CN115436090A - 一种采矿勘查用便携式地质取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采矿勘查用便携式地质取样设备，包括支架、丝杆和取样组件，所述支架底部设有底座，所述取样组件包括壳盖和壳身，所述壳盖内设有齿轮机构，位于所述壳身下端的开口处内设有开合机构，所述开合机构包括圆盘以及卡盘，卡盘上设有多组挡片，卡盘上设有多组与所述齿圈配合传动的拨杆，所述齿圈上设有与所述拨杆一一对应的推杆，且推杆上端设有压片，位于所述压片与壳盖内顶面之间设有用于下压使推杆与拨杆对接的第一环形气囊，本发明通过在取样组件底部设置开合机构，在开合机构上设置拨杆，通过齿轮机构上设置的推杆来带动开合机构，可在取样的过程中实现开合机构自动进行开启或闭合。

Description

一种采矿勘查用便携式地质取样设备

技术领域

本发明涉及取样设备技术领域技术领域，具体是涉及一种采矿勘查用便携式地质取样设备。

背景技术

采矿勘查是指对地形、地质构造、地下资源蕴藏情况等进行实地调查。采矿勘查通常是通过不同的手段，确定不同地层的厚度，采取不同地层中的土壤样本及岩石样本进行分析，采矿勘查对于矿产的普查、开采利用以及对矿产地的水文及地质构造提供了重要的参考依据。

现有技术中采矿勘查的方法主要有坑探、槽探和钻探三种方式，采用前两种方式进行勘查时，一般需要对土层进行大面积的挖掘，费时费力，所以通常采用钻探的方式进行勘察，然而现有技术中的大型钻探装置由于体积庞大不适合一些场地作业，所以通常会选用小型钻探装置。

而现有的小型钻探装置通常只设有一个钻头，采集样本的数量较少，经常需要多次采样，并且在钻取样本的过程中，单个钻头经常会被石屑影响而导致钻速下降，需要将取样设备取出清理后才能重新进行取样工作，在采样完成后很难将样本提取收集，因此需要一种采矿勘查用便携式地质取样设备来解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种采矿勘查用便携式地质取样设备。

本发明的技术方案是：一种采矿勘查用便携式地质取样设备，包括支架、丝杆和取样组件，所述支架底部设有底座，所述取样组件包括壳盖和壳身，所述丝杆下端依次贯穿支架、壳盖，且丝杆上端与驱动件连接；

所述壳盖内设有齿轮机构，所述齿轮机构包括齿圈、第一齿轮、至少一组第二齿轮和连杆，所述齿圈与壳盖转动连接，所述第一齿轮位于齿圈的中心，第一齿轮与丝杆下端固定连接，所述第二齿轮设于第一齿轮和齿圈之间并分别与第一齿轮、齿圈啮合，所述连杆转动套设在丝杆上，连杆与第二齿轮转动连接，所述第一齿轮、第二齿轮下端面的轴心处均设有沿竖直方向设置的钻杆，所述钻杆下端设有钻头；

所述壳身下端设有用于进样的开口，位于所述开口处的壳身内设有用于开启或关闭开口的开合机构，所述开合机构包括圆盘以及卡盘，所述圆盘与壳身内壁固定连接，圆盘内部中空且其中心处设有与所述开口对应的通孔，所述卡盘转动设置于圆盘内，卡盘上设有多组用于相互拼接对所述通孔进行开启或闭合的挡片，所述挡片上端面设有轴销，圆盘上设有用于所述轴销滑动限位的第一导槽，挡片下端面设有卡块，卡盘上设有用于多组所述挡片限位移动并控制挡片对通孔开启或闭合的第二导槽；

所述卡盘上设有多组与所述齿圈配合传动的拨杆，圆盘上设有用于使拨杆穿过并进行限位移动的条形槽，所述齿圈上设有与所述拨杆一一对应的推杆，所述推杆与齿圈上配设的孔滑动连接，且推杆上端设有压片，所述压片通过弹簧与齿圈连接，位于所述压片与壳盖内顶面之间设有用于下压使推杆与拨杆对接的第一环形气囊，所述第一环形气囊通过管道与气泵连接；

通过将驱动件和丝杆连接，可使丝杆带动第一齿轮在旋转的过程中同时使取样组件进行上升或下降的运动，通过设置齿轮机构，可使第一齿轮带动多组第二齿轮，使第二齿轮在自转的过程中沿着齿圈进行转动，从而带动连接于第一齿轮、第二齿轮上的钻杆进行工作，在齿圈中滑动设置与开合机构配合的推杆，可以有效利用齿圈通过第二齿轮的带动，在低阻力时进行旋转，在高阻力时固定不转的特性，从而通过第一环形气囊挤压推杆，使推杆与拨杆对接，齿圈在低阻力时旋转带动推杆拨动至一端，使开合机构完成开启或闭合，当拨动至一端后，在高阻力时固定不转而不影响第二齿轮的转动。

进一步地，所述驱动件为电机，电机的输出轴与所述丝杆上端连接，所述支架上设有导向框架，所述电机通过其上转动设置的固定板与导向框架滑动连接。通过设置电机与丝杆连接，方便快捷，将电机与导向框架滑动连接，保证了在取样的过程中不会因为丝杆的位移而导致电机从支架上脱落。

进一步地，所述壳体的开口为锥形结构，且所述开口处的壳体内设有用于固定连接所述圆盘的凸台。将壳体的开口设置成锥形结构，可降低取样过程中取样区对取样组件的阻力，可使取样组件更加方便的***地下。

进一步地，所述底座上设有滚轮，所述支架两侧均设有电动推杆，且所述电动推杆底部设有用于限制底座移动的支撑垫。在底座上设置滚轮可使取样设备移动起来更加方便，通过在支架上设置电动推杆，在电动推杆底部设置用于限制底座移动的支撑垫，可对取样设备起到支撑作用，避免了取样设备在取样的过程中因为滚轮而进行位移。

进一步地，所述钻杆上均套设有收集筒，所述收集筒分别与所述第一齿轮、所述第二齿轮可拆卸连接，且所述收集筒内壁设有用于利用钻杆转动进行采集土样的螺旋叶片。通过设计收集筒可对取样完成的样本进行收集，将收集筒设为可拆卸结构不仅便于将样本取出，还便于在取样完成后对收集筒进行清洗，在收集筒内壁设置螺旋叶片可使收集筒在钻杆转动的带动下将样本更好的收集于收集筒内。

进一步地，所述壳盖上设有用于添加清洗液的进液口。通过设置进液口可方便在取样完成后对取样组件内进行清洗，避免了因残留物而导致下次取样精度受影响的问题。

进一步地，所述圆盘上设有利用所述轴销的往复运动进行排气的第二环形气囊，所述第二环形气囊通过软管依次贯穿卡盘以及圆盘并与壳体的开口处设有的出气环连通，所述软管留有可使卡盘转动的长度余量。通过在圆盘上设置第二环形气囊，并且使第二环形气囊通过软管与开口处设置的出气环连通，可使第二环形气囊通过轴销的往复运动而将取样区地面上的浮尘浮土吹散，避免了土壤样本中夹带有取样区地面上的浮尘浮土，从而提高了取样的精度。

进一步地，所述拨杆、所述推杆上均设有用于缓冲撞击的橡胶片。通过设置橡胶片可在推杆推动拨杆时对两者起到减震作用，提高了拨杆与推杆的使用寿命。

进一步地，所述第一环形气囊底部设有用于配合压片的垫片。在第一环形气囊底部设置垫片可增加第一环形气囊底部的硬度，可使第一环形气囊更好的挤压压片。

本发明的有益效果是：

（1）本发明地质取样设备，通过在取样组件底部设置开合机构，在开合机构上设置拨杆，通过齿轮机构上设置的推杆来带动开合机构，可在取样的过程中实现开合机构自动进行开启或闭合，并且不影响齿轮机构对钻杆正常驱动工作。

（2）本发明地质取样设备，通过设置齿轮机构带动钻头进行工作，扩大了取样面积，减少了反复取样的次数，并且采用多个钻头自转并绕着其中一个钻头公转的形式，降低了钻头被石屑影响而导致在取样过冲中需要不断对取样组件进行清理的现象，提高了取样的效率。

（3）本发明地质取样设备，通过设置电机与丝杆连接，可使钻头在旋转的同时进行竖直方向的位移，从而减少升降电机的设置，便于进行设备的检修及维护。

附图说明

图1是本发明地质取样设备的整体结构示意图；

图2是本发明地质取样设备的主视图；

图3是本发明地质取样设备齿轮机构的整体结构示意图；

图4是本发明实施例1地质取样设备取样组件的结构示意图；

图5是本发明实施例1地质取样设备的内部结构剖视图；

图6是本发明实施例2地质取样设备取样组件的结构示意图；

图7是本发明地质取样设备开合机构的结构示意图；

图8是本发明地质取样设备开合机构卡盘的结构示意图；

图9是本发明地质取样设备开合机构挡片的结构示意图；

其中，1-支架、11-电动推杆、12-支撑垫、13-导向框架、2-丝杆、3-取样组件、31-壳盖、32-壳身、33-钻杆、34-钻头、35-收集筒、4-齿轮机构、41-齿圈、42-第一齿轮、43-第二齿轮、44-连杆、45-推杆、5-底座、6-开合机构、61-圆盘、62-挡片、621-轴销、622-卡块、63-卡盘、631-拨杆、64-第二环形气囊、7-电机、71-固定板、8-气泵、81-第一环形气囊。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明进行更进一步详细的说明，以更好地体现本发明的优势。

实施例1

如图1、4所示，一种采矿勘查用便携式地质取样设备，包括支架1、丝杆2和取样组件3，所述支架1底部设有底座5，所述底座5上设有四组滚轮，所述支架1两侧下部均设有电动推杆11，且所述电动推杆11底部设有用于限制底座5移动的支撑垫12，所述取样组件3包括壳盖31和壳身32，所述壳盖31上设有添加清洗液的进液口，所述丝杆2下端依次贯穿支架1、壳盖31，且丝杆2上端与电机7的输出轴连接，所述支架1顶部设有导向框架13，所述电机7通过其上设有的固定板71与导向框架13滑动连接，所述固定板71与电机7转动连接；

所述壳盖31内设有齿轮机构4，所述齿轮机构4包括齿圈41、第一齿轮42、四组第二齿轮43和连杆44，所述齿圈41与壳盖31转动连接，所述第一齿轮42位于齿圈41的中心，第一齿轮42与丝杆2下端固定连接，四组第二齿轮43均设于第一齿轮42和齿圈41之间并分别与第一齿轮42、齿圈41啮合，所述连杆44转动套设在丝杆2上，连杆44分别与四组第二齿轮43转动连接，所述第一齿轮42、四组第二齿轮43下端面的轴心处设有五组沿竖直方向设置的钻杆33，所述钻杆33下端设有钻头34；

如图5、7、8、9所示，所述壳身32下端设有用于进样的开口，所述开口为锥形结构，位于所述开口处的壳身32内的凸台上设有用于开启或关闭开口的开合机构6，所述开合机构6包括圆盘61以及卡盘63，所述圆盘61与壳身32内壁固定连接，圆盘61内部中空且其中心处设有与所述开口对应的通孔，所述卡盘63转动设置于圆盘61内，卡盘63上设有六组用于相互拼接对所述通孔进行开启或闭合的挡片62，所述挡片62上端面设有轴销621，圆盘61上设有六组用于所述轴销621滑动限位的第一导槽，挡片62下端面设有卡块622，卡盘63上设有用于六组所述挡片62限位移动并控制挡片62对通孔开启或闭合的第二导槽，所述第二导槽为六边形形状，所述圆盘61上设有利用所述轴销621的往复运动进行排气的第二环形气囊64，所述第二环形气囊64通过软管依次贯穿卡盘63以及圆盘61并与壳体31开口处设有的出气环连通，所述软管留有可使卡盘63转动的长度余量；

如图3、5、7所示，所述卡盘63上设有三组与所述齿圈41配合传动的拨杆631，所述三组拨杆631两两呈120度夹角设于所述卡盘63上，圆盘61上设有三组用于使拨杆631穿过并进行限位移动的条形槽，所述齿圈41上设有与所述拨杆631一一对应的推杆45，所述拨杆631、所述推杆45上均设有用于缓冲撞击的橡胶片，所述推杆45与齿圈41上配设的孔滑动连接，且推杆45上端设有压片，所述压片通过弹簧与齿圈41连接，位于所述压片与壳盖31内顶面之间设有用于下压使推杆45与拨杆631对接的第一环形气囊81，所述环形气囊81底部设有用于配合压片的垫片，所述第一环形气囊81通过管道与气泵8连接，所述气泵8设于所述壳盖31上表面上。

上述便携式地质取样设备的使用方法：

将地质取样设备移动至需要取样的区域，打开电动推杆11直至支撑垫12 顶住地面时关闭电动推杆11；

打开电机7，在电机7的带动下使丝杆2进行转动，且电机7在丝杆2的作用力下沿着导向框架13向下运动，丝杆2带动第一齿轮42进行转动，第一齿轮42带动四组第二齿轮43同时进行转动，第一齿轮42和四组第二齿轮43分别带动连接于第一齿轮41和第二齿轮上的钻杆33进行转动，钻杆33带动连接于钻杆33下端的钻头34进行转动，四组第二齿轮43沿着齿圈41进行转动；

同时打开气泵8对第一环形气囊81进行充气，在充气过程中使第一环形气囊81向下挤压推杆45，推杆45在压力的作用下下降至拨杆631的一侧，由于此时拨杆631可向条形槽的另一端运动，此时为低阻力情况，因此齿圈41在第二齿轮43的带动下进行正向转动，同时设于齿圈41上的推杆45正向拨动拨杆631使连接于拨杆631上的卡盘63转动，卡盘63带动滑动设置于卡盘63上的六组叶片62张开，叶片62张开的同时，设于叶片62上端面的轴销621对第二环形气囊64进行压缩，第二环形气囊64通过设于壳体31的开口处设有的出气环将取样区地面的浮尘浮土进行吹散，在开合机构6张开后由于第一导槽对叶片62的限位作用，卡盘63停止转动，由于此时拨杆631已运动至条形槽的另一端，无法继续向该方向运动，此时为高阻力情况，因此设于卡盘63上的拨杆631对推杆45进行限位使齿圈41停止转动；

在齿轮机构4进行转动的同时，取样组件3通过丝杆2的带动进行转动，并且取样组件3带动齿轮机构4向下位移，在取样组件3的底部接触地面时，继续向下推进，钻头34接触地面对地面进行取样；

在取样完成后，使电机7进行反转，与上述原理相同，从而使卡盘63带动滑动设置于卡盘63上的六组叶片62闭合，从而使取样组件3再次封闭，随后重复上述方法将样本取出；

在样本采集完成后，在电机7反转驱动下，使开合机构6闭合以封闭取样组件3，向进液口内注水对取样设备进行清洗，利用钻杆33等构件对取样组件3内进行搅动清洗。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，如图6所示，所述钻杆33上均套设有收集筒35，所述收集筒35分别与所述第一齿轮42、所述第二齿轮43可拆卸连接，且所述收集筒35内壁设有用于利用钻杆33转动采集土样的螺旋叶片。

上述便携式地质取样设备的使用方法：与实施例1使用方法基本相同，不同之处在于，在取样的过程中收集筒35随着钻杆33一起进行旋转，在收集筒35旋转的过程中，土壤样本随着螺旋叶片的作用进行上升，完成对土壤样本的收集，在取样组件3升出地面后，从第一齿轮42和第二齿轮43上卸下收集筒35，对收集筒35内的土壤样本进行收集，收集完成后对收集筒35进行清洗。

Claims (9)

1.一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，包括支架（1）、丝杆（2）和取样组件（3），所述支架（1）底部设有底座（5）；

所述取样组件（3）包括壳盖（31）和壳身（32），所述丝杆（2）下端依次贯穿支架（1）、壳盖（31），且丝杆（2）上端与驱动件连接；

所述壳盖（31）内设有齿轮机构（4），所述齿轮机构（4）包括齿圈（41）、第一齿轮（42）、至少一组第二齿轮（43）和连杆（44），所述齿圈（41）与壳盖（31）转动连接，所述第一齿轮（42）位于齿圈（41）的中心，第一齿轮（42）与丝杆（2）下端固定连接，所述第二齿轮（43）设于第一齿轮（42）和齿圈（41）之间并分别与第一齿轮（42）、齿圈（41）啮合，所述连杆（44）转动套设在丝杆（2）上，连杆（44）与第二齿轮（43）转动连接，所述第一齿轮（42）、第二齿轮（43）下端面的轴心处均设有沿竖直方向设置的钻杆（33），所述钻杆（33）下端设有钻头（34）；

所述壳身（32）下端设有用于进样的开口，位于所述开口处的壳身（32）内设有用于开启或关闭开口的开合机构（6），所述开合机构（6）包括圆盘（61）以及卡盘（63），所述圆盘（61）与壳身（32）内壁固定连接，圆盘（61）内部中空且其中心处设有与所述开口对应的通孔，所述卡盘（63）转动设置于圆盘（61）内，卡盘（63）上设有多组用于相互拼接对所述通孔进行开启或闭合的挡片（62），所述挡片（62）上端面设有轴销（621），圆盘（61）上设有用于所述轴销（621）滑动限位的第一导槽，挡片（62）下端面设有卡块（622），卡盘（63）上设有用于多组所述挡片（62）限位移动并控制挡片（62）对通孔开启或闭合的第二导槽；

所述卡盘（63）上设有多组与所述齿圈（41）配合传动的拨杆（631），圆盘（61）上设有用于使拨杆（631）穿过并进行限位移动的条形槽，所述齿圈（41）上设有与所述拨杆（631）一一对应的推杆（45），所述推杆（45）与齿圈（41）上配设的孔滑动连接，且推杆（45）上端设有压片，所述压片通过弹簧与齿圈（41）连接，位于所述压片与壳盖（31）内顶面之间设有用于下压使推杆（45）与拨杆（631）对接的第一环形气囊（81），所述第一环形气囊（81）通过管道与气泵（8）连接。

2.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述驱动件为电机（7），电机（7）的输出轴与所述丝杆（2）上端连接，所述支架（1）上设有导向框架（13），所述电机（7）通过其上转动设置的固定板（71）与导向框架（13）滑动连接。

3.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述壳体（31）的开口为锥形结构，且所述开口处的壳体（32）内设有用于固定连接所述圆盘（61）的凸台。

4.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述底座（5）上设有滚轮，所述支架（1）两侧均设有电动推杆（11），且所述电动推杆（11）底部设有用于限制底座（5）移动的支撑垫（12）。

5.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述钻杆（33）上均套设有收集筒（35），所述收集筒（35）分别与所述第一齿轮（42）、所述第二齿轮（43）可拆卸连接，且所述收集筒（35）内壁设有用于利用钻杆（33）转动进行采集土样的螺旋叶片。

6.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述壳盖（31）上设有用于添加清洗液的进液口。

7.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述圆盘（61）上设有利用所述轴销（621）的往复运动进行排气的第二环形气囊（64），所述第二环形气囊（64）通过软管依次贯穿卡盘（63）以及圆盘（61）并与壳体（31）开口处设有的出气环连通，所述软管留有可使卡盘（63）转动的长度余量。

8.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述拨杆（631）、所述推杆（45）上均设有用于缓冲撞击的橡胶片。

9.根据权利要求1所述一种采矿勘查用便携式地质取样设备，其特征在于，所述第一环形气囊（81）底部设有用于配合压片的垫片。

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