对连接空心杆205和取样空心杆206进行排列安装，之后启动第三电机202带动钻杆进行钻进，同时启动第一电机104带动第一螺纹杆102转动，带动钻探机构2向下运动进行钻进，并通过内螺纹空心杆219对岩柱样本进行收集，期间通过传动环214与钻孔底部的接触，带动传动环214在空心钻头207上转动，并带动扩孔钻头213转动对钻孔进行扩宽，当钻至所需深度时，启动第三电机202带动空心连接短杆204反向转动，同时启动空心连接短杆204上的电推杆带动限位板208向下滑动，带动空心键211在取样空心杆206和空心钻头207上转动，对钻孔内壁的岩渣或软质岩层进行收集，收集完毕后启动电推杆上升，使空心键211通过弹簧回到原位，之后启动第一电机104反向转动带动钻探机构2上升。

钻探机构2上升到地表之后，启动第二电机106带动第二螺纹杆105旋转，带动收集机构3移动至钻探机构2底部，之后启动液压杆302带动取样支撑板303在收集底座301上转动，将取样支撑板303转动至水平角度，使拆卸环304与空心钻头207的外壁贴合，之后启动第一电机104控制钻探机构2缓慢下降，使固定栓215在拆卸环304上的倒三角滑槽内滑动，通过滑槽内的圆柱键与限位锥杆217接触配合，将限位锥杆217顶入固定栓215内，使固定键218通过弹簧缩回至固定栓215内，使空心钻头207从钻探机构2上脱离，完成对样本的收集，之后启动第二电机106带动收集机构3在钻杆底座103上滑动，将样本转移，之后对连接空心杆205和取样空心杆206进行拆卸，完成岩层的钻探和样本收集。

Claims (7)

1.一种地质钻探岩心取样装置，包括设备支架（1），设备支架（1）包括钻杆底座（103），钻杆底座（103）上固定安装有钻杆支架（101），钻杆支架（101）内纵向旋转安装有两对第一螺纹杆（102），第一螺纹杆（102）上丝杆装配有钻探机构（2），其特征在于，所述钻探机构（2）包括钻杆支撑板（201），钻杆支撑板（201）顶部横向旋转安装有一对第三螺纹杆（203），第三螺纹杆（203）上固定安装有链轮，第三螺纹杆（203）之间通过链条连接，钻杆支撑板（201）顶部固定安装有第三电机（202），第三电机（202）的输出轴与第三螺纹杆（203）固定连接，钻杆支撑板（201）中间纵向旋转安装有空心连接短杆（204），空心连接短杆（204）外侧设有齿轮纹，空心连接短杆（204）上的齿轮纹与第三螺纹杆（203）蜗杆配合，空心连接短杆（204）底部固定安装有连接空心杆（205），空心连接短杆（204）与连接空心杆（205）之间通过固定栓（215）固定连接，连接空心杆（205）底部固定安装有取样空心杆（206），连接空心杆（205）和取样空心杆（206）之间通过固定栓（215）固定连接，连接空心杆（205）和取样空心杆（206）内滑动安装有内螺纹空心杆（219），取样空心杆（206）外壁上设有多个装配槽，装配槽内横向旋转安装有空心键（211），装配槽内设有限位滑槽，空心键（211）上固定安装有半圆键，空心键（211）上的半圆键在装配槽的限位滑槽内滑动，空心键（211）上的半圆键与限位滑槽之间固定安装有压缩弹簧，连接空心杆（205）和取样空心杆（206）内纵向滑动安装有控制杆（210），控制杆（210）上固定安装有梯形键，控制杆（210）上的梯形键与空心键（211）滑动配合；

所述固定栓（215）内纵向滑动安装有限位锥杆（217），固定栓（215）内横向滑动安装有多个固定键（218），固定键（218）与固定栓（215）之间固定安装有压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述连接空心杆（205）和取样空心杆（206）按所需长度交替装配，并在钻探机构（2）的底端固定安装空心钻头（207），空心钻头（207）与取样空心杆（206）结构相同，空心钻头（207）内滑动安装有内螺纹空心杆（219），空心钻头（207）通过固定栓（215）固定连接在钻探机构（2）的底端，空心钻头（207）底部横向旋转安装有多个钻刀（216），空心钻头（207）底部纵向旋转安装有传动环（214），传动环（214）顶部设有锥齿轮纹，传动环（214）上纵向旋转安装有支撑环（212），支撑环（212）上横向旋转安装有多个扩孔钻头（213），扩孔钻头（213）底部固定安装有齿轮，空心钻头（207）底部设有锥齿轮纹，扩孔钻头（213）底部的齿轮与传动环（214）和空心钻头（207）上的锥齿轮纹啮合。

3.根据权利要求1所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述空心连接短杆（204）上纵向滑动安装有限位板（208），限位板（208）底部与空心连接短杆（204）之间固定安装有电推杆，限位板（208）上设有多个滑槽，限位板（208）的滑槽内滑动安装有夹持块（209），夹持块（209）与限位板（208）之间固定安装有压缩弹簧，夹持块（209）与控制杆（210）接触配合。

4.根据权利要求1所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述钻杆支架（101）顶部固定安装有第一电机（104），第一电机（104）上固定安装有带轮，第一螺纹杆（102）顶部固定安装有带轮，第一螺纹杆（102）之间通过皮带连接，第一电机（104）与第一螺纹杆（102）之间通过皮带连接。

5.根据权利要求1所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述钻杆底座（103）上横向旋转安装有一对第二螺纹杆（105），第二螺纹杆（105）上固定安装有带轮，钻杆底座（103）底部固定安装有第二电机（106），第二电机（106）上固定安装有带轮，第二电机（106）与第二螺纹杆（105）之间通过皮带连接。

6.根据权利要求1所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述钻杆底座（103）上滑动安装有收集机构（3），收集机构（3）包括收集底座（301），收集底座（301）两侧固定安装有齿条，收集底座（301）上的齿条与第二螺纹杆（105）蜗杆配合，收集底座（301）与钻杆底座（103）滑动配合，收集底座（301）上旋转安装有取样支撑板（303），取样支撑板（303）与收集底座（301）之间固定安装有液压杆（302），取样支撑板（303）上固定安装有拆卸环（304）。

7.根据权利要求6所述的一种地质钻探岩心取样装置，其特征在于，所述拆卸环（304）上设有多个倒三角滑槽，滑槽底部固定安装有圆柱键。