CN107290175B - 一种便携野外岩石取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于野外地质取样中手持钻机使用的便携野外岩石取样装置及方法。它解决野外岩芯取样质量差、效率低的问题。其技术方案是：中心管置入快接筒内腔，上调心轴承安装在快接筒内腔中部的台阶面上；调节螺套的母传动丝杠和快接筒的公传动丝杠啮合；三个滑块分别安装在快接筒下部三条轴向通槽内；扶正筒上端和快接筒下端丝扣连接，下调心轴承安装扶正筒内腔下端凸起台阶上；取芯爪的三个切割爪分别安装在中心管下端的三个定位槽内；取芯钻头上端和锥筒下端丝扣连接。本发明可以有效钻入岩层，形成岩芯，并快速割取岩芯，一次完成操作，无需多次上提下放，扶正筒不旋转，有效降低取芯过程中和地层的摩擦，提高钻进效率。

Description

一种便携野外岩石取样装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于野外地质取样中手持钻机使用的便携野外岩石取样装置及方法，主要用于山岭、交通和能源不便地区的小型轻便化取样钻孔设备，实现高效高质岩芯取样。

背景技术

在浅层取样过程中，手持钻机具有体积小、重量轻、效率高、操作简单、运输方便等特点，可以广泛应用于地质调查填图、物探***孔、化探岩石取样、环境和农业地质调查取样、道路基础勘探及路面质量检测取样等各种施工作业中。

目前手持钻机主要有汽油发动机、供水***、钻杆、转换器、钻头以及取芯工具构成，然而钻杆、转换器和钻头的拆卸仍然显得麻烦，并且岩芯钻成以后需要使用取芯工具隔断，工序相对复杂，在操作过程中，容易造成岩芯的损坏，不利于取样的质量保证。目前的手持钻机，包括其它形式的便携式钻机，普遍存在上述问题，尤其对于岩芯的截取，直接影响了取芯样本的质量。目前的取芯工具多采用端部凸缘进行岩芯截割，取芯效率低，质量差，难以达到理想的取芯效果。

针对上述技术背景，本发明特提供一种便携野外岩石取样装置及方法，该装置直接和手持钻机快速连接，并一次性完成钻井和取芯工艺，实现高效高质获得取芯样本的目的。

发明内容

本发明的目的是：为了解决野外岩芯取样质量差、效率低的问题，特提供一种便携野外岩石取样装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种便携野外岩石取样装置，是由快接筒、调节螺套、上调心轴承、中心管、滑块、环盖、推筒、推力轴承、取芯爪、弹簧、扶正筒、锥筒、下调心轴承和取芯钻头构成；其结构特征是：快接筒外圆上部设置一圈环槽，环槽下部设置为花键体，快接筒外圆中部设置为公传动丝杠，快接筒下部周向均匀设置三条轴向通槽，快接筒内腔中部设置一圈台阶面；中心管上端周向均匀设置四个传动爪，中心管外圆上部设置一圈凸起台阶，中心管下端周向均匀设置三个定位槽和三个定位凸台；快接筒外圆上部环槽和花键体和手持钻机的机架接口快速连接，中心管上端的四个传动爪和手持钻机的动力输出轴快速对接；中心管置入快接筒内腔，上调心轴承安装在快接筒内腔中部的台阶面上；推筒外圆上部设置一圈环形凹槽；环盖内腔下端设置一圈凸起台阶，环盖上端和调节螺套下端丝扣连接；调节螺套内腔上部设置为母传动丝杠，调节螺套内腔上部母传动丝杠和快接筒外圆中部公传动丝杠啮合；三个滑块分别安装在快接筒下部三条轴向通槽内，三个滑块的内侧均安装在推筒外圆上部的环形凹槽内，三个滑块的外侧均安装在环盖内腔下端的凸起台阶上；扶正筒外圆下部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒内腔下端设置一圈凸起台阶；扶正筒上端和快接筒下端丝扣连接，下调心轴承安装扶正筒内腔下端凸起台阶上；推力轴承上端面和推筒下端面接触，推力轴承下端面和取芯爪上端面接触；取芯爪上部设置为环形筒体，取芯爪下部周向均匀设置三个弹片，三个弹片下端分别设置有三个切割爪，切割爪外侧设置为圆锥面，切割爪内侧设置有切削刃；取芯爪套在中心管外圆下部，取芯爪的三个切割爪分别安装在中心管下端的三个定位槽内；锥筒外圆中部设置一圈凸起台阶，锥筒内腔上部设置为圆锥面，锥筒内腔上部圆锥面上周向均匀设置三个沉槽；中心管下端三个定位凸台***锥筒内腔上部三个沉槽内，中心管和锥筒连接位置处焊接固定；弹簧安装在锥筒外圆中部的凸起台阶上；取芯钻头上端和锥筒下端丝扣连接；取芯钻头下端周向均匀设置有切削齿，取芯钻头外圆周向均匀设置有排屑槽。

本发明提供一种便携野外岩石取样装置及方法，快接筒外圆上部环槽和花键体与手持钻机的机架接口快速连接，中心管上端的四个传动爪和手持钻机的动力输出轴快速对接；快接筒和扶正筒不转动，中心管、锥筒和取芯钻头转动取芯；当钻达设计深度时，旋转调节螺套，调节螺套推动滑块、推筒、推力轴承、取芯爪轴向下移；取芯爪在周向下移的过程中，切割爪受到锥筒内腔上部圆锥面作用，弹片变形，切割爪径向收拢，切割爪和中心管、锥筒同步旋转，切割岩芯，将该位置处岩芯径向切割，形成缩径；调节螺套旋进至极限位置，上提手持钻机和本便携野外岩石取样装置，取出岩芯样本。

本发明的有益效果是：(1)本发明可以和手持钻机快速对接，操作方便；(2)本发明可以有效钻入岩层，形成岩芯，并快速割取岩芯，一次完成操作，无需多次上提下放；(3)本发明扶正筒不旋转，有效降低取芯过程中和地层的摩擦，提高钻进效率；(4)本发明钻成即可取芯，避免岩芯受到损伤，保证取芯样本的质量。

附图说明

图1是本发明便携野外岩石取样装置的结构示意图；

图2是图1中A-A截面剖视图；

图3是图1中B-B截面剖视图；

图4是中心管的三维结构示意图；

图5是取芯爪的三维结构示意图；

图6是锥筒的三维结构示意图；

图7是取芯钻头的三维结构示意图；

图中：1.快接筒、2.调节螺套、3.上调心轴承、4.中心管、5.滑块、6.环盖、7.推筒、8.推力轴承、9.取芯爪、10.弹簧、11.扶正筒、12.锥筒、13.下调心轴承、14.取芯钻头、41.传动爪、42.定位槽、43.定位凸台、91.弹片、92.切割爪、121.沉槽。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种便携野外岩石取样装置，是由快接筒1、调节螺套2、上调心轴承3、中心管4、滑块5、环盖6、推筒7、推力轴承8、取芯爪9、弹簧10、扶正筒11、锥筒12、下调心轴承13和取芯钻头14构成；其结构特征是：如图2所示，快接筒1外圆上部设置一圈环槽，环槽下部设置为花键体，快接筒1外圆中部设置为公传动丝杠，快接筒1下部周向均匀设置三条轴向通槽，快接筒1内腔中部设置一圈台阶面；快接筒1外圆上部环槽和花键体与手持钻机的机架接口快速连接，中心管4上端的四个传动爪41和手持钻机的动力输出轴快速对接；中心管4置入快接筒1内腔，上调心轴承3安装在快接筒1内腔中部的台阶面上；推筒7外圆上部设置一圈环形凹槽；环盖6内腔下端设置一圈凸起台阶，环盖6上端和调节螺套2下端丝扣连接；调节螺套2内腔上部设置为母传动丝杠，调节螺套2内腔上部母传动丝杠和快接筒1外圆中部公传动丝杠啮合；三个滑块5分别安装在快接筒1下部三条轴向通槽内，三个滑块5的内侧均安装在推筒7外圆上部的环形凹槽内，三个滑块5的外侧均安装在环盖6内腔下端的凸起台阶上；如图3所示，扶正筒11外圆下部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒11内腔下端设置一圈凸起台阶；扶正筒11上端和快接筒1下端丝扣连接，下调心轴承13安装扶正筒11内腔下端凸起台阶上；推力轴承8上端面和推筒7下端面接触，推力轴承8下端面和取芯爪9上端面接触；取芯爪9套在中心管4外圆下部，取芯爪9的三个切割爪92分别安装在中心管4下端的三个定位槽42内；中心管4下端三个定位凸台43***锥筒12内腔上部三个沉槽121内，中心管4和锥筒12连接位置处焊接固定；弹簧10安装在锥筒12外圆中部的凸起台阶上；取芯钻头14上端和锥筒12下端丝扣连接。

如图4所示，中心管4上端周向均匀设置四个传动爪41，中心管4外圆上部设置一圈凸起台阶，中心管4下端周向均匀设置三个定位槽42和三个定位凸台43。

如图5所示，取芯爪9上部设置为环形筒体，取芯爪9下部周向均匀设置三个弹片91，三个弹片91下端分别设置有三个切割爪92，切割爪92外侧设置为圆锥面，切割爪92内侧设置有切削刃。

如图1和图6所示，锥筒12外圆中部设置一圈凸起台阶，锥筒12内腔上部设置为圆锥面，锥筒12内腔上部圆锥面上周向均匀设置三个沉槽121。

如图7所示，取芯钻头14下端周向均匀设置有切削齿，取芯钻头14外圆周向均匀设置有排屑槽。

本发明提供一种便携野外岩石取样装置及方法，快接筒1外圆上部环槽和花键体与手持钻机的机架接口快速连接，中心管4上端的四个传动爪41和手持钻机的动力输出轴快速对接；快接筒1和扶正筒11不转动，中心管4、锥筒12和取芯钻头14转动取芯；当钻达设计深度时，旋转调节螺套2，调节螺套2推动滑块5、推筒7、推力轴承8、取芯爪9轴向下移；取芯爪9在周向下移的过程中，切割爪92受到锥筒12内腔上部圆锥面作用，弹片91变形，切割爪92径向收拢，切割爪92和中心管4、锥筒12同步旋转，切割岩芯，将该位置处岩芯径向切割，形成缩径；调节螺套2旋进至极限位置，上提手持钻机和本发明，取出岩芯样本。

Claims (3)

1.一种便携野外岩石取样装置，是由快接筒(1)、调节螺套(2)、上调心轴承(3)、中心管(4)、滑块(5)、环盖(6)、推筒(7)、推力轴承(8)、取芯爪(9)、弹簧(10)、扶正筒(11)、锥筒(12)、下调心轴承(13)和取芯钻头(14)构成；其特征在于：快接筒(1)外圆上部设置一圈环槽，环槽下部设置为花键体，快接筒(1)外圆中部设置为公传动丝杠，快接筒(1)下部周向均匀设置三条轴向通槽，快接筒(1)内腔中部设置一圈台阶面；中心管(4)上端周向均匀设置四个传动爪(41)，中心管(4)外圆上部设置一圈凸起台阶，中心管(4)下端周向均匀设置三个定位槽(42)和三个定位凸台(43)；中心管(4)置入快接筒(1)内腔，上调心轴承(3)安装在快接筒(1)内腔中部的台阶面上；推筒(7)外圆上部设置一圈环形凹槽；环盖(6)内腔下端设置一圈凸起台阶，环盖(6)上端和调节螺套(2)下端丝扣连接；调节螺套(2)内腔上部设置为母传动丝杠，调节螺套(2)内腔上部母传动丝杠和快接筒(1)外圆中部公传动丝杠啮合；三个滑块(5)分别安装在快接筒(1)下部三条轴向通槽内，三个滑块(5)的内侧均安装在推筒(7)外圆上部的环形凹槽内，三个滑块(5)的外侧均安装在环盖(6)内腔下端的凸起台阶上；扶正筒(11)外圆下部周向均匀设置六个扶正翼，扶正筒(11)内腔下端设置一圈凸起台阶；扶正筒(11)上端和快接筒(1)下端丝扣连接，下调心轴承(13)安装扶正筒(11)内腔下端凸起台阶上；推力轴承(8)上端面和推筒(7)下端面接触，推力轴承(8)下端面和取芯爪(9)上端面接触；取芯爪(9)套在中心管(4)外圆下部，取芯爪(9)的三个切割爪(92)分别安装在中心管(4)下端的三个定位槽(42)内；锥筒(12)外圆中部设置一圈凸起台阶，锥筒(12)内腔上部设置为圆锥面，锥筒(12)内腔上部圆锥面上周向均匀设置三个沉槽(121)；中心管(4)下端三个定位凸台(43)***锥筒(12)内腔上部三个沉槽(121)内，中心管(4)和锥筒(12)连接位置处焊接固定；弹簧(10)安装在锥筒(12)外圆中部的凸起台阶上；取芯钻头(14)上端和锥筒(12)下端丝扣连接；取芯钻头(14)下端周向均匀设置有切削齿，取芯钻头(14)外圆周向均匀设置有排屑槽。

2.根据权利要求1所述的便携野外岩石取样装置，其特征是：所述快接筒(1)外圆上部环槽和花键体与手持钻机的机架接口快速连接，中心管(4)上端的四个传动爪(41)和手持钻机的动力输出轴快速对接。

3.根据权利要求1所述的便携野外岩石取样装置，其特征是：所述取芯爪(9)上部设置为环形筒体，取芯爪(9)下部周向均匀设置三个弹片(91)，三个弹片(91)下端分别设置有三个切割爪(92)，切割爪(92)外侧设置为圆锥面，切割爪(92)内侧设置有切削刃。