CN117780282B - 一种地质勘察取芯装置及取芯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地质勘察取芯装置及取芯方法，属于地质勘查设备技术领域，包括钻筒以及设置于钻筒上方的壳体，壳体的两侧均固定设置有凸台，底板的顶面两侧均固定设置有立杆，立杆穿过凸台并与其滑动配合，所述底板上设置有插杆，且插杆的上方设置有驱动单元，所述钻筒的外侧套设有与驱动单元相配合的齿圈；通过设置的环形板与钻筒相配合，当钻筒过程中遇到硬物时，环形板会率先与硬物接触并停止转动，使得钻筒与环形板脱离连接，避免反作用力导致壳体晃动而误伤工作人员，随着钻筒相对于环形板向下移动，插杆逐渐插入至地面内，以此来将底板固定于地面上。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘查设备技术领域，特别涉及一种地质勘察取芯装置及取芯方法。
背景技术
取芯装置可用于地质工程勘查作业、取芯探测、取样等对地表进行各种勘探研究的工作中。
中国专利CN211900528U公开了一种地质工程勘查用取芯装置，通过给取芯装置设置有支架装置，支架装置连接有三根伸缩杆，通过内外管旋转可调节伸缩杆长度，伸缩杆两端焊接有螺杆，固定底板设有三个螺孔，套管底部设有个螺孔，通过伸缩两端分别与套管底部和固定板底部螺孔相连接，钻杆与套管螺纹连接，以此固定好支架装置，方便作业人员使用中固定位置或者无需使用时便于取芯装置放置。
上述装置通过设置的支撑底板将设备立于地面上，并且通过钻头进行钻探，但是在实际钻探过程中，当钻头遇到硬物且硬物的形状不规则时，钻头转动的过程中会受到较大的阻力，以致于钻头会向机箱传递较大的反作用力，一方面不利于工作人员操作，另一方面也存在一定的安全隐患。
因此，有必要提供一种地质勘察取芯装置及取芯方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地质勘察取芯装置及取芯方法，以解决上述背景技术中提出的现有装置通过设置的支撑底板将设备立于地面上，并且通过钻头进行钻探，但是在实际钻探过程中，当钻头遇到硬物且硬物的形状不规则时，钻头转动的过程中会受到较大的阻力，以致于钻头会向机箱传递较大的反作用力，一方面不利于工作人员操作的问题。
基于上述思路，本发明提供如下技术方案：一种地质勘察取芯装置，包括钻筒以及设置于钻筒上方的壳体，壳体的两侧均固定设置有凸台，所述壳体下方设置有底板，底板的顶面两侧均固定设置有立杆，立杆穿过凸台并与其滑动配合，所述底板上设置有插杆，且插杆的上方设置有驱动单元，所述钻筒的外侧套设有与驱动单元相配合的齿圈；
所述钻筒内壁靠近底端的位置处向内凹陷形成环状的储存槽，且储存槽内设置有环形板，所述环形板的外侧面上开设有卡槽，钻筒上弹性设置有与卡槽相配合的卡块，所述钻筒上设置有与齿圈相配合的限位组件，当钻筒相对于环形板移动时，齿圈通过限位组件与钻筒相连接，使得钻筒能够同步带动齿圈旋转，进而带动插杆插入至地面内。
作为本发明进一步的方案：所述限位组件包括与钻筒滑动配合的滑条，所述钻筒的外侧周面上开设有条形槽，滑条滑动设置于条形槽内，所述环形板的外侧周面上开设有环形凹槽，环形凹槽处转动套设有套环，套环与滑条之间固定设置有拉绳，条形槽的内部前后两侧壁上均开设有直线状的导向槽以及弧状的限位槽，所述导向槽位于限位槽的两端并与限位槽相连通，所述滑条上固定设置有滑块，所述滑块与导向槽、限位槽滑动配合，当滑块位于限位槽上方的导向槽内部时，所述滑条的外侧面与钻筒的外侧周面相平齐。
作为本发明进一步的方案：所述齿圈的内壁处弹性设置有与条形槽相配合的凸块。
作为本发明进一步的方案：所述驱动单元包括设置于插杆上方的转轴，转轴的底面固定设置有滑杆，插杆的顶部开设有与滑杆滑动配合的滑槽，所述滑杆以及滑槽的横截面均设置为多边形，所述转轴的外侧固定套设有与齿圈相啮合的齿轮，所述插杆的外侧套设有连接环，连接环固定安装于底板顶部，插杆穿过连接环并与其螺纹连接。
作为本发明进一步的方案：所述环形板的顶部固定设置有套筒，所述套筒顶端弹性设置有定位杆，储存槽的顶壁开设有与定位杆相配合的定位槽。
作为本发明进一步的方案：所述卡块靠近环形板的一端设置为球面。
作为本发明进一步的方案：所述底板的中心位置处开设有贯穿的通孔，所述通孔与钻筒相配合。
作为本发明进一步的方案：所述滑槽内设置有复位弹簧，复位弹簧固定设置于滑槽内部端面与滑杆之间。
作为本发明进一步的方案：所述条形槽内部顶面与滑条顶面之间固定设置有牵引绳。
一种使用上述地质勘察取芯装置进行取芯的方法，包括如下步骤：将底板移动至待取样的地点，带动钻筒旋转使其插入至地面内进行取样，当取样过程中遇到硬物时，钻筒相对于环形板向下移动，从而通过拉绳带动滑条移动至条形槽内，利用凸块与条形槽的配合使得钻筒能够带动齿圈转动，进而通过齿轮带动插杆旋转，通过插杆将底板固定于地面上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：此装置通过设置的环形板与钻筒相配合，当钻筒过程中遇到硬物时，环形板会率先与硬物接触并停止转动，使得钻筒与环形板脱离连接，避免反作用力导致壳体晃动而误伤工作人员，随着钻筒相对于环形板向下移动，插杆逐渐插入至地面内，以此来将底板固定于地面上，后期当环形板、钻筒切割硬物时，即使反作用力会传递至壳体处，但是壳体与底板相连接，因此，可以避免壳体晃动，有利于对工作人员进行保护，而如果钻探的过程中没有硬物阻挡，插杆则不会插入至地面很深的位置，有利于工作人员在取样之后快速移动装置进行下一次取样，能够提高取样的效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的齿圈与齿轮配合示意图；
图3是本发明的钻筒与环形板结构示意图；
图4是本发明的钻筒以及环形板剖视图；
图5是本发明图4的B处放大结构示意图；
图6是本发明图5的C处放大结构示意图；
图7是本发明图4的A处放大结构示意图；
图8是本发明的导向槽以及限位槽结构示意图；
图9是本发明的滑杆与插杆结构示意图；
图10是本发明的滑块结构示意图；
图11是本发明的环形板立体结构示意图。
图中：1、底板；2、立杆；3、壳体；4、凸台；5、插杆；6、齿圈；7、钻筒；701、第一凸齿；8、转轴；801、滑杆；9、齿轮；10、连接环；11、环形板；1101、第二凸齿；12、条形槽；13、滑条；14、牵引绳；15、卡槽；16、卡块；17、拉绳；18、定位槽；19、套筒；20、定位杆；21、凸块；22、导向槽；23、限位槽；24、滑块；25、套环；26、限位环；27、复位弹簧。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种地质勘察取芯装置及取芯方法，包括壳体3以及设置于壳体3下方的钻筒7，实际应用时，壳体3内安装有电机，而上述钻筒7则穿过壳体3并与电机的输出轴传动连接，以此来带动钻筒7旋转，所述钻筒7与壳体3转动配合；
为了便于工作人员握持，在壳体3的两侧均固定设置有凸台4，而凸台4远离壳体3的一侧焊接有握柄。
所述底板1的中心位置处开设有贯穿的通孔，使得钻筒7能够穿过通孔并相对于底板1在竖直方向上移动，底板1的顶面两侧均固定设置有立杆2，立杆2穿过凸台4并与其滑动配合，通过此结构有利于钻筒7稳定向下移动。
实际使用时，在底板1上位于钻筒7的两侧均设置有插杆5，以便于将底板1稳固地放置于地面上，所述插杆5的上方设置有驱动单元，而钻筒7的外侧则套设有与驱动单元相配合的齿圈6，当钻筒7带动齿圈6同步旋转时，利用齿圈6与驱动单元的配合可以带动插杆5旋转，从而使得插杆5插入至地面内，能够将底板1固定于地面上。
钻筒7内壁靠近底端的位置处向内凹陷形成环状的储存槽，且储存槽内设置有环形板11，环形板11相对于钻筒7能够上下移动，如图2-图4所示，钻筒7的底部端面一体成型有多个第一凸齿701，而环形板11的底部端面则一体成型多个第二凸齿1101，初始状态下，环形板11的底端延伸至钻筒7的底部外侧，且第一凸齿701与第二凸齿1101一一对应；
所述环形板11的外侧面上开设有卡槽15，而钻筒7上弹性设置有与卡槽15相配合的卡块16，卡块16位于储存槽内壁处，卡块16靠近环形板11的一端设置为球面，通过此结构使得环形板11与钻筒7之间能够同步旋转，而钻筒7上设置有与齿圈6相配合的限位组件，当钻筒7相对于环形板11移动时，齿圈6通过限位组件与钻筒7相连接，从而使得钻筒7能够同步带动齿圈6旋转，进而带动插杆5插入至地面内，有利于保持底板1的稳定，在实际使用时，当钻探的过程中遇到石块等坚硬物时，通过此结构可以保持设备整体的稳定，避免工作人员受到外力而受伤。
如图2-图8、图10-图11所示，上述限位组件包括与钻筒7滑动配合的滑条13，具体地，钻筒7的外侧周面上开设有条形槽12，而滑条13则滑动设置于条形槽12内部，所述环形板11的外侧周面上开设有环形凹槽，环形凹槽处套设有套环25，套环25相对于环形板11能够转动，而套环25与滑条13之间固定设置有拉绳17，拉绳17穿过钻筒7并与其滑动配合，当钻筒7相对于环形板11移动时，拉绳17被牵引，从而带动滑条13沿着钻筒7的轴线方向移动；
在条形槽12的内部前后两侧壁上均开设有直线状的导向槽22以及弧状的限位槽23，所述导向槽22位于限位槽23的两端并与限位槽23相连通，所述滑条13的前后两侧面上均固定设置有滑块24，所述滑块24与导向槽22、限位槽23滑动配合，实际应用时，当拉绳17带动滑条13沿着条形槽12向下滑动时，所述滑块24能够经过限位槽23，从而使得滑条13向着条形槽12内部的方向移动。
所述齿圈6的内壁处弹性设置有与条形槽12相配合的凸块21，当滑条13收缩至条形槽12内部后，钻筒7在旋转的过程中，凸块21能够弹出并插入至条形槽12内部，从而使得钻筒7能够带动齿圈6旋转，而当滑块24位于限位槽23上方的导向槽22内部时，所述滑条13的外侧面与钻筒7的外侧周面相平齐，此时凸块21则不能够插入至条形槽12内。
上述驱动单元包括设置于插杆5上方的转轴8，转轴8的底面固定设置有滑杆801，而插杆5的顶部则开设有与滑杆801滑动配合的滑槽，如图9所示，所述滑杆801以及滑槽的横截面均设置为多边形，所述转轴8的外侧固定套设有与齿圈6相啮合的齿轮9；
进一步地，在插杆5的外侧套设有连接环10，连接环10固定安装于底板1顶部，而插杆5则穿过连接环10并与其螺纹连接。
当环形板11相对于钻筒7向上移动时，为了钻筒7能够再次带动环形板11同步旋转，在环形板11的顶部固定设置有套筒19，而套筒19的顶端则弹性设置有定位杆20，储存槽的顶壁则开设有与定位杆20相配合的定位槽18，当定位杆20插入至定位槽18内部后，钻筒7上的第一凸齿701与环形板11上的第二凸齿1101一一对应，从而有利于对硬物进行切割。
初始状态下，钻筒7上的卡块16位于环形板11的卡槽15内，使得钻筒7与环形板11同步旋转，并且环形板11的底端延伸至钻筒7的底部外侧，具体地，将设备移动至待取样地点处，通过电机带动钻筒7旋转，让钻筒7穿过底板1上的通孔并逐渐钻入至地面内，当取样的地面下存在硬物时，环形板11底部的第二凸齿1101会率先与硬物相接触，从而能够阻止环形板11旋转，由于卡块16靠近环形板11的一端设置为球面，因此，当环形板11被限制旋转时，卡块16会逐渐与卡槽15上的侧棱相挤压并最终移出卡槽15，以致于钻筒7与环形板11之间脱离连接，此时钻筒7将相对于环形板11向下移动，在此过程中，套环25与滑条13之间的拉绳17将受到牵拉，从而通过拉绳17带动滑条13向下移动；
随着滑条13沿着条形槽12向下移动，滑块24将向下滑过限位槽23，在此过程中，通过限位槽23对滑块24的压力可以带动滑条13向着条形槽12内部的方向移动，当滑条13收缩至条形槽12内部后，条形槽12则暴露出来，随着钻筒7的转动，齿圈6上的凸块21将会与条形槽12对齐，以致于凸块21能够弹出并插入至条形槽12内，使得钻筒7能够同步带动齿圈6旋转；
利用齿圈6与齿轮9的啮合，使得齿轮9能够带动转轴8转动，进而通过滑杆801与滑槽的配合带动插杆5转动，由于插杆5与连接环10螺纹连接，因此插杆5在旋转过程中能够相对于底板1向下移动并插入至地面内，以此来将底板1固定于地面上，后期，随着钻筒7相对于环形板11继续向下移动，钻筒7将会压缩定位杆20，当定位杆20与定位槽18相对齐时，所述定位杆20将弹出并插入至定位槽18内，从而使得钻筒7能够带动环形板11同步转动，此时利用钻筒7、环形板11底部的第一凸齿701以及第二凸齿1101能够对硬物进行切割，由于底板1稳定地固定于地面上，并且壳体3通过立杆2、凸台4的配合与底板1相连接，因此，切割过程中，即使钻筒7或者环形板11受到较大的阻力，传递至壳体3的反作用力也不会导致壳体3晃动，从而避免工作人员受伤。
综上所述，此装置通过设置的环形板11与钻筒7相配合，当钻探过程中遇到硬物时，环形板11会率先与硬物接触并停止转动，使得钻筒7与环形板11脱离连接，避免反作用力导致壳体3晃动而误伤工作人员，随着钻筒7相对于环形板11向下移动，插杆5逐渐插入至地面内，以此来将底板1固定于地面上，后期当环形板11、钻筒7切割硬物时，即使反作用力会传递至壳体3处，但是壳体3与底板1相连接，因此，可以避免壳体3晃动，有利于对工作人员进行保护，而如果钻探的过程中没有硬物阻挡，插杆5则不会插入至地面很深的位置，有利于工作人员在取样之后快速移动装置进行下一次取样，能够提高取样的效率。
如图1-图3所示，所述立杆2的顶端固定设置有挡盘，以此来避免立杆2与凸台4脱离。
所述转轴8的顶端固定设置有旋钮，有利于手动对转轴8进行操作，所述底板1的顶部两侧均固定设置有L型的支架，所述转轴8穿过支架并与其转动配合，所述底板1上开设有贯穿的圆孔，使得插杆5能够穿过圆孔插入至地面内。
在底板1的顶部固定设置有限位环26，使得钻筒7穿过限位环26并与其滑动配合，有利于提高钻筒7钻探时的稳定性。
如图1、图7所示，限位环26的外侧转动套设有支撑环，而齿圈6则固定设置于支撑环的顶部，以此来对齿圈6进行安装，所述齿圈6内壁上开设有槽口，所述凸块21滑动设置于槽口内，且槽口内壁与凸块21之间固定设置有第一弹簧。
如图4所示，在滑槽内设置有复位弹簧27，复位弹簧27固定设置于滑槽内部端面与滑杆801之间，以便于转轴8反向转动而带动插杆5复位。
所述条形槽12内部顶面与滑条13顶面之间固定设置有牵引绳14，牵引绳14由橡胶等弹性材料制成，初始状态下，通过牵引绳14对滑条13的拉力使得滑条13上的滑块24位于限位槽23上方的导向槽22内，上述拉绳17可以采用橡胶或者钢丝等材料进行制作。
所述钻筒7内壁上开设有凹槽，卡块16滑动设置于凹槽内，所述凹槽内部端面与卡块16之间、套筒19内部端面与定位杆20之间均固定设置有第二弹簧。
Claims (6)
1.一种地质勘察取芯装置，包括钻筒以及设置于钻筒上方的壳体，壳体的两侧均固定设置有凸台，所述壳体下方设置有底板，底板的顶面两侧均固定设置有立杆，立杆穿过凸台并与其滑动配合，其特征在于：所述底板上设置有插杆，且插杆的上方设置有驱动单元，所述钻筒的外侧套设有与驱动单元相配合的齿圈；
所述钻筒内壁靠近底端的位置处向内凹陷形成环状的储存槽，且储存槽内设置有环形板，所述环形板的外侧面上开设有卡槽，钻筒上弹性设置有与卡槽相配合的卡块，所述钻筒上设置有与齿圈相配合的限位组件，当钻筒相对于环形板移动时，齿圈通过限位组件与钻筒相连接，使得钻筒能够同步带动齿圈旋转，进而带动插杆插入至地面内；
所述限位组件包括与钻筒滑动配合的滑条，所述钻筒的外侧周面上开设有条形槽，滑条滑动设置于条形槽内，所述环形板的外侧周面上开设有环形凹槽，环形凹槽处转动套设有套环，套环与滑条之间固定设置有拉绳，条形槽的内部前后两侧壁上均开设有直线状的导向槽以及弧状的限位槽，所述导向槽位于限位槽的两端并与限位槽相连通，所述滑条上固定设置有滑块，所述滑块与导向槽、限位槽滑动配合，当滑块位于限位槽上方的导向槽内部时，所述滑条的外侧面与钻筒的外侧周面相平齐；
所述齿圈的内壁处弹性设置有与条形槽相配合的凸块；
所述驱动单元包括设置于插杆上方的转轴，转轴的底面固定设置有滑杆，插杆的顶部开设有与滑杆滑动配合的滑槽，所述滑杆以及滑槽的横截面均设置为多边形，所述转轴的外侧固定套设有与齿圈相啮合的齿轮，所述插杆的外侧套设有连接环，连接环固定安装于底板顶部，插杆穿过连接环并与其螺纹连接；
所述环形板的顶部固定设置有套筒，所述套筒顶端弹性设置有定位杆，储存槽的顶壁开设有与定位杆相配合的定位槽。
2.根据权利要求1所述的一种地质勘察取芯装置，其特征在于：所述卡块靠近环形板的一端设置为球面。
3.根据权利要求1所述的一种地质勘察取芯装置，其特征在于：所述底板的中心位置处开设有贯穿的通孔，所述通孔与钻筒相配合。
4.根据权利要求1所述的一种地质勘察取芯装置，其特征在于：所述滑槽内设置有复位弹簧，复位弹簧固定设置于滑槽内部端面与滑杆之间。
5.根据权利要求1所述的一种地质勘察取芯装置，其特征在于：所述条形槽内部顶面与滑条顶面之间固定设置有牵引绳。
6.一种使用如权利要求2-5中任意一项所述地质勘察取芯装置进行取芯的方法，其特征在于，包括如下步骤：将底板移动至待取样的地点，带动钻筒旋转使其插入至地面内进行取样，当取样过程中遇到硬物时，钻筒相对于环形板向下移动，从而通过拉绳带动滑条移动至条形槽内，利用凸块与条形槽的配合使得钻筒能够带动齿圈转动，进而通过齿轮带动插杆旋转，通过插杆将底板固定于地面上。
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