一种瓦斯环境用钻孔取样装置

1.本发明涉及钻孔取样技术领域，特别涉及一种瓦斯环境用钻孔取样装置。


背景技术：

2.目前，钻孔取样中最常使用的方法为地质钻探，其是获取地表下准确的地质资料的重要的方法，而通过钻探钻孔采取原状土样和现工程地质钻探是指利用机械设备或工具，在岩(土)层中钻孔，并取出岩(土)芯(样)了解地质情况的手段，简称钻探；它是工程地质勘察的一种勘探方法，目的是了解与水工建筑物(坝、隧洞、厂房等)有关的工程地质和水文地质问题；钻探一般是在工程地质测绘和物探获得一定资料的基础上；为进一步探明地下地质情况而进行的，它还是水电工程地质勘察工作的主要手段。
3.在瓦斯环境下进行钻孔取样时会使用到传统的钻孔取样机，其具体结构大致由配设钻头的钻筒和取样筒组成，利用电机带动带有钻头的螺旋杆进入土壤内，由于在瓦斯环境下使用，故取样的深度具有严格的要求，避免因进入土壤下层过深而导致的瓦斯泄露问题，在螺旋杆将取得的土壤样品移动至地面上方时，需要借助另外的气缸推动螺旋叶片之间的样品，使其从螺旋杆上脱离，并进入取样筒内。
4.但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：
5.传统的钻孔取样机整体结构设计需要根据功能需求添加对应的结构零件，例如需要将样品从螺旋杆内取出时需要配备其他具有驱动源的分离构件，若是对取出的样品需要进行筛分处理，则还需要对传统取样筒的外壁上添加振动筛或是其他分选机构，为了满足上述的功能需求，添加的结构件均配设单独的驱动源，为了保证取样工作的顺利进行，则还需要配设控制电路，从而使得各个结构件按照程序设计的顺序进行工作，由此可知，传统取样装置为了满足其功能性，则会大大增加装置整体的购置成本。


技术实现要素：

6.解决的技术问题：
7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种瓦斯环境用钻孔取样装置，设置相互联动的驱动组件和拨出件，在驱动组件完成对螺旋件本身驱动旋转的同时，利用驱动齿件与齿圈件的结合设计，使得螺旋件实现自动上下式移动，还可结合拨出件实现对螺旋件内样品土壤的自动取出操作，并在拨动件旋转过程中带动偏振机构作业，确保样品能够顺畅、高效的进入取样筒内，整体设计仅利用单个驱动电机即可实现了极高的联动效果，解决了背景技术中提及的技术问题。
8.技术方案：
9.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
10.一种瓦斯环境用钻孔取样装置，包括相互连接，按照物料输送的方向上依次设置的钻筒、通道管以及取样筒；
11.所述钻筒的上方安装用于驱动装配于其内螺旋件的驱动组件；
12.所述通道管内部一体式设置有胶底板，且通道管内安装有与螺旋件相互配合的拨出件，且驱动组件同步驱动拨出件和配设于拨出件底端的偏振机构，用于确保通道管内的样品进入到取样筒内；
13.所述取样筒的内部设置有往复式移动的筛分机构，用于筛分取样筒内的各个规格的样品物料；
14.其中，所述驱动组件包含固定于钻筒外侧的齿圈件和齿盘组，所述齿圈件内设有驱动齿件，所述齿盘组用于传动式连接驱动齿件和螺旋件，该处的螺旋件用于对土壤进行取样操作。
15.在一种可能的实现方式中，所述钻筒的下端面设有若干卡爪口，确保钻筒工作状态下的稳定，所述钻筒和取样筒平行式分布，且钻筒与齿圈件之间通过设置连接板连接，确保钻筒与齿圈件始终保持相对静止的状态。
16.在一种可能的实现方式中，所述齿圈件为环形结构，且齿圈件内壁两侧相互平行，均开设有与所述驱动齿件相互啮合的齿槽，所述驱动齿件的齿口数量为5～10组，具体可根据需要选择齿口的数量即可。
17.在一种可能的实现方式中，所述齿盘组包含相互啮合的上齿盘和下齿轮；
18.其中，所述上齿盘与驱动齿件之间通过设置转轴连接，确保上齿盘与驱动齿件保持同步运动；
19.所述下齿轮设置于钻筒上方，与所述螺旋件连接，并在所述下齿轮的上方安装用于驱动螺旋件的驱动电机，所述驱动电机与上齿盘组合式连接，该处的驱动电机可带动螺旋件、插杆以及驱动齿件不同转动。
20.在一种可能的实现方式中，所述胶底板具有弹性，且胶底板的内壁开设呈下坡面，并在所述胶底板的下表面设置若干凸起，该处的各个凸起在与弧形杆接触过程中，对胶底板造成偏振处理，确保胶底板表面的样品物料进行移动。
21.在一种可能的实现方式中，所述偏振机构包含相互焊接的底柱和弧形杆，所述胶底板表面开设供底柱贯穿的开口，部分所述凸起位于弧形杆的活动区域内，确保弧形杆与部分凸起之间能够发生接触的现象。
22.在一种可能的实现方式中，所述拨出件位于相邻两组螺旋叶片之间的区域内，且拨出件的两端均通过配设内轴件与通道管连接，该处的拨出件用于将位于螺旋件内的样品物料从螺旋件内剥离。
23.在一种可能的实现方式中，所述驱动电机的外侧固定设置有连接座，且连接座内转动式安装有插杆，所述插杆的截面为多边形，且插杆与驱动电机的输出轴之间通过皮带传动连接，也可根据实际需要替换为相互啮合的齿轮，所述插杆的自由端依次穿过内轴件、拨出件，并延伸到所述通道管的下方区域。
24.在一种可能的实现方式中，所述筛分机构包含若干同步式移动的筛分网，所述取样筒的外壁开设供对应筛分网插入的槽口，各个所述筛分网将取样筒内腔分为不同的取样区，并在各个所述取样区上均配设可翻转的取样盖，卡其取样盖即可从对应的取样区内取出所需规格的样品物料。
25.在一种可能的实现方式中，还包括安装于钻筒外壁上的气囊件，且气囊件与插杆的自由端之间通过设置连接件连接；
26.所述取样筒的上表面安装有与气囊件相连通的过滤筒；
27.所述取样筒边侧位于通道管正下方的区域内固定设置有定位筒，所述定位筒中嵌设内置弹簧的内囊体，且内囊体与气囊件相连通，并在所述内囊体与筛分机构之间通过设置传动杆件连接，所述传动杆件穿设于定位筒内。
28.有益效果：
29.本方案中，通过设置相互联动的驱动组件和拨出件，在驱动组件完成对螺旋件本身驱动旋转的同时，利用驱动齿件与齿圈件的结合设计，使得螺旋件实现自动上下式移动，还可结合拨出件实现对螺旋件内样品土壤的自动取出操作，并在拨动件旋转过程中带动偏振机构作业，确保样品能够顺畅、高效的进入取样筒内，整体设计仅利用单个驱动电机即可实现了极高的联动效果，解决了传统取样装置需要配设单独的驱动器件才能完成对样品土壤的一系列操作，在一定程度降低了整个装置的成本，同时也体现了整个装置的功能性。
附图说明
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
31.图1为本发明的整体结构示意图；
32.图2为本发明的驱动组件结构示意图；
33.图3为本发明的驱动组件与拨出件结合状态下的示意图；
34.图4为本发明中钻筒与通道管连接状态下的示意图；
35.图5为本发明的气囊件、过滤筒以及内囊体连接状态下的示意图；
36.图6为本发明的拨出件与偏振机构组装状态下的示意图；
37.图7为本发明的取样筒结构示意图；
38.图8为本发明的筛分机构结构示意图。
39.图例说明：1、钻筒；101、卡爪口；2、通道管；3、取样筒；4、齿圈件；5、驱动电机；6、驱动齿件；7、上齿盘；8、下齿轮；9、螺旋件；10、拨出件；11、胶底板；111、凸起；12、连接座；13、插杆；14、内轴件；15、皮带；16、底柱；161、弧形杆；17、过滤筒；18、定位筒；19、气囊件；20、内囊体；21、槽口；22、取样盖；23、筛分网；24、传动杆件。
具体实施方式
40.本技术实施例通过提供一种瓦斯环境用钻孔取样装置，设置相互联动的驱动组件和拨出件，在驱动组件完成对螺旋件本身驱动旋转的同时，利用驱动齿件与齿圈件的结合设计，使得螺旋件实现自动上下式移动，还可结合拨出件实现对螺旋件内样品土壤的自动取出操作，并在拨动件旋转过程中带动偏振机构作业，确保样品能够顺畅、高效的进入取样筒内，整体设计仅利用单个驱动电机即可实现了极高的联动效果，解决了背景技术中提及的技术问题。
41.本技术实施例中的技术方案为解决上述背景技术的问题，总体思路如下：
42.实施例1：
43.本实施例介绍了一种瓦斯环境用钻孔取样装置的具体结构，如图1-图8所示，包括相互连接，按照物料输送的方向上依次设置的钻筒1、通道管2以及取样筒3，位于钻筒1内的
样品可通过通道管2进入到取样筒3内；
44.钻筒1的上方安装用于驱动装配于其内螺旋件9的驱动组件；
45.通道管2内部一体式设置有胶底板11，且通道管2内安装有与螺旋件9相互配合的拨出件10，且驱动组件同步驱动拨出件10和配设于拨出件10底端的偏振机构，确保位于通道管2内的物料不会发生堵塞，并能够顺利的进入到后续的取样筒3内；
46.取样筒3的内部设置有往复式移动的筛分机构，用于对样品的规格进行筛分处理，确保工作人员得到所需规格的样品物料，继而方便后续对样品进行的研究操作；
47.其中，驱动组件包含固定于钻筒1外侧的齿圈件4和齿盘组，齿圈件4内设有驱动齿件6，该处的驱动齿件6的结构设计保证了整个螺旋件9能够进行上移或是下移操作，齿盘组用于传动式连接驱动齿件6和螺旋件9，该螺旋件9螺旋进入土壤内，从而完成初步取样操作。
48.在一些示例中，钻筒1的下端面设有若干卡爪口101，钻筒1和取样筒3平行式分布，且钻筒1与齿圈件4之间通过设置连接板连接。
49.在初步使用该钻孔取样装置时：
50.使用者可将钻筒1放置于选定的土壤面上，而后使得各个卡爪口101嵌入土壤内，从而完成对钻筒1的位置固定处理，确保后续工作中整个装置能够保持稳定，而后的工作过程中钻筒1和齿圈件4始终保持位置固定的状态，避免发生移动的情况。
51.在一些示例中，齿圈件4为环形结构，参照图1和图2即可看出，且齿圈件4内壁两侧相互平行，并垂直于土壤表面，齿圈件4内壁的两侧均开设有与驱动齿件6相互啮合的齿槽，驱动齿件6的齿口数量具体为10组；
52.具体操作时：
53.在驱动齿件6的齿口与一边的齿槽相互啮合时，驱动齿件6能够带动螺旋件9下移，随着驱动齿件6的旋转，其表面的齿口还会与另一边的齿槽相互啮合，此时的螺旋件9上移，完成将取出的土壤带入到通道管2内的位置。
54.上述的齿盘组包含相互啮合的上齿盘7和下齿轮8；
55.其中，上齿盘7与驱动齿件6之间通过设置转轴连接，使得上齿盘7与驱动齿件6始终保持同步运动状态；
56.下齿轮8设置于钻筒1上方，与螺旋件9连接，使得下齿轮8和螺旋件9始终保持同步运动状态，并在下齿轮8的上方安装用于驱动螺旋件9的驱动电机5，驱动电机5与上齿盘7组合式连接。具体实施过程中，可以是上齿盘7的中心位置安装有轴承，轴承的内圈与上齿盘7连接，轴承的外圈与驱动电机5连接。
57.在进行取样的工作过程中：
58.图2中的驱动齿件6、齿盘组、驱动电机5以及螺旋件9相互之间虽然能够进行相互传动，但各个结构组成一个整体组件，可在齿圈件4表面进行整体式的上移或下移，其中的螺旋件9则在上移或是下移过程中始终保持旋转的工作状态。
59.在一些示例中，胶底板11具有弹性，且胶底板11的内壁开设呈下坡面，并在胶底板11的下表面设置若干凸起111，用于确保胶底板11能够进行偏振调节；偏振机构包含相互焊接的底柱16和弧形杆161，胶底板11表面开设供底柱16贯穿的开口，部分凸起111位于弧形杆161的活动区域内。
60.在物料进入到通道管2的过程中：
61.由于拨出件10将螺旋件9上的样品土壤从螺旋件9上剥离，而后样品土壤在具有下坡面的胶底板11表面移动，参照图6即可看出，拨出件10可带动底柱16同步转动，从而使得弧形杆161进行转动，在弧形杆161与胶底板11上部分凸起111接触的过程中，胶底板11会发生震动的情况，使得胶底板11表面的土壤样品朝向取样筒3内移动，在弧形杆161与胶底板11分离后，则胶底板11恢复原状，如此循环操作即可保证胶底板11上的土壤样品始终发生移动，直至进入取样筒3。
62.在一些示例中，拨出件10位于相邻两组螺旋叶片之间的区域内，且拨出件10的两端均通过配设内轴件14与通道管2连接，该处拨出件10的旋转不会对螺旋件9本身的旋转造成影响，该拨出件10的旋转作用只是为了使得螺旋件9上的土壤样品从螺旋件9上剥离，避免人工进行操作。
63.在一些示例中，驱动电机5的外侧固定设置有连接座12，且连接座12内转动式安装有插杆13，插杆13的截面为多边形，具体可选取四边形，该处插杆13多边形设计目的为：确保插杆13能够在拨出件10内上移或是下移，同时还能带动拨出件10进行旋转；
64.具体的，驱动电机5驱动螺旋件9钻孔取样，驱动电机5驱动取样只能一个方向转动(比如正转)，因此插杆13只能上移，对于钻孔到一定位置后可暂时停止钻孔作业，即可控制驱动电机5实现反转，从而使得插杆13只能下移。
65.插杆13与驱动电机5的输出轴之间通过皮带15传动连接，该处的皮带15具体可在插杆13表面至少缠绕一圈，从而保证驱动电机5带动插杆13移动的工作，使得驱动电机5同步完成对螺旋件9、插杆13以及拨出件10的驱动旋转操作，若是实际中需要螺旋件9和拨出件10进行反向旋转，则可将皮带15替换为两组相互啮合的齿轮即可，插杆13的自由端依次穿过内轴件14、拨出件10，并延伸到通道管2的下方区域，可用于带动后续的气囊件19进行伸缩调节。
66.通过采用上述技术方案：
67.上述设置相互联动的驱动组件和拨出件10，在驱动组件完成对螺旋件9本身驱动旋转的同时，利用驱动齿件6与齿圈件4的结合设计，使得螺旋件9实现自动上下式移动，还可结合拨出件10实现对螺旋件9内样品土壤的自动取出操作，并在拨动件10旋转过程中带动偏振机构作业，确保样品能够顺畅、高效的进入取样筒3内，整体设计仅利用单个驱动电机5即可实现了极高的联动效果，解决了传统取样装置需要配设单独的驱动器件才能完成对样品土壤的一系列操作，在一定程度降低了整个装置的成本，同时也体现了整个装置的功能性。
68.实施例2：
69.以实施例1为基础，本实施例介绍了一种瓦斯环境用钻孔取样装置中关于气囊件的具体结构，如图5和图8所示，筛分机构包含若干同步式移动的筛分网23，取样筒3的外壁开设供对应筛分网23插入的槽口21，各个筛分网23将取样筒3内腔分为不同的取样区，各个取样区的空间相同，并在各个取样区上均配设可翻转的取样盖22，开启取样盖22即可取出对应取样区内的土壤样品，实现了对样品的分类操作；
70.在具体取样工序过程中：
71.取样后的土壤在经过实施例1中的通道管2后可掉落至本实施例中的取样筒3内，
并借助筛分机构进行不同规格的筛分处理，参照图8即可看出，各个筛分网23从上而下依次分布，位于上方的筛分网23的网口始终比位于下方筛分网23的网口大，故土壤样品的规格自上而下一次变小。
72.在一些示例中，还包括安装于钻筒1外壁上的气囊件19，且气囊件19的底部与插杆13的自由端之间通过设置连接件连接，在插杆13上移或是下移的过程中可带动气囊件19实现压缩充气和拉伸抽气的操作；
73.取样筒3的上表面安装有与气囊件19相连通的过滤筒17；
74.上述的过滤筒17内可填充除尘用的活性炭和采用玻璃纤维材质制成的折叠式过滤芯，可完成对气液过滤，型号为瓦斯管道过滤器滤芯；
75.参照图5所示，位于过滤筒17上方的抽吸口内设置有气嘴，该气嘴设计为气路单向阀，只出不进，气囊件19实现拉伸抽气时使得取样筒3内的灰尘和气体经过过滤筒17过滤，继而提高工作人员的安全性。
76.取样筒3边侧位于通道管2正下方的区域内固定设置有定位筒18，定位筒18中嵌设内置弹簧的内囊体20，该处的弹簧采用碳钢弹簧结构，且内囊体20与气囊件19相连通，并在内囊体20与筛分机构之间通过设置传动杆件24连接，传动杆件24穿设于定位筒18内。
77.在对气囊件19进行具体操作过程中：
78.整个的取样工作过程中，驱动组件可带动整个螺旋件9、插杆13上移或是下移，在上移过程中，插杆13可带动图5中的气囊件19压缩，从而实现充气操作，在充气过程中：
79.由于过滤筒17上方的抽吸口内设置的气嘴为单向阀，使得该部分气体无法进入过滤筒17，只能进入内囊体20内，此时的内囊体20伸展，并带动传动杆件24于定位筒18内水平左移，筛分机构同步进行水平左移，各个筛分网23均插入对应的槽口21内；
80.而后驱动组件可带动整个螺旋件9、插杆13向下移动，在下移过程中，插杆13可带动图5中的气囊件19拉伸，从而实现抽气操作，在抽气过程中：
81.由于内囊体20在非工作状态下会在弹簧的弹力作用下保持收缩状态，此时的内囊体20不会发生形变，则气流通过过滤筒17上方的抽吸口内设置的气嘴，使得位于取样筒3内的气体或灰尘经过过滤筒17处理，避免后续在开启对应取样盖22时发生瓦斯泄露和灰尘散步的情况。
82.通过采用上述技术方案：
83.上述的插杆13会随着螺旋件9作出同步式的上移或是下移，从而实现对气囊件19的抽气或是充气操作，在抽气时可使进入取样筒3内的灰尘或瓦斯气体经过过滤筒17过滤处理，提高工作人员的安全性，在进行充气时则可带动定位筒18内的内囊体20展开，并借助弹簧的弹性恢复力，使得筛分机构往复移动，继而确保筛选工作的顺利进行，在实施例1的基础上进步提高了整个装置的联动效果。
84.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于，包括相互连接，按照物料输送的方向上依次设置的钻筒(1)、通道管(2)以及取样筒(3)；所述钻筒(1)的上方安装用于驱动装配于其内螺旋件(9)的驱动组件；所述通道管(2)内部一体式设置有胶底板(11)，且通道管(2)内安装有与螺旋件(9)相互配合的拨出件(10)，且驱动组件同步驱动拨出件(10)和配设于拨出件(10)底端的偏振机构；所述取样筒(3)的内部设置有往复式移动的筛分机构；其中，所述驱动组件包含固定于钻筒(1)外侧的齿圈件(4)和齿盘组，所述齿圈件(4)内设有驱动齿件(6)，所述齿盘组用于传动式连接驱动齿件(6)和螺旋件(9)。2.如权利要求1所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述钻筒(1)的下端面设有若干卡爪口(101)，所述钻筒(1)和取样筒(3)平行式分布，且钻筒(1)与齿圈件(4)之间通过设置连接板连接。3.如权利要求1所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述齿圈件(4)为环形结构，且齿圈件(4)内壁两侧相互平行，均开设有与所述驱动齿件(6)相互啮合的齿槽，所述驱动齿件(6)的齿口数量为5～10组。4.如权利要求1所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述齿盘组包含相互啮合的上齿盘(7)和下齿轮(8)，呈l形分布；其中，所述上齿盘(7)与驱动齿件(6)之间通过设置转轴连接；所述下齿轮(8)设置于钻筒(1)上方，与所述螺旋件(9)连接，并在所述下齿轮(8)的上方安装用于驱动螺旋件(9)的驱动电机(5)，所述驱动电机(5)与上齿盘(7)中心设置的轴承之间固定连接。5.如权利要求1所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述胶底板(11)具有弹性，且胶底板(11)的内壁开设呈下坡面，并在所述胶底板(11)的下表面设置若干凸起(111)。6.如权利要求5所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述偏振机构包含相互焊接的底柱(16)和弧形杆(161)，所述胶底板(11)表面开设供底柱(16)贯穿的开口，部分所述凸起(111)位于弧形杆(161)的活动区域内。7.如权利要求4所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述拨出件(10)位于相邻两组螺旋叶片之间的区域内，且拨出件(10)的两端均通过配设内轴件(14)与通道管(2)连接。8.如权利要求7所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述驱动电机(5)的外侧固定设置有连接座(12)，且连接座(12)内转动式安装有插杆(13)，所述插杆(13)的截面为多边形，且插杆(13)与驱动电机(5)的输出轴之间通过皮带(15)传动连接，所述插杆(13)的自由端依次穿过内轴件(14)、拨出件(10)，并延伸到所述通道管(2)的下方区域。9.如权利要求1所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：所述筛分机构包含若干同步式移动的筛分网(23)，所述取样筒(3)的外壁开设供对应筛分网(23)插入的槽口(21)，各个所述筛分网(23)将取样筒(3)内腔分为不同的取样区，并在各个所述取样区上均配设可翻转的取样盖(22)。10.如权利要求8所述的一种瓦斯环境用钻孔取样装置，其特征在于：还包括安装于钻
筒(1)外壁上的气囊件(19)，且气囊件(19)的底部开口与插杆(13)的自由端之间通过设置连接件连接；所述取样筒(3)的上表面安装有与气囊件(19)相连通的过滤筒(17)；所述取样筒(3)边侧位于通道管(2)正下方的区域内固定设置有定位筒(18)，所述定位筒(18)中嵌设内置弹簧的内囊体(20)，且内囊体(20)与气囊件(19)相连通，并在所述内囊体(20)与筛分机构之间通过设置传动杆件(24)连接，所述传动杆件(24)穿设于定位筒(18)内。

技术总结
本发明公开了一种瓦斯环境用钻孔取样装置，涉及钻孔取样技术领域，包括相互连接，按照物料输送的方向上依次设置的钻筒、通道管以及取样筒；钻筒的上方安装用于驱动装配于其内螺旋件的驱动组件；通道管内部一体式设置有胶底板；其技术要点为：通过设置相互联动的驱动组件和拨出件，在驱动组件完成对螺旋件本身驱动旋转的同时，利用驱动齿件与齿圈件的结合设计，使得螺旋件实现自动上下式移动，还可结合拨出件实现对螺旋件内样品土壤的自动取出操作，并在拨动件旋转过程中带动偏振机构作业，整体设计仅利用单个驱动电机即可实现了极高的联动效果，在一定程度降低了整个装置的成本，同时也体现了整个装置的功能性。同时也体现了整个装置的功能性。同时也体现了整个装置的功能性。


技术研发人员：杨汉铭 刘黔会 张挣鑫 龙宪林 董海龙 陈洲 江海东 杨通文
受保护的技术使用者：贵州理工学院
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/4