JP2004204588A - Geological sampler - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地質試料サンプラに関し、さらに詳細には、ロータリパーカッションドリルの高速削孔性能を利用して、地質調査の作業効率・調査精度を高める如くしたサンプラに関する。
【0002】
【従来の技術】
ロータリーパーカッションドリルは、ビットに回転力及び打撃力を与えて掘削するドリルであるため、地層の種類を問わず高速削孔が可能なドリルとして知られている。他方、近年土壌汚染が社会問題化しており、その浄化対策の事前調査のために地質試料のサンプリングがなされている。
【0003】
この地質試料サンプリングをロータリパーカッションドリルを使用して実施すれば、高速サンプリングが可能となり、土壌汚染調査費用の低減を図ることもできる。しかし、土壌汚染調査において、地質試料に化学的な乱れが生じると、正しい汚染の状態を把握することができない。したがって、高速サンプリングを実現するにあたり、そのサンプラは次のような要求を満足するものでなければならない。
【0004】
(1)試料中に掘屑が混入しないものであること
(2)採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行えること
(3)採取管にねじれが生ぜず、採取管内の試料の乱れが生じないこと
(4)採取管からの試料の脱落がないこと
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、試料中に掘屑が混入するのを防止した地質試料サンプラを提供することにある。
この発明の別の目的は、採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行える地質試料サンプラを提供することを目的とする。
この発明のさらに別の目的は、採取管のねじれを防止し、採取管内の試料に乱れが生じるのを防止した地質試料サンプラを提供することを目的とする。
この発明のさらに別の目的は、採取管からの試料の脱落を防止した地質試料サンプラを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットは、それぞれ円筒形の内側掘削面及び外側掘削面と、内側掘削面及び外側掘削面の各先端間を連続させる内向きに傾斜した環状の先端掘削面とを形成する刃先を有し、
前記刃先は、前記内側掘削面及び先行して前記先端掘削面を形成する複数の先行チップと、この先行チップの後方にあって前記外側掘削面及び後行して前記先端掘削面を形成する複数の後行チップとの少なくとも2つのチップ群を有していることを特徴とする地質試料サンプラーにある。
【0007】
より具体的には、前記各チップが植設される前記コアビットのシャンクは、軸方向断面の先端が鋭角であり、前記先行チップの先端と前記シャンクの先端とは概ね同位置にある。前記コアビットによる外側掘削面をなす円筒形の直径は、前記外套管の外径よりも大きく、前記コアビットの外周にはその先端から後端にかけて掘屑排出路が形成されている。
【0008】
また、この発明は、外套管と、この外套管の先端部に接続されて回転打撃力により掘削するコアビットと、前記外套管からコアビットにかけてそれらの内周に組み込まれる試料採取管とを備えた地質試料サンプラであって、
前記コアビットの内周に前記試料採取管の先端を受け入れる環状空所を有する段差が形成され、
前記試料採取管はその後端が前記外套管に相対回転自在に支持されていることを特徴とする地質試料サンプラにある。
【0009】
より具体的には、前記環状空所は、前記段差が外向きに傾斜する段差面を持つことにより形成されている。前記試料採取管の後端部にはリテーナが一体に嵌合され、このリテーナと外套管との間に転がり軸受が介在されている。前記リテーナには逆止弁を有する空気抜き孔が設けられている。前記試料採取管の先端近くにおいて、該採取管の外周と前記コアビットの内周との間に、環状のシール部材が介在されている。
【0010】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、この発明による地質試料サンプラの全体を示す軸方向断面図であり、図面の都合上A−A線で2分割して示されている。サンプラ1は外套管2と、コアビット3と、試料採取管4とを備えている。
【0011】
外套管2はその先端部外周及び後端部内周にねじ5,6をそれぞれ有している。外套管2のこれら先端部外周及び後端部内周には、コアビット3及びロッドサブ7がそれぞれ螺着される。ロッドサブ7の後端部にはねじ8により図示しないロータリパーカッションドリルのドリルロッドが接続される。
【0012】
図2はコアビットの正面図、図3は図2のB−B線断面図、図4は図2のB−C線断面図である。コアビット3のシャンク9は中空円筒形をなし、その内周面に外套管2のねじ5と螺着するねじ10が設けられている。また、シャンク9の内周面にはねじ10よりも先端側に段差11が、さらにその先端側にも段差12がそれぞれ設けられている。一方の段差11にはシャンク9に螺着された外套管2の先端が当接する。他方の段差12については後述する。
【0013】
図5は、コアビット3の刃先13により掘削されて地盤中に形成される掘削面を示す断面図である。すなわち、コアビット3の刃先13は、掘削によりそれぞれ円筒形の内側掘削面14及び外側掘削面15と、内側掘削面14及び外側掘削面15の各先端間を連続させる先端掘削面16を形成する。先端掘削面16は内向きに傾斜した傾斜掘削面である。
【0014】
このような掘削面14,15,16を形成するために、刃先13はそれぞれ複数の先行チップ17と後行チップ18との2つのチップ群を有している。先行チップ17は図5に示した内側掘削面14及び先端掘削面16を先行して掘削するチップであり、シャンク9の先端に周方向に間隔を置いて植設されている。このシャンク9の軸方向断面の先端は鋭角であり、先行チップ17の先端とシャンク9の先端とは概ね同位置にある(図3参照)。また、先行チップ17の後方にある後行チップ18は図5に示した外側掘削面15及び後行して先端掘削面16を形成するチップであり、シャンク9の先端に周方向に間隔を置いて植設されている。
【0015】
先行チップ17及び後行チップ18は、いずれも、それらの刃先19(図2参照)をなす先端角度は90度以上180度未満である。また、先行チップ17及び後行チップ18によって形成される先端掘削面16を含む円錐の先端角度αは75度〜90度である(図5参照)。
【0016】
外側掘削面15をなす円筒形の直径は、外套管2の外径よりも大きくなっている。そして、コアビット3にはその先端から後端まで延びる2つの掘屑排出路20,21が形成されている。掘屑排出路20は先行チップ17及び後行チップ18間において、シャンク9の外周を先端から中間部まで切り欠くことによって形成されている。掘屑排出路21は掘屑排出路20,20間において、、シャンク9の外周を先端から後端まで切り欠くことによって形成されている。チップ17,18によって切削された掘屑は、掘屑排出路20,21を順に通って又は掘屑排出路21のみを通って、コアビット3の後端側に排出される。
【0017】
試料採取管4は合成樹脂製の管である。この試料採取管4は外套管2からコアビット3にかけてそれらの内周に組み込まれている(図1参照)。図6は試料採取管4の先端部が組み込まれるコアビット3の先端を拡大して示す断面図である。前述した段差12は外向きに傾斜する環状の段差面22を有している。すなわち、段差12は断面がZ字形のものである。段差12がこのような段差面22を持つことにより、コアビット3の内周には環状空所23が形成される。
【0018】
試料採取管4の先端が段差面22に接することなく、環状空所23に受け入れられている。試料採取管4の先端近くにおいて、この採取管4の外周とコアビット3の内周との間には、環状のシール部材であるOリング24が介在されている。
【0019】
再び図1を参照して、試料採取管4の後端部内周にはリテーナ25が一体に嵌合している。試料採取管4から突出するリテーナ25の後部は筒状部26を形成している。リテーナ25には中央に軸方向の孔27と、筒状部26に半径方向の孔28とが設けられている。これらの孔27,28は空気抜き孔であり、孔27には逆止弁29が設けられている。
【0020】
筒状部26は、ねじ6により互いに一体とされたロッドサブ7の先端と外套管2との間に嵌合されている。そして、筒状部26とロッドサブ7すなわちこれと一体となった外套管2との間には転がり軸受30が介在されている。この転がり軸受30により、筒状部26は外套管2に対し相対回転自在であるが、軸方向には移動しないように支持されている。
【0021】
次に上述の地質試料サンプラの作用について説明する。ロッドサブ7にロータリパーカッションドリルのドリルロッドが接続され、コアビット3に回転力と打撃力とが与えられる。これにより、コアビット3の先行チップ17及び後行チップ18は、図5に示した掘削面を形成するように地盤を掘削する。すなわち、先行チップ17は内側掘削面14を外周とする試料31(図5参照)を切削成形し、この試料31をコアビット3内に取り込む。また、後行チップ18は、外側掘削面15である掘削孔壁を形成する。
【0022】
その際、先行チップ17及び後行チップ18によって形成される先端掘削面16は内向きの環状傾斜面であるので、掘屑はコアビット3の外周側へ移動する傾向を付与される。この結果、掘屑はコアビット3内に侵入することなく、掘屑排出路20,21を通って外套管2と掘削孔壁との間に排出される。したがって、試料に掘屑が混入することがない。また、試料は掘屑によって圧密を受けることがないため、土壌汚染調査のためのサンプリングの場合、汚染地質試料に本来含まれていた地下空気や地下水を絞り出すことなく確保することができ、化学的精度の高い調査を行うことができる。
【0023】
コアビット3内に取り込まれた試料は、試料採取管4内に侵入する。その際、試料の侵入によるピストン作用により逆止弁29が開き、試料採取管4内の空気が押し出されるので、試料をスムーズに侵入させることが可能である。また、図6に示すように、試料採取管4の先端は段差12の持つ環状空所23に受け入れられているので、すなわち段差12と試料採取管4の先端とはオーバーラップしているので、コアビット3内に取り込まれた試料はスムーズに試料採取管4内に移行する。
【0024】
仮に、試料が採取管4の外周側に流動しようとしても、段差面22と採取管4の先端との間にできる隙間はラビリンス機構のごとく機能し、試料が採取管4の外周側に流動しようとするのを阻止できる。また、仮に、試料が採取管4の外周側に流動したとしても、採取管4の外周とコアビット3の内周との間にはOリング24が配置されているので、試料が採取管4の外周に詰まることはない。したがって、転がり軸受30による試料採取管4の外套管2に対する相対回転性は確保される。これにより、試料採取管4ののねじれを防止することができ、試料の乱れを防止することができる。
【0025】
さらに、サンプラを地上に引き上げる際には、逆止弁29が閉じて試料採取管4内の気密が確保されているので、試料が採取管4から脱落するのを防止することができる。このことにより、試料が揮発性物質に汚染された土壌である場合、大気への接触機会が低減でき、調査精度を高めることができる。
【0026】
試料採取管4の先端を受け入れる環状空所23は、上記実施形態に限らない。図7は、別の実施形態を示す断面図である。この実施形態では、段差12の段差面22に環状溝23を形成し、これを環状空所としたものである。この実施形態によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【0027】
上記各実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば上記実施形態では刃先を先行チップと後行チップとの2つのチップ群で構成したが、先行チップと後行チップとの間に中間チップを設け3つのチップ群とする場合もあり得る。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、試料中に掘屑が混入することができる。
また、採取管への試料取り込みを迅速かつ抵抗なく行うことができる。さらに、採取管のねじれを防止し、採取管内の試料に乱れが生じるのを防止することができる。さらに、採取管からの試料の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による地質試料サンプラの全体を示す軸方向断面図である。
【図2】コアビットの正面図である。
【図3】図2のB−B線断面図である。
【図4】図2のB−C線断面図である。
【図5】コアビットの刃先により地盤中に形成される掘削面を示す断面図である。
【図6】試料採取管の先端部が組み込まれるコアビットの先端を拡大して示す断面図である。
【図7】別の実施形態を示す、図6と同様の図面である。
【符号の説明】
1:サンプラ
2:外套管
3:コアビット
4:試料採取管
7:ロッドサブ
9:シャンク
12:段差
13:刃先
14:内側掘削面
15:外側掘削面
16:先端掘削面
17:先行チップ
18:後行チップ
19:刃先
20:掘屑排出路
21:掘屑排出路
22:段差面
23:環状空所
24:Oリング
25:リテーナ
26:筒状部
27:軸方向の孔
28:半径方向の孔
29:逆止弁
30:軸受[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a geological sampler, and more particularly, to a sampler that utilizes the high-speed drilling performance of a rotary percussion drill to improve the working efficiency and the accuracy of a geological survey.
[0002]
[Prior art]
A rotary percussion drill is a drill that gives a rotating force and a hitting force to a bit for drilling, and is therefore known as a drill capable of high-speed drilling regardless of the type of stratum. On the other hand, in recent years, soil pollution has become a social problem, and geological samples are being sampled for a preliminary survey of purification measures.
[0003]
If this geological sample is sampled by using a rotary percussion drill, high-speed sampling can be performed, and the cost of soil contamination investigation can be reduced. However, in a soil contamination survey, if a chemical disturbance occurs in a geological sample, it is not possible to grasp a correct state of the contamination. Therefore, in order to realize high-speed sampling, the sampler must satisfy the following requirements.
[0004]
(1) The sample must not contain any debris. (2) The sample can be taken into the sampling tube quickly and without any resistance. (3) The sample is not distorted and the sample in the sample tube is disturbed. (4) The sample does not fall out of the collection tube.
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following objects.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a geological sampler in which excavation is prevented from being mixed into a sample.
Another object of the present invention is to provide a geological sampler that can quickly and easily take a sample into a collection tube.
Still another object of the present invention is to provide a geological sampler which prevents twisting of the sampling tube and prevents the sample in the sampling tube from being disturbed.
Still another object of the present invention is to provide a geological sampler in which a sample is prevented from dropping from a sampling pipe.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means to achieve the above object.
That is, the present invention provides a geological system including a mantle tube, a core bit connected to a tip portion of the mantle tube and excavated by a rotary impact force, and a sampling tube that is integrated from the mantle tube to the core bit and is incorporated in an inner periphery thereof. A sample sampler,
The core bit has a cutting edge that forms a cylindrical inner digging surface and an outer digging surface, respectively, and an inwardly inclined annular tip digging surface that continues between the tips of the inner digging surface and the outer digging surface,
The cutting edge includes a plurality of leading chips that form the inner digging surface and the leading digging surface in advance, and a plurality of leading chips that are behind the leading chip and form the distal digging surface by trailing the outer digging surface. A geological sampler having at least two chip groups with the following chip.
[0007]
More specifically, the shank of the core bit on which each of the tips is implanted has an acute end in an axial cross section, and the tip of the preceding tip and the tip of the shank are substantially at the same position. The diameter of the cylindrical shape forming the outer excavation surface by the core bit is larger than the outer diameter of the mantle tube, and an excavation passage is formed on the outer periphery of the core bit from its front end to its rear end.
[0008]
Further, the present invention provides a geological system comprising: a mantle tube, a core bit connected to a distal end portion of the mantle tube and excavated by a rotary impact force, and a sample collection tube that is integrated from the mantle tube to the core bit and is incorporated in the inner periphery thereof. A sample sampler,
A step having an annular cavity for receiving the tip of the sampling tube is formed on the inner periphery of the core bit,
A geological sampler according to
[0009]
More specifically, the annular space is formed by the step having a step surface inclined outward. A retainer is integrally fitted to the rear end of the sampling tube, and a rolling bearing is interposed between the retainer and the outer tube. The retainer is provided with an air vent having a check valve. An annular seal member is interposed between the outer periphery of the sampling tube and the inner periphery of the core bit near the tip of the sampling tube.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing the whole of a geological sampler according to the present invention, and is divided into two parts along a line AA for convenience of the drawing. The
[0011]
The mantle tube 2 has
[0012]
2 is a front view of the core bit, FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BC of FIG. The
[0013]
FIG. 5 is a sectional view showing an excavated surface formed in the ground by excavation by the
[0014]
In order to form such excavated
[0015]
Each of the leading
[0016]
The diameter of the cylinder forming the
[0017]
The
[0018]
The distal end of the
[0019]
Referring again to FIG. 1, a
[0020]
The
[0021]
Next, the operation of the above-mentioned geological sampler will be described. A drill rod of a rotary percussion drill is connected to the
[0022]
At that time, since the
[0023]
The sample taken into the
[0024]
Even if the sample flows to the outer peripheral side of the
[0025]
Further, when the sampler is lifted to the ground, the
[0026]
The
[0027]
The above embodiments are merely examples, and the present invention can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the cutting edge is configured by two chip groups of a leading chip and a trailing chip. However, an intermediate chip may be provided between the leading chip and the trailing chip to form three chip groups.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, cuttings can be mixed into the sample.
In addition, the sample can be taken into the collection tube quickly and without any difficulty. Further, it is possible to prevent the collection tube from being twisted, and prevent the sample in the collection tube from being disturbed. Further, it is possible to prevent the sample from dropping from the collection tube.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an axial sectional view showing an entire geological sampler according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a core bit.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view taken along line BC of FIG. 2;
FIG. 5 is a sectional view showing an excavated surface formed in the ground by a cutting edge of a core bit.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a tip of a core bit into which a tip of a sample collection tube is incorporated.
FIG. 7 is a view similar to FIG. 6, but showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
1: sampler 2: mantle tube 3: core bit 4: sampling tube 7: rod sub 9: shank 12: step 13: cutting edge 14: inner digging surface 15: outer digging surface 16: tip digging surface 17: leading tip 18: trailing Tip 19: Blade edge 20: Excavation discharge path 21: Excavation discharge path 22: Step surface 23: Annular space 24: O-ring 25: Retainer 26: Cylindrical portion 27: Axial hole 28: Radial hole 29 : Check valve 30 : Bearing
Claims (8)
前記コアビットは、それぞれ円筒形の内側掘削面及び外側掘削面と、内側掘削面及び外側掘削面の各先端間を連続させる内向きに傾斜した環状の先端掘削面とを形成する刃先を有し、
前記刃先は、前記内側掘削面及び先行して前記先端掘削面を形成する複数の先行チップと、この先行チップの後方にあって前記外側掘削面及び後行して前記先端掘削面を形成する複数の後行チップとの少なくとも2つのチップ群を有していることを特徴とする地質試料サンプラー。A geological sample sampler comprising: a mantle tube, a core bit connected to a tip portion of the mantle tube and excavated by a rotary impact force, and a sample collection tube installed on the inner periphery of the mantle tube from the mantle tube to the core bit,
The core bit has a cutting edge that forms a cylindrical inner digging surface and an outer digging surface, respectively, and an inwardly inclined annular tip digging surface that continues between the tips of the inner digging surface and the outer digging surface,
The cutting edge includes a plurality of leading chips that form the inner digging surface and the leading digging surface in advance, and a plurality of leading chips that are behind the leading chip and form the distal digging surface by trailing the outer digging surface. A geological sampler having at least two chip groups with a subsequent chip.
前記コアビットの内周に前記試料採取管の先端を受け入れる環状空所を有する段差が形成され、
前記試料採取管はその後端が前記外套管に相対回転自在に支持されていることを特徴とする地質試料サンプラ。A geological sample sampler comprising: a mantle tube, a core bit connected to a tip portion of the mantle tube and excavated by a rotary impact force, and a sample collection tube installed on the inner periphery of the mantle tube from the mantle tube to the core bit,
A step having an annular cavity for receiving the tip of the sampling tube is formed on the inner periphery of the core bit,
The geological sampler according to claim 1, wherein a rear end of the sampling tube is rotatably supported by the mantle tube.
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