岩土工程勘察用钻进取样装置

权利要求书： 1.一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：包括：

钻头(1)，所述钻头(1)上端螺纹连接有取样杆(2)；所述取样杆(2)上端螺纹连接有钻杆(3)；所述取样杆(2)和和钻杆(3)均设置为空心结构；所述取样杆(2)上端为封闭状态，下端为敞开状态；

电动伸缩杆(4)，所述电动伸缩杆(4)固定连接于取样杆(2)上端内部；所述电动伸缩杆(4)下端固定连接有封堵块(5)，且封堵块(5)与取样杆(2)内侧滑动密封连接；

取样口(6)，所述取样口(6)设置有一组，并圆周均布于取样杆(2)表面靠近封堵块(5)的位置；

所述取样口(6)内部设置为刮片(7)；

所述刮片(7)与取样口(6)之间通过转销(8)转动连接，且转销(8)与取样口(6)之间设置有扭簧；所述封堵块(5)下侧固定连接有安装柱(9)；所述安装柱(9)表面均布有一组套管(10)；所述套管(10)内部滑动连接有推杆(11)；所述推杆(11)与安装柱(9)之间固定连接有压簧(12)；所述取样口(6)底部设置有倒角；

所述取样杆(2)外侧设置有一对弹性环(16)，且取样口(6)位于一对弹性环(16)之间；

所述弹性环(16)内侧与取样杆(2)之间固定连接有一对波纹状且具有弹性的折叠膜(17)；

所述弹性环(16)、折叠膜(17)与取样杆(2)之间构成气腔，且一对气腔之间通过管路互相连通；所述取样杆(2)内部设置有气管(18)和液管(19)；所述气管(18)一端与气腔连通，另一端穿过钻杆(3)内部并与外部气源连通；所述液管(19)一端延伸至一对弹性环(16)之间的取样杆(2)表面，另一端穿过钻杆(3)内部并与外部负压泵连通。

2.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述取样口(6)内部固定连接有挡块(13)。

3.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述推杆(11)远离安装柱(9)的一端固定连接有一对支板；一对所述支板之间固定连接有中心轴(14)；所述中心轴(14)外侧转动连接有导轮(15)，且导轮(15)与取样杆(2)内侧贴合。

4.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述取样杆(2)外侧靠近弹性环(16)的位置开设有环形槽(20)；所述弹性环(16)和折叠膜(17)均位于环形槽(20)内部。

5.根据权利要求4所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述弹性环(16)外侧表面涂覆有耐磨涂层。

6.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述电动伸缩杆(4)为多级伸缩杆。

7.根据权利要求3所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，其特征在于：所述导轮(15)表面圆周均布有一组弹性垫(21)；所述弹性垫(21)与导轮(15)之间构成的空腔中固定连接有弹性的吸水块(22)；所述弹性垫(21)中部开设有缺口(23)；所述导轮(15)内侧与吸水块(22)之间开设有导孔(24)。

说明书： 一种岩土工程勘察用钻进取样装置技术领域[0001] 本发明属于钻探设备技术领域，具体的说是一种岩土工程勘察用钻进取样装置。背景技术[0002] 在工程勘察过程中需要对岩心进行采样来分析当地的地质状况，通常是采用钻机将携带取样器的钻杆钻入地下，对目标岩心处的岩土进行取样，然后将钻杆和取样器取出，以获得岩心样本，分析样本的成分。[0003] 公开号为CN109488232A的中国专利公开了一种岩心取样钻机用取杆机构，包括提升机构、抓取主轴姿态变换机构和机械手抓取机构三部分，提升机构用于辅助提升或下放导轨上的移动滑块；抓取主轴姿态变换机构用于辅助改变转角连接块与抓取主轴的作业角度；机械手抓取机构用于辅助末端机械手从储杆箱中自动交替抓取两种及以上不同尺寸的杆件。应用该发明的技术方案，该发明的取杆机构通过钻机桅杆连接副安装在岩心取样钻机上，组装方便；该发明的取杆机构能够实现两种及以上不同尺寸的杆件(如钻杆、套管等)交替自动化抓取，并将储杆箱中的杆件自动加装到倾斜或垂直动力头处，或将动力头处的杆件拆卸到储杆箱中，降低工人的劳动强度，大大提高施工效率和施工安全。[0004] 针对上述现有的相关技术，发明人认为往往存在以下缺陷：现有技术中岩心钻进取样装置的取样口通常设置为敞开状态，在钻进过程中，取样装置还未到达目标深度，外界的岩土便已经提前通过取样口进入装置内部，导致无法准确获得目标深度的岩心样本，存在取样精度较低的问题。[0005] 为此，本发明提供一种岩土工程勘察用钻进取样装置。发明内容[0006] 为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。[0007] 本发明所采用的技术方案是：本发明所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，包括：[0008] 钻头，所述钻头上端螺纹连接有取样杆；所述取样杆上端螺纹连接有钻杆；所述取样杆和和钻杆均设置为空心结构；所述取样杆上端为封闭状态，下端为敞开状态；[0009] 电动伸缩杆，所述电动伸缩杆固定连接于取样杆上端内部；所述电动伸缩杆下端固定连接有封堵块，且封堵块与取样杆内侧滑动密封连接；[0010] 取样口，所述取样口设置有一组，并圆周均布于取样杆表面靠近封堵块的位置；[0011] 现有技术中岩心钻进取样装置的取样口通常设置为敞开状态，在钻进过程中，取样装置还未到达目标深度，外界的岩土便已经提前通过取样口进入装置内部，导致无法准确获得目标深度的岩心样本，存在取样精度较低的问题；此时本发明通过设置电动伸缩杆和封堵块，在钻进过程中，封堵块与取样口对齐并将取样口封堵，当取样杆到达目标深度的岩心处时，通过控制电动伸缩杆收缩，带动封堵块向上运动并将取样口开启，此时通过地面上的钻机带动钻杆、取样杆和钻头转动，则钻井中的岩土通过取样口进入取样杆内部（取样杆下端被钻头封堵），再通过电动伸缩杆带动封堵块下降，并将取样口重新封堵，从而对取样杆进行密封，防止装置上升过程中外界的岩土进入取样杆内部，并对样本造成污染的问题，提高岩心取样的准确性和精度。[0012] 优选的，所述取样口内部设置为刮片；通过设置刮片，取样杆在转动过程中，刮片能够刮取钻井侧壁上的岩土，提高岩土的获取效率，并且刮片还可以起到导向作用，将刮取下的岩土沿着刮片表面导入取样口内部，提高岩土样本的收集效率。[0013] 优选的，所述刮片与取样口之间通过转销转动连接，且转销与取样口之间设置有扭簧；所述封堵块下侧固定连接有安装柱；所述安装柱表面均布有一组套管；所述套管内部滑动连接有推杆；所述推杆与安装柱之间固定连接有压簧；所述取样口底部设置有倒角；刮片并非始终突出于取样杆表面，正常情况下刮片收纳在取样口内部，能够防止钻进过程中刮片被损坏，还可以降低钻进的阻力，当到达目标深度后，电动伸缩杆带动封堵块上升，进而推杆与取样口对齐，压簧推动推杆在套管内部滑动，进而推杆将刮片向外顶出，使得刮片突出于取样杆表面并能够刮取岩土，收集样本后，封堵块向下运动并将取样口封堵，此时推杆沿着倒角下降并重新收入套管内部，刮片则在扭簧的作用下重新收入取样口内部。[0014] 优选的，所述取样口内部固定连接有挡块；通过设置挡块，可以对刮片进行限位，防止刮片向外转动角度过大，并导致将扭簧损坏的问题，同时刮片在刮取岩土时挡块还可以对刮片进行支撑，防止刮片损坏。[0015] 优选的，所述推杆远离安装柱的一端固定连接有一对支板；一对所述支板之间固定连接有中心轴；所述中心轴外侧转动连接有导轮，且导轮与取样杆内侧贴合；通过设置导轮，封堵块上下运动的过程中，导轮能够在取样杆内侧表面滚动，从而降低磨损情况，并且导轮的设置能够便于推杆通过倒角处，提高本装置运行的流畅性。[0016] 优选的，所述取样杆外侧设置有一对弹性环，且取样口位于一对弹性环之间；所述弹性环内侧与取样杆之间固定连接有一对波纹状且具有弹性的折叠膜；所述弹性环、折叠膜与取样杆之间构成气腔，且一对气腔之间通过管路互相连通；所述取样杆内部设置有气管和液管；所述气管一端与气腔连通，另一端穿过钻杆内部并与外部气源连通；所述液管一端延伸至一对弹性环之间的取样杆表面，另一端穿过钻杆内部并与外部负压泵连通；钻进过程中通常需要向井中注入钻井液（具有润滑、降低磨损、将岩屑带出等作用，为现有技术），此时在取样之前，需要先通过气源和气管向气腔内部充入空气，促使折叠膜向外伸长膨胀，将一对弹性环撑大变形并压紧在钻井侧壁表面，使得井壁、取样杆与两对折叠膜之间形成相对独立的腔体，进而通过负压泵和液管将该腔体中的钻井液抽出，之后再进行收集样本工作，防止取样口打开后大量钻井液涌入取样杆内部，造成样本容量下降的问题，并减小钻井液对样本的污染。[0017] 优选的，所述取样杆外侧靠近弹性环的位置开设有环形槽；所述弹性环和折叠膜均位于环形槽内部；通过设置环形槽，正常情况下弹性环和折叠膜收纳在环形槽内部，能够防止钻进过程中弹性环和折叠膜被损坏，并降低钻进的阻力。[0018] 优选的，所述弹性环外侧表面涂覆有耐磨涂层；弹性环压紧在井壁表面后，取样杆会带动弹性环一同转动，通过设置耐磨涂层，可以提高弹性环的耐磨性能，延长弹性环的使用寿命。[0019] 优选的，所述电动伸缩杆为多级伸缩杆；多级伸缩杆的伸缩范围更广，将本装置提升至地面后，将钻头从取样杆上拆下，进而控制电动伸缩杆伸长，通过封堵块将取样杆中的岩土样本向外推出，实现样本的快速回收，无需采用震荡或泥浆冲洗的方式。[0020] 优选的，所述导轮表面圆周均布有一组弹性垫；所述弹性垫与导轮之间构成的空腔中固定连接有弹性的吸水块；所述弹性垫中部开设有缺口；所述导轮内侧与吸水块之间开设有导孔；将样本推出后，需要采用清水对取样杆内部进行清洗，以便于下次使用，清洗过程中通过控制电动伸缩杆不断伸缩，从而使得封堵块刮拭取样杆的内侧，并将清洗的污水不断向外推出，提高清洗效率，同时导轮也在取样杆内侧表面不断转动，水能够通过缺口进入弹性垫内部并被吸水块吸收，当弹性垫转动至取样杆表面时，缺口被取样杆封堵，且吸水块受到挤压，吸水块中被挤出的水通过导孔冲洗导轮内侧与中心轴之间的缝隙（该部位为死角，普通的水冲洗难以清洗干净），清理缝隙中残留的岩土，从而提高导轮后续工作时的转动效率。[0021] 本发明的有益效果如下：[0022] 1.本发明所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，通过设置电动伸缩杆和封堵块，在钻进过程中，封堵块与取样口对齐并将取样口封堵，当取样杆到达目标深度的岩心处时，通过控制电动伸缩杆收缩，带动封堵块向上运动并将取样口开启，此时通过地面上的钻机带动钻杆、取样杆和钻头转动，则钻井中的岩土通过取样口进入取样杆内部，再通过电动伸缩杆带动封堵块下降，并将取样口重新封堵，从而对取样杆进行密封，防止装置上升过程中外界的岩土进入取样杆内部，并对样本造成污染的问题，提高岩心取样的准确性和精度。[0023] 2.本发明所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，通过设置刮片，取样杆在转动过程中，刮片能够刮取钻井侧壁上的岩土，提高岩土的获取效率，并且刮片还可以起到导向作用，将刮取下的岩土沿着刮片表面导入取样口内部，提高岩土样本的收集效率。附图说明[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明。[0025] 图1是本发明的立体图；[0026] 图2是图1中A处局部放大图；[0027] 图3是本发明中取样杆的剖视图；[0028] 图4是图3中B处局部放大图；[0029] 图5是图4中C处局部放大图；[0030] 图6是本发明中导轮的剖视图。[0031] 图中：1、钻头；2、取样杆；3、钻杆；4、电动伸缩杆；5、封堵块；6、取样口；7、刮片；8、转销；9、安装柱；10、套管；11、推杆；12、压簧；13、挡块；14、中心轴；15、导轮；16、弹性环；17、折叠膜；18、气管；19、液管；20、环形槽；21、弹性垫；22、吸水块；23、缺口；24、导孔。具体实施方式[0032] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。[0033] 实施例一：[0034] 如图1至图5所示，本发明实施例所述的一种岩土工程勘察用钻进取样装置，包括：[0035] 钻头1，所述钻头1上端螺纹连接有取样杆2；所述取样杆2上端螺纹连接有钻杆3；所述取样杆2和和钻杆3均设置为空心结构；所述取样杆2上端为封闭状态，下端为敞开状态；

[0036] 电动伸缩杆4，所述电动伸缩杆4固定连接于取样杆2上端内部；所述电动伸缩杆4下端固定连接有封堵块5，且封堵块5与取样杆2内侧滑动密封连接；[0037] 取样口6，所述取样口6设置有一组，并圆周均布于取样杆2表面靠近封堵块5的位置；[0038] 现有技术中岩心钻进取样装置的取样口6通常设置为敞开状态，在钻进过程中，取样装置还未到达目标深度，外界的岩土便已经提前通过取样口6进入装置内部，导致无法准确获得目标深度的岩心样本，存在取样精度较低的问题；此时本发明通过设置电动伸缩杆4和封堵块5，在钻进过程中，封堵块5与取样口6对齐并将取样口6封堵，当取样杆2到达目标深度的岩心处时，通过控制电动伸缩杆4收缩，带动封堵块5向上运动并将取样口6开启，此时通过地面上的钻机带动钻杆3、取样杆2和钻头1转动，则钻井中的岩土通过取样口6进入取样杆2内部（取样杆2下端被钻头1封堵），再通过电动伸缩杆4带动封堵块5下降，并将取样口6重新封堵，从而对取样杆2进行密封，防止装置上升过程中外界的岩土进入取样杆2内部，并对样本造成污染的问题，提高岩心取样的准确性和精度。[0039] 所述取样口6内部设置为刮片7；通过设置刮片7，取样杆2在转动过程中，刮片7能够刮取钻井侧壁上的岩土，提高岩土的获取效率，并且刮片7还可以起到导向作用，将刮取下的岩土沿着刮片7表面导入取样口6内部，提高岩土样本的收集效率。[0040] 所述刮片7与取样口6之间通过转销8转动连接，且转销8与取样口6之间设置有扭簧；所述封堵块5下侧固定连接有安装柱9；所述安装柱9表面均布有一组套管10；所述套管10内部滑动连接有推杆11；所述推杆11与安装柱9之间固定连接有压簧12；所述取样口6底部设置有倒角；刮片7并非始终突出于取样杆2表面，正常情况下刮片7收纳在取样口6内部，能够防止钻进过程中刮片7被损坏，还可以降低钻进的阻力，当到达目标深度后，电动伸缩杆4带动封堵块5上升，进而推杆11与取样口6对齐，压簧12推动推杆11在套管10内部滑动，进而推杆11将刮片7向外顶出，使得刮片7突出于取样杆2表面并能够刮取岩土，收集样本后，封堵块5向下运动并将取样口6封堵，此时推杆11沿着倒角下降并重新收入套管10内部，刮片7则在扭簧的作用下重新收入取样口6内部。

[0041] 所述取样口6内部固定连接有挡块13；通过设置挡块13，可以对刮片7进行限位，防止刮片7向外转动角度过大，并导致将扭簧损坏的问题，同时刮片7在刮取岩土时挡块13还可以对刮片7进行支撑，防止刮片7损坏。[0042] 所述推杆11远离安装柱9的一端固定连接有一对支板；一对所述支板之间固定连接有中心轴14；所述中心轴14外侧转动连接有导轮15，且导轮15与取样杆2内侧贴合；通过设置导轮15，封堵块5上下运动的过程中，导轮15能够在取样杆2内侧表面滚动，从而降低磨损情况，并且导轮15的设置能够便于推杆11通过倒角处，提高本装置运行的流畅性。[0043] 所述取样杆2外侧设置有一对弹性环16，且取样口6位于一对弹性环16之间；所述弹性环16内侧与取样杆2之间固定连接有一对波纹状且具有弹性的折叠膜17；所述弹性环16、折叠膜17与取样杆2之间构成气腔，且一对气腔之间通过管路互相连通；所述取样杆2内部设置有气管18和液管19；所述气管18一端与气腔连通，另一端穿过钻杆3内部并与外部气源连通；所述液管19一端延伸至一对弹性环16之间的取样杆2表面，另一端穿过钻杆3内部并与外部负压泵连通；钻进过程中通常需要向井中注入钻井液（具有润滑、降低磨损、将岩屑带出等作用，为现有技术），此时在取样之前，需要先通过气源和气管18向气腔内部充入空气，促使折叠膜17向外伸长膨胀，将一对弹性环16撑大变形并压紧在钻井侧壁表面，使得井壁、取样杆2与两对折叠膜17之间形成相对独立的腔体，进而通过负压泵和液管19将该腔体中的钻井液抽出，之后再进行收集样本工作，防止取样口6打开后大量钻井液涌入取样杆

2内部，造成样本容量下降的问题，并减小钻井液对样本的污染。

[0044] 所述取样杆2外侧靠近弹性环16的位置开设有环形槽20；所述弹性环16和折叠膜17均位于环形槽20内部；通过设置环形槽20，正常情况下弹性环16和折叠膜17收纳在环形槽20内部，能够防止钻进过程中弹性环16和折叠膜17被损坏，并降低钻进的阻力。

[0045] 所述弹性环16外侧表面涂覆有耐磨涂层；弹性环16压紧在井壁表面后，取样杆2会带动弹性环16一同转动，通过设置耐磨涂层，可以提高弹性环16的耐磨性能，延长弹性环16的使用寿命。[0046] 所述电动伸缩杆4为多级伸缩杆；多级伸缩杆的伸缩范围更广，将本装置提升至地面后，将钻头1从取样杆2上拆下，进而控制电动伸缩杆4伸长，通过封堵块5将取样杆2中的岩土样本向外推出，实现样本的快速回收，无需采用震荡或泥浆冲洗的方式。[0047] 实施例二：[0048] 如图6所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述导轮15表面圆周均布有一组弹性垫21；所述弹性垫21与导轮15之间构成的空腔中固定连接有弹性的吸水块22；所述弹性垫21中部开设有缺口23；所述导轮15内侧与吸水块22之间开设有导孔24；将样本推出后，需要采用清水对取样杆2内部进行清洗，以便于下次使用，清洗过程中通过控制电动伸缩杆4不断伸缩，从而使得封堵块5刮拭取样杆2的内侧，并将清洗的污水不断向外推出，提高清洗效率，同时导轮15也在取样杆2内侧表面不断转动，水能够通过缺口23进入弹性垫21内部并被吸水块22吸收，当弹性垫21转动至取样杆2表面时，缺口23被取样杆2封堵，且吸水块22受到挤压，吸水块22中被挤出的水通过导孔24冲洗导轮15内侧与中心轴14之间的缝隙（该部位为死角，普通的水冲洗难以清洗干净），清理缝隙中残留的岩土，从而提高导轮15后续工作时的转动效率。[0049] 工作原理：通过设置电动伸缩杆4和封堵块5，在钻进过程中，封堵块5与取样口6对齐并将取样口6封堵，当取样杆2到达目标深度的岩心处时，通过控制电动伸缩杆4收缩，带动封堵块5向上运动并将取样口6开启，此时通过地面上的钻机带动钻杆3、取样杆2和钻头1转动，则钻井中的岩土通过取样口6进入取样杆2内部（取样杆2下端被钻头1封堵），再通过电动伸缩杆4带动封堵块5下降，并将取样口6重新封堵，从而对取样杆2进行密封，防止装置上升过程中外界的岩土进入取样杆2内部，并对样本造成污染的问题，提高岩心取样的准确性和精度；通过设置刮片7，取样杆2在转动过程中，刮片7能够刮取钻井侧壁上的岩土，提高岩土的获取效率，并且刮片7还可以起到导向作用，将刮取下的岩土沿着刮片7表面导入取样口6内部，提高岩土样本的收集效率；刮片7并非始终突出于取样杆2表面，正常情况下刮片7收纳在取样口6内部，能够防止钻进过程中刮片7被损坏，还可以降低钻进的阻力，当到达目标深度后，电动伸缩杆4带动封堵块5上升，进而推杆11与取样口6对齐，压簧12推动推杆11在套管10内部滑动，进而推杆11将刮片7向外顶出，使得刮片7突出于取样杆2表面并能够刮取岩土，收集样本后，封堵块5向下运动并将取样口6封堵，此时推杆11沿着倒角下降并重新收入套管10内部，刮片7则在扭簧的作用下重新收入取样口6内部；通过设置挡块13，可以对刮片7进行限位，防止刮片7向外转动角度过大，并导致将扭簧损坏的问题，同时刮片7在刮取岩土时挡块13还可以对刮片7进行支撑，防止刮片7损坏；通过设置导轮15，封堵块5上下运动的过程中，导轮15能够在取样杆2内侧表面滚动，从而降低磨损情况，并且导轮15的设置能够便于推杆11通过倒角处，提高本装置运行的流畅性；钻进过程中通常需要向井中注入钻井液（具有润滑、降低磨损、将岩屑带出等作用，为现有技术），此时在取样之前，需要先通过气源和气管18向气腔内部充入空气，促使折叠膜17向外伸长膨胀，将一对弹性环16撑大变形并压紧在钻井侧壁表面，使得井壁、取样杆2与两对折叠膜17之间形成相对独立的腔体，进而通过负压泵和液管19将该腔体中的钻井液抽出，之后再进行收集样本工作，防止取样口6打开后大量钻井液涌入取样杆2内部，造成样本容量下降的问题，并减小钻井液对样本的污染；通过设置环形槽20，正常情况下弹性环16和折叠膜17收纳在环形槽20内部，能够防止钻进过程中弹性环16和折叠膜17被损坏，并降低钻进的阻力；弹性环16压紧在井壁表面后，取样杆2会带动弹性环16一同转动，通过设置耐磨涂层，可以提高弹性环16的耐磨性能，延长弹性环16的使用寿命；多级伸缩杆的伸缩范围更广，将本装置提升至地面后，将钻头1从取样杆2上拆下，进而控制电动伸缩杆4伸长，通过封堵块5将取样杆2中的岩土样本向外推出，实现样本的快速回收，无需采用震荡或泥浆冲洗的方式；将样本推出后，需要采用清水对取样杆2内部进行清洗，以便于下次使用，清洗过程中通过控制电动伸缩杆4不断伸缩，从而使得封堵块5刮拭取样杆2的内侧，并将清洗的污水不断向外推出，提高清洗效率，同时导轮15也在取样杆2内侧表面不断转动，水能够通过缺口23进入弹性垫21内部并被吸水块22吸收，当弹性垫21转动至取样杆2表面时，缺口23被取样杆2封堵，且吸水块22受到挤压，吸水块22中被挤出的水通过导孔24冲洗导轮15内侧与中心轴14之间的缝隙（该部位为死角，普通的水冲洗难以清洗干净），清理缝隙中残留的岩土，从而提高导轮15后续工作时的转动效率。

[0050] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。