CN209780875U - 一种便携式钻机快速取样装置及取样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式钻机快速取样装置及取样系统，属于取土钻机取样技术领域，解决了现有技术中钻探辅助时间长、回次提取外管造成缩孔、样品干扰的问题。本实用新型快速取样装置包括内管、内管转接器、轻质钻杆和土样卡簧；内管用于存放土样，轻质钻杆通过内管转接器与内管连接，轻质钻杆用于防止管上滑及取出内管；土样卡簧与内管一端连接，土样卡簧用于防止内管中的土样掉落。本实用新型装置适用于取土钻机的快速取样。

Description

一种便携式钻机快速取样装置及取样系统

技术领域

本实用新型属于取土钻机取样技术领域，特别涉及一种便携式钻机快速取样装置及取样系统。

背景技术

高频振动式取土钻机取土样作业过程：由主机提供向下的高频率锤击力，通过主机转换器连接钻杆及钻头向下作业。为保证土壤样品的完整性和快速的从钻杆内取得土壤样品以及土壤样品不被二次污染，在钻杆内插入内径为36毫米的PVC内管，钻进过程中土壤样品会直接进入 PVC内管中，最后取出PVC内管获得土壤样品。

传统高频振动式取土钻机在钻探第一米时使用标准一米钻杆钻进后需要使用起拔器进行提取钻杆，提钻后需要卸下钻头及主机转接器，再从钻杆内取出PVC内管获得样品，然后把一根新的PVC内管放入钻杆中，钻杆一端安装好钻头，另一端安装钻杆转接器，钻杆转接器的作用是固定PVC内管防止在钻进过程中PVC内管向上滑动，在钻杆转接器的另一端安装一根新的钻杆，新钻杆的另一端连接主机转接器，使用管钳加固各点的连接处，之后把安装连接好的整套钻杆放入原钻孔内进行第二米钻进，以此重复。

传统高频振动式取土钻机每次打完一根钻杆取芯必须把钻杆全部提出，重复提拔钻杆、拆卸，劳动强度大。再次下钻杆，孔壁缩直，导致孔内下不到底，在用钻机震动，导致样品管内土样地层分层有误差。来回用管钳拆卸减少钻杆等的使用寿命，增加钻探取样的辅助时间。

实用新型内容

鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种便携式钻机快速取样装置及取样系统，用以解决现有技术中钻探辅助时间长、回次提取外管造成缩孔、样品干扰的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种便携式钻机快速取样装置，包括内管、内管转接器、轻质钻杆和土样卡簧；

内管用于存放土样，轻质钻杆通过内管转接器与内管连接，轻质钻杆用于防止管上滑及取出内管；

土样卡簧与内管一端连接，土样卡簧用于防止内管中的土样掉落。

进一步的，还包括减压器，减压器设置在内管转接器或轻质钻杆上，减压器用于防止高频振动对内管或轻质钻杆造成损坏。

进一步的，减压器一端为金属丝扣，另一端为弹性材质；金属丝扣一端插入内管转接器或轻质钻杆中。

进一步的，还包括钻杆和钻头；

钻杆内径与内管外径相匹配，内管放置在钻杆中；钻头与钻杆一端连接，内管设置有土样卡簧的一端与钻头接触。

进一步的，还包括主机转接器；主机转接器一端与钻杆连接，另一端与钻机连接。

进一步的，钻杆设置有1根以上，钻杆一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根钻杆通过螺纹连接。

进一步的，主机转接器侧面上设置有两个用于钻杆起拔的通孔。

进一步的，钻头中心设置有土样收集孔。

进一步的，轻质钻杆设置有1根以上，轻质钻杆一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根轻质钻杆通过螺纹连接。

进一步的，土样卡簧为碗状卡爪式结构。

一种便携式钻机取样系统，包括上述便携式钻机快速取样装置和提钻装置。

与现有技术相比，本实用新型至少能实现以下技术效果之一：

1)本实用新型快速取样装置设置的轻质钻杆直接与PVC内管连接，使取样时可以只取内管不取外管(即钻杆)，直接打捞内管样品，操作简便、快速，更加符合便携式取土钻机的理念，较传统的回次取芯操作大大缩短了操作时间。

2)本实用新型快速取样装置的钻杆一直处于钻孔内，起到了支撑孔壁的作用，可适用于所有情况的土壤层、沙层、松散地质层，使孔壁与钻杆之间的摩擦力与抱合力一直处于固定值，最大限度的实现不同地层的最大钻探深度，使设备的性能发挥到最大，真正实现了无扰动全孔取样。而传统的取样方式是回次取芯，即内管在钻杆内直接起拔钻杆，就会造成把钻杆再次放入原孔内时带入地表土样或孔壁内的样品至原孔低端，使取得的样品有扰动样品质量不准确，尤其是地质层松散不稳定的情况下，获得样品被干扰率更高，直接影响科研实验对地层样品的判断。

3)传统的回次提取钻杆再次投放钻杆的过程需要每次用管钳加紧各个连接处，增加了大量的工作量，既增加了钻探辅助时间，同时回次提钻会增加孔壁与钻杆之间的摩擦力与抱合力，即造成设备部分的动力损失，不能达到便携取土钻机的极限钻探深度。

本实用新型的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1内管套装结构示意图A；

图2内管套装结构示意图B；

图3快速取样装置示意图；

图4快速取样装置部分组件示意图；

图5快速取样装置部分组件剖视图；

图6土样卡簧结构示意图；

图7减压器结构示意图。

附图标记：

1-PVC内管；2-PVC内管转接器；3-轻质钻杆；4-土样卡簧；5-减压器；6-钻杆；7-钻头；8-主机转接器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

本是实用新型的一个具体实施例，如图1-7所示，一种便携式钻机快速取样装置，包括PVC内管1、PVC内管转接器2、轻质钻杆3、土样卡簧4、减压器5、钻杆6、钻头7和主机转接器8。

内管组件包括PVC内管1、PVC内管转接器2和土样卡簧4。

PVC内管1设置在钻杆6内，钻进时土样存储在PVC内管1中，保证样品完整性和快速的从钻杆内取得土壤样品以及土壤样品不被二次污染；PVC内管1长95厘米，外径为38毫米，内径为36毫米。

土样卡簧4作用是当土壤样品比较松散防止样品在提钻时脱落，防止土样掉入钻杆6内；土样卡簧4规格为：直径为35.5毫米，长25毫米的塑料材质，如图6所示，土样卡簧4为碗状卡爪式结构，碗状卡爪边缘设置有一圈凸起，用于卡住PVC内管1边缘，防止土样卡簧4被顶入PVC 内管1中。土样卡簧4粘接在PVC内管1一端，碗状卡爪部分在PVC 内管1内。

PVC内管转接器2为PVC内管1与轻质钻杆3或减压器5的连接装置，两端都为公扣，中间设置有通孔，长5厘米。

轻质钻杆3通过PVC内管转接器2与PVC内管1连接，轻质钻杆3 用于顶住钻杆低端的PVC内管1，防止钻头7钻进时PVC内管1上滑，并在完成钻进后快速打捞PVC内管1，轻质钻杆3规格为长一米和20厘米，直径为3厘米，一端为公扣，一端为母扣。

减压器5作用是钻机在高频振动时防止主机转接器8对轻质钻杆3或 PVC内管转接器2造成损坏，如图7所示，减压器5低端为金属丝扣，上端为橡胶材质，长5.2厘米，直径为3厘米。使用时金属丝扣端插入轻质钻杆3或PVC内管转接器2中，因是扣入式设计，取出时可直接取下来。

钻杆6内径与PVC内管1外径相匹配，PVC内管1放置在钻杆6中；钻头7与钻杆6一端连接，钻头7中心设置有土样收集孔；PVC内管1 设置有土样卡簧4的一端与所述钻头7接触；主机转接器8一端与钻杆6 连接，另一端与钻机连接；主机转接器8侧面上设置有两个通孔，用于完成全部钻探后钻杆6的起拔。

钻杆6设置有1根以上，钻杆6一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根钻杆6通过螺纹连接。

轻质钻杆3设置有1根以上，轻质钻杆3一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根轻质钻杆3通过螺纹连接。

便携式钻机快速取样装置的取样过程为：

钻进第一米前，如图2所示，将土样卡簧4粘接在PVC内管1上，将PVC内管转接器2连接在PVC内管1上，再将减压器5插入PVC内管转接器2。将上述组件整体放入第一根标准一米钻杆6内，钻杆6一端连接钻头7，最后将主机转接器8与钻杆6拧紧，如图3所示完成地下部分的组装。高频振动式取土钻机套在主机转接器8另一端，进行钻进；

当完成第一米钻进后取下钻机，卸下主机转接器8，取出减压器5，使用20厘米的轻质钻杆3的母扣一端与PVC内管转接器2的连接后，打捞出PVC内管1，完成打捞样品作业；

第二米钻探时，如图1所示，将已经组装好的内管组件的PVC内管转接器2公扣一端与一米长的轻质钻杆3母扣一端连接；然后将PVC内管1部分放入原孔内第一根钻杆6中，成为如图4、图5所示结构；将第二根一米的钻杆6与第一根钻杆连接后将减压器5扣入轻质钻杆3公扣一端，最后将双孔主机转接器8与第二根钻杆6连接，进行第二米的钻探作业。

完成后与第一根同样的打捞作业方式打捞样品，如需继续向下钻探，以同样的作业方式重复即可。

本实用新型快速取样装置设置的轻质钻杆3直接与PVC内管1连接，使取样时可以只取内管不取外管(即钻杆)，直接打捞内管样品，操作简便、快速，更加符合便携式取土钻机的理念，较传统的回次取芯操作大大缩短了操作时间。

快速取样装置的钻杆一直处于钻孔内，起到了支撑孔壁的作用，可适用于所有情况的土壤层、沙层、松散地质层，使孔壁与钻杆之间的摩擦力与抱合力一直处于固定值，最大限度的实现不同地层的最大钻探深度，使设备的性能发挥到最大，真正实现了无扰动全孔取样。

实施例2

完成全部取样后，需将钻杆取出，本实用新型还包括便携式钻机取样系统，该系统包括提钻装置(图中未示出)以及前述的便携式钻机快速取样装置，提钻装置包括第一起拔器、第二起拔器和支撑杆；第一起拔器用于对钻杆进行第一起拔，支撑杆插入双孔主机转接器的第一孔或第二孔，支撑杆为第一起拔器提升钻杆提供支点；第二起拔器用于对钻杆进行第二起拔，第二起拔器包括固定环、支架和提升杆；固定环用于套住钻杆，固定环与提升杆第一端连接，且提升杆第一端固定在支架上；第一起拔器的起拔强度大于第二起拔器的起拔强度，第二起拔器的起拔速度大于第一起拔器的起拔速度。

还包括用于为第一或第二起拔器提供支撑的起拔器垫板。固定环的数量为1个以上，固定环通过固定板与提升杆第一端连接连接。提升杆第一端设置有多个用于改变提升杆力矩的连接孔，连接孔与固定环、固定板或支架连接。固定环设置有用于提高固定环与钻杆之间的摩擦力的内螺纹。支架上设置有用于提高支架强度的加强筋。

提升杆第二端设置有踏板。提升杆第一端与支架为销连接。提升杆与固定环为销连接。销一端设置有可向下收缩的小球，另一端设置有圆环。

钻杆起拔实施过程：

S1.在提取钻杆时，将液压提升器放在起拔器垫板上，根据液压提升器高度将支撑杆插入双控主机转接器第一个孔或第二个孔内，手动操作液压提升器提升钻杆至液压提升器提升最大行程；

S2.再将踏板式起拔器的两个固定环套在钻杆上进行提升钻杆。

上述提钻装置采用两个起拔器配合，第一起拔器用于对钻杆进行强力起拔，第二起拔器用于对钻杆进行快速起拔，所有的下钻钻杆在整体的钻探作业中从未被起拔过，孔壁与钻杆之间抱合力和摩擦力都很大，使用第一起拔器提升后极大的降低了这两个力，再使用第二起拔器可轻松提取钻杆，完成钻杆的快速起拔。

传统提取钻杆的方式工序繁琐，很难单人完成起拔器的组装及提钻作业，加大了取样过程的工作量及钻探辅助时间。本实用新型提钻装置结构简单，且所有的组成部件小，重量轻，单人即可轻松的完成组装及提钻作业，更符合便携取土钻机设计理念要求。本实用新型提钻装置提升力为10吨，便携取土钻机快速取样装置使用本实用新型提钻装置提升钻杆，完全可以轻松快捷的提取钻杆。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式钻机快速取样装置，其特征在于，包括内管、内管转接器、轻质钻杆和土样卡簧；

所述内管用于存放土样，所述轻质钻杆通过内管转接器与内管连接，所述轻质钻杆用于防止管上滑及取出内管；

所述土样卡簧与内管一端连接，土样卡簧用于防止内管中的土样掉落。

2.根据权利要求1所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，还包括减压器，所述减压器设置在内管转接器或轻质钻杆上，减压器用于防止高频振动对内管或轻质钻杆造成损坏。

3.根据权利要求2所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，所述减压器一端为金属丝扣，另一端为弹性材质；所述金属丝扣一端插入内管转接器或轻质钻杆中。

4.根据权利要求1所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，还包括钻杆和钻头；

所述钻杆内径与所述内管外径相匹配，内管放置在所述钻杆中；所述钻头与钻杆一端连接，所述内管设置有土样卡簧的一端与所述钻头接触。

5.根据权利要求4所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，还包括主机转接器；所述主机转接器一端与钻杆连接，另一端与钻机连接。

6.根据权利要求4所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，所述钻杆设置有1根以上，所述钻杆一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根钻杆通过螺纹连接。

7.根据权利要求5所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，所述主机转接器侧面上设置有两个用于钻杆起拔的通孔。

8.根据权利要求4所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，所述钻头中心设置有土样收集孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的便携式钻机快速取样装置，其特征在于，所述轻质钻杆设置有1根以上，所述轻质钻杆一端设置有内螺纹，另一端设置有外螺纹，两根轻质钻杆通过螺纹连接。

10.一种便携式钻机取样系统，其特征在于，包括提钻装置以及权利要求1-9任一项所述的便携式钻机快速取样装置。