权利要求
1.一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：包括：
上固定盘和下固定盘，具有多根径推电推杆，用于将取样设备固定在探洞内;
丝杠和光杠，垂直设置在上固定盘与下固定盘之间;丝杠内部中空，在丝杠内沿垂直方向等距设置有多个用于存储地质样品的储料格;
电机，安装在上固定盘或下固定盘上，用于驱动丝杠转动;
滑块，与丝杠、光杠、电机构成沿垂直方向移动的直线运动机构;滑块内具有一个与某储料格对应连通的进料溜槽，在进料溜槽的出口端设有一个与丝杠外圆面相配合的圆柱面;丝杠每转一圈，进料溜槽与该储料格相邻的一个储料格对应连通;
传动机构，由主动锥齿轮和从动锥齿轮轴组成，主动锥齿轮通过键结构可滑动地安装在丝杠上，从动锥齿轮轴水平地安装在滑块上，且与主动锥齿轮啮合连接;
取样钻，具有钻杆，钻杆通过花键结构可伸缩地连接在从动锥齿轮轴上;
进给机构，安装在滑块与取样钻之间，用于推动取样钻沿探洞的径向移动;
接料溜槽，设置在取样钻的下方，且与进料溜槽相连，用于收集掉落的地质样品。
2.如权利要求1所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：所述取样设备还包括与电机连接的减速器，电机和减速器垂直向下安装在上固定盘上，在电机的顶部安装有吊环。
3.如权利要求2所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：主动锥齿轮的齿数大于从动锥齿轮轴的齿数，在主动锥齿轮与滑块之间设置有推力轴承。
4.如权利要求1所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：所述进给机构由一对进给电推杆和一个推进板组成，一对进给电推杆对称地安装在从动锥齿轮轴的两侧，推进板通过推力轴承与钻杆连接。
5.如权利要求4所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：所述接料溜槽铰接在推进板的下方。
6.如权利要求4所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：光杠内部中空，在光杠内设置有电缆线，电缆线分别与电机、径推电推杆、进给电推杆电性连接，用于向电机、径推电推杆、进给电推杆供电。
7.如权利要求1所述的一种探矿用探洞取样设备，其特征在于：所述取样设备还包括摄像头、传感器和远程控制系统。
说明书
技术领域
[0001]本发明具体为一种探矿用探洞取样设备，涉及探矿技术领域。
背景技术
[0002]探矿是一项在地质勘探基础上以查明矿产分布情况为主要任务的工程。传统探矿采用的是边钻边取样的方式，其存在的最大问题是需要频繁的升降和拆装钻杆，导致探矿效率低下。目前大多采用的是先钻洞后取样的探矿方式，一次性钻出探洞后，将取样设备吊入探洞内对洞壁进行取样，这样可以显著提高探洞的开挖效率。
[0003]目前的探洞取样设备主要由盘体、伸缩杆、取样钻和样品收集箱组成，伸缩杆的作用是将取样设备固定在探洞内，取样钻的作用是对洞壁进行钻削取样。现有探洞取样设备存在以下不足：
1、仅能对探洞进行定深度取样，取样效率低;
2、每次取样后都需要将取样设备吊出探洞以清空样品收集箱，否则会造成地质样品混乱，失去探矿的意义;
3、不能实现连续取样，不利于辨别矿产的分布情况;
4、直径大，要求探洞具有更大的洞径，提高了探洞的开挖成本。
[0004]参考文献：
中国专利：CN 112729912 B
中国专利：CN 118670793 B
中国专利：CN 109490011 B
发明内容
[0005]为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种探矿用探洞取样设备，其目的是：
1、在一定深度区间内实现对探洞的连续取样;
2、将地质样品按取样深度放入对应高度的储料格内;
3、优化结构，减小设备直径。
[0006]本发明采用如下技术方案：
技术方案
[0007]一种探矿用探洞取样设备，包括：
上固定盘和下固定盘，具有多根径推电推杆，用于将取样设备固定在探洞内;
丝杠和光杠，垂直设置在上固定盘与下固定盘之间;丝杠内部中空，在丝杠内沿垂直方向等距设置有多个用于存储地质样品的储料格;
电机，安装在上固定盘或下固定盘上，用于驱动丝杠转动;
滑块，与丝杠、光杠、电机构成沿垂直方向移动的直线运动机构;滑块内具有一个与某储料格对应连通的进料溜槽，在进料溜槽的出口端设有一个与丝杠外圆面相配合的圆柱面;丝杠每转一圈，进料溜槽与该储料格相邻的一个储料格对应连通;
传动机构，由主动锥齿轮和从动锥齿轮轴组成，主动锥齿轮通过键结构可滑动地安装在丝杠上，从动锥齿轮轴水平地安装在滑块上，且与主动锥齿轮啮合连接;
取样钻，具有钻杆，钻杆通过花键结构可伸缩地连接在从动锥齿轮轴上;
进给机构，安装在滑块与取样钻之间，用于推动取样钻沿探洞的径向移动;
接料溜槽，设置在取样钻的下方，且与进料溜槽相连，用于收集掉落的地质样品。
[0008]实施技术方案1后，相比于背景技术，本发明产生的有益效果是：
1、丝杠具有较长的长度，使得取样钻在垂直方向有足够的移动距离。这样，在探洞的一定深度区间内实现了取样钻对探洞的连续取样。
[0009]2、由于进料溜槽与储料格有对应连通的关系，因此丝杠每转一圈，取样钻上升或下降一个螺距期间所钻取的地质样品都能够通过进料溜槽进入对应高度的储料格内，使得地质勘探人员能够直观且清晰地将取样的地质样品与探洞深度建立起关系，从而得到详实可靠的地质构造信息。
[0010]3、取样钻需要较大功率的电机提供钻进动力才能钻进岩石内。本发明将电机安装在上固定盘或下固定盘上，最大限度地缩小了取样设备的外径;此外，丝杠还有一个作用，那就是通过主动锥齿轮、从动锥齿轮轴向取样钻传递钻进动力，这种传动结构巧妙而紧凑，进一步缩小了取样设备的外径。相比现有的取样设备，本探洞取样设备具有更小的外径，这就意味着探洞的洞径也可以相应缩小，大幅降低了探洞的开挖成本。
[0011]基于技术方案1的改进技术方案2：所述取样设备还包括与电机连接的减速器，电机和减速器垂直向下安装在上固定盘上，在电机的顶部安装有吊环。
[0012]实施技术方案2后，其产生的有益效果是：
为了使储料格具有足够的大的进料口，丝杠的螺距设置得较大，因此需要设置减速器来降低丝杠的转速，同时提高丝杠对滑块、取样钻施加的驱动力矩。将吊环安装在电机的顶部有助于简化结构，提高设备的紧凑性。
[0013]基于技术方案2的改进技术方案3：主动锥齿轮的齿数大于从动锥齿轮轴的齿数，在主动锥齿轮与滑块之间设置有推力轴承。
[0014]实施技术方案3后，其产生的有益效果是：由于丝杠的转速很低，因此需要设置适当的增速比以提高取样钻的转速，使取样钻具有较佳的钻进参数。
[0015]基于技术方案1的改进技术方案4：所述进给机构由一对进给电推杆和一个推进板组成，一对进给电推杆对称地安装在从动锥齿轮轴的两侧，推进板通过推力轴承与钻杆连接。
[0016]实施技术方案4后，其产生的有益效果是：进给机构有两个作用，一是在取样设备吊入、吊出探洞时使取样钻回缩，不妨碍取样设备的进出;二是驱动取样钻前进，并达到一定的钻进深度。采用一对进给电推杆是因为两个进给电推杆能够提供更大、受力更好的推进力。
[0017]基于技术方案4的改进技术方案5：所述接料溜槽铰接在推进板的下方。
[0018]实施技术方案5后，其产生的有益效果是：铰接结构可以使料溜槽在取样设备在进出探洞时处于收合状态，在取样钻钻进时处于展开状态，且恰好位于取样钻的下方。
[0019]基于技术方案4的改进技术方案6：光杠内部中空，在光杠内设置有电缆线，电缆线分别与电机、径推电推杆、进给电推杆电性连接，用于向电机、径推电推杆、进给电推杆供电。
[0020]实施技术方案6后，其产生的有益效果是：由于需要工作时间较长且耗能较大，因此本取样设备不适于使用
锂电池，较佳的实施方案是通过电缆线外接探洞外的电源。将电缆线设置在光杠内，一路电缆线为上固定盘上的电机、径推电推杆供电，一路为滑块上的进给电推杆供电，一路为下固定盘上的径推电推杆供电，对电缆线起到了保护的作用。
[0021]基于技术方案1的改进技术方案7：所述取样设备还包括摄像头、传感器和远程控制系统。
[0022]实施技术方案7后，其产生的有益效果是：设置摄像头，便于地面勘探人员观察取样情况;设置传感器，便于地面勘探人员得知取样设备的工作状态;设置远程控制系统，便于地面勘探人员操纵取样设备。
附图说明
[0023]附图1示出的是本探洞取样设备在一个视角下的立体结构示意图。
[0024]附图2示出的是本探洞取样设备在另一个视角下的立体结构示意图。
[0025]附图3示出的是丝杠的局部剖面结构示意图。
[0026]附图4示出的是滑块的结构示意图。
[0027]附图5示出的是传动机构的结构示意图。
[0028]附图6示出的是进给机构的结构示意图。
[0029]附图7示出的是本取样设备在探洞内的工作示意图。
[0030]附图8示出的是附图7中P处的局部放大示意图。
[0031]附图中：1、上固定盘;2、下固定盘;3、径推电推杆;4、光杠;5、丝杠;5.1、储料格;5.2、圆缺形键结构;6、电机;7、减速器;8、滑块;8.1、进料溜槽;8.2、内螺纹孔;8.3、光孔;8.4、圆柱面;9、主动锥齿轮;10、从动锥齿轮轴;11、取样钻;12、进给电推杆;13、推进板;14、推力轴承;15、接料溜槽;16、电缆线;17、摄像头;18、吊环;19、钢丝绳。
具体实施方式
[0032]下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些优选实施方式仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或部件必须具有特定的方位和位置关系，因此不能理解为对本发明的限制。还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接;可以是机械连接，也可以是电性连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个部件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]一种探矿用探洞取样设备，涉及探矿领域，主要用于解决现有技术中探洞取样设备不能连续取样的问题。下面具体说明本取样设备的组成结构和工作原理。
[0034]参照附图1和附图2。本探洞取样设备主要由上固定盘1、下固定盘2、丝杠5、光杠4、电机6、减速器7、滑块8、取样钻11、传动机构、进给机构和接料溜槽15组成，设备整体呈细条状，可通过卷扬机吊入探洞内。
[0035]上固定盘1和下固定盘2分别设置在设备的上下端，在上固定盘1和下固定盘2内沿径向各设置有三根径推电推杆3。上固定盘1和下固定盘2的作用是，取样时通过径推电推杆3的前伸，将取样设备固定在探洞内;取样后径推电推杆3回缩，便于使用卷扬机将设备吊出探洞。
[0036]丝杠5和光杠4垂直设置在上固定盘1与下固定盘2之间，其中，丝杠5位于设备的中心线上。本实施例中，丝杠5的外径为40mm，螺距为20mm，长度为5.3m。值得注意的是，为了便于示意，图中丝杠的长度和螺距都有所失真。
[0037]参照附图3，附图3示出的是丝杠5的局部剖面结构示意图。由附图3可以看出，丝杠5内部中空，在丝杠5内沿垂直方向等距设置有多个用于存储地质样品的储料格5.1，相邻两个储料格5.1的间距等于丝杠5的螺距。储料格5.1的隔板可以采用粘接或焊接的方式固定在丝杠内。也可以采用具有储料格结构的塑料插管，从丝杠的下端插入丝杠内，这样便于取出地质样品。此外，沿丝杠5的轴向设有圆缺形键结构5.2，储料格5.1的进料口位于该键结构的平面上。
[0038]电机6和减速器7垂直向下安装在上固定盘1上，电机6通过减速器7与丝杠5连接，用于驱动丝杠5转动。取样钻11需要较大功率的电机6提供钻进动力才能钻进岩石内，将电机6安装在上固定盘1上，可最大限度地缩小了设备的外径。
[0039]为了简化结构、提高设备的紧凑性，在电机6的顶部安装有吊环18，吊环18通过钢丝绳19与卷扬机连接，用于将设备吊入探洞。为了使储料格5.1具有足够的大的进料口，丝杠5的螺距通常设置得较大，因此需要设置减速器7来降低丝杠5的转速。
[0040]参照附图4，附图4示出的是滑块8的结构示意图。由附图4可以看出，滑块8具有与丝杠5配合转动的内螺纹孔8.2，还具有与光杠4滑动配合的光孔8.3。这样，滑块8与丝杠5、光杠4、电机6构成一个沿垂直方向移动的直线运动机构，电机6每转一圈，滑块8就沿垂直方向移动一个螺距的距离。
[0041]此外，在滑块8内还设置有一个向丝杠5一端倾斜的进料溜槽8.1，进料溜槽8.1的斜下端(出口端)与丝杠5上的某个储料格5.1对应连通，在进料溜槽8.1的出口端设有一个与丝杠5外圆面相配合的圆柱面8.4。丝杠5每转一圈，进料溜槽8.1与该储料格5.1相邻的一个储料格5.1对应连通。丝杠5转不到一圈时，进料溜槽8.1的出口端会被丝杠5的外圆面封堵住，此时进料溜槽8.1内的地质样品不会掉落，只能存留在进料溜槽8.1内。
[0042]参照附图5，附图5示出的是传动机构的结构示意图。由附图5可以看出，传动机构由主动锥齿轮9和从动锥齿轮轴10组成。其中，主动锥齿轮9安装在丝杠5上，并通过推力轴承14与滑块8连接。主动锥齿轮9的内孔中具有与圆缺形键结构5.2相配合的键结构，因此主动锥齿轮9在跟随丝杠5转动的情况下，还能够跟随滑块8上下移动。从动锥齿轮轴10通过轴承水平地安装在滑块8上，且从动锥齿轮轴10内端的锥齿轮与主动锥齿轮9啮合连接。取样钻11的内端具有钻杆，钻杆通过花键结构可伸缩地连接在从动锥齿轮轴10上。这样，丝杠5转动时，主动锥齿轮9就能够通过从动锥齿轮轴10驱动取样钻11转动。这种传动结构巧妙而紧凑，进一步缩小了取样设备的外径。
[0043]由于丝杠5的转速很低，因此需要设置适当的增速比以提高取样钻11的转速，进而使取样钻11具有较佳的钻进参数。本实施例中，主动锥齿轮9的齿数是从动锥齿轮轴10齿数的2倍。
[0044]参照附图6，附图6示出的是进给机构的结构示意图。由附图6可以看出，进给机构安装在滑块8与取样钻11之间，用于推动取样钻11沿探洞的径向移动。具体的，进给机构由一对进给电推杆12和一个推进板13组成，一对进给电推杆12对称地安装在从动锥齿轮轴10的两侧，推进板13通过推力轴承14与样钻头的钻杆连接。
[0045]进给机构有两个作用，一是在取样设备吊入、吊出探洞时使取样钻11回缩，不妨碍取样设备的进出;二是驱动取样钻11前进，并达到一定的钻进深度。采用一对进给电推杆12是因为两个进给电推杆12能够提供更大、受力更好的推进力。
[0046]接料溜槽15向滑块8一侧倾斜设置，用于收集取样钻11在钻进过程中掉落的地质样品。本实施例中，接料溜槽15铰接在推进板13的下方，且与进料溜槽8.1相连，这种铰接结构可以使料溜槽在取样设备在进出探洞时处于收合状态，在取样钻11钻进时处于展开状态，且恰好位于取样钻11的下方。
[0047]由于需要取样作时间较长且耗能较大，因此本取样设备不适于使用锂电池作为动力源，较佳的实施方案是通过电缆线16外接探洞外的电源，为电机6、径推电推杆3、进给电推杆12供电。为了保护电缆线16，光杠4内部中空，将电缆线16设置在光杠4内，一路电缆线16为上固定盘1上的电机6、径推电推杆3供电，一路为滑块8上的进给电推杆12供电，一路为下固定盘2上的径推电推杆3供电。
[0048]此外，本取样设备还包括摄像头17、传感器(图中未示出)和远程控制系统(图中未示出)。设置摄像头17，便于地面勘探人员观察取样情况;设置传感器，便于地面勘探人员得知取样设备的工作状态;设置远程控制系统，便于地面勘探人员操纵取样设备。
[0049]工作原理：
参照附图7，附图7示出的是本取样设备在探洞内的工作示意图。比如某探洞深20米，本设备取样钻11沿丝杠5上下移动的有效行程为5米，那么可以对探洞分四次取样。
[0050]取样时首先使用卷扬机将本取样设备吊入探洞内的指定深度，然后使上固定盘1和下固定盘2上径推电推杆3前伸，将取样设备固定在探洞内。
[0051]参照附图8，附图8示出的是附图7中P处的局部放大示意图。启动电机6和进给电推杆12，使取样钻11钻入洞壁内，并沿探洞的垂直方向向上移动。在取样钻11钻削洞壁的过程中，掉落的地质样品通过接料溜槽15进入进料溜槽8.1内。丝杠5未转足一圈时，由于进料溜槽8.1的出口端被丝杠5的外圆面封堵住，因此地质样品只能存留在进料溜槽8.1内。当丝杠5转足一圈时，进料溜槽8.1与靠上一个储料格5.1对应连通，此时进料溜槽8.1内的地质样品滑入该储料格5.1内。这样，丝杠5每转一圈，取样钻11上升一个螺距期间所钻取的地质样品都能够通过进料溜槽8.1进入对应高度的储料格5.1内，使得地质勘探人员能够直观且清晰地将取样的地质样品与探洞深度建立起关系，从而得到详实可靠的地质构造信息。再由于丝杠5具有较长的长度，因此在探洞的一定深度区间内，实现了取样钻11对探洞的连续取样。
[0052]本设备可以往复取样，向上取样后，还可以换个角度再向下取样，直至各储料格5.1收集足够量的地质样品。相比现有的取样设备，本探洞取样设备具有更小的外径，这就意味着探洞的洞径也可以相应缩小，大幅降低了探洞的开挖成本。
[0053]值得注意的是，上述实施例中未详细展开描述的内容为现有技术。还值得注意的是，对于本领域技术人员而言，凡在本发明的结构和原理下所作出的任何增减、替换和改进，均应包含在本发明的保护范围内。
说明书附图(8)
声明：
“探矿用探洞取样设备” 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)
219
编辑：中冶有色网
来源：河南一矿达地质有限公司, 河南省第一地质矿产调查院有限公司
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
2025年04月25日 ~ 27日 
