一种南方离子型稀土矿洛阳铲的制作方法

本发明涉及南方离子型稀土矿开采技术领域，具体涉及一种南方离子型稀土矿洛阳铲。

背景技术：

我国是世界上稀土资源最丰富的国家，储量和产量占世界第一位。尤其南方离子型稀土是我国宝贵的、稀缺的、重要的、有限而不可再生的战略资源，具有中重稀土元素含量高、提取工艺简单及放射性低等优点，是高新技术领域的重要支撑材料。鉴于其储量十分有限和对高新技术产业发展的重要支撑作用，国务院已将离子型稀土资源列为保护性开采的特殊矿种。同时以南方离子型稀土资源开发为基础，快速发展形成了我国离子型稀土分离、稀土金属冶炼和稀土发光材料、稀土永磁材料等深加工与应用产品的新兴生产工业体系，取得了举世瞩目的成就，填补了稀土元素和稀土产品的多项空白，到目前在国际稀土产业界占有了不可替代的重要地位。

随着国民经济的高速发展，离子型稀土矿的地位越来越重要。离子型稀土基本赋存于风化壳全风化层中，风化壳一般呈面型似层状分布，矿体随风化壳呈似层状断续产出，埋藏深度一般为0.5～3.00m，矿体厚度一般为5.00～15.00m。目前使用的采矿方法主要是原地浸矿，即用浸矿液从天然埋藏条件下的非均质矿体把呈吸附态的稀土离子交换浸出并回收稀土元素的采矿方法。离子型稀土矿在勘探和开采中经常使用洛阳铲。

洛阳铲多为一半圆柱形的铁铲，上接加长杆，使用时垂直向下戳击地面，铲头切入土层时由于土拱作用增加了土体与铲面的法向接触应力,提高了土体与铲面的抗剪强度,使其克服土体重力所产生的剪应力，因此，铲头可将地下的泥土带出，形成一个井孔，广泛用于南方离子型稀土矿勘探和生产时的注液井的开挖。

目前的洛阳铲存在以下缺陷：(1)铲筒大多数为半圆或短弧形，取松散土层时土样易于脱落或使土样受到扰动，洛阳铲成孔的效率比较差，也影响了土样采取效率和质量。(2)目前的洛阳铲一般只方便在风化壳的表土层和全风化层取土，离子型稀土在半风化层的土样不方便取。(3)目前的洛阳铲取完上部土样后，孔壁上坍塌的土会对后续的取土带来一定的麻烦。以上缺陷使得洛阳铲的在南方离子型稀土矿的运用中受到了一定限制。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于洛阳铲在南方离子型稀土矿的运用中存在缺陷，从而提供一种南方离子型稀土矿洛阳铲。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种南方离子型稀土矿洛阳铲，包括铲杆与连接在铲杆末端的铲筒，所述铲筒包括：

铲筒筒体，为筒体开口方向背离所述铲杆的圆筒结构；

铲筒舌状前缘，沿所述铲筒筒体对应所述筒体开口边缘设置有多个，具有尖端朝向背离所述铲杆的舌状凸起；

铲筒齿状斜槽，环绕设置于所述铲筒筒体的周壁，且齿形开口朝向所述铲筒舌状前缘一侧；

环状斜圈梁，环绕设置于所述铲筒筒体的周壁，位于所述铲筒筒体与所述铲筒齿状斜槽的连接处，且位于所述齿形开口朝向一侧。

进一步地，所述铲筒齿状斜槽设有若干行且沿所述铲筒筒体的轴向均匀间隔分布，相邻所述铲筒齿状斜槽平行设置。

进一步地，所述环状斜圈梁的下部为倾斜面。

进一步地，所述铲杆包括：

固定铲杆，与所述铲筒顶部固定连接；

至少一节活动铲杆，与所述固定铲杆可拆卸连接。

进一步地，所述铲筒筒体内部顶端设有压土板，所述压土板连接有位于中空所述铲杆内部的取土机构，所述取土机构包括：

第一压杆，末端与所述压土板固定连接，沿平行于所述铲杆延伸方向可活动安装于所述铲杆的中空腔体；

第二压杆，与所述第一压杆螺纹连接，在所述中空腔体中可绕所述铲杆延伸方向转动；

第一锥齿轮，固定安装于所述第二压杆；

第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合连接；

把手，设置在所述第二锥齿轮上且延伸出所述铲杆外，用于驱动第二锥齿轮。

进一步地，所述第一压杆远离所述压土板一端设有限位杆，所述铲杆的中空内部开有沿其轴向设置的限位槽，所述限位杆位于限位槽内滑移。

进一步地，所述铲筒筒体内部顶端设有一对对称设置且位于所述压土板两侧的夹板，两个所述夹板连接于一个驱动传动机构；

所述驱动传动机构包括呈中心对称设置的两个连接块、一个滑轨、两个滑块、两个连杆以及一个直线电机，所述连接块成开口相对的u型且其一侧边与夹板相接，其另一侧边与滑块相固定，所述滑块滑动连接在与夹板垂直且与所述压土板一体连接的滑轨上，并且所述连接块靠近滑块的一侧边还与连杆相铰接，所述连杆的另一端设置于直线电机的输出轴上。

进一步地，所述铲筒筒体的内部顶端设有土壤感应器，所述土壤感应器与直线电机电性连接。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，铲筒舌状前缘的设置，有利于取出南方离子型稀土赋存于风化壳中的半风化层中矿样，有效冲击相对坚硬的半风化层。

2.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，铲筒齿状斜槽的设置，一方面更便于入土，另一方面在提杆时增加接触面积，加大侧向摩擦力，便于抵抗拔样时土样与下伏土体之间的拉结强度。

3.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，环状斜圈梁的设置，在贯入时，也有利于贯入土体，在扒样时，更方便于拉断土样和下部土体之间的连接，在提样时，增大侧向阻力，提高取样成品率。

4.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，铲杆的设置，可根据现场地质地形条件调节，适用于南方离子型稀土矿层厚度大、赋存的地质地形环境复杂的现状，工作完成后只需将铲杆进行拆卸，占用空间小，方便进携带与运输。

5.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，压土板、取土机构的设置，使用时，压土板位于铲筒筒体远离铲杆1的最下端，然后将铲头插入土层，土层进入铲筒筒体，推动压土板上移，从而带动取土机构运动，最后拔出铲头，即利用把手驱动第二锥齿轮，紧接着通过锥齿轮传动，配合第一压杆与第二压杆的螺纹连接，带动第一压杆沿竖直方向位移，以此控制压土板的位置，将土从铲筒筒体中取出，使得操作人员能高效地将土从洛阳铲的铲头中取出，不必担心碎石和黏土的粘附，也避免了在清除铲头上杂物时被刮伤。

6.本发明的南方离子型稀土矿洛阳铲，夹板、驱动传动机构的设置，通过土壤感应器的配合，在下探过程中，伴随着土层变化，土壤的湿度、硬度和金属含量都会发生变化，这些变化会被土壤感应器感应到，并通过电路反应到直线电机内部的控制器内，紧接着驱动连杆带动连接块沿滑轨方向位移，从而驱动夹板相互靠拢对土壤进行夹持，提高了洛阳铲的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种实施方式的南方离子型稀土矿洛阳铲的整体结构示意图；

图2为本发明的一种实施方式的南方离子型稀土矿洛阳铲的剖视图；

图3为本发明的一种实施方式的南方离子型稀土矿洛阳铲中铲筒的内部结构示意图。

附图标记说明：

1、铲杆；11、固定铲杆；12、活动铲杆；2、铲筒；21、铲筒筒体；22、铲筒舌状前缘；23、铲筒齿状斜槽；24、环状斜圈梁；3、压土板；31、第一压杆；32、第二压杆；33、第一锥齿轮；34、第二锥齿轮；35、把手；36、限位杆；37、限位槽；4、夹板；41、连接块；42、滑轨；43、滑块；44、连杆；45、直线电机；5、土壤感应器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种南方离子型稀土矿洛阳铲，如图1和图2所示，包括铲杆1和连接在铲杆1末端的铲筒2，为了提高洛阳铲的在南方离子型稀土矿上的运用能力，铲筒2包括均为特制钢板制作而成的铲筒筒体21、铲筒舌状前缘22、铲筒齿状斜槽23及环状斜圈梁24，其中铲筒筒体21为筒体开口方向背离铲杆1的圆筒结构，这样在取松散土层土样时的采取率高，提高了成孔效率；铲筒舌状前缘22沿铲筒筒体21对应筒体开口边缘设置有多个，具有尖端朝向背离铲杆1的舌状凸起，有利于取出南方离子型稀土赋存于风化壳中的半风化层中矿样，以有效地冲击相对坚硬的半风化层；铲筒齿状斜槽23环绕设置在铲筒筒体21的周壁，且齿形开口朝向铲筒舌状前缘22一侧，可避免取土时上部成孔后孔壁坍塌对后续取土的影响；另外，环状斜圈梁24环绕焊接在铲筒筒体21的周壁，位于铲筒筒体21与铲筒齿状斜槽23的连接处，且位于所述齿形开口朝向一侧、为斜向向内的一个钢制圈梁，从而在贯入时，也有利于贯入土体，在扒样时，更方便于拉断土样和下部土体之间的连接，在提样时，增大侧向阻力，提高取样成品率。本结构不但提高了铲筒2的成孔效率和取样效率，还规避了上部成孔后孔壁坍塌对后续取土的影响，整体结构简单、操作方便、施工效率高，适用于南方离子型稀土矿的勘探和开采，值得推广应用。

如图2所示，铲筒齿状斜槽23开设有若干行，并且沿铲筒筒体21的轴向均匀间隔分布，相邻铲筒齿状斜槽23平行设置，从而使得铲筒筒体21贯入土体时，呈铲筒筒体21轴向设置的铲筒齿状斜槽23受到土样挤压，更有利于提样时增大侧壁摩擦力，即防止铲筒筒体21内侧壁受力不均引起的土样松脱。另外，在本发明此实施例中，铲筒齿状斜槽23为锯齿状，锯齿状的槽底为尖齿状，槽面开口，斜槽沿铲筒筒体21的底端方向倾斜。因此，铲筒筒体21贯入土体的方向与铲筒齿状斜槽23方向相同，提拉土样的方向与铲筒齿状斜槽23方向相反，从而进一步利于抵抗拔样时土样与下伏土体之间的拉结强度。

如图2所示，环状斜圈梁24环面与铲筒筒体21横断面平行，并且环状斜圈梁24的下部为倾斜面，以便于实际操作、提高提样时土样与侧壁的摩擦力。在铲筒筒体21贯入时，也有利于贯入土体，在拔样时，更方便拉断土样和下部土体的连接，在提样时，增大侧向阻力，提高取样成品率。另外，本发明的铲筒筒体21筒身可设置成不同的纵横轴直径比，不同角度和深度的侧壁上的铲筒齿状斜槽23、不同角度的环状斜圈梁24，以及不同铲筒舌状前缘22的伸出长度和角度。

如图1所示，铲杆1包括与铲筒2顶部固定连接的固定铲杆11，以及至少一节与固定铲杆11可拆卸连接的活动铲杆12，其中固定铲杆11为轻质镀锌钢管，与铲筒2一起长合计两米，固定铲杆11一头焊接至铲筒2上，另外一头杆筒内部加工成丝扣；活动铲杆12均为轻质镀锌管，长度两米，一头加工为配套丝扣的钢管螺丝，另外一头加工成丝扣，通过内部丝扣相互连接起来，增加洛阳铲铲杆的长度。因此，铲杆1长度可根据现场地质地形条件调节，适用于南方离子型稀土矿层厚度大、赋存的地质地形环境复杂的现状，工作完成后只需将铲杆进行拆卸，占用空间小，方便进携带与运输。

如图1和图2所示，铲筒筒体21内部顶端设置有压土板3，该压土板3连接有位于中空铲杆1内部的取土机构。使用时，压土板3位于铲筒筒体21远离铲杆1的最下端，然后将铲头插入土层，土层进入铲筒筒体21，推动压土板3上移，从而带动取土机构运动，最后拔出铲头，利用取土机构使压土板3下移，即可将土从铲筒筒体21中取出，使得操作人员能高效地将土从洛阳铲的铲头中取出，不必担心碎石和黏土的粘附，也避免了在清除铲头上杂物时被刮伤。

如图2所示，上述取土机构包括末端与压土板3固定连接的第一压杆31，同时其沿平行于铲杆1延伸方向可活动安装于铲杆1的中空腔体内；其次，第一压杆31螺纹连接有第二压杆32，第二压杆32在中空腔体中可绕铲杆1延伸方向转动；另外，还包括固定安装在第二压杆32上的第一锥齿轮33、与第一锥齿轮33啮合连接的第二锥齿轮34，及设置在第二锥齿轮34上且延伸出铲杆1外的把手35。在本发明此实施例中，使用时，压土板3位于铲筒筒体21远离铲杆1的最下端，然后将铲头插入土层，土层进入铲筒筒体21，推动压土板3上移，从而带动取土机构运动，最后拔出铲头，即利用把手35驱动第二锥齿轮34，紧接着通过锥齿轮传动，配合第一压杆31与第二压杆32的螺纹连接，带动第一压杆31沿竖直方向位移，以此控制压土板3的位置，将土从铲筒筒体21中取出。另外，运用锥齿轮的传动方式、压杆的螺纹结构，使整体具备自锁能力，避免长期频繁使用后出现压土板3松脱的情况。

如图2所示，第一压杆31远离压土板3一端设有限位杆36，铲杆1的中空内部开有沿其轴向设置的限位槽37，将限位杆36置于限位槽37内滑移，一方面起到限制第一压杆31径向位移的效果，另一方面辅助第一压杆31和第二压杆32通过螺纹转动时沿竖直方向移动。

如图2和图3所示，铲筒筒体21内部顶端设有一对对称设置且位于压土板3两侧的夹板4，两个夹板4连接于一个驱动传动机构。工作人员通过铲杆1将铲筒2插入到地面以下，然后通过驱动传动机构同时拉动夹板4，两个夹板4相互靠拢，此时就能够对土壤进行夹持，以此对土样进行可靠采集，提高洛阳铲的实用性。

在本发明此实施例中，如图3所示，驱动传动机构包括呈中心对称设置的两个连接块41、一个滑轨42、两个滑块43、两个连杆44以及一个直线电机45，连接块41成开口相对的u型且其一侧边与夹板4相接，其另一侧边与滑块43相固定，滑块43滑动连接在与夹板4垂直且与压土板3一体连接的滑轨42上，并且连接块41靠近滑块43的一侧边还与连杆44相铰接，连杆44的另一端设置于直线电机45的输出轴上。由于连杆44是活动连接在连接块41和直线电机45输出轴之间的，所以，开启直线电机45，可通过连杆44带动连接块41沿滑轨42方向位移，从而驱动夹板4相互靠拢对土壤进行夹持。

如图2和图3所示，铲筒筒体21的内部顶端安装有土壤感应器5，该土壤感应器5与直线电机45电性连接。在下探过程中，伴随着土层变化，土壤的湿度、硬度和金属含量都会发生变化，这些变化会被土壤感应器5感应到，并通过电路反应到直线电机45内部的控制器内，进而自动控制夹板4的夹持力度。

本南方离子型稀土矿洛阳铲的工作原理：首先根据现场地质地形条件调节铲杆1的长度，使用时，压土板3位于铲筒筒体21远离铲杆1的最下端，然后将铲头插入土层，土层进入铲筒筒体21，推动压土板3上移，从而带动取土机构运动，并且在下探过程中，伴随着土层变化，土壤的湿度、硬度和金属含量都会发生变化，这些变化会被土壤感应器5感应到，并通过电路反应到直线电机45内部的控制器内，紧接着驱动连杆44带动连接块41沿滑轨42方向位移，从而驱动夹板4相互靠拢对土壤进行夹持，最后拔出铲头，即利用把手35驱动第二锥齿轮34，紧接着通过锥齿轮传动，配合第一压杆31与第二压杆32的螺纹连接，带动第一压杆31沿竖直方向位移，以此控制压土板3的位置，将土从铲筒筒体21中取出；

在此工作过程中，铲筒筒体21作为圆筒状，在取松散土层土样采取率高，提高了铲筒2的成孔效率；铲筒舌状前缘22有利于取出南方离子型稀土赋存于风化壳中的半风化层中矿样，有效冲击相对坚硬的半风化层；铲筒齿状斜槽23一方面更便于入土，另一方面在提杆时增加接触面积，加大侧向摩擦力，便于抵抗拔样时土样与下伏土体之间的拉结强度；环状斜圈梁24提高了提杆时土样与侧壁的摩擦力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。