CN212159116U - 一种多级钻杆水文地质采样器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级钻杆水文地质采样器，包括钻头、旋转钻杆与多个加长钻杆，钻头分为钻土部件与采集部件，采集部件的内部开有用于收集土壤的采集室，采集室的前端开有进土口，旋转钻杆的一端插接在采集室的内部，且旋转钻杆与采集室之间固定连接有以圆周阵列排布的多个垫块实现采集室与旋转钻杆之间形成出土口，采集室之间转动连接有用于将采集室内的土壤排出的蜗杆，本实用新型通过蜗杆转动，可使采集室内部的土壤不断更新，致使采集室内部的土壤为钻孔最深处的土壤，从而实现边钻孔边采集土壤，继而简化了采样的方式，提高了采样的效率。

Description

一种多级钻杆水文地质采样器

技术领域

本实用新型涉及水文地质采样技术领域，具体为一种多级钻杆水文地质采样器。

背景技术

水文地质采样是对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究的前期作业，在水文地质采样中往往需要对土壤进行采集，目前的大多数采集器对地下土壤的采样通常是先通过钻机钻孔到指定的深度位置，再将钻机钻杆拿出后，向钻孔中放入土壤采样装置进行采样，现有这种装置的采样方式比较的麻烦，采样效率不高，需要来回更换设备，增加了采样的时间，其整个过程比较的繁琐；并且钻头在转动钻探的过程中，温度会由于摩擦而上升，尤其是在质地较硬的地层中进行钻探过程中，继而会影响钻头的硬度使钻头受损，因此我们提出了一种多级钻杆水文地质采样器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多级钻杆水文地质采样器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多级钻杆水文地质采样器，包括钻头、旋转钻杆与多个加长钻杆，所述旋转钻杆和多个加长钻杆的外侧壁上均螺旋环绕有用于排出土壤的叶片，所述钻头分为钻土部件与采集部件，所述钻土部件呈锥形状，所述钻土部件的外侧壁上也螺旋环绕有用于排出土壤的叶片，所述采集部件呈柱形状，所述采集部件的外部直径与叶片的最大直径相同，所述采集部件的内部开有用于收集土壤的采集室，所述采集室的前端开有进土口，所述旋转钻杆的一端插接在采集室的内部，且所述旋转钻杆与采集室之间固定连接有以圆周阵列排布的多个垫块实现采集室与旋转钻杆之间形成出土口，所述采集室之间转动连接有用于将采集室内的土壤排出的蜗杆，所述蜗杆通过用于降低钻头温度的水循环装置进行驱动旋转。

优选的，所述旋转钻杆的另一端开有插槽，所述插槽的内部中心位置呈多边凸起形状，所述加长钻杆的一端设置截面形状与插槽相匹配的插头，所述插头固定插接在插槽的内部并通过螺栓进行固定，所述加长钻杆的另一端与旋转钻杆的另一端结构相同。

优选的，所述水循环装置包括开在旋转钻杆与加长钻杆上的两个水道，两个水道在钻头处相互连通，且两个水道的连接处转动连接有水驱轮，所述水驱轮的转轴与蜗杆的转轴固定连接。

优选的，位于最末端的插槽的内部活动连接有旋转接头，所述旋转接头包括母接头，所述母接头的内部开有转槽，且所述转槽的内部固定连接有子接头，所述子接头的外端套接有螺套，且所述螺套与母接头啮合连接，所述转槽的侧壁上开有两个环形道，所述子接头的内部开有两个通水管，两个通水管分别与外部设置的供水泵与排水箱连通，且两个通水管的内端与两个环形道一一对应连通，所述母接头的内部开有两个连接管，且两个环形道与两个水道通过两个连接管一一对应连通。

优选的，所述转槽与子接头的侧壁之间设有密封圈。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过向旋转接头上的任一通水管注入水后(通过外部的供水泵)，继而可使注入的水经两个水道的内部循环后从另一个通水管流出至排水箱的内部，此时在水道内部流动的水可将钻头的热量带走，从而起到冷却钻头的作用，防止钻头温度过高而损坏；

2、本实用新型通过水循环装置驱动水驱轮旋转，致使水驱轮带着蜗杆转动，这样可使采集室内部的土壤不断更新(从进土口处进入新钻的土壤，从出土口排出旧的土壤)，致使采集室内部的土壤为钻孔最深处的土壤，从而实现边钻孔边采集土壤，继而简化了采样的方式，提高了采样的效率；

3、本实用新型通过向旋转钻杆的端部连接加长钻杆，继而使的该装置可以钻取更深的钻孔，加深了采样的深度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的钻土部件、采集部件与旋转钻杆处的结构示意图；

图3为本实用新型的旋转钻杆、插槽、加长钻杆与插头处的爆炸图；

图4为本实用新型的母接头、螺套与子接头处的爆炸图；

图5为本实用新型的母接头、螺套与子接头处的剖视图；

图6为本实用新型的插槽、母接头、转槽与子接头处的剖视图；

图7为本实用新型的采集部件、采集室、蜗杆与水驱轮处的剖视图；

图8为本实用新型的钻土部件、采集部件与旋转钻杆处的爆炸图；

图9为本实用新型的整体结构剖视图。

图中：1、旋转钻杆，101、插槽，2、加长钻杆，201、插头，3、叶片，4、钻头，41、钻土部件，42、采集部件，421、采集室，422、进土口，423、出土口，424、蜗杆，5、垫块，6、水循环装置，7、水道，8、水驱轮，9、旋转接头，901、母接头，902、转槽，903、子接头，904、螺套，905、环形道，906、通水管，907、连接管，10、密封圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-9，本实用新型提供一种技术方案：一种多级钻杆水文地质采样器，包括钻头4、旋转钻杆1与多个加长钻杆2，所述旋转钻杆1和多个加长钻杆2的外侧壁上均螺旋环绕有用于排出土壤的叶片3，叶片3起到将钻孔内部多余的土壤排至钻孔外部的作用，所述钻头4分为钻土部件41与采集部件 42，如图8所示，钻土部件41与采集部件42通过螺栓进行固定连接，所述钻土部件41呈锥形状，所述钻土部件41的外侧壁上也螺旋环绕有用于排出土壤的叶片3，所述采集部件42呈柱形状，所述采集部件42的外部直径与叶片3 的最大直径相同，由于采集部件42与叶片3的最大直径相同，因此采集部件 42的外部之间与钻孔的直径相同，致使采集部件42与钻孔之间无缝隙，所述采集部件42的内部开有用于收集土壤的采集室421，所述采集室421的前端开有进土口422，当钻土部件41进行钻孔时，土壤不会从采集部件42的外侧壁与钻孔之间穿过，继而土壤会从进土口422移动至采集室421的内部，继而实现边钻孔边采集土壤，节省了采样时间，所述旋转钻杆1的一端插接在采集室421的内部，且所述旋转钻杆1与采集室421之间固定连接有以圆周阵列排布的多个垫块5实现采集室421与旋转钻杆1之间形成出土口423，如图2所示，经钻土部件41钻下的土壤均会移动至采集室421的内部，并且采集室421内部的土壤会再从出土口423处循环排出，所述采集室421之间转动连接有用于将采集室421内的土壤排出的蜗杆424，所述蜗杆424通过用于降低钻头4温度的水循环装置6进行驱动旋转，水循环装置6带着蜗杆424转动，这样使得钻取下来的土壤快速进入采集室421，并且采集室421内部采集的土壤又会不断的从出土口423排出，继而使得采集室421内部所存留的土壤为最新钻取的土壤。

如图3所示，为了使旋转钻杆1与加长钻杆2以及两个加长钻杆2之间固定连接后保持同步转动，具体而言，所述旋转钻杆1的另一端开有插槽101，所述插槽101的内部中心位置呈多边凸起形状，所述加长钻杆2的一端设置截面形状与插槽101相匹配的插头201，由于插头201与插槽101中心位置的多边凸起相适配，继而保证了旋转钻杆1与加长钻杆2之间同步转动，防止二者转动时相互打滑，所述插头201固定插接在插槽101的内部并通过螺栓进行固定，所述加长钻杆2的另一端与旋转钻杆1的另一端结构相同，当进行连接旋转钻杆1与加长钻杆2时，将加长钻杆2的插头201插入插槽101的内部，插入时，水道7要保持通畅，然后通过螺栓将插头201固定在插槽101的内部，使旋转钻杆1与加长钻杆2实现快速连接，且连接方式较为稳固。

为了降低钻头4(钻土部件41)的温度，以及为了驱动蜗杆424进行旋转后循环更替采集室421内部的土壤，具体而言，所述水循环装置6包括开在旋转钻杆1与加长钻杆2上的两个水道7，旋转钻杆1与加长钻杆2等之间连接处的水道7通过密封件进行密封，防止水道7漏水，密封件可为橡胶垫，两个水道7在钻头4处相互连通，且两个水道7的连接处转动连接有水驱轮8，所述水驱轮8的转轴与蜗杆424的转轴固定连接，如图7所示，当两个水道7的内部进行水循环时，其水驱轮8会被水流驱动旋转，继而带着蜗杆424进行转动，这样，蜗杆424会将采集室421内部的土壤推动并从出土口423处排出。

如图4-6所示，在旋转钻杆1与加长钻杆2转动的状态下，为了保证向水道7的内部进行供水后，并使两个水道7内部的水进行循环流动，具体而言，位于最末端的插槽101的内部活动连接有旋转接头9，所述旋转接头9包括母接头901，且母接头901的一端与插头201的结构相同，继而可使母接头901 固定插接在插槽101的内部，然后通过螺栓使母接头901固定在插槽101的内部，所述母接头901的内部开有转槽902，且所述转槽902的内部固定连接有子接头903，所述子接头903的外端套接有螺套904，且所述螺套904与母接头 901啮合连接，当子接头903插入到转槽902的内部后，子接头903可自由的在转槽902的内部转动，并通过螺套904将子接头903卡在转槽902的内部，防止子接头903从转槽902的内部脱出，在进行钻孔时，子接头903不随着旋转钻杆1(加长钻杆2)转动，母接头901与螺套904随着旋转钻杆1(加长钻杆2)转动，所述转槽902的侧壁上开有两个环形道905，所述子接头903的内部开有两个通水管906，两个通水管906分别与外部设置的供水泵与排水箱连通(子接头903可通过螺栓等与外部泵箱等固定连接，从而防止随意转动)，且两个通水管906的内端与两个环形道905一一对应连通，两个通水管906分别为进水的与出水的，无论两个通水管906与环形道905处于何种角度，其均保持连通性，所述母接头901的内部开有两个连接管907，且两个环形道905与两个水道7通过两个连接管907一一对应连通，当供水泵启动后，其水的循环路径为供水泵、一个通水管906、一个环形道905、一个连接管907、两个水道 7、另一个连接管907、另一个环形道905、另一个通水管906以及排水箱。

为了防止转槽902与子接头903的侧壁之间出现漏水的情况发生，具体而言，所述转槽902与子接头903的侧壁之间设有密封圈10，密封圈10为橡胶材质，可将转槽902与子接头903的侧壁之间进行密封，密封性较好。

工作原理：使用时，将旋转钻杆1安装到钻机上(旋转钻杆1的后端设有一段圆柱形结构，钻机的夹爪可夹持旋转钻杆1的圆柱形结构上，用以将旋转转杆1固定在钻机夹爪上，另外，加长钻杆2的后端与旋转转杆1的后端结构相同，从而实现将加长钻杆2固定在钻机上)，且将旋转接头9固定到旋转钻杆 1的端部，且将两个通水管906分别与外部设置的供水泵与排水箱连通(排水箱可与供水泵连接并向供水泵提供水源)，启动钻机，使旋转钻杆1转动，通过钻头4(钻土部件41)将旋转钻杆1向地质的内部钻入，经钻土部件41钻下的土壤会从进土口422进入到采集室421的内部进行土壤的不断收集，同时启动外部的供水泵，使供水泵向连接的一个通水管906注水，继而使注入的水经两个水道7的内部循环后从另一个通水管906流出至排水箱的内部，从而起到冷却钻头4的作用，并且此时两个水道7流动的水会促使水驱轮8旋转，继而水驱轮8带着蜗杆424转动，这样使得采集室421内部采集的土壤会不断的从出土口423排出，继而使得采集室421内部所存留的土壤为最新钻取的土壤，另外，当旋转钻杆1完全钻入地质内部后，将旋转接头9从旋转钻杆1的端部拆下后，将一个加长钻杆2固定连接在旋转钻杆1的端部，并且将旋转转头9固定在该加长钻杆2的端部，继而可加长采样的深度，待该加长钻杆2也完全钻至地质内部后，再在该加长钻杆2的端部固定连接一个新的加长钻杆2，以此类推；

例如旋转钻杆1与加长钻杆2的长度均为5米，当需要采集地质深度为30 米处的土壤时，需要在旋转钻杆1上连接5根加长钻杆2即可，当旋转钻杆1 与5根加长钻杆2均按上述方式钻入地下后，从钻孔的内部抽出旋转钻杆1与加长钻杆2，此时采集室421内部的土壤变为地质深度30米处的土壤。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种多级钻杆水文地质采样器，包括钻头(4)、旋转钻杆(1)与多个加长钻杆(2)，其特征在于：所述旋转钻杆(1)和多个加长钻杆(2)的外侧壁上均螺旋环绕有用于排出土壤的叶片(3)，所述钻头(4)分为钻土部件(41)与采集部件(42)，所述钻土部件(41)呈锥形状，所述钻土部件(41)的外侧壁上也螺旋环绕有用于排出土壤的叶片(3)，所述采集部件(42)呈柱形状，所述采集部件(42)的外部直径与叶片(3)的最大直径相同，所述采集部件(42)的内部开有用于收集土壤的采集室(421)，所述采集室(421)的前端开有进土口(422)，所述旋转钻杆(1)的一端插接在采集室(421)的内部，且所述旋转钻杆(1)与采集室(421)之间固定连接有以圆周阵列排布的多个垫块(5)实现采集室(421)与旋转钻杆(1)之间形成出土口(423)，所述采集室(421)之间转动连接有用于将采集室(421)内的土壤排出的蜗杆(424)，所述蜗杆(424)通过用于降低钻头(4)温度的水循环装置(6)进行驱动旋转。

2.根据权利要求1所述的一种多级钻杆水文地质采样器，其特征在于：所述旋转钻杆(1)的另一端开有插槽(101)，所述插槽(101)的内部中心位置呈多边凸起形状，所述加长钻杆(2)的一端设置截面形状与插槽(101)相匹配的插头(201)，所述插头(201)固定插接在插槽(101)的内部并通过螺栓进行固定，所述加长钻杆(2)的另一端与旋转钻杆(1)的另一端结构相同。

3.根据权利要求1所述的一种多级钻杆水文地质采样器，其特征在于：所述水循环装置(6)包括开在旋转钻杆(1)与加长钻杆(2)上的两个水道(7)，两个水道(7)在钻头(4)处相互连通，且两个水道(7)的连接处转动连接有水驱轮(8)，所述水驱轮(8)的转轴与蜗杆(424)的转轴固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种多级钻杆水文地质采样器，其特征在于：位于最末端的插槽(101)的内部活动连接有旋转接头(9)，所述旋转接头(9) 包括母接头(901)，所述母接头(901)的内部开有转槽(902)，且所述转槽(902)的内部固定连接有子接头(903)，所述子接头(903)的外端套接有螺套(904)，且所述螺套(904)与母接头(901)啮合连接，所述转槽(902)的侧壁上开有两个环形道(905)，所述子接头(903)的内部开有两个通水管(906)，两个通水管(906)分别与外部设置的供水泵与排水箱连通，且两个通水管(906)的内端与两个环形道(905)一一对应连通，所述母接头(901)的内部开有两个连接管(907)，且两个环形道(905)与两个水道(7)通过两个连接管(907)一一对应连通。

5.根据权利要求4所述的一种多级钻杆水文地质采样器，其特征在于：所述转槽(902)与子接头(903)的侧壁之间设有密封圈(10)。

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