一种地质矿产勘探用采样装置

技术领域

本申请涉及勘探取样技术的领域，尤其是涉及一种地质矿产勘探用采样装置。

背景技术

在地址矿产勘探中，由于需要针对部分地质样品进行压力试验以及地质岩层分析，现有技术常采用环刀针对岩土进行取样，但是在压力试验的过程中，由于需要针对不同深度不同岩层进行压力试验，若是不同区域取样，往往会导致整体的压力分析与实际差异相差较大，若是直接钻取深层岩芯，在取样时岩芯易受损且岩芯相对取样管取出时，阻力极大。

为了解决上述技术问题，现有技术会采用对开式环刀进行岩芯取样，以用于地址矿产勘探中的取样。例如现有技术中公告号为CN212680054U的专利，其公开了一种原位深层环刀微扰采样器，技术方案包括呈管状的样品仓和多个环刀，样品仓呈侧开口设置，且样品仓对应侧开口部位内壁的弧度为π。样品仓的开口处盖合有盖板，盖板呈弧形的板状结构且弧度为π，盖板配合样品仓组合形成完整的管状结构，样品仓内部同轴设置有若干环刀，且相邻环刀之间设置有环刀隔环，环刀隔环呈半圆形的条状结构且固定连接于样品仓或盖板的内壁，从而能够在打开盖板后岩芯上能预留用于切割的避让口，以便于进行样品岩芯的切割。

在地矿产勘探过程中，往往会遇到岩石相对较多的地质，此时样品仓会承受相对较大的压力，而采用将盖板盖合设置于样品仓的侧开口，样品仓整体的强度会明显降低，易出现损伤。

故在现有技术中公告号为CN218584359U的专利还公开了一种原位土壤便携采样装置，其技术方案包括外壳，外壳由管段和尖端组成，尖端通过内丝螺帽连接设于管段底部，管段内部活动设有若干环刀，若干环刀上下叠加设置且相互独立。在进行岩芯取样时，可通过抵接若干抵接设置的环刀，将样品取出，但是采用此类方式，仅适用于土壤类相对易分离的样品，而针对岩芯类的样品，需要将环刀相对岩芯逐次脱离并逐个进行切割，才能分隔为多个样品，在拆除环刀的过程中极易导致岩芯断裂。如何能够保持岩芯完整度的同时，还能够相对便捷的进行切割。

发明内容

为了保持岩芯完整度的同时，还能够相对便捷的对岩芯进行切割，本申请提供一种地质矿产勘探用采样装置。

本申请提供的一种地质矿产勘探用采样装置，采用如下的技术方案：

一种地质矿产勘探用采样装置，包括用于钻取岩芯的取样管、多个沿取样管轴向叠加设置于取样管内部的环刀和若干垫环，所述环刀相对取样管滑移设置，且所述取样管的一端设置有用于连接钻探设备的连接组件，所述取样管的另一端设置有用于钻取岩芯的钻刀；所述垫环被夹持于相邻两个环刀之间，且所述垫环设有将垫环切断的切口，所述垫环为弹性材料制成且具有张开的弹力。

通过采用上述技术方案，在钻取岩芯时，只需连接组件连接钻探设备，并通过钻刀钻取岩芯，在此过程中，取样管能够对环刀和垫环起到保护和分隔的效果，并配合环刀和垫环的支撑效果，减小取样管受到损伤或形变的可能性；并在钻取岩芯之后，需要将岩芯取出时，只需顶推环刀，使得岩芯、垫环以及环刀能够整体相对取样管脱离，取出岩芯之后，只需使得垫环的切口张开，即可使得垫环相对岩芯脱离，并在相邻环刀之间留出用于切割的避让口，以便于进行岩芯的切割。

可选的，所述垫环抵接于相邻环刀的端面开设有朝向内侧和相邻环刀开口的搭接槽，所述搭接槽的内壁搭接有固定连接于相邻环刀的搭接环。

通过采用上述技术方案，使得垫环和相邻的环刀能够相互搭接，并且由于垫环具有弹性张开的趋势，使得垫环的外壁能够抵接于取样管的内壁，并在逐次安装环刀的过程中，对首个安装之后的环刀起到支撑效果，以便于安装过程中优化环刀和垫环的整体性；同时还能够限制垫环朝向取样管内侧凹陷导致无法取样的可能性。

可选的，所述搭接环的外侧壁环向固定连接有限制环，所述限制环卡设于搭接槽的内壁。

通过采用上述技术方案，在安装环刀的过程中，由于垫环被取样管限制，使得限制环能够相对紧密的卡接于搭接槽的内壁，从而使得环刀和垫环逐次安装过程中整体性相对更佳，以进一步优化安装的便捷性。

可选的，所述垫环的强度小于环刀的强度。

通过采用上述技术方案，钻取岩芯的过程中，若环刀承受的载荷过大，则可通过垫环的形变进行缓冲，以减小环刀直接受损的可能性。

可选的，所述切口对应垫环的两端面相互搭接，且所述垫环设置有至少一个用于将切口对应垫环的两个端部固定连接的连接片，所述连接片沿垫环的环向的两端分别卡接于垫环对应切口的两个端部。

通过采用上述技术方案，在取出岩芯之后，还能够通过连接片配合垫环弹性张开的趋势，使得垫环保持相对完整的环形，以减小因岩芯脱离取样管，垫环直接张开导致岩芯局部应力过大而直接断裂的可能性。

可选的，所述连接片沿垫环环向的两端相对中部突出设置且突出方向平行于垫环的中心轴线，所述垫环的端部开设有适配连接片的连接口，所述连接片卡设于垫环对应切口的两个端部的连接口内。

通过采用上述技术方案，使得连接片的两端分别卡设于垫环对应切口的两个端部上的连接口内，以实现连接片与垫环的安装。

可选的，所述连接片沿厚度方向的截面轮廓呈T形且小端朝向垫环的内侧，所述连接口的开口边沿内壁轮廓适配于连接片的边沿。

通过采用上述技术方案，能够限制连接片朝向取样管内侧移动的可能性，并能够在安装环刀时，可通过自外而内的方式，使得连接片的来那个短卡设于连接口内，配合取样管的限制，进一步优化垫环在钻取岩芯过程中的稳定性。

可选的，所述环刀以及垫环的外壁包覆有缓冲薄膜，所述缓冲薄膜贴合于取样管的内壁。

通过采用上述技术方案，能够通过缓冲薄膜的形变，有效的减小顶推环刀使得岩芯相对取样管脱离时的阻力，以减小环刀或垫环卡设于取样管内的可能性。

可选的，所述连接组件包括用于连接钻探设备的连接管和限制件，所述连接管的内壁呈阶梯状且大端外套并螺纹连接于取样管，所述连接管内壁的阶梯面抵接于取样管，所述限制件设置于连接管并用于限制连接管和取样管之间的相对转动。

通过采用上述技术方案，通过连接管链接钻探设备的输出端，并且连接管螺纹连接于取样管，限制件限制取样管与连接管之间的相对转动，以实现稳定连接的同时，优化使用时的便捷性。

可选的，所述限制件包括限制管、限制销和限制弹簧，所述限制管固定连接于连接管的内壁并插接于取样管内，所述限制销滑移连接于限制管的内壁且滑移路径穿设于限制管和取样管，所述限制弹簧外套于限制销且两端分别连接于限制销和限制管并用于驱使限制销脱离取样管，所述连接管设置有用于控制限制销穿设取样管和限制管的控制件。

通过采用上述技术方案，连接管连接于取样管之后，只需控制件使得限制销朝向限制管以及取样管伸出，并使得限制销插设于取样管，以限制连接管与取样管之间的相对转动；并在取样后，取消控制件的控制，此时限制销在限制弹簧的作用下复位即可取消限制管相对取样管之间的转动锁止限制。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

在将岩芯取出时，只需顶推环刀，使得岩芯、垫环以及环刀能够整体相对取样管脱离，取出岩芯之后，并在取出岩芯之后，由于连接片在垫环自身弹力作用下，依旧能够保持完整的环形，并且垫环搭接配合于搭接环，依旧能够对岩芯整体起到支撑的效果，减小岩芯因自身重力而发生断裂的可能性；此后只需使得垫环的切口张开，即可使得垫环相对岩芯脱离，并在相邻环刀之间留出用于切割的避让口，以便于进行岩芯的切割。

附图说明

图1是本申请实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A线的剖视结构示意图。

图3是本申请实施例中垫环的结构示意图。

图4是本申请实施例中连接片的结构示意图。

图5是本申请实施例中的第一局部剖视结构示意图。

图6是图5中B部分的放大结构示意图。

图7是本申请实施例中的第二局部剖视结构示意图。

附图标记说明：1、取样管；11、限制台；2、环刀；21、搭接环；211、限制环；3、垫环；31、切口；32、搭接槽；33、连接片；34、连接口；4、连接组件；41、连接管；411、连接螺管；42、限制件；421、限制管；422、限制销；423、限制弹簧；424、固定管；43、控制件；431、控制管；432、控制螺杆；433、螺管；434、连接杆；435、锥面；5、钻刀；6、缓冲薄膜。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种地质矿产勘探用采样装置。参照图1和图2，采样装置包括取样管1、多个环刀2和若干垫环3，环刀2呈管状结构，多个环刀2同轴设置于取样管1内侧，且多个环刀2沿取样管1的轴向叠加设置。垫环3同轴设置于取样管1内，且垫环3被夹持于相邻两个环刀2之间。

参照图2和图3，垫环3开设有将垫环3切断的切口31，且垫环3为采用弹性材料制成并具有弹性张开的弹力。同时，切口31对应垫环3的两个端部相互搭接，且垫环3对应切口31的两个端部设置有用于使得垫环3保持环状的状态的连接片33。其中，取样管1的一端连接有用于连接钻探设备的连接组件4，取样管1的另一端连接有用于钻取岩芯的钻刀5，钻刀5呈管状结构。

在通过钻刀5钻取岩芯之后，在取样管1内取出岩芯时，只需通过推动环刀2，配合垫环3带动岩芯整体相对取样管1脱离。取出后的岩芯外套有环刀2和垫环3，此时只需将连接片33相对垫环3取出，即可使得垫环3在自身弹力作用下张开并相对岩芯脱离，以便于将岩芯取出的同时，岩芯还能够在垫环3取出的位置预留出的位置进行切割，以便于进行切割，在切割之后，再将切割后的岩芯样品相对环刀脱离，相较于切割前将环刀相对岩芯整体脱离，切割后的岩芯样品相对环刀需要滑动路径减小的同时，还能够有效的减小其他环刀内侧的岩芯样品，以能够保持相对完整的岩芯样品。

参照图3和图4，具体地，连接片33呈弧形的板状结构并适配于搭接后的垫环3，连接片33沿垫环3环向的两端分别突出设置且突出方向平行于垫环3的中心轴线。垫环3对应切口31的两个端部开设有连接口34，连接口34内壁断面的轮廓呈T形且小端朝向内侧，且连接片33沿厚度方向的横截面轮廓同样呈T形且小端朝向垫环3的内侧，使得连接片33的两端卡设于连接口34内之后，能够使得垫环3保持环形的状态，同时还能够配合取样管1的内壁，限制连接片33相对垫环3的移动，以优化使用时的稳定性。

参照图5和图6，垫环3抵接于相邻环刀2的端面开设有搭接槽32，搭接槽32沿垫环3的环向延伸设置，且搭接槽32朝向垫环3的内侧和朝向相邻环刀2开口，以使得垫环3沿自身中心轴线长度方向的横断面呈T形且小端朝向内侧。同时，环刀2抵接于垫环3的端面同轴固定连接有搭接环21，且搭接环21搭设于搭接槽32内，以用于在安装环刀2和垫环3时，可使得垫环3局部插设于取样管1内，然后将下一环刀2上的搭接环21插设并搭接于搭接槽32内，从而便于逐次安装环刀2和垫环3的同时，还能够减小因垫环3被折弯过度导致部分伸入至环刀2内侧，导致直接破损钻取的岩芯的可能性。

参照图5和图6，此外，为了进一步减小取出岩芯的过程中造成岩芯发生断裂的可能性，搭接环21的外壁固定连接有限制环211，限制环211相对搭接环21的中心轴线环向设置，且限制环211卡设于搭接槽32的内壁，以使得在岩芯取出的过程中，能够通过限制环211限制相邻两个环刀2之间的相对移动以及折弯，并配合连接片33，能够使得多个环刀2和垫环3连接时整体相对更佳，从而能够在岩芯取出的过程中，通过环刀2配合垫环3对岩芯起到支撑的效果。同时，还能够在安装时，取样管1内部已安装配合的环刀2和垫环3，减小因环刀2或垫环3自重，导致环刀2和垫环3相脱离而影响安装后的稳定性。

同时，由于在选取岩芯的过程中，环刀2和垫环3会受到相对较大的载荷，为了减小环刀2受到损伤的可能性，环刀2和垫环3的内壁和外壁平齐设置，以用于减小环刀2和垫环3受到的压力。并且环刀2的强度大于垫环3的强度，以使得载荷过大时，由于垫环3开设有切口31且强度小于环刀2，能够通过垫环3的形变做缓冲，减小环刀2因强度过大直接被损坏的可能性。

参照图5和图6，为了相对便捷的使得环刀2和垫环3相对取样管1脱离，环刀2的外壁以及垫环3的外壁包覆有缓冲薄膜6，缓冲薄膜6为采用柔性材质制成，以用于环刀2和垫环3相对取样管1脱离时，能够通过缓冲薄膜6的塑性形变，使得垫环3的外壁以及环刀2的外壁与取样管1之间能够产生孔隙，从而相对便捷的使得环刀2和垫环3相对取样管1脱离。

参照图7，具体地，连接组件4包括用于连接钻探设备的连接管41和用于限制连接管41相对取样管1转动的限制件42。连接管41的一端内壁呈阶梯状且大端朝向取样管1设置，取样管1远离钻刀5的一端外壁设有连接槽，连接管41的大端外套并螺纹连接于连接槽的外壁，且连接管41内壁的台阶面抵接于取样管1，连接管41的外壁与取样管1的外壁平齐；同时，连接管41的另一端呈封闭设置并设有用于连接钻探设备输出端的连接螺管411。

限制件42包括限制管421、限制销422和限制弹簧423，限制管421同轴插设于取样管1内，限制管421同轴固定连接于连接管41，以使得取样管1远离钻刀5的一端管壁被夹持于连接管41和限制管421之间。

参照图7，限制销422垂直于取样管1，且限制销422穿设于限制管421和取样管1后插接于连接管41的内壁，限制销422滑移连接于限制管421。具体地，限制销422外套有固定管424，固定管424位于限制管421内侧并固定连接于限制管421的内壁，以使得限制销422能够相对限制管421滑动，并通过限制销422限制取样管1和连接管41之间的相对转动。

同时，限制弹簧423设置于限制管421内侧，限制弹簧423外套于限制销422，且限制弹簧423的两端分别固定连接于限制销422和限制管421，限制弹簧423用于驱使限制销422朝向限制管421内侧收缩。其中，连接管41设置有用于驱使限制销422伸出限制管421并插接配合连接管41的控制件43。

当然，在其他实施方式中，连接组件4包括连接管41和销键，连接管41外套或插接于取样管1内，且销键插接于连接管41和取样管1的相向侧外壁，以实现连接的同时，限制连接管41和取样管1之间的转动。

参照图7，控制件43包括控制管431和控制螺杆432，控制管431同轴设置于限制管421内侧并相对连接管41滑移设置。

具体地，控制管431的外壁固定连接有多个螺管433，螺管433平行于控制管431。控制螺杆432穿设并周向转动连接于连接管41，且控制螺杆432螺纹连接于其中一个螺管433，以用于驱使控制管431轴向滑动。剩余螺管433同轴穿设有连接杆434，连接杆434固定连接于连接管41，以用于限制控制管431跟随控制螺杆432转动。

控制管431朝向限制销422的一端成型有用于推动限制销422伸出的锥面435且锥面435的小端朝向限制销422，锥面435用于抵接配合限制销422，以使得控制管431沿轴向朝向限制销422滑移时，能够推动限制销422伸出限制管421并穿设于取样管1以及插接于连接管41，从而配合限制弹簧423实现限制销422的滑移控制。

当然，在其他实施方式中控制件43也可采用液压缸。

参照图2，此外，为了限制选取岩芯时环刀2相对取样管1的滑动，取样管1的内壁固定连接有若干抵接于朝向连接管41一侧的限制台11。同时，钻刀5呈管状结构且远离取样管1的一端横截面呈楔形，且钻刀5上楔形的斜面成型于钻刀5的外壁。钻刀5的另一端内壁呈阶梯状且大端朝向取样管1设置，取样管1朝向钻刀5的一端呈阶梯状且小端螺纹连接于钻刀5，以使得钻刀5的外壁与取样管1的外壁能够保持平齐设置。

本实施例的实施原理为：在使用时，钻取的岩芯会直接被套接于多个垫环3和环刀2内，在取出岩芯后，能够通过连接片33、垫环3配合限制环211将相邻环刀2扣紧，此后将连接片33相对垫环3取下，即可使得垫环3的切口31能够张开，并将连接片33相对岩芯取下，以便于进行切割的同时，减小对岩芯产生损伤的可能性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。