权利要求
1.一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，包括：
外钻筒(1)，用于对地质进行钻探;
取芯钻筒(2)，用于对外钻筒(1)钻探产生的岩心进行取芯钻探;
出样筒(3)，与取芯钻筒(2)之间形成出样间隙(4)，在出样间隙(4)内设有用于将钻探产生的岩心碎屑沿出样筒(3)轴向向上输出的出样件(3-1)，出样筒(3)与外钻筒(1)轴向滑动连接，以将外钻筒(1)上的转动动力传递至出样筒(3)上;
取芯锁止机构(5)，滑动安装在取芯钻筒(2)的端部，通过取芯锁止机构(5)在取芯钻筒(2)上滑移，调节取芯锁止机构(5)的宽度，将岩心锁止在取芯钻筒(2)和出样间隙(4)内;
驱动机构(6)，分别与外钻筒(1)、取芯钻筒(2)连接，通过驱动机构(6)驱动外钻筒(1)相对取芯钻筒(2)转动。
2.根据权利要求1所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述取芯锁止机构(5)包括第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)和撑开导向件，所述第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)滑动安装在取芯钻筒(2)上，通过第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)相对取芯钻筒(2)移动来改变第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)之间的间距，以将岩心锁止在取芯钻筒(2)和出样间隙(4)内，撑开导向件分别与第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)连接，用于驱动第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)同时移动。
3.根据权利要求2所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述撑开导向件包括导向杆(5-3)，导向杆(5-3)滑动安装在取芯钻筒(2)上，第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)分别滑动安装在导向杆(5-3)的两端，在导向杆(5-3)与第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)之间分别设有第一弹簧(5-4)和第二弹簧(5-5)，用于对第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)施加朝向导向杆(5-3)中部的弹性力。
4.根据权利要求3所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述撑开导向件还包括冲击钻杆(5-6)，冲击钻杆(5-6)与导向杆(5-3)固定连接，且冲击钻杆(5-6)的端部伸出取芯钻筒(2)的端面外侧，用于对岩土进行钻探。
5.根据权利要求4所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述导向杆(5-3)上安装有冲击弹簧(5-7)，冲击弹簧(5-7)与取芯钻筒(2)抵接，通过冲击弹簧(5-7)对导向杆(5-3)施加将第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)撑开的作用力和对冲击钻杆(5-6)提供钻探用的往复作用力。
6.根据权利要求4所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述取芯钻筒(2)内设有截断机构(7)，所述冲击钻杆(5-6)上设有多个驱动环(5-8)，通过冲击钻杆(5-6)相对截断机构(7)移动，实现多个驱动环(5-8)驱动截断机构(7)往复运动。
7.根据权利要求6所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述截断机构(7)包括用于对岩心进行截断的截断轴(7-1)和用于驱动截断轴(7-1)复位的截断弹簧(7-2)，截断轴(7-1)与驱动环(5-8)适配，通过驱动环(5-8)带动截断轴(7-1)滑移。
8.根据权利要求2所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述取芯钻筒(2)的两侧侧壁上分别设有用于安装第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)的第一导向槽(2-1)和第二导向槽(2-2)，通过第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)分别在第一导向槽(2-1)、第二导向槽(2-2)内滑移来改变第一锁止块(5-1)、第二锁止块(5-2)之间的间距。
9.根据权利要求1所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述出样件(3-1)固定在出样筒(3)内壁上，在出样筒(3)上设有出样槽(3-2)，在出样槽(3-2)内可拆式安装有挡板(3-3)。
10.根据权利要求1所述的一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，其特征在于，所述外钻筒(1)的内侧设有卡槽(1-1)和限位筋(1-2)，出样筒(3)的底部插接在卡槽(1-1)内，限位筋(1-2)与出样筒(3)连接，以将外钻筒(1)的转动动力传递至出样筒(3)上。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于钻杆取芯技术领域，具体涉及一种矿山勘探取样的取芯钻探装置。
背景技术
[0002]岩心是研究和了解地下地质和矿产情况的重要实物地质资料，在进行地质找矿勘测工作时，可通过岩心取样装置来对岩心进行取样工作，取样时可先通过环状岩心钻头来进行钻孔工作，再向井内下入取样工具，取出岩心样品，方便根据岩心样品来判断地质矿产情况。申请号为202323401531.5的实用新型公开了一种地质找矿用岩心取样装置，通过取芯筒钻对地质进行钻孔取样，而这种环状的取芯筒钻在使用时存在以下不足：(1)在取芯时，通过形成取芯筒钻负压使得岩心随着取芯筒钻一同取出，当岩心质地松散时，岩心容易从取芯筒钻内掉落;(2)需要在钻探后将岩心取出才能知晓所在区域的地质信息，无法在钻进过程中获取岩心的地质信息，不利于钻探人员快速判断是否进行进一步钻探。
发明内容
[0003]针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，可以在钻探过程中获取岩心的地质信息，便于钻探人员快速进行下一步作业，同时可以更好的将岩心固定在钻杆内，防止岩心发生掉落现象。
[0004]为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，
一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，包括：
外钻筒，用于对地质进行钻探;
取芯钻筒，用于对外钻筒钻探产生的岩心进行取芯钻探;
出样筒，与取芯钻筒之间形成出样间隙，在出样间隙内设有用于将钻探产生的岩心碎屑沿出样筒轴向向上输出的出样件，出样筒与外钻筒轴向滑动连接，以将外钻筒上的转动动力传递至出样筒上;
取芯锁止机构，滑动安装在取芯钻筒的端部，通过取芯锁止机构在取芯钻筒上滑移，调节取芯锁止机构的宽度，将岩心锁止在取芯钻筒和出样间隙内;
驱动机构，分别与外钻筒、取芯钻筒连接，通过驱动机构驱动外钻筒相对取芯钻筒转动。
[0005]作为本发明的一种优选方案，所述取芯锁止机构包括第一锁止块、第二锁止块和撑开导向件，所述第一锁止块、第二锁止块滑动安装在取芯钻筒上，通过第一锁止块、第二锁止块相对取芯钻筒移动来改变第一锁止块、第二锁止块之间的间距，以将岩心锁止在取芯钻筒和出样间隙内，撑开导向件分别与第一锁止块、第二锁止块连接，用于驱动第一锁止块、第二锁止块同时移动。
[0006]作为本发明的一种优选方案，所述撑开导向件包括导向杆，导向杆滑动安装在取芯钻筒上，第一锁止块、第二锁止块分别滑动安装在导向杆的两端，在导向杆与第一锁止块、第二锁止块之间分别设有第一弹簧和第二弹簧，用于对第一锁止块、第二锁止块施加朝向导向杆中部的弹性力。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述撑开导向件还包括冲击钻杆，冲击钻杆与导向杆固定连接，且冲击钻杆的端部伸出取芯钻筒的端面外侧，用于对岩土进行钻探。
[0008]作为本发明的一种优选方案，所述导向杆上安装有冲击弹簧，冲击弹簧与取芯钻筒抵接，通过冲击弹簧对导向杆施加将第一锁止块、第二锁止块撑开的作用力和对冲击钻杆提供钻探用的往复作用力。
[0009]作为本发明的一种优选方案，所述取芯钻筒内设有截断机构，所述冲击钻杆上设有多个驱动环，通过冲击钻杆相对截断机构移动，实现多个驱动环驱动截断机构往复运动。
[0010]作为本发明的一种优选方案，所述截断机构包括用于对岩心进行截断的截断轴和用于驱动截断轴复位的截断弹簧，截断轴与驱动环适配，通过驱动环带动截断轴滑移。
[0011]作为本发明的一种优选方案，所述取芯钻筒的两侧侧壁上分别设有用于安装第一锁止块、第二锁止块的第一导向槽和第二导向槽，通过第一锁止块、第二锁止块分别在第一导向槽、第二导向槽内滑移来改变第一锁止块、第二锁止块之间的间距。
[0012]作为本发明的一种优选方案，所述出样件固定在出样筒内壁上，在出样筒上设有出样槽，在出样槽内可拆式安装有挡板。
[0013]作为本发明的一种优选方案，所述外钻筒的内侧设有卡槽和限位筋，出样筒的底部插接在卡槽内，限位筋与出样筒连接，以将外钻筒的转动动力传递至出样筒上。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是，(1)在外钻筒的内侧设置了出样筒、取芯钻筒，以便于在取芯时获得出样间隙内和取芯钻筒内两部分的地质样本，增加后续实验用的样本数量。
[0015](2)在钻探过程中，通过出样间隙将钻探产生的岩心碎屑排出，便于工作人员初步获取钻探进度以及钻探过程中的地质信息，从而便于工作人员对后续的钻探作业进行安排，提高钻探效率。
[0016](3)通过取芯锁止机构将钻探产生的岩心、岩心碎屑锁止在出样间隙、取芯钻筒内，防止由于岩心、岩心碎屑较为松散而从出样间隙、取芯钻筒内掉落。
[0017](4)通过冲击钻杆、冲击弹簧配合对外钻筒钻探产生的岩心进行进一步钻探，形成出样的岩心碎屑和取样的岩心，同时在获取取样岩心时，冲击弹簧可以用于驱动取芯锁止机构展开，从而将岩心锁止在出样间隙、取芯钻筒内。
附图说明
[0018]在图1是本装置的剖视图。
[0019]图2是A处的局部放大图。
[0020]图3是B处的局部放大图。
[0021]图4是出样筒的结构示意图。
[0022]图5是外钻筒的结构示意图。
[0023]附图标记：外钻筒1，卡槽1-1，限位筋1-2，取芯钻筒2，第一导向槽2-1，第二导向槽2-2，钻头部2-3，锥形部2-4，存储部2-5，通槽2-6，冲击滑槽2-7，出样筒3，出样件3-1，出样槽3-2，挡板3-3，卡槽3-4，出样间隙4，取芯锁止机构5，第一锁止块5-1，第二锁止块5-2，导向杆5-3，第一弹簧5-4，第二弹簧5-5，冲击钻杆5-6，冲击弹簧5-7，驱动环5-8，限位环5-9，滑块5-10，驱动机构6，主齿轮6-1，传动齿轮6-2，齿圈6-3，传动箱6-4，第一连接套筒6-5，排放槽6-6，第二连接套筒6-7，截断机构7，截断轴7-1，截断弹簧7-2。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本发明进行进一步描述。
[0025]如图1所示，一种矿山勘探取样的取芯钻探装置，包括外钻筒1、取芯钻筒2、出样筒3和驱动机构6，外钻筒1用于对地质进行钻探，出样筒3布设在外钻筒1的内侧，且与外钻筒1轴向滑动连接，以将外钻筒1上的转动动力传递至出样筒3上，使得出样筒3可以随着外钻筒1转动，并且出样筒3、外钻筒1可以沿轴线方向进行拆分，取芯钻筒2用于对外钻筒1钻探产生的岩心进行取芯钻探，布设在出样筒3的中部，在出样筒3与取芯钻筒2之间形成出样间隙4，在出样间隙4内设有出样件3-1，驱动机构6分别与外钻筒1、取芯钻筒2连接，通过驱动机构6驱动外钻筒1相对取芯钻筒2转动，以便于在钻探过程中通过出样件3-1将钻探产生的岩心碎屑输出至出样筒3的顶部。
[0026]本取芯钻探装置在钻探过程中，通过出样件3-1将出样间隙4内的岩心碎屑输送至出样筒3的顶部，便于钻探人员对钻探过程中的地质成分进行观察，从而便于钻探人员对是否进一步下钻进行判断，通过取芯钻筒2对岩心进行存储，以便于取芯后钻探人员对地质层结构进行分析。
[0027]在取芯过程中，需要将取芯钻筒2从外钻筒1内取出，为防止取样间隙4内的岩心碎屑影响取芯钻筒2的拔出，出样筒3与取芯钻筒2同时取出。为保证出样筒3、取芯钻筒2同时取出，在取芯钻筒2的底部滑动安装有取芯锁止机构5，通过取芯锁止机构5在取芯钻筒2上滑移，来调节取芯锁止机构5的宽度，从而将岩心、岩心碎屑锁止在取芯钻筒2和出样间隙4内，通过出样间隙4内的岩心碎屑将出样筒3、取芯钻筒2卡紧，从而实现出样筒3、取芯钻筒2同时取出。
[0028]如图2所示，取芯锁止机构5包括第一锁止块5-1、第二锁止块5-2和撑开导向件，第一锁止块5-1、第二锁止块5-2滑动安装在取芯钻筒2上，通过第一锁止块5-1、第二锁止块5-2相对取芯钻筒2移动来改变第一锁止块5-1、第二锁止块5-2之间的间距，以将岩心锁止在取芯钻筒2和出样间隙4内;撑开导向件分别与第一锁止块5-1、第二锁止块5-2连接，用于驱动第一锁止块5-1、第二锁止块5-2同时移动，保证同时对取芯钻筒2、出样间隙4内的岩心进行支撑，防止岩心从取芯钻筒2、出样间隙4内掉落。在一些优选的实施方式中，多个第一锁止块5-1均匀布设在取芯钻筒2的外侧壁上，多个第二锁止块5-2均匀布设在取芯钻筒2的内侧壁上，从而对取芯钻筒2内外两侧的岩心进行支撑。
[0029]撑开导向件包括导向杆5-3、第一弹簧5-4和第二弹簧5-5，导向杆5-3滑动安装在取芯钻筒2上，第一锁止块5-1、第二锁止块5-2分别滑动安装在导向杆5-3的两端，在导向杆5-3的两端分别设有限位环5-9，第一弹簧5-4布设在限位环5-9、第一锁止块5-1之间，第二弹簧5-5设置在限位环5-9第二锁止块5-2之间，用于对第一锁止块5-1、第二锁止块5-2施加朝向导向杆5-3中部的弹性力，在常态下第一锁止块5-1、第二锁止块5-2处于收缩状态，防止第一锁止块5-1、第二锁止块5-2对岩心钻探造成影响。
[0030]如图2所示，取芯钻筒2包括钻头部2-3、锥形部2-4和存储部2-5，钻头部2-3通过锥形部2-4与存储部2-5连接，钻头部2-3用于对外钻筒1钻探形成的岩心进行进一步钻探，以便于将岩心存储至存储部2-5内，在锥形部2-4的外侧壁上均匀布设有用于安装第一锁止块5-1的第一导向槽2-1，锥形部2-4的内侧壁上均匀布设有用于安装第二锁止块5-2的第二导向槽2-2，第一导向槽2-1的槽深和第二导向槽2-2的槽深均由存储部2-5一侧朝向钻头部2-3一侧逐渐变浅，当第一导向槽2-1、第二导向槽2-2朝向钻头部2-3移动时，第一锁止块5-1、第二锁止块5-2之间的间距增大，从而对取芯钻筒2、出样间隙4内的岩心进行支撑。
[0031]为便于导向杆5-3在取芯钻筒2上滑移，在第一导向槽2-1、第二导向槽2-2之间设有通槽2-6，在导向杆5-3的中部设有滑块5-10，导向杆5-3通过滑块5-10滑动安装在通槽2-6内，防止导向杆5-3沿着取芯钻筒2的轴向发生滑移，优选的，导向杆5-3的长度与取芯钻筒2的厚度一致，且导向杆5-3的两端与取芯钻筒2的内外侧壁位于同一圆周上，防止导向杆5-3与岩心发生摩擦。
[0032]撑开导向件还包括冲击钻杆5-6，冲击钻杆5-6固定在滑块5-10上，并且冲击钻杆5-6沿着锥形部2-4设置，在通槽2-6内设有冲击滑槽2-7，冲击钻杆5-6滑动安装在冲击滑槽2-7内，从而对滑块5-10的滑移提供导向，冲击钻杆5-6的端部伸出取芯钻筒2的端面外侧，用于对岩心进行冲击钻探。在冲击钻杆5-6的外侧套设有冲击弹簧5-7，冲击弹簧5-7分别与滑块5-10、冲击滑槽2-7抵接，对冲击钻杆5-6(导向杆5-3)施加朝向钻头部2-3的作用力，该作用力用于将第一锁止块5-1、第二锁止块5-2撑开或者驱动冲击钻杆5-6往复作用力，从而便于冲击钻杆5-6对岩心进行冲击钻探。
[0033]钻头部2-3内设有截断机构7，在冲击钻杆5-6上设有多个驱动环5-8，当冲击钻杆5-6伸出时，冲击钻杆5-6上的驱动环5-8与截断机构7抵接，从而通过驱动环5-8驱动截断机构7进行移动，便于对岩心进行截断，在一些优选的实施方式中，在钻探过程中，由于冲击弹簧5-7处于一定的压缩状态下，此时驱动环5-8与截断机构7分离，冲击钻杆5-6的光轴与截断机构7抵接，使得截断机构7不发生相对移动，防止钻探过程中岩心发生断裂;当取芯时，冲击弹簧5-7驱动冲击钻杆5-6完全伸出，此时驱动环5-8与截断机构7抵接，驱动截断机构7移动，将岩心切断。
[0034]截断机构7包括用于对岩心进行截断的截断轴7-1和用于驱动截断轴7-1复位的截断弹簧7-2，截断轴7-1与驱动环5-8适配，即，在截断机构7工作时，驱动环5-8与截断轴7-1抵接，通过驱动环5-8带动截断轴7-1滑移。
[0035]取芯锁止机构5的工作原理如下：
(1)在钻探过程中，冲击钻杆5-6抵接在岩心上，此时冲击弹簧5-7处于完全压缩状态，由于岩心表面不平整，使得冲击钻杆5-6在冲击弹簧5-7的作用下发生往复运动，从而通过冲击钻杆5-6对岩心进行初步钻探，同时由于冲击钻杆5-6处于收缩状态，第一锁止块5-1完全收纳在第一导向槽2-1内，第二锁止块5-2部分伸出第二导向槽2-2外，通过第二锁止块5-2对岩心碎屑进行进一步破碎，以便于岩心碎屑进入出样间隙4内;
(2)通过取芯钻筒2的钻头部2-3对岩心进行进一步钻探，以便于将岩心存储至存储部2-5内，在钻探过程中，出样间隙4中的岩心碎屑通过出样件3-1移动至出样筒3的顶部直至排放至出样筒3外;
(3)当取芯时，将取芯钻筒2提升(也可以同时对出样筒3、取芯钻筒2进行提升)，在冲击弹簧5-7的作用下，冲击钻杆5-6顶出，带动第一锁止块5-1、第二锁止块5-2向下滑移、撑开，从而将岩心和岩心碎屑分别锁止在取芯钻筒2、出样间隙4内;同时在冲击钻杆5-6顶出过程中，驱动截断轴7-1进行轴向运动，以便于将岩心截断。
[0036]如图4所示，出样件3-1为螺旋板，固定在出样筒3内壁上， 在出样筒3上设有出样槽3-2，通过出样筒3、取芯钻筒2相对转动将出样间隙4内的岩心碎屑朝向出样筒3的顶部移动，直至岩心碎屑通过出样槽3-2排放至出样筒3的外侧，在出样槽3-2内可拆式安装有挡板3-3，通过挡板3-3对出样槽3-2进行封堵，优选的，在钻探过程中仅开启位于整个取芯钻探装置最顶部的出样槽3-2。作为一种优选的实施方式，出样件3-1侧壁与取芯钻筒2外侧壁之间的间隙小于等于1cm，防止岩心在输送过程中发生掉落的现象。
[0037]如图3、图5所示，外钻筒1的内侧设有卡槽1-1和限位筋1-2，出样筒3的底部插接在卡槽1-1内，在出样筒3的外侧壁上设有卡槽3-4，限位筋1-2插接在卡槽3-4内，从而将外钻筒1的转动动力传递至出样筒3上。
[0038]如图1所示，驱动机构6包括主齿轮6-1、传动齿轮6-2、齿圈6-3和传动箱6-4，传动齿轮6-2、齿圈6-3通过转轴转动安装在传动箱6-4内，齿圈6-3转动安装在传动箱6-4内，在齿圈6-3的底部连接有第一连接套筒6-5，外钻筒1与第一连接套筒6-5连接，使得外钻筒1随着齿圈6-3转动，同时，出样筒3随着外钻筒1同时转动，在第一连接套筒6-5的侧壁上设有排放槽6-6，以便于岩心碎屑通过出样槽3-2、排放槽6-6排出的本装置外;在主齿轮6-1的底部连接有第二连接套筒6-7，第二连接套筒6-7与取芯钻筒2连接，带动取芯钻筒2转动，主齿轮6-1、齿圈6-3之间存在速度差，防止外钻筒1、取芯钻筒2同时转动影响岩心的取芯效果。
[0039]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现;因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0040]尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性;使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
说明书附图(5)
声明：
“矿山勘探取样的取芯钻探装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：四川省第一地质大队
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2025年04月11日 ~ 13日 
