本发明涉及地质勘探技术领域，更具体的说是涉及一种防止取样过程中岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头。
背景技术：
在野外地质研究中，钻取柱状的岩石样品进行分析是最常用的研究方法之一，在实际的野外取样工作中，经常会遇到钻取样品过程中岩样碎裂的过程，尤其是在非致密岩石的取样中，岩石样品碎裂是一种常见现象，影响了野外研究效率和后续样品测试效果。
目前多采用便携式地质取样机，以手持式水钻为主，不论哪种类型的钻机，钻头都是不可缺少的关键组成部分，钻头的设计直接影响到钻取样品的难易程度和样品的完整性。目前最常用的两种取样钻头，其中一种是带不锈钢柄的重负载金刚石钻头，另一种是使用不锈钢薄层钢管制作的薄皮钻头，钻头冠部有金刚砂。
现有的便携式钻机都是采用单层取芯筒的设计，钻取的岩样直接进入岩心筒(有的称为钻杆)，随着钻头的钻进，在钻头内部，岩样和钻头之间的摩擦力对进入钻头内部空腔的岩石柱样产生扭矩，并在整个钻取样品过程中持续作用，使进入钻头空腔的岩样在扭矩作用下发生碎裂，影响野外地质工作的正常进行。
露头是地层、岩体、矿体、地下水、天然气等出露于地表的部分，是地质观察和研究的重要对象，野外露头常年暴露在大气条件下，长期受到机械风化、化学风化和生物风化等综合作用，表层岩石的机械强度较低，具有非致密岩石的特点，在钻取样品时，常常发生岩样碎裂的情况，尤其是在相对疏松的砂岩取样中，这种情况更加突出，影响了取样工作的顺利进行。
因此，如何提供一种结构简单、制作成本低、操作方便并且能够防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种防止岩样破碎的非致密岩石野外取样钻头，本发明的钻头采用滚珠轴承连接的双层岩心筒，在野外取样中防止岩样破碎，保证取样工作的顺利进行。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头，包括钻头冠部、内岩心筒、外岩心筒和滚珠轴承；
其中，所述内岩心筒与所述外岩心筒同轴设置，并且所述内岩心筒与所述外岩心筒顶部平齐；所述钻头冠部位于所述外岩心筒底部，且与所述外岩心筒一体固定连接，保证使用过程中结构的紧固性；所述滚珠轴承分别与所述内岩心筒顶部、所述外岩心筒顶部连接，取样钻头结构简单、制作成本低、使用方便。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述钻头冠部与所述内岩心筒之间具有一定的距离，二者之间不接触。工作过程中，钻机带动所述外岩心筒旋转，所述外岩心筒带动钻头冠部旋转，钻进岩石，随着钻进过程，已经进入钻头的岩心与所述内岩心筒接触，而不会与所述外岩心筒直接接触，从而避免了在高速旋转的所述外岩心筒摩擦作用下扭裂。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述滚珠轴承的外钢圈与所述外岩心筒顶端固定连接，所述滚珠轴承的内钢圈与所述内岩心筒固定连接，并且所述滚珠轴承的外钢圈与内钢圈之间有球形合金钢珠，降低了取样过程中外岩心筒旋转对内岩心筒产生的扭矩，以保护岩样。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述内岩心筒的外径小于所述外岩心筒的内径，在所述内岩心筒和所述外岩心筒之间形成一个薄层空腔，在钻取样品的过程中减小钻头筒与筒内岩样之间的持续摩擦，防止岩样破碎。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述钻头冠部的内径等于或者略小于内岩心筒的内径。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述钻头冠部的壁厚大于所述外岩心筒的壁厚。
所述钻头冠部是整个钻头中直接与岩石摩擦、磨损最大的位置，所述钻头冠部加厚可以使钻头更加耐用；另外由于本发明中增加了内岩心筒，要使钻出的岩样能进入内岩心筒，所述钻头冠部内径要小于外岩心筒，因此需要加大钻头冠部的壁厚。所述钻头冠部壁厚以及内径的设置方式可以保证钻取的岩样顺利进入内岩心筒，保证取样工作的顺利进行。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述钻头冠部外壁环绕布满金刚石颗粒，可以增大所述钻头冠部的硬度，以便钻进岩石中。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述钻头冠部底部设置有两个凹口，用于钻进岩石和流通水流，减缓钻头磨损。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述外岩心筒外壁顶部设置有螺纹，用于钻机的连接。
优选的，在上述一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头中，所述外岩心筒顶部设置有注油孔，用于向所述内岩心筒和所述外岩心筒之间的空腔注入润滑油。通过注油桶进行注油可以减小内外岩心筒之间的摩擦，并且具有一定的支撑作用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的钻头采用滚珠轴承连接的双层岩心筒，在钻取样品的过程中，外岩心筒在钻机的带动下旋转钻进，内岩心筒转动很小，降低了取样过程中外岩心筒旋转对内岩心筒产生的扭矩，减小了取样过程中岩样与内岩心筒之间的摩擦，有效避免了野外取样中岩样的破碎；钻头冠部内直径等于或略小于内岩心筒的内直径，保证了钻取的岩样顺利进入内岩心筒；本发明仅仅通过对钻头冠部、双层岩心筒以及滚珠轴承之间关系的设置就得到了一种可以防止岩样破碎的取样钻头，结构简单、制作成本低并且操作方便，可以保证取样工作的顺利进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的整体结构示意图；
图2附图为本发明整体结构示意图的剖面图。
在图中：
1为钻头冠部、2为内岩心筒、3为外岩心筒、4为滚珠轴承、5为冠部凹口、6为螺纹、7为注油孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种防止岩样破碎的非致密岩石野外取样钻头，本发明的钻头采用滚珠轴承连接的双层岩心筒，在野外取样中防止岩样破碎，保证取样工作的顺利进行。
参见附图1，本发明提供了一种防止岩样碎裂的非致密岩石野外取样钻头，包括钻头冠部1、内岩心筒2、外岩心筒3和滚珠轴承4；
其中，内岩心筒2与外岩心筒3同轴设置，并且内岩心筒2与外岩心筒3顶部平齐；钻头冠部1位于外岩心筒3底部，且与外岩心筒3一体固定连接；滚珠轴承4分别与内岩心筒2顶部、外岩心筒3顶部连接。
为了进一步优化上述技术方案，滚珠轴承4的外钢圈与外岩心筒3顶端固定连接，滚珠轴承4的内钢圈与内岩心筒2固定连接，并且滚珠轴承4的外钢圈与内钢圈之间有球形合金钢珠。
为了进一步优化上述技术方案，内岩心筒2的外径小于外岩心筒3的内径。
为了进一步优化上述技术方案，钻头冠部1的内径等于内岩心筒2的内径。
为了进一步优化上述技术方案，钻头冠部1的壁厚大于外岩心筒3的壁厚。
为了进一步优化上述技术方案，钻头冠部1外壁环绕布满金刚石颗粒。
为了进一步优化上述技术方案，钻头冠部1底部设置有两个冠部凹口5。
为了进一步优化上述技术方案，外岩心筒3外壁顶部设置有螺纹6。
为了进一步优化上述技术方案，外岩心筒3顶部设置有两个注油孔7。
实施例1
使用水钻和本发明的钻头进行砂岩野外露头钻样，包括以下步骤：
(1)通过外岩心筒3顶部的注油孔7注入润滑油；
(2)通过螺纹6将钻头与钻机连接固定；
(3)将钻头冠部1底部压到带钻样的岩石露头上；
(4)开启钻机，打开钻机的冷却水，在露头上钻进；
(5)达到要求的钻进深度后关闭钻机和冷却水流；
(6)旋转钻头将其从钻机上卸下，从钻头中取出岩样。
实施例2
使用本发明的钻头与普通钻头效果对照：
在山西大同辫状河沉积野外岩石露头取样中，分别使用本发明的钻头和取样机自带的常规钻头取样，以对比效果。
使用常规取样钻头钻样20个，出现碎裂14个，样品碎裂率70％；
使用本发明钻头取样35个，出现碎裂5个，样品碎裂率14.3％。
相较现有技术，以上本发明的钻头在此次应用实例中具有显著降低岩样碎裂的效果。
使用本发明设计的钻头，钻机带动外岩心筒3旋转，外岩心筒3带动钻头冠部1旋转，钻头冠部1外壁的金刚石颗粒摩擦破碎岩石，从而使整个钻头不断钻进岩石中。在上述钻进过程中，已经钻取的岩样进入内岩心筒2，内岩心筒2与外岩心筒3不直接接触，而是分别与滚珠轴承4的内钢圈和外钢圈固定连接，所以外岩心筒3在钻机的带动下旋转，对进入内岩心筒2的岩样产生的作用很小，有效防止了在钻头钻进过程中岩样在岩心筒扭矩下破裂。在整个钻取样品的过程中，冷却水不断到达岩石表面，并从冠部凹口5中流出，起到冷却钻头和岩石表面的作用，延长了钻头的使用寿命。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
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。