一种水文地质探测用钻孔装置的制作方法

1.本发明涉及水文地质器械技术领域，具体为一种水文地质探测用钻孔装置。


背景技术：

2.河床泥沙监测是为水利部门研究我国山川地形中水土流失、污染物聚集地等生态环境演变的重要数据支撑。为了获取数据需要在山川河流的河床内进行泥沙取样，科研人员通过对河床内的泥沙进行定点抽取化验等手段来研究泥沙中的物质含量，以便为后续的水利防控工作带来必要的技术支撑。
3.目前在泥沙取样的过程中，技术人员采用传统的取样器进行取样，该取样器均是利用螺旋取样杆钻探到河床泥沙层内的一定深度后，让泥沙黏贴在螺旋取样杆的螺旋间槽内，然后进行采集，但是螺旋取样杆很难适用于较深水域，对于较深水域的采样，一般采用重力法采样，即靠外力将采样筒扎入河床中进行采样，此类方法因采样筒高速砸入河床，沙样与筒壁之间将产生很大的剪切力而使得沙样变现，难以满足沙样保真需求。
4.为此，我们提出一种水文地质探测用钻孔装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水文地质探测用钻孔装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水文地质探测用钻孔装置，包括壳体，所述壳体内开设有空腔，所述壳体内设置有用于钻取河床泥沙的钻孔机构，所述壳体形状为圆柱形，所述壳体外侧设置有用于稳定钻孔机构钻孔的推动组件，所述壳体远离钻孔装置一侧设置有钢索。
7.优选的，所述壳体内设置有电机，所述电机内部转轴端部连接有锥齿轮一，所述壳体外侧设置有多个贯穿壳体的转动杆，所述转动杆靠近锥齿轮一一侧设置有与锥齿轮一啮合的锥齿轮二，所述转动杆远离锥齿轮二一端连接有推进件。
8.优选的，所述壳体内设置有固定电机的固定筒，所述固定筒外连接有多个固定杆，所述固定杆端部设置有与壳体内壁相抵接的固定板，所述固定板与壳体内壁通过螺栓二连接。
9.优选的，所述推进件还包括与转动杆连接的导流罩，所述导流罩内设置有多个支架，所述支架中部连接有防水电机二，所述防水电机二内部转轴端部连接有螺旋桨。
10.优选的，所述导流罩靠近壳体一侧设置有连接筒，所述连接筒边缘处设置有滑块，所述壳体外开设有配合滑块转动的滑槽。
11.优选的，所述钻孔机构还包括防水电机一，所述防水电机一内部转轴端部连接有螺旋杆，所述壳体与防水电机一之间设置有隔板，所述隔板中部贯穿设置有与锥齿轮一连接的丝杆，所述防水电机一一侧设置有配合丝杆使用的丝杆套，所述防水电机一位于丝杆一侧圆周阵列设置有导向杆，所述防水电机一表面连接有套筒，所述套筒一侧开设有配合
导向杆插入的开口。
12.优选的，所述导向杆与防水电机一连接处开设有通孔一，所述防水电机一表面开设有与通孔一相对应的螺纹孔一，所述导向杆位于通孔一处连接有与螺纹孔一螺纹连接的螺栓一。
13.优选的，所述导向杆与套筒滑动连接，所述导向杆外开设有条形凹槽，所述防水电机一表面贯穿有多个连接通孔，所述防水电机一位于靠近螺旋杆一侧的连接通孔内设置有用于避免杂质进入连接通孔内的滤网。
14.优选的，所述壳体远离钻孔机构一侧连接有顶盖，所述壳体内设置有支撑顶盖的的固定架，所述顶盖与固定架之间通过螺栓三固定，所述固定架与壳体之间设置有加强筋。
15.优选的，所述顶盖中部设置有防水轴承，所述防水轴承内壁与钢索固定连接，所述顶盖边缘处设置有密封板，通过防水轴承使得钢索与壳体转动连接。
16.本发明至少具备以下有益效果：通过钻孔机构在河床底部钻孔取样时，启动推动组件可稳定壳体同时抵消钻孔机构在钻取过程中的反作用力，从而达到稳定钻取的目的，进而满足沙样保真需求，相对于现有技术中，由于目前在泥沙取样的过程中，技术人员采用传统的取样器进行取样，该取样器均是利用螺旋取样杆钻探到河床泥沙层内的一定深度后，让泥沙黏贴在螺旋取样杆的螺旋间槽内，然后进行采集，但是螺旋取样杆很难适用于较深水域，对于较深水域的采样，一般采用重力法采样，即靠外力将采样筒扎入河床中进行采样，此类方法因采样筒高速砸入河床，沙样与筒壁之间将产生很大的剪切力而使得沙样变现，难以满足沙样保真需求，本发明，通过启动电机，电机带动锥齿轮一转动，从而使得锥齿轮一带动锥齿轮二转动，锥齿轮二带动与转动杆连接的推进件转动，采用此设计，可通过在壳体中轴线上设置的电机同时带动推进件转动的同时，保持了整个装置重心在圆柱形壳体中轴线上，启动推进件即可对壳体以中轴线位置为圆心提供扭动力，进而当钻孔机构在钻取河床时，钻孔机构在推动组件的推动下稳定钻取河床，达到钻取取样的目的，装置在水中以钢索悬挂的状态下稳定取样。
附图说明
17.图1为本发明整体结构示意图；
18.图2为本发明另一角度结构图；
19.图3为本发明爆炸结构图；
20.图4为本发明图3中a部分放大结构图；
21.图5为本发明图3中a部分放大结构图；
22.图6为本发明推动组件结构图；
23.图7为本发明图6中c部分放大结构图；
24.图8为本发明导向杆结构图；
25.图9为本发明内部结构图；
26.图10为本发明电机转动时装置受力分析图；
27.图11为本发明推动件与壳体平行时受力分析图；
28.图12为本发明推动件与壳体垂直时受力分析图；
29.图13为本发明实施例二结构图。
30.图中：1-壳体；2-钻孔机构；3-推动组件；4-钢索；31-电机；32-锥齿轮一；33-锥齿轮二；34-转动杆；35-推进件；361-固定筒；362-固定杆；363-固定板；364-螺栓二；351-导流罩；352-支架；353-防水电机二；354-螺旋桨；341-连接筒；342-滑块；343-滑槽；51-隔板；52-丝杆；53-丝杆套；54-导向杆；55-套筒；21-防水电机一；22-螺旋杆；561-螺栓一；562-通孔一；563-螺纹孔一；541-凹槽；542-连接通孔；543-滤网；61-顶盖；62-螺栓三；63-固定架；64-加强筋；65-防水轴承；66-密封板；71-圆架；72-支撑矩形杆；73-锥体。
具体实施方式
31.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。
32.实施例一
33.请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种水文地质探测用钻孔装置，包括壳体1，所述壳体1内开设有空腔，所述壳体1内设置有用于钻取河床泥沙的钻孔机构2，所述壳体1形状为圆柱形，圆柱形的壳体1在水中转动时阻力较小，所述壳体1外侧设置有用于稳定钻孔机构2钻孔的推动组件3，所述壳体1远离钻孔装置一侧设置有钢索4，通过钻孔机构2在河床底部钻孔取样时，启动推动组件3可稳定壳体1同时抵消钻孔机构2在钻取过程中的反作用力，从而达到稳定钻取的目的，进而满足沙样保真需求。
34.所述壳体1内设置有电机31，电机31设置与壳体1中轴线上，所述电机31内部转轴端部连接有锥齿轮一32，锥齿轮一32与电机31内部转轴端部固定连接，且电机31内部转轴端部朝向钻孔机构2一侧，所述壳体1外侧设置有多个贯穿壳体1的转动杆34，转动杆34与壳体1转动连接，所述转动杆34靠近锥齿轮一32一侧设置有与锥齿轮一32啮合的锥齿轮二33，锥齿轮二33与转动杆34固定连接，所述转动杆34远离锥齿轮二33一端连接有推进件35，通过启动电机31，电机31带动锥齿轮一32转动，从而使得锥齿轮一32带动锥齿轮二33转动，锥齿轮二33带动与转动杆34连接的推进件35转动，采用此设计，可通过在壳体1中轴线上设置的电机31同时带动推进件35转动的同时，保持了整个装置重心在圆柱形壳体1中轴线上，启动推进件35即可对壳体1以中轴线位置为圆心提供扭动力，进而当钻孔机构2在钻取河床时，钻孔机构2在推动组件3的推动下稳定钻取河床，达到钻取取样的目的，装置在水中以钢索4悬挂的状态下稳定取样。
35.所述壳体1内设置有固定电机31的固定筒361，电机31与固定筒361内壁固定连接，所述固定筒361外固定连接有多个固定杆362，固定杆362共有三组，且圆周阵列与固定筒361外壁上，所述固定杆362端部设置有与壳体1内壁相抵接的固定板363，固定板363与固定杆362固定连接，所述固定板363与壳体1内壁通过螺栓二364螺纹连接，通过将固定筒361外侧的固定杆362上的固定板363通过螺栓二364固定在壳体上1上，进而达到固定电机31的同时，为电机31带动锥齿轮一32转动时提供支持。
36.所述推进件35还包括与转动杆34连接的导流罩351，导流罩351对螺旋桨354提供一定的保护，所述导流罩351内设置有多个支架352，支架352与导流罩351内壁固定连接，支架352与防水电机二353固定连接，所述支架352中部连接有防水电机二353，所述防水电机
二353内部转轴端部连接有螺旋桨354，启动防水电机二353带动螺旋桨354转动，即可使得螺旋桨354通过推动水流产生动力。
37.所述导流罩351靠近壳体1一侧设置有连接筒341，连接筒341与导流罩351固定连接，所述连接筒341边缘处设置有滑块342，滑块342为圆形，滑块342与连接筒341固定连接，所述壳体1外开设有配合滑块342转动的滑槽343，连接筒341可以避免水进入壳体1内部，连接筒341配合滑块342可使得导流罩351转动时更加稳定。
38.所述钻孔机构2还包括防水电机一21，防水电机一21外侧设置有密封环，防水电机一21与壳体1内壁滑动连接，所述防水电机一21内部转轴端部固定连接有螺旋杆22，所述壳体1与防水电机一21之间设置有隔板51，隔板51与壳体1内壁固定连接，所述隔板51中部贯穿设置有与锥齿轮一32固定连接的丝杆52，丝杆52与隔板51中部转动连接，所述防水电机一21一侧设置有配合丝杆52使用的丝杆套53，丝杆套53与防水电机一21顶部固定连接，所述防水电机一21位于丝杆52一侧圆周阵列设置有导向杆54，所述防水电机一21表面连接有套筒55，套筒55与隔板51固定连接，所述套筒55一侧开设有配合导向杆54插入的开口，电机31带动锥齿轮一32转动时，锥齿轮一32带动丝杆52转动，防水电机一21在丝杆套53和导向杆54的配合下，沿着导向杆54的方向移动，从而使得螺纹杆22可插入河床内。
39.所述导向杆54与防水电机一21连接处开设有通孔一562，所述防水电机一21表面开设有与通孔一562相对应的螺纹孔一563，通孔一562和螺纹孔一563共设有四组，并圆周阵列开设与导向杆54和防水电机一21上，所述导向杆54位于通孔一562处连接有与螺纹孔一563螺纹连接的螺栓一561，通过螺栓一561即可将导向杆54固定在防水电机一21顶部。
40.所述导向杆54与套筒55滑动连接，所述导向杆54外开设有条形凹槽541，凹槽54共有四组并阵列开设与导向杆54外壁，所述防水电机一21表面贯穿有多个连接通孔542，连接通孔542使得壳体1内部与外界连通，所述防水电机一21位于靠近螺旋杆22一侧的连接通孔542内设置有用于避免杂质进入连接通孔542内的滤网543，滤网543与防水电机一21固定连接，当防水电机一21在丝杆52带动下沿着壳体1内壁向下移动时，河床内的水会通过连接通孔542进入壳体1内部，进而使得内外压强相等，导向杆54从套筒55向下移动时，壳体1内的水会通过凹槽541进入套筒55内，进而使得套筒55内部压强与外界相等，通过在导向杆54外开设凹槽541，从而使得导向杆54与套筒55贴合的同时使得水流可以流通，进而使得防水电机一21可以稳定的滑动同时使得套筒55内外压强相等。
41.所述壳体1远离钻孔机构2一侧连接有顶盖61，所述壳体1内设置有支撑顶盖的61的固定架63，固定架63与加强筋64一体式连接并与壳体1内壁固定连接，所述顶盖61与固定架63之间通过螺栓三62固定，所述固定架63与壳体1之间设置有加强筋64，加强筋64可对顶盖61进行支撑。
42.所述顶盖61中部设置有防水轴承65，所述防水轴承65内壁与钢索4固定连接，所述顶盖61边缘处设置有密封板66，密封板66与顶盖61固定连接并于壳体1顶部边缘抵触连接，通过防水轴承65使得钢索4与壳体1转动连接。
43.使用说明：当使用者需要采取河床底部泥沙样本时，可通过放下钢索4，使得钢索4吊着装置向河床底部下潜，当装置与河床底部距离合适时，启动电机31使得，电机31带动推进件35转动，同时电机锥齿轮一32带动丝杆52转动从而使得推动组件3向河床底部插入，此时装置在竖直方向上受到竖直向上的钢索4的拉力f拉，水对装置竖直向上的浮力f浮和螺
纹杆22在向下移动时河床底部对装置的反作用力f支，在装置竖直向下的作用力下有装置自身的重力g，装置顶部水产生的压力f压，四个螺旋桨354转动时在竖直方向的分力f2螺，螺纹杆22在河床底部转动时的力f2钻，装置在水平方向有螺纹杆22在河床底部转动时对装置产生的扭力f1钻和四个螺旋桨354在水平方向的分力f1螺，当f1螺等于f1钻时，整个壳体1在水平方向上保持不动，当f拉 f浮 f支小于g f压 f2螺 f2钻时，整个装置在水平方向保持不动的情况下，装置带动螺纹杆22向下移动的同时采取河床底部的泥沙，当电机31带动带动推动件35转动至与壳体1竖直方向平行时，装置在竖直向上的方向受到钢索4的拉力f拉，水对装置竖直向上的浮力f浮和螺纹杆22在向下移动时河床底部对装置的反作用力f支，装置在竖直向下的方向上受到装置自身的重力g，装置顶部水产生的压力f压，螺纹杆22在河床底部转动时的力f2钻，水平方向上受到螺纹杆22在河床底部转动时对装置产生的扭力f1钻和四个螺旋桨354在水平方向的f螺，当f螺与f1钻相等时，装置在水平方向不动，当f拉 f浮 f支小于g f压 f2钻时，整个装置在水平方向保持不动的情况下，装置带动螺纹杆22向下移动的同时采取河床底部的泥沙，当装置采取泥沙完毕后，使用者可关闭钻孔机构2，并将推动件转动至与壳体1方向垂直，并开启推动件，此时装置在竖直向上的方向上受到钢索4的拉力f拉，水对装置竖直向上的浮力f浮和螺旋桨354转动时产生的推动力f螺，在装置竖直向下的作用力下有装置自身的重力g，装置顶部水产生的压力f压，此时当使用者通过拉动钢索4并配合螺旋桨354产生的推力f螺大于装置自身的重力g和水压产生的f压时，装置即可向上移动。
44.根据上述实施例一，请参照图13，本发明提供另一种解决方案，实施例二：所述壳体1外侧还连接有圆架71，所述圆架71外侧圆周阵列设置有四组支撑矩形杆72，支撑矩形杆72端部连接有锥体73，当装置在河床底部采样时，支撑矩形杆72可以对装置提供稳固作用的同时锥体73可深入河床底部，从而避免壳体1转动造成螺纹杆22打滑。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
46.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。