一种煤田地质勘探采样设备的制作方法

本发明涉及煤田勘探采样技术领域，具体为一种煤田地质勘探采样设备。

背景技术：

随着人类对地下煤炭、石油及天然气、地下水资源需要量的不断增加，对这些地下资源的勘探、开发力度也在不断地加大，目前在煤炭的开采过程中，需要了解瓦斯及对瓦斯含量的真实状态，避免后续开采施工建设的准备工作考虑不周而造成一些不应该发生的事故或大量的人员伤亡事故，目前的煤田地质勘探采样无法同时进行瓦斯气体采样和固体样品采样，两种采样需分别进行且需要两种不同设备，使得采样效率低，且设备成本较高，本发明阐明的一种能解决上述问题的设备。

技术实现要素：

技术问题：目前的煤田地质勘探采样无法同时进行瓦斯气体采样和固体样品采样，使得采样效率低，且设备成本较高。

为解决上述问题，本例设计了一种煤田地质勘探采样设备，本例的一种煤田地质勘探采样设备，包括回转钻机，所述回转钻机上设有升降钻轴，所述升降钻轴下侧端面上设有用于采集样本和储存样本的采样装置，所述采样装置包括固定连接于所述升降钻轴下侧端面上的采样钻轴、设置于所述采样钻轴内且开口朝下的动力腔、固定连接于所述动力腔后侧内壁上且开口朝下的采样管，所述动力腔内设有升降装置，所述升降装置能实现储存样本储存所需的上下升降运动，所述升降装置包括滑动连接于所述采样管内的活塞、连接于所述采样管上侧内壁与所述活塞之间的复位弹簧，所述升降装置通过所述活塞上下移动能实现将样本输送到外部所需的升降运动，所述动力腔内设有位于所述升降装置下侧的储气装置，所述储气装置包括滑动连接于所述采样管内的滑塞、设置于所述滑塞内且上下贯通的通孔、设置于所述滑塞内且与所述通孔相通的密封腔、滑动连接于所述密封腔内且可截止所述通孔的密封块、设置于所述滑塞内且位于所述密封腔左侧的滑杆腔、固定连接于所述密封块左侧端面上且向左延伸至所述滑杆腔内的连接杆，所述储气装置通过所述密封块左右移动实现所述通孔的通断，从而能将采集和储存指定深度的气体。

其中，所述采样装置还包括滑动连接于所述采样管上的升降盘，所述升降盘上铰接有两个左右对称的连杆，所述升降盘左侧的上侧端面上固定连接有固定杆，所述升降盘右侧的上侧端面上固定连接有齿条，所述采样管环向端面上固定连接有位于所述升降盘下侧的限位环，所述采样管环向端面上固定连接有位于所述限位环下侧的副限位环，所述采样管上滑动连接有位于所述限位环与所述副限位环之间的滑动盘，所述滑动盘上铰接有两个左右对称的钻探块，且两个所述钻探块闭合后可封闭所述采样管下侧开口，所述连杆下端与所述钻探块相铰接，所述升降盘与所述滑动盘之间连接有弹簧，所述动力腔下侧开口处设有与所述钻探块抵接的弹性密封环。

可优选地，所述动力腔后侧内壁上滑动连接有位于所述升降盘上侧且可与所述升降盘抵接的限位滑块，且所述限位滑块只能左右移动，所述动力腔左侧内壁上设有开口朝左的盲孔，所述盲孔左侧内壁上固定连接有吸附电磁铁，所述吸附电磁铁与所述限位滑块之间连接有副复位弹簧。

其中，所述升降装置还包括固定连接于所述动力腔上侧内壁上的气泵，所述动力腔后侧内壁上固定连接有位于所述气泵右侧的副气管，且所述副气管与所述气泵相通连接，所述副气管与所述采样管之间相通连接有三通电磁阀，所述采样管左侧端面上设有副电磁阀，所述采样管右侧端面上固定连接有气缸，所述气缸内设有气腔，所述气腔右侧端面上设有排气电磁阀，所述气腔与所述副气管之间相通连接有气管，所述气腔内滑动连接有副活塞，所述副活塞与所述气腔下侧内壁之间连接有气腔弹簧，所述副活塞下侧端面上固定连接有向下延伸至所述气腔端面外的副齿条，所述动力腔后侧内壁上转动连接有向前延伸且位于所述副齿条右侧的齿轮轴，所述齿轮轴上固定连接有与所述副齿条啮合连接的齿轮，且所述齿轮与所述齿条啮合连接，所述活塞与所述滑塞之间连接有压缩弹簧。

其中，所述储气装置还包括设置于所述滑塞内且位于所述滑杆腔下侧的升降腔，且所述升降腔与所述滑杆腔相通，所述升降腔下侧内壁上固定连接有副电磁铁，所述升降腔内壁上固定连接有升降滑块，所述升降滑块与所述副电磁铁之间连接有副弹簧，所述升降滑块上侧端面上滑动连接有插销，所述连接杆上设有上下贯通的副插销孔，且所述插销贯穿所述副插销孔，所述采样管左侧内壁上设有左右贯通的滑孔，所述滑孔内滑动连接有左右延伸的滑杆，是滑杆上设有上下贯通的插销孔，所述插销可延伸至所述插销孔内，所述滑杆下侧端面上滑动连接有位于所述动力腔内的滑块，所述滑块前侧端面上铰接有转杆，且所述转杆下端与所述固定杆相铰接，所述滑杆左侧端面上固定连接有永磁铁，所述动力腔左侧内壁上固定连接有电磁铁，所述电磁铁与所述永磁铁之间连接有副压缩弹簧，所述采样管左侧内壁上设有位置开关，且所述位置开关可由活塞触发，所述采样钻轴上侧端面上固定连接有电磁阀，所述电磁阀与所述采样管右侧端面之间相通连接有排气管，且所述排气管与所述采样管相通处位于所述滑塞上侧。

本发明的有益效果是：本发明的转动开合机构能在钻探到设定深度后，转动展开，从而能保证采集设定深度的样品，降低样品被污染的可能，提高采集的样品质量，转动开合机构转动张开的同时，能带动密封机构中的密封块左移，使得气体采集腔与外部相通，并在电磁阀开启和弹簧作用下，抽气活塞上移，抽取该深度的气体，实现气体采样，当采集到所需的气体样本和固定样本之后，转动开合机构转动闭合，同时密封机构中的密封块右移复位，使气体采集腔处于密封状态，从而能保证采样后上移过程中样品不会流失和被污染，因此本发明能同时进行瓦斯气体和固体样品采样，提高了采样效率，降低了设备成本较高，同时能保证采集样品的质量。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的一种煤田地质勘探采样设备的整体结构示意图；

图2为图1的“a”处的结构放大示意图；

图3为图2的“b”处的结构放大示意图；

图4为图3的“c”处的结构放大示意图；

图5为图2的“d”处的结构放大示意图；

图6为图2的“e-e”方向的结构示意图；

图7为图2的“f”处的结构放大示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图7对本发明进行详细说明，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。

本发明涉及一种煤田地质勘探采样设备，主要应用于煤田勘探采样，下面将结合本发明附图对本发明做进一步说明：

本发明所述的一种煤田地质勘探采样设备，包括回转钻机11，所述回转钻机11上设有升降钻轴12，所述升降钻轴12下侧端面上设有用于采集样本和储存样本的采样装置101，所述采样装置101包括固定连接于所述升降钻轴12下侧端面上的采样钻轴13、设置于所述采样钻轴13内且开口朝下的动力腔14、固定连接于所述动力腔14后侧内壁上且开口朝下的采样管19，所述动力腔14内设有升降装置102，所述升降装置102能实现储存样本储存所需的上下升降运动，所述升降装置102包括滑动连接于所述采样管19内的活塞22、连接于所述采样管19上侧内壁与所述活塞22之间的复位弹簧62，所述升降装置102通过所述活塞22上下移动能实现将样本输送到外部所需的升降运动，所述动力腔14内设有位于所述升降装置102下侧的储气装置103，所述储气装置103包括滑动连接于所述采样管19内的滑塞24、设置于所述滑塞24内且上下贯通的通孔68、设置于所述滑塞24内且与所述通孔68相通的密封腔45、滑动连接于所述密封腔45内且可截止所述通孔68的密封块44、设置于所述滑塞24内且位于所述密封腔45左侧的滑杆腔46、固定连接于所述密封块44左侧端面上且向左延伸至所述滑杆腔46内的连接杆43，所述储气装置103通过所述密封块44左右移动实现所述通孔68的通断，从而能将采集和储存指定深度的气体。

根据实施例，以下对采样装置101进行详细说明，所述采样装置101还包括滑动连接于所述采样管19上的升降盘26，所述升降盘26上铰接有两个左右对称的连杆27，所述升降盘26左侧的上侧端面上固定连接有固定杆41，所述升降盘26右侧的上侧端面上固定连接有齿条25，所述采样管19环向端面上固定连接有位于所述升降盘26下侧的限位环29，所述采样管19环向端面上固定连接有位于所述限位环29下侧的副限位环32，所述采样管19上滑动连接有位于所述限位环29与所述副限位环32之间的滑动盘31，所述滑动盘31上铰接有两个左右对称的钻探块30，且两个所述钻探块30闭合后可封闭所述采样管19下侧开口，所述连杆27下端与所述钻探块30相铰接，所述升降盘26与所述滑动盘31之间连接有弹簧28，所述动力腔14下侧开口处设有与所述钻探块30抵接的弹性密封环33，通过所述回转钻机11驱动所述升降钻轴12带动所述采样钻轴13转动，能实现探钻运动。

有益地，所述动力腔14后侧内壁上滑动连接有位于所述升降盘26上侧且可与所述升降盘26抵接的限位滑块65，且所述限位滑块65只能左右移动，所述动力腔14左侧内壁上设有开口朝左的盲孔63，所述盲孔63左侧内壁上固定连接有吸附电磁铁66，所述吸附电磁铁66与所述限位滑块65之间连接有副复位弹簧64。

根据实施例，以下对升降装置102进行详细说明，所述升降装置102还包括固定连接于所述动力腔14上侧内壁上的气泵17，所述动力腔14后侧内壁上固定连接有位于所述气泵17右侧的副气管60，且所述副气管60与所述气泵17相通连接，所述副气管60与所述采样管19之间相通连接有三通电磁阀67，所述采样管19左侧端面上设有副电磁阀34，所述采样管19右侧端面上固定连接有气缸21，所述气缸21内设有气腔54，所述气腔54右侧端面上设有排气电磁阀61，所述气腔54与所述副气管60之间相通连接有气管18，所述气腔54内滑动连接有副活塞55，所述副活塞55与所述气腔54下侧内壁之间连接有气腔弹簧57，所述副活塞55下侧端面上固定连接有向下延伸至所述气腔54端面外的副齿条56，所述动力腔14后侧内壁上转动连接有向前延伸且位于所述副齿条56右侧的齿轮轴59，所述齿轮轴59上固定连接有与所述副齿条56啮合连接的齿轮58，且所述齿轮58与所述齿条25啮合连接，所述活塞22与所述滑塞24之间连接有压缩弹簧23，通过所述气泵17产生的气流可带动所述副活塞55下移，所述副活塞55通过啮合连接可带动所述升降盘26上升，从而可使所述钻探块30向远离对称中心一侧转动，使所述采样管19下侧开口与外部相通，从而能进行采样。

根据实施例，以下对储气装置103进行详细说明，所述储气装置103还包括设置于所述滑塞24内且位于所述滑杆腔46下侧的升降腔52，且所述升降腔52与所述滑杆腔46相通，所述升降腔52下侧内壁上固定连接有副电磁铁53，所述升降腔52内壁上固定连接有升降滑块50，所述升降滑块50与所述副电磁铁53之间连接有副弹簧51，所述升降滑块50上侧端面上滑动连接有插销42，所述连接杆43上设有上下贯通的副插销孔48，且所述插销42贯穿所述副插销孔48，所述采样管19左侧内壁上设有左右贯通的滑孔20，所述滑孔20内滑动连接有左右延伸的滑杆38，是滑杆38上设有上下贯通的插销孔47，所述插销42可延伸至所述插销孔47内，所述滑杆38下侧端面上滑动连接有位于所述动力腔14内的滑块39，所述滑块39前侧端面上铰接有转杆40，且所述转杆40下端与所述固定杆41相铰接，所述滑杆38左侧端面上固定连接有永磁铁37，所述动力腔14左侧内壁上固定连接有电磁铁35，所述电磁铁35与所述永磁铁37之间连接有副压缩弹簧36，所述采样管19左侧内壁上设有位置开关49，且所述位置开关49可由活塞22触发，所述采样钻轴13上侧端面上固定连接有电磁阀15，所述电磁阀15与所述采样管19右侧端面之间相通连接有排气管16，且所述排气管16与所述采样管19相通处位于所述滑塞24上侧，通过所述滑杆38左移可带动所述插销42和所述连接杆43左移，使所述密封块44左移，使得所述通孔68上下相通，从而能将气体储存到所述滑塞24与所述活塞22之间。

以下结合图1至图7对本文中的一种煤田地质勘探采样设备的使用步骤进行详细说明：

开始时，升降盘26、滑动盘31位于下限位处，两个钻探块30处于闭合状态，使采样管19下侧开口与外部不相通，在副复位弹簧64弹力作用下，限位滑块65位于右限位处，限位滑块65与升降盘26抵接，限制升降盘26上移，排气电磁阀61位于关闭状态，副活塞55位于上限位处，电磁铁35未通电，在副压缩弹簧36作用下永磁铁37、滑杆38位于右限位处，密封块44位于右限位处，使通孔68上下不相通，副电磁铁53未通电，插销42延伸至插销孔47内，活塞22位于与位置开关49接触处，副电磁阀34、排气电磁阀61、电磁阀15处于关闭状态，副气管60使气泵17与气管18相通，气泵17与三通电磁阀67不相通,滑块39位于左限位处。

工作时，回转钻机11带动升降钻轴12旋转下移进行钻探，当达到设定深度后，升降钻轴12停止转动下移，吸附电磁铁66通电吸附限位滑块65，解除对升降盘26的限位，气泵17启动产生气流，气流通过副气管60、气管18输送到气腔54内，推动副活塞55下移，副活塞55带动副齿条56下移，副齿条56通过啮合连接带动齿轮58转动，齿轮58通过啮合连接带动齿条25上移，齿条25带动升降盘26沿着采样管19上移，升降盘26通过连杆27带动钻探块30和滑动盘31上移，当滑动盘31上移至与限位环29抵接后，升降盘26继续上移使得连杆27向靠近对称中心一侧转动，连杆27带动钻探块30转动，使得钻探块30转动张开，使得采样管19下侧开口与外侧相通，通过钻探块30上移一段距离能，使钻探块30位于钻孔内，从而减少钻探块30转动张开阻力，之后气泵17停转，

同时，升降盘26上移过程中，带动固定杆41上移，固定杆41通过转杆40带动滑块39推动滑杆38左移，滑杆38带动插销42和连接杆43左移，使得密封块44左移，通孔68上下相通，之后副电磁阀34开启，在复位弹簧62作用下，活塞22上移至上限位处，同时将该深度的气体抽入到活塞22和滑塞24之间的采样管19内储存，

之后升降钻轴12继续转动下移，采集样品，样品储存在滑塞24下侧的采样管19内，完成采样后，升降钻轴12逆转上移，同时排气电磁阀61开启，在气腔弹簧57作用下，副活塞55和副齿条56上移复位，副齿条56通过啮合连接使齿条25下移复位，从而使升降盘26下移复位，升降盘26通过连杆27，使钻探块30转动复位并再次闭合，使采样管19下侧开口与外部不相通，从而实现储存固体样品，同时升降盘26带动固定杆41下移，在副压缩弹簧36作用下，永磁铁37和滑杆38右移复位，使得密封块44右移到右限位处，使得通孔68上下不相通，从而实现储存气体，

当升降钻轴12带动采样钻轴13上升至地面上后，可外部储气设备与电磁阀15相通连接，并开启电磁阀15，气泵17启动产生气流，气流通过气管18输送到气腔54内使钻探块30再次转动张开，之后副气管60动作使三通电磁阀67与气泵17相通，气流通过三通电磁阀67输送到采样管19内，并推动活塞22下移，将活塞22与滑塞24之间的采集气体通过排气管16和电磁阀15输送到外部储气设备，之后副电磁铁53通电使升降滑块50和插销42下移到下限位处，插销42与插销孔47脱离接触，之后电磁铁35通电吸附永磁铁37，使滑杆38左移至左限位处，且滑杆38位于滑杆腔46外，从而解除滑塞24限位，之后活塞22带动滑塞24下移，将固体样品推出采样管19，之后气泵17停转，副电磁阀34和排气电磁阀61开启，使活塞22、滑塞24、副活塞55上移复位，之后吸附电磁铁66断电，限位滑块65在副复位弹簧64作用下右移复位，电磁铁35失电，永磁铁37在副压缩弹簧36作用下右移复位，之后副电磁铁53失电，在副弹簧51作用下，升降滑块50和插销42上移复位，插销42插入插销孔47内，从而完成设备复位。

本发明的有益效果是：本发明的转动开合机构能在钻探到设定深度后，转动展开，从而能保证采集设定深度的样品，降低样品被污染的可能，提高采集的样品质量，转动开合机构转动张开的同时，能带动密封机构中的密封块左移，使得气体采集腔与外部相通，并在电磁阀开启和弹簧作用下，抽气活塞上移，抽取该深度的气体，实现气体采样，当采集到所需的气体样本和固定样本之后，转动开合机构转动闭合，同时密封机构中的密封块右移复位，使气体采集腔处于密封状态，从而能保证采样后上移过程中样品不会流失和被污染，因此本发明能同时进行瓦斯气体和固体样品采样，提高了采样效率，降低了设备成本较高，同时能保证采集样品的质量。

通过以上方式，本领域的技术人员可以在本发明的范围内根据工作模式做出各种改变。