CN218011345U - 一种适于水文地质勘探的地下水取样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适于水文地质勘探的地下水取样装置，包括：支撑组件、钻孔组件和取水组件。其中：所述钻孔组件包括空心钻杆、电机和空心钻头；所述空心钻杆竖向设置，其下端穿过悬空设置的支撑组件后延伸至该组件下方，所述电机与空心钻杆连接，用于驱动空心钻杆竖向下降或上升。所述空心钻头的顶面与空心钻杆的下端口连接，且两者内腔连通。所述空心钻头的顶面上具有进水口，所述进水口被第一过滤件覆盖，以防止取样时地下水中杂质堵塞进水口。所述取水组件与空心钻杆的内腔连通。本实用新型的取样装置有效地解决了当前的地下水取样装置取样时存在的水样中固体杂质容易堵塞进水孔孔而造成取样困难、甚至失败的问题。

Description

一种适于水文地质勘探的地下水取样装置

技术领域

本实用新型涉地下水取样领域，尤其涉及一种适于水文地质勘探的地下水取样装置。

背景技术

地下水作为地球上重要的水体，与人类社会有着密切的关系。地下水的贮存犹如在地下形成的巨大水库，以其稳定的供水条件、良好的水质，而成为农业灌溉、工矿企业以及城市生活用水的重要水源，成为人类社会必不可少的重要水资源，尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地区，地下水常常成为当地的主要供水水源。

地下水的过量开采、不合理利用均会造成地下水位严重下降，形成大面积的地下水下降漏斗，甚至引起沼泽化、盐渍化、滑坡、地面沉降等不利自然现象。此外，工业废水与生活污水向地下水中的大量渗入导致地下水源污染，危及地下水资源。因此，精确勘察地下水位和提取地下水样对系统地研究地下水具有重要意义。为此，研究人员开发了多种地下水取样装置；然而，本发明人在实际工作中发现，很多这类取样装置存在进水孔容易被堵塞导致取水不易等方面的问题，增加了研究人员取样工作难度。

实用新型内容

本实用新型提出了一种适于水文地质勘探的地下水取样装置，该取样装置有效地解决了当前的地下水取样装置取样时存在的水样中固体杂质容易堵塞进水孔孔而造成取样困难、甚至失败的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下所述的技术方案。

一种适于水文地质勘探的地下水取样装置，包括：支撑组件、钻孔组件和取水组件。其中：所述钻孔组件包括空心钻杆、电机和空心钻头；所述空心钻杆竖向设置，其下端穿过悬空设置的支撑组件后延伸至该组件下方，所述电机与空心钻杆连接，用于驱动空心钻杆竖向下降或上升。所述空心钻头的顶面与空心钻杆的下端口连接，且两者内腔连通。所述空心钻头的顶面上具有进水口，所述进水口被第一过滤件覆盖，以防止取样时地下水中杂质堵塞进水口。所述取水组件与空心钻杆的内腔连通，以便于取出从所述进水口进入空心钻杆中的地下水。

优选地，所述第一过滤件为金属过滤网，其通过紧固件可拆卸固定在所述空心钻头的顶面上，以便于进行更换。更优选地，所述金属过滤网的材质包括不锈钢、铝合金等中的任意一种。

进一步地，所述电机与空心钻杆之间以涡轮和蜗杆方式连接，以便于驱动所述空心钻杆下降进行钻孔，驱动空心钻杆上升时空心钻杆逐渐脱离地层。

进一步地，所述空心钻头的外侧壁上具有螺纹，以便在钻孔时更易于向地层中行进。

进一步地，所述取水组件包括抽水泵和储水器。其中，所述抽水泵的进水口通过管道和空心钻杆的顶端之间转动连接，所述抽水泵出水口通过管道和所述储水器的进口连接，以便于将进入空心钻杆的内腔中的水抽取至储水器中存储，实现地下水取样。

进一步地，所述空心钻杆的顶端连接有与其内腔连通的转动接头，所述抽水泵的进水口通过管道与该转动接头连接，以便于在空心钻杆转动时不影响与所述管道的连接。

进一步地，所述储水器的进口和出口之间具有至少一层第二过滤件，以便于对进入储水器的水样进行再次过滤，减少水样中固体杂质。所述出口上连接有阀门，以控制所述出口的启闭。

进一步地，还包括水位计，所述水位计连接在储水器的侧壁上，以测量储水器中的水位，达到设定水位后停止向储水器中抽水。

进一步地，所述支撑组件包括案台、支撑腿和万向轮。其中，所述支撑腿固定在案台底面上，所述万向轮连接在支撑腿的下端。所述取水组件、电机均固定在案台上，以便所述地下水取样装置整体移动。所述案台上具有导向通孔，所述空心钻杆的下端穿过所述案台上的导向通孔后延伸至案台的下方。

进一步地，所述万向轮和支撑腿之间通过螺纹杆可调连接，从而实现支撑腿长度的调节，以适应表面不平或者倾斜的地面，使案台尽可能保持水平，而所述空心钻杆尽可能保持竖向状态。

进一步地，所述空心钻头的锥尖上竖向固定有一根触位针。

进一步地，所述案台的下表面上固定有与所述导向通孔同心设置的钻杆稳定器。所述钻杆稳定器为内表面上具有螺纹的管体，所述空心钻杆穿过该钻杆稳定器的管腔，且两者螺纹连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型的适于水文地质勘探的地下水取样装置采用具有独特结构的钻孔组件，即：首先将钻头设置为具有内腔的空心结构，并将空心钻杆和该钻头的内腔连通，然后在所述钻头的顶面上设置分布在空心钻杆周围的进水口，并在该进水口上设置了过滤件。从而不仅避免了地下水进入空心钻杆中时容易堵塞进水口的问题，而且由于所述进水口设置在所述钻头的顶面上，不仅有助于避免破坏钻头的强度，而且早钻孔过程中有助于所述过滤件免受破坏。

(2)本实用新型的适于水文地质勘探的地下水取样装置在储水器中设置了过滤件，其可以对进入储水器中的水样进一步过滤降低固体杂质。另外，还通过将支撑腿上的万向轮设置为可通过螺纹杆进行调节的形式，使万向轮相对于支撑腿的长度可以变化，从而可根据地面平整度改变支撑腿的长度提高取样装置整体的平稳度，以适应表面不平或者倾斜的地面，使案台尽可能保持水平，而所述空心钻杆尽可能保持竖向状态，以便于进行钻孔。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为下列实施例中适于水文地质勘探的地下水取样装置的结构示意图。

图2为下列实施例中空心钻头的剖视图。

图3为下列实施例中空心钻头的俯视图。

图4为下列实施例中另一种适于水文地质勘探的地下水取样装置的结构示意图。

上述图中标记分别代表：

支撑组件1：101-案台、102-支撑腿、103-万向轮、104-螺纹杆、105-定位螺栓、106钻杆稳定器；

钻孔组件2：201-空心钻杆、202-电机、203-空心钻头、204-进水口、205- 第一过滤件、206-紧固件、207-转动接头、2031-触位针；

取水组件3：301-抽水泵、302-储水器、303-水位计、3201-进口、3202-出口、3203-第二过滤件。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。现结合说明书附图和具体实施例对本实用新型的适于水文地质勘探的地下水取样装置进一步说明。

参考图1至图3，示例一种适于水文地质勘探的地下水取样装置，包括：支撑组件1、钻孔组件2和取水组件3。具体地：

所述支撑组件1的主要作为承载工具固定其他部件，同时对所述钻孔组件2 起到一定的导向作用，以便于钻孔组件2在进行升/降的过程中在水平方向上保持相对稳定，确保所述钻孔组件2正常运行。参考图1，所述支撑组件1至少包括由支撑腿102支撑呈悬空状态的案台101，且该案台101上具有导向通孔。

所述钻孔组件2包括：空心钻杆201、电机202和空心钻头203。其中：所述空心钻杆201为竖向设置的金属管，该空心钻杆201的下端穿过所述案台101上的导向通孔后延伸至案台101的下方，所述导向通孔可以在空心钻杆201上升或下降运动时起到导向作用，使空心钻杆201在上升或下降时在水平方向上保持相对稳定。为此，所述空心钻杆201外壁与导向通孔内壁之间具有间隙，可选地，所述间隙宽度保持在0.2～0.3mm之间，也可以参考轴和轴套滑动连接时的间隙宽度，以确保所述空心钻杆201可沿着所述导向通孔顺畅地上/下滑动，当所述空心钻杆201下降时可实现对地层的钻孔，以便于获取地下水水样。当所述空心钻杆201上升时，可逐渐脱离地层中的钻孔。所述空心钻杆201的侧壁上还可以设置沿着其长度方向分布的刻度线，从而观察钻入地面的深度。

参考图1，所述电机202水平固定在所述案台101的上表面上，且该电机202 的电机轴上连接有涡轮。所述空心钻杆201的外壁为蜗杆结构，即该空心钻杆 201的外壁上沿着其长期方向分布有螺旋齿/螺纹。所述涡轮和该螺旋齿之间呈啮合/咬合的状态，从而在所述电机202的驱动下，通过所述涡轮和蜗杆结构之间的配合使所述空心钻杆201旋转，进而实现上升或下降。应当理解的是，可通过所述电机202的正转和反转实现空心钻杆201的上升、下降，本实施例不再详述。

参考图2，所述空心钻头203为倒置的锥形结构，即该空心钻头203的锥尖朝下设置。所述空心钻头203为具有内腔的空心结构，且该空心钻头203的顶面与空心钻杆201的下端口焊接连接为一体，且两者内腔连通，以便于水样的流通。所述空心钻头203的顶面上具有若干个围绕所述空心钻头203分布的进水口204，所述进水口204与空心钻头203的内腔连通，以便于地层中的水样进入空心钻头203的内腔中，进而从空心钻杆201的下端口进入空心钻杆201的内腔中。为了防止地层中水样进入空心钻头203中时堵塞进水口204，本实施例还在所述进水口204上覆盖了第一过滤件205，以防止取样时地下水中杂质堵塞进水口204。在传统的这类取样装置中，一般是在所述空心钻杆201的侧壁下部靠近实心钻头的地方开设若干个进水孔，当空心钻杆201进入地层中后可利用抽水泵将地层中的水抽出，这一过程中地层中的泥沙很容易堵塞所述进水口204。在克服上述问题过程中，本发明人发现难以通过将过滤件直接设置在空心钻杆 201侧壁上的进水孔上的方式克服上述问题，因为在钻孔过程中空心钻杆201侧壁上过滤件容易与钻孔内壁碰撞而导致所述过滤件破坏。为此，本实施例将钻孔改进为空心结构，且将进水口204开设在空心钻头203的顶面上，由于所述空心钻头203为倒锥形结构，在钻孔过程中有助于降低所述进水口204上的第一过滤件205与钻孔侧壁之间的碰撞，进而降低了第一过滤件205被破坏的几率。同时，将所述进水口204设置在空心钻头203顶面上还有助于避免破坏钻头强度。在较佳的实施方式中，所述第一过滤件205为金属过滤网，如不锈钢或铝合金材质的过滤网等，其兼具良好的强度和耐蚀性，更适于取样时面临的水环境。参考图2和图3，所述第一过滤件205通过螺栓或螺钉等紧固件206可拆卸固定在空心钻头203的顶面上，以便于对所述过滤件进行更换。可选地，所述金属过滤网的孔径在60～10目之间，也可以设置多层网，以增加过滤效果，例如，图2 中的所述第一过滤件205由下层的100目网、中层的80目网、上层的60目网组成或者由下层的100目网和上层的60目网组成等，具体可根据实际需要选择。

所述取水组件3的主要作用是将进入空心钻杆201中的地下水抽取出来，以实现地下水的取样。因此，所述取水组件3与空心钻杆201之间转动连接，以防止阻碍所述空心钻杆201的转动。为此，所述空心钻杆201的顶端连接有与其内腔连通的转动接头207(如滕旋科技H型水用旋转接头等)，所述取水组件3通过管道和该转动接头207连通。

在另一更佳的实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述空心钻头203的外侧壁上具有螺纹，以便在钻孔时更易于向地层中行进，提高钻孔速率。

在另一实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述取水组件3包括抽水泵301和储水器302。其中，所述储水器302通过螺栓或焊接的方式固定在所述案台101的上表面上。所述抽水泵 301固定在储水器302上，或者也可以固定在所述案台101的上表面上。所述抽水泵301的进水口通过软管和空心钻杆201的顶端的所述转动接头207转动连接，所述抽水泵301出水口通过软管和所述储水器302的进口3201连接，以便于将进入空心钻杆201的内腔中的水抽取至储水器302中存储，实现地下水取样。

在另一更佳的实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述储水器302的上部的进口3201和下部的出口3202 之间具有第二过滤件3203，以便于对进入储水器302的水样进行再次过滤，减少水样中的泥沙等固体杂质，所述出口3202上连接有阀门，以控制出口3202 的启闭。同样地，所述第二过滤件3203也可以为过滤网，其材质既可以为金属(如不锈钢、铝合金等)，也可以为塑料网，因为设置在所述储水器302中的第二过滤件3203主要起到过滤作用，不需要承受太大的冲击载荷，因此对该第二过滤件3203的载荷承载能力要求不做过高要求，因此也可以采用塑料滤网作为所述第二过滤件3203，其滤网的孔径可参考上述第一过滤件205，也可以根据实际需要选择。另外，所述第二过滤件3203的层数也可以根据需要选择，例如，图1所示的储水器302具有上、下两层第二过滤件3203，一般而言，所述第二过滤件3203的层数越多，其过滤效果越好。

在另一实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述支撑组件1除了案台101和支撑腿102两种组件之外，还包括万向轮103。其中，所述支撑腿102固定在案台101底面上，所述万向轮 103连接在支撑腿102的下端，以便所述地下水取样装置整体移动。

在一个更佳的实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述万向轮103和支撑腿102之间通过螺纹杆104可调连接。具体地，所述万向轮103的轮架顶端与所述螺纹杆104的下端固定连接，该螺纹杆104的上端与所述支撑腿102下端端面上的螺孔之间螺纹连接，从而通过旋转螺纹杆104实现万向轮103相对于支撑腿102长度的调节，以适应表面不平或者倾斜的地面，使案台101尽可能保持水平，而所述空心钻杆201尽可能保持竖向状态，以便于进行钻孔。

在一个更佳的实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述支撑腿102的侧壁下部上还具有螺孔，该螺孔中螺纹连接有定位螺栓105，该定位螺栓105的一端进入支撑腿102中后抵紧在所述螺纹杆104的侧壁上，从而使螺纹杆104更好地定位在支撑腿102中，需要对所述螺纹杆104调节时拧松所述定位螺栓105，调节完毕后再次拧紧所述定位螺栓105即可。

在另一更佳的实施例中，参考图1，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置还包括水位计303，所述水位计303连接在储水器302的侧壁上，以测量储水器302中的水位，达到设定水位后停止向储水器302中抽水。应当理解的是，技术人员还可以根据需要在所述空心钻杆201上连接其他需要的仪器。

在另一更佳的实施例中，参考图4，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述空心钻头203的锥尖上竖向固定有一根钢质的触位针2031。所述触位针2031可以在钻探到岩石等硬质部位时，防止对空心钻头 203造成严重磨损，而所述触位针2031不仅不会影响空心钻头203的正常运行，而且在遇到岩石等硬质部位时可以代替空心钻头203进行磨损，形成了对空心钻头203的预保护。

在另一更佳的实施例中，参考图4，上述实施例示例的适于水文地质勘探的地下水取样装置中，所述案台101的下表面上固定有与所述导向通孔同心设置的钻杆稳定器106。所述钻杆稳定器106为内表面上具有螺纹的管体，所述空心钻杆201穿过该钻杆稳定器106的管腔，且两者螺纹连接。通过所述钻杆稳定器106可以更好地降低空心钻杆201在水平方向上的晃动，避免钻孔时发生倾斜、钻偏等问题。同时，通过钻杆稳定器106还对空心钻杆201起到托举作用，有助于增加空心钻杆201的稳定性。

最后，需要说明的是，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (11)

1.一种适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，该装置包括：

支撑组件；

钻孔组件，该钻孔组件包括空心钻杆、电机、空心钻头；其中：

所述空心钻杆竖向设置，其下端穿过支撑组件后延伸至该组件下方；

所述电机与空心钻杆连接，用于驱动空心钻杆竖向下降或上升；

所述空心钻头的顶面与空心钻杆下端口连接，且两者内腔连通；

且，该空心钻头的顶面上具有进水口，该进水口被第一过滤件覆盖；

以及，取水组件，该取水组件与所述空心钻杆的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述空心钻头的锥尖上竖向固定有一根触位针。

3.根据权利要求1所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述第一过滤件为金属过滤网，其通过紧固件可拆卸固定在所述空心钻头的顶面上。

4.根据权利要求1所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述电机与空心钻杆之间以涡轮和蜗杆方式连接。

5.根据权利要求1所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述取水组件包括：

抽水泵，该抽水泵的进水口通过管道和空心钻杆的顶端之间转动连接；

储水器；该储水器的进口通过管道和所述抽水泵的出水口连接。

6.根据权利要求5所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，该取样装置还包括水位计，所述水位计连接在储水器的侧壁上。

7.根据权利要求5所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述空心钻杆的顶端连接有与其内腔连通的转动接头，所述抽水泵的进水口通过管道与该转动接头连接。

8.根据权利要求5所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述储水器的进口和出口之间具有至少一层第二过滤件，所述出口上连接有阀门。

9.根据权利要求1-8任一项所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述支撑组件包括：

案台，所述取水组件、电机均固定在所述案台上，且该案台上具有导向通孔，所述空心钻杆的下端穿过所述案台上的导向通孔后延伸至案台的下方；

支撑腿，所述支撑腿固定在案台底面上；

万向轮；所述万向轮连接在支撑腿的下端。

10.根据权利要求9所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述万向轮和支撑腿之间通过螺纹杆可调连接。

11.根据权利要求9所述的适于水文地质勘探的地下水取样装置，其特征在于，所述案台的下表面上固定有与所述导向通孔同心设置的钻杆稳定器；所述钻杆稳定器为内表面上具有螺纹的管体，所述空心钻杆穿过该钻杆稳定器的管腔，且两者螺纹连接。

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