一种用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法与流程

1.本发明涉及钻孔取芯技术领域，具体为一种用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法。


背景技术：

2.钻孔取芯设备的主要是利用带有钻头的取芯桶在基体上做环状的切削运动产生柱状芯体并将柱状芯体取出，常用于路面取芯实验以及地质勘测等方面，尤其是在地质勘测方面，通过取出的芯体可对相应区域内的地层结构分布以及地貌等地质情况进行较为精确的了解，因而取出芯体的完好性是影响地质勘测结果精准度的重要因素之一。
3.目前在钻孔取芯的过程常常发生因芯体与取芯桶之间摩擦力过大而无法将芯体顺利的取处，不仅增加了取芯过程的难度，降低了取芯的效率，而且在取芯的过程中很容易损坏芯体的完好性。
4.公开号为cn111119774a的中国发明专利公开了一种混泥土钻孔取芯机，该专利中提出了一种提高取芯效率的方案：通过驱动组件驱动敲击杆沿靠近或者远离取芯钻头的方向运动，使敲击杆设有缓冲件的一端可对取芯钻头的外壁进行反复敲击实现将混泥土心体从取芯钻头的内腔中震动脱离出来的目的，该方案中虽然设置了缓冲件，但要达到敲击震动使芯体脱离的目的，还是会因反复敲击过程中产生的敲击力而影响钻头连接的稳定性，进而会影响钻头的使用，且该方案并不适用于对胶结度不是很高的地质进行钻孔取芯，其敲击震动取芯的过程很容易破坏芯体的完好性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法由以下具体技术手段所达成：包括设备本体和取芯桶，取芯桶包括桶体和钻头，钻头连接在桶体的桶口处，所述取芯桶内均匀开设有滑槽，滑槽内平嵌有弧形条片，弧形条片与滑槽滑动连接，滑槽贯穿取芯桶的桶口，且滑槽与钻头错开分布，弧形条片由桶口的方向滑动嵌入滑槽内，并与取芯桶的内侧壁拼接在一起形成完成的柱形桶壁，取芯桶内滑动连接有端部控制座，弧形条片均连接在端部控制座靠近取芯桶桶口的一侧，弧形条片远离端部控制座的一端上连接有限位件，限位件平嵌在取芯桶的桶口上，端部控制座远离取芯桶桶口的一侧上连接有连接绳和拼接清桶组件，连接绳延伸至取芯桶外连接有用于统一控制连接绳的收放控制机构，设备本体上连接有初始限位机构；拼接清桶组件包括弧形填补挡块和弧形刮除件，二者依次交错连接，且弧形填补挡块分别与滑槽相对应，弧形刮除件分别与相邻滑槽之间的取芯桶的内侧相对应，在芯体由取芯桶内取出的过程中同步的对取芯桶的内侧壁进行清理，同时可有效防止滑槽因异物的进入而影响弧形条片的插接；初始限位机构包括定位环座，定位环座上滑动连接有跟随环座，跟随环座上转动连接有固定环，固定环上均匀插接有弧形调节块，弧形调节块上均连接有螺杆调节件，固定
环上设置有统一控制螺杆调节件转动的统一调节环，统一调节环上啮合连接有横向齿轮，定位环座上连接有限制统一调节环转动的检测限制件。
6.优选的技术方案一：所述弧形条片与端部控制座转动连接，且弧形条片的凸弧面上均匀定点设置有滑动限位块。
7.优选的技术方案二：所述限位件为弧形块，且限位件靠近取芯桶外侧壁的一侧转动连接有l形磁性中心杆，l形磁性中心杆包括转动连接在一起的横杆和竖杆，横杆平嵌在取芯桶的桶口上，竖杆平嵌在取芯桶的外侧壁上，横杆的另外一端转动连接在l形磁性中心杆嵌接在取芯桶上，在取芯的过程中，便于将弧形条片由滑槽内向外滑动。
8.优选的技术方案三：所述连接绳与端部控制座之间连接有挂钩组件，挂钩组件包括环形钩座和挂钩件，二者分别对应连接在端部控制座和连接绳上，且挂钩件与取芯桶的桶口相对应，便于挂钩件将连接绳与端部控制座连接在一起。
9.优选的技术方案四：所述收放控制机构包括若干定位轮、若干导向轮和若干收卷盘，连接绳依次通过相应的定位轮、导向轮连接在收卷盘上，取芯桶上连接有用于统一控制收卷盘收卷连接绳的驱动环，驱动环上啮合连接有总驱动齿轮。
10.优选的技术方案五：所述收卷盘包括上下对称的限位板和中间收卷柱，上下对称的限位板分别位于中间收卷柱的两端，且上下对称的限位板固定连接在取芯桶上，中间收卷柱转动连接在上下对称的限位板之间，且中间收卷柱延伸出上下对称的限位板外通过齿轮与驱动环啮合连接，且中间收卷柱转动连接在取芯桶上。
11.优选的技术方案六：所述取芯桶外的连接绳上连接有自动增补组件，自动增补组件包括支撑连接座、端部带有圆环的水平滑杆和弹性复位件，支撑连接座连接在取芯桶上，水平滑杆滑动连接在支撑连接座上，连接绳穿插在圆环内，弹性复位件对称连接在支撑连接座和水平滑杆之间。
12.一种用于地质勘探的钻孔取芯方法，采用一种用于地质勘探的钻孔取芯设备配合完成，包括以下步骤：s1钻前准备:将钻孔取芯设备置于钻孔取芯的位置，并利用初始限位机构对取芯桶靠近取芯位置的端部进行定位；s2钻孔:启动驱动设备带动取芯桶向取芯位置钻进直至完成钻芯工作，然后通过取芯桶将芯体取出，其中在取芯桶转进的过程中，当其到达预设的转进位置时，初始限位机构自动停止对其限位，避免应长时间限位而影响取芯桶2的质量；s3取芯:通过弧形条片将芯体由取芯桶内取出。
13.本发明具备以下有益效果：1、该用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法通过设备本体、取芯桶、滑槽、弧形条片、端部控制座以及限位件的组合作用，组成了一个与芯体贴合度较高的柱形罩并将芯体限制在其内，使芯体随着柱形罩的移动而移动，不仅提高了芯体的稳定度，同时降低了取芯的难度，相应的提高了取芯的效率以及取出芯体的完好度。
14.2、该用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法通过初始限位机构、螺杆调节件、统一调节环、横向齿轮以及检测限制件的组合作用，可有效避免取芯桶在初始钻进的过程中因地面不平整或者地质硬度差异化严重等情况使取芯桶发生偏斜，提高了取芯桶初始钻进过程中钻进位置的精准度，相应的提高了钻孔取芯的质量以及取出芯体的质量。
15.3、该用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法通过拼接清桶组件、端部控制座以及滑槽的组合作用，在芯体由取芯桶内取出的过程,不仅可以同步的对取芯桶的内侧壁进行清理，避免内侧壁附着杂物而影响后续钻孔取芯的工作，而且还可以有效防止清理的杂物进入滑槽内而影响弧形条片在滑槽内滑动的顺利度。
16.4、该用于地质勘探的钻孔取芯设备及钻孔取芯方法通过连接绳和自动增补组件的组合作用，在钻芯的过程中，自动的对弧形条片进行张紧，提高了钻芯过程的稳定性以及芯体的完好性。
附图说明
17.图1为本发明整体结构示意图。
18.图2为本发明图1中a处的放大图。
19.图3为本发明图2中b处的放大图。
20.图4为本发明取芯桶局部剖视图。
21.图5为本发明图4中c处的放大图。
22.图6为本发明取芯桶局部结构示意图。
23.图7为本发明初始限位机构结构示意图。
24.图8为本发明初始限位机构和螺杆调节件的连接关系结构示意图。
25.图中：1、设备本体；2、取芯桶；3、滑槽；4、弧形条片；5、端部控制座；6、限位件；7、连接绳；8、拼接清桶组件；81、弧形填补挡块；82、弧形刮除件；9、收放控制机构；91、定位轮；92、导向轮；93、收卷盘；931、限位板；932、中间收卷柱；10、初始限位机构；101、定位环座；102、跟随环座；103、固定环；104、弧形调节块；11、螺杆调节件；12、统一调节环；13、横向齿轮；14、检测限制件；15、滑动限位块；16、l形磁性中心杆；17、挂钩组件；171、环形钩座；172、挂钩件；18、驱动环；19、总驱动齿轮；20、自动增补组件；201、支撑连接座；202、水平滑杆；203、弹性复位件。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1、图2、图4和图6，一种用于地质勘探的钻孔取芯设备，包括设备本体1和取芯桶2，取芯桶2包括桶体和钻头，钻头连接在桶体的桶口处，取芯桶2内均匀开设有滑槽3，滑槽3内平嵌有弧形条片4，弧形条片4与滑槽3滑动连接，滑槽3贯穿取芯桶2的桶口，且滑槽3与钻头错开分布，弧形条片4由桶口的方向滑动嵌入滑槽3内，并与取芯桶2的内侧壁拼接在一起形成完成的柱形桶壁，取芯桶2内滑动连接有端部控制座5，弧形条片4均转动连接在端部控制座5靠近取芯桶2桶口的一侧，且弧形条片4的凸弧面上均匀定点设置有滑动限位块15，对滑动中的弧形条片4进行限位，确保其沿着滑槽3稳定的滑动，弧形条片4远离端部控制座5的一端上连接有限位件6，限位件6平嵌在取芯桶2的桶口上，在将芯体由取芯桶2内取出的时候，向外拉动限位件6，通过限位件6带动其上连接的弧形条片4沿着滑槽3向外
滑动，在弧形条片4向外滑动的过程中，其与端部控制座5组成了一个与芯体贴合度较高的柱形罩，将芯体限制在其内，使芯体随着柱形罩的移动而移动，进而将芯体顺利的由端部控制座5内取出，且在取出的过程中，因弧形条片4与芯体之间的接触面积而减小了芯体与取芯桶2内侧壁之间的面积，进而有效降低了芯体由取芯桶2内取出时其与取芯桶2之间的摩擦力，相应的降低了芯体取出的难度，且提高了取出的速度，其次通过弧形条片4与端部控制座5对芯体进行局部的固定限制，提高了芯体的稳定度，可有效降低芯体在取出过程中因摩擦力而受损情况的发生，相应的提高了芯体的完整度，与现有的技术相比，降低了取芯的难度，提高了取芯的效率，同时有效提高了取出芯体的完好度。
28.端部控制座5远离取芯桶2桶口的一侧上连接有连接绳7和拼接清桶组件8，连接绳7延伸至取芯桶2外连接有用于统一控制连接绳7的收放控制机构9，利用收放控制机构9统一控制连接绳7的收放，连接绳7在收放的过程中控制弧形条片4的滑动运动，参阅图4和图5，拼接清桶组件8包括弧形填补挡块81和弧形刮除件82，二者依次交错连接，且弧形填补挡块81滑动插接在滑槽3内，在芯体由取芯桶2内取出的过程,弧形填补挡块81随着端部控制座5在滑槽3内滑动，同时端部控制座5带动弧形刮除件82对芯体桶2内非滑槽3的部分进行清理，且在清理的过程中，因受到弧形填补挡块81的阻挡，清理物无法进入到滑槽3内，综前所述，在取芯的过程中，不仅可以同步的对取芯桶2的内侧壁进行清理，避免内侧壁附着杂物而影响后续钻孔取芯的工作，而且在清理的过程还可以有效防止清理的杂物进入滑槽3内而影响弧形条片4在滑槽3内滑动的顺利度，其中弧形刮除件82为带有刮板口的弧形收纳斗。
29.参阅图1、图7和图8，设备本体1上连接有初始限位机构10，初始限位机构10包括定位环座101，定位环座101通过设备本体1水平度的调整而自动的进行水平定位，定位环座101上滑动连接有跟随环座102，跟随环座102上转动连接有固定环103，固定环103上均匀插接有弧形调节块104，弧形调节块104上均连接有螺杆调节件11，固定环103上设置有统一控制螺杆调节件11转动的统一调节环12，螺杆调节件11包括螺纹杆和螺纹套，螺纹杆固定连接在弧形调节块104上且滑动连接在固定环103内，螺纹套螺纹套接在螺纹杆上，且螺纹套转动连接在固定环103内，统一调节环12上啮合连接有横向齿轮13，螺杆套上套接有斜齿轮，统一调节环12上设置有与斜齿轮啮合的斜齿牙面，通过转动统一调节环12带动螺纹套转动，定位环座101上连接有限制统一调节环12转动的检测限制件14，固定环103和跟随环座102上均开设有与检测限制件14配合使用的插入槽，统一调节环12上开设有与检测限制件14相对应的限位槽，在取芯桶2开始钻进之前，转动横向齿轮13带动统一调节环12在固定环103内转动，统一调节环12在转动的过程中同步的带动螺纹套转动，螺纹套在转动过程中通过螺纹杆同步的带动弧形调节块104向取芯桶2的方向移动随着与取芯桶2接触对取芯桶2的位置进行调节，使取芯桶2与地面处于垂直的状态，之后随着取芯桶2由地面向地下钻进的过程中，弧形调节块104随着取芯桶2的转动而转动，同步的带动固定环103在跟随环座102转动，且随着取芯桶2的钻进，跟随环座102在定位环座101上向地面的方向滑动，整个前述的过程，通过弧形调节块104持续的对取芯桶2进行限位，可有效避免取芯桶2在初始钻进的过程中因地面不平整或者地质硬度差异化严重等情况使取芯桶2发生偏斜，提高了取芯桶2初始钻进过程中钻进位置的精准度，相应的提高了钻孔取芯的质量，当取芯桶2顺利的钻进地下后，跟随环座102滑动至检测限制件14的位置，随着跟随环座102持续向下的滑动，
检测限制件14由其上的插入槽插入并通过固定环103上的插入槽插接在限位槽上对统一调节环12进行限位，此时统一调节环12停止转动，而固定环103继续跟随取芯桶2转动，在转动的过程中，统一调节环12带动螺纹套做复位运动，与上述过程相反，带动弧形调节块104与取芯桶2分开，其中检测限制件14为带有卡块的滑动杆，滑动杆滑动连接在定位环座101上，且二者之间连接有弹簧复位件。
30.参阅图4，限位件6为弧形块，且限位件6靠近取芯桶2外侧壁的一侧转动连接有l形磁性中心杆16，取芯桶2上设置有与l形磁性中心杆16相对应的磁吸区域，l形磁性中心杆16包括铰接在一起的横杆和竖杆，横杆平嵌在取芯桶2的桶口上，竖杆平嵌在取芯桶2的外侧壁上，横杆的另外一端转动连接在l形磁性中心杆16嵌接在取芯桶2上，在钻芯的时候，l形磁性中心杆16在磁吸区域的作用下，平嵌在取芯桶2上相应的位置，当需要将钻芯由取芯桶2内取出的时候，先将竖杆由取芯桶2上取下，通过竖杆控制横杆由取芯桶2上取下，之后通过拉动竖杆将限位件6上的弧形条片4向外拉动，整个过程更加便于将弧形条片4向外移出，相应的提高了取芯的便利度。
31.参阅图5，连接绳7与端部控制座5之间连接有挂钩组件17，挂钩组件17包括环形钩座171和挂钩件172，二者分别对应连接在端部控制座5和连接绳7上，且挂钩件172与取芯桶2的桶口相对应，当需要将端部控制座5与连接绳7连接在一起的时候，将挂钩件172挂接在相应的环形钩座171上，之后通过同步的收卷连接绳7，带动弧形条片4沿着滑槽3向内滑动，当需要将端部控制座5与连接绳7断开连接的时候，将挂钩件172由环形钩座171取下并将挂钩件172挂放在取芯桶2的桶口处，便于下次将连接绳7与端部控制座5连接在一起。
32.参阅图2和图3，收放控制机构9包括若干定位轮91、若干导向轮92和若干收卷盘93，连接绳7依次通过相应的定位轮91、导向轮92连接在收卷盘93上，取芯桶2上连接有用于统一控制收卷盘93收卷连接绳7的驱动环18，驱动环18上啮合连接有总驱动齿轮19，收卷盘93包括上下对称的限位板931和中间收卷柱932，上下对称的限位板931分别位于中间收卷柱932的两端，且上下对称的限位板931固定连接在取芯桶2上，中间收卷柱932转动连接在上下对称的限位板931之间，且中间收卷柱932延伸出上下对称的限位板931外通过齿轮与驱动环18啮合连接，且中间收卷柱932转动连接在取芯桶2上，通过转动总驱动齿轮19带动驱动环18转动，驱动环18在转动的同步的带动中间收卷柱932转动，通过中间收卷柱932的转动对连接绳7进行收卷处理。
33.参阅图2和图3，取芯桶2外的连接绳7上连接有自动增补组件20，自动增补组件20包括支撑连接座201、水平滑杆202和弹性复位件203，水平滑杆202的一端带有圆环另外一端带有配重块，支撑连接座201连接在取芯桶2上，水平滑杆202滑动连接在支撑连接座201上，连接绳7穿插在圆环内，弹性复位件203对称连接在支撑连接座201和水平滑杆202之间，在取芯桶2转动的过程中，受到离心力的作用水平滑杆202在支撑连接座201向外滑动，在滑动的过程中通过圆环将部分离心力作用在连接绳7上，在该力的作用下可对连接绳7进行一定程度的张紧，相应的通过端部控制座5可对弧形条片4进行张紧，可避免弧形条片4在钻芯的过程中，因其与芯体之间的摩擦力过大而影响其与取芯桶2连接的稳定性，相应的提高了钻芯过程的稳定性以及芯体的完好性。
34.工作原理：该用于地质勘探的钻孔取芯设备在钻心之前，先将设备本体1置于地面上钻孔取芯的位置，之后通过初始限位机构10对取芯桶2的位置进行限制，使取芯桶2精准
的由地面钻进至地下，之后持续的向下钻进直至完成钻芯工作并将芯体由地下移至地面，然后通过限位件6带动弧形条片4与端部控制座5组成了柱形罩向外移动，使芯体随着柱形罩的移动而移动，进而将芯体顺利的由端部控制座5内取出，且在取出的过程中减小了芯体与取芯桶2内侧壁之间的面积，有效降低了芯体由取芯桶2内取出时其与取芯桶2之间的摩擦力，相应的降低了芯体取出的难度且提高了取出的速度，与现有的技术相比，降低了取芯的难度，提高了取芯的效率，有效提高了取出芯体的完好度，同时在芯体取出的过程中，通过拼接清桶组件8对取芯桶进行清理，不仅可以避免内侧壁附着杂物而影响后续钻孔取芯的工作，而且在清理的过程还可以有效防止清理的杂物进入滑槽3内而影响弧形条片4在滑槽3内滑动的顺利度。
35.一种用于地质勘探的钻孔取芯方法，采用一种用于地质勘探的钻孔取芯设备配合完成，包括以下步骤：s1钻前准备:将钻孔取芯设备置于钻孔取芯的位置，并利用初始限位机构10对取芯桶2靠近取芯位置的端部进行定位；s2钻孔:启动驱动设备带动取芯桶2向取芯位置钻进直至完成钻芯工作，然后通过取芯桶2将芯体取出，其中在取芯桶2转进的过程中，当其到达预设的转进位置时，初始限位机构10自动停止对其限位，避免应长时间限位而影响取芯桶2的质量；s3取芯:通过弧形条片4将芯体由取芯桶2内取出。
36.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。