铀矿勘察样品收集装置的制作方法

1.本发明涉及矿质勘察技术领域，具体是涉及铀矿勘察样品收集装置。


背景技术：

2.铀矿有土状、粉末状，也有块状、钟乳状、肾状等等。有些土状的铀矿被称为铀黑，而块状的则称为沥青铀矿。土状的铀矿没有什么光泽，块状的则具有沥青光泽。铀矿石是具有放射性的危险矿物。它们除了可以提取铀用于核工业外，还可以从中提取到镭和其他稀土元素。由于铀矿往往埋藏于地下，所以在铀矿采样时需要使用钻机进行破土取样，现有技术中存在一种双层套管结构的钻体，通过吹气和抽气的方式来对土壤进行取样，但是由于现有技术中的钻体伸入土壤的一端没有密封，仅靠向内层管中吹气防止碎土在攻土阶段就进入到内层管中，一些较轻的碎土可以通过气体吹出，但是铀矿中还具有一些较重的碎石，此时吹气无法将碎石吹走，若在钻体的一端增加密封结构，那么后续抽气时的矿土采样则无法进行，所以针对上述的问题有必要提供一种铀矿勘察样品收集装置来解决。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种铀矿勘察样品收集装置。
4.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：铀矿勘察样品收集装置，包括钻体，钻体具有内层套管和外层螺纹管，内层套管转动设于外层螺纹管中，外层螺纹管一端的外壁上固定设有用于钻入矿土的钻头，内层套管远离钻头的一端为供样品矿土流出的出料口，还包括设于内层套管内的送料轴，送料轴通过行星齿轮机构与内层套管传动相连，送料轴用于将钻头旋转攻开的矿土移送至出料口，内层套管靠近钻头的一端设有若干个将内层套管端口完全封闭的密封转板，若干个密封转板能够通过旋转将内层套管的端口打开，外层螺纹管具有钻头的一端以及内侧套管靠近钻头的一端分别设有单向驱动器和传动环，单向驱动器用于将外层螺纹管转动后的扭矩单向传递于传动环上，传动环用于将扭矩传递于若干个密封转板上，以此将内层套管的一端从封闭状态转换为打开状态，并且在内层套管的一端完全打开后，传动环会将扭矩传递于内层套管上，最终使得内层套管旋转。
5.进一步的，每个密封转板均呈三角状，每个密封转板的三个侧壁均呈弧状，若干个密封转板将内层套管的一端完全密封后整体呈圆形，每个密封转板的三端分别为与内层套管对应一端相铰接的铰接端、能够朝向内层套管对应一端的圆心处的尖端以及供传动环驱动的自由端。
6.进一步的，内层套管设有若干个密封转板的一端的外壁上同轴套设有一个底环，底环朝向若干个密封转板一侧的外缘处固定设有若干个沿底环的圆周方向均匀分布的限位柱，每个限位柱的轴向均与内层套管的轴向一致，传动环同轴转动设于底环设有若干个限位柱的一侧，并且传动环上开设有若干个与限位柱一一对应的弧形滑槽，每个限位柱均能够在对应的弧形滑槽内滑动，每个密封转板上均设有一个弧形传动杆，每个弧形传动杆的一端均与对应密封转板的自由端相铰接，每个弧形传动杆的另一端均与传动环相铰接。
7.进一步的，单向驱动器包括内棘齿圈和若干个与内棘齿圈相啮合的弹性棘爪，若干个弹性棘爪沿传动环的圆周方向均匀且能够拆卸的设于传动环的外缘处，内棘齿圈同轴固定设于外层螺纹管具有钻头的端部上。
8.进一步的，送料轴包括若干个首尾通过联轴器相连的螺旋轴，若干个螺旋轴中的螺旋叶的螺旋方向一致，送料轴的长度与内层套管的轴向长度一致。
9.进一步的，外层螺纹管靠近出料口的一端内固定嵌设有一个环形透风板，环形透风板上开设有若干个呈圆形阵列的通风口，内层套管具有出料口的一端穿过环形透风板的中心。
10.进一步的，行星齿轮机构设于内层套管具有出料口的一端上，行星齿轮机构包括：
11.内齿圈，同轴固定设于内层套管的端部；
12.中心齿轮，同轴固定设于位于出料口内的螺旋轴上，中心齿轮将出料口覆盖，且中心齿轮上开设有若干个漏料口；
13.若干个沿中心齿轮的圆周方向均与分布的行星齿轮，每个行星齿轮均与内齿圈以及中心齿轮相啮合，中心齿轮的旁侧设有一个与中心齿轮同轴的环形齿轮架，每个行星齿轮均轴接于环形齿轮架上。
14.进一步的，钻头通过柱状套固定套设于外层螺纹管的一端，柱状套内同轴嵌设有用于将外层螺纹管端部的开口进行密封的挡盘，挡盘的中心处开设有正对若干个密封转板的通孔。
15.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：相比传统的取样装置而言，本装置的内层套管靠近钻头的一端设有若干个将内层套管的端口进行封堵的密封转板，并且若干个密封转板通过设于外层螺纹管上的单向驱动器进行驱动，当外层螺纹管带动钻头旋转进行攻土时，内层套管的端口还是处于封堵状态，一旦当外层螺纹管反向转动后，若干个密封转板才会将内层套管的端口打开，以此使得钻体在攻土阶段时碎土和碎石不会进入内层套管中，并且在采样阶段时，通过反转外层螺纹管，矿土样品才会进入内层套管中。
附图说明
16.图1是实施例的立体结构示意图一；
17.图2是图1中a1所指的局部放大示意图；
18.图3是实施例的立体结构示意图二；
19.图4是图3中a2所指的局部放大示意图；
20.图5是实施例的俯视图；
21.图6是图5沿a-a线的剖视图；
22.图7是图6中a3所指的局部放大示意图；
23.图8是图5沿b-b线的剖视图；
24.图9是图5沿c-c线的剖视图；
25.图10是图9中a4所指的局部放大示意图；
26.图11是实施例的钻头与钻体的立体结构分解图；
27.图12是图11中a5所指的局部放大示意图；
28.图13是实施例的传动环与底环的立体结构分解图；
29.图14是实施例的弹性棘爪与传动环的立体结构分解图。
30.图中标号为：1、钻体；2、内层套管；3、外层螺纹管；4、钻头；5、出料口；6、密封转板；7、传动环；8、铰接端；9、尖端；10、自由端；11、底环；12、限位柱；13、弧形滑槽；14、弧形传动杆；15、内棘齿圈；16、弹性棘爪；17、联轴器；18、螺旋轴；19、环形透风板；20、通风口；21、内齿圈；22、中心齿轮；23、漏料口；24、行星齿轮；25、环形齿轮架；26、柱状套；27、挡盘；28、通孔；29、吹气孔；30、透气孔；31、轴承。
具体实施方式
31.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
32.参考图1至图14所示的铀矿勘察样品收集装置，包括钻体1，钻体1具有内层套管2和外层螺纹管3，内层套管2转动设于外层螺纹管3中，外层螺纹管3一端的外壁上固定设有用于钻入矿土的钻头4，内层套管2远离钻头4的一端为供样品矿土流出的出料口5，还包括设于内层套管2内的送料轴，送料轴通过行星齿轮机构与内层套管2传动相连，送料轴用于将钻头4旋转攻开的矿土移送至出料口5，内层套管2靠近钻头4的一端设有若干个将内层套管2端口完全封闭的密封转板6，若干个密封转板6能够通过旋转将内层套管2的端口打开，外层螺纹管3具有钻头4的一端以及内侧套管靠近钻头4的一端分别设有单向驱动器和传动环7，单向驱动器用于将外层螺纹管3转动后的扭矩单向传递于传动环7上，传动环7用于将扭矩传递于若干个密封转板6上，以此将内层套管2的一端从封闭状态转换为打开状态，并且在内层套管2的一端完全打开后，传动环7会将扭矩传递于内层套管2上，最终使得内层套管2旋转。
33.每个密封转板6均呈三角状，每个密封转板6的三个侧壁均呈弧状，若干个密封转板6将内层套管2的一端完全密封后整体呈圆形，每个密封转板6的三端分别为与内层套管2对应一端相铰接的铰接端8、能够朝向内层套管2对应一端的圆心处的尖端9以及供传动环7驱动的自由端10。
34.初始状态下若干个密封转板6将内层套管2的一端封闭，当外层螺纹管3旋转钻入土壤后，通过单向驱动器的单向传动作用，此时外层螺纹管3的扭矩不会传递于传动环7上，那么若干个密封转板6还是将内层套管2的一端封闭，当外层螺纹管3钻入一定的深度后，反向旋转外层螺纹管3，此时通过单向驱动器的传动作用，驱动传动环7带动每个密封转板6旋转，当每个密封转板6的自由端10被传动环7驱动后，每个密封转板6的尖端9会从内层套管2一端的圆心处做弧线运动，并逐渐远离内层套管2一端的圆心，此时内层套管2被封闭的一端逐渐呈打开的状态，此后被钻头4攻开的土壤会进入内层套管2中，并通过送料轴进行运送，直至从出料口5漏出；
35.由外层螺纹管3与内层套管2组成的钻体1为现有技术，其中，外层螺纹管3靠近钻头4的管壁上开设有若干个吹气孔29，每个密封转板6上均开设有若干个透气孔30，当外层螺纹管3正向旋转进行攻土时向内层套管2的出料口5进行吹气，由于此时若干个密封转板6将内层套管2的端口封堵，那么气体会从若干个透气孔30排出，以此将钻头4前方的碎土吹开，当外层螺纹管3反向旋转后，向外层螺纹管3与内层套管2之间吹气，并向内层套管2中抽气，此时从每个吹气孔29排出的部分气体会朝向钻头4流动，若干个密封转板6转动将内层
套管2的端口打开，此时朝向钻头4流动的气体会配合内层套管2的抽气时产生的负压吸力将土壤逐渐带入内层套管2打开的端口中，最终进入内层套管2的矿土会经送料轴驱动进行位移。
36.内层套管2设有若干个密封转板6的一端的外壁上同轴套设有一个底环11，底环11朝向若干个密封转板6一侧的外缘处固定设有若干个沿底环11的圆周方向均匀分布的限位柱12，每个限位柱12的轴向均与内层套管2的轴向一致，传动环7同轴转动设于底环11设有若干个限位柱12的一侧，并且传动环7上开设有若干个与限位柱12一一对应的弧形滑槽13，每个限位柱12均能够在对应的弧形滑槽13内滑动，每个密封转板6上均设有一个弧形传动杆14，每个弧形传动杆14的一端均与对应密封转板6的自由端10相铰接，每个弧形传动杆14的另一端均与传动环7相铰接。
37.初始状态下每个限位柱12均与弧形滑槽13的一端相抵触，当传动环7被单向驱动器驱动旋转时，每个限位柱12均会从对应弧形滑槽13的一端位移至弧形滑槽13的另一端，一旦传动环7旋转至每个限位柱12与对应弧形滑槽13的另一端相抵触后，传动环7会带动底环11进行旋转，那么与底环11相连的内层套管2会被驱动进行转动，当限位柱12在弧形滑槽13内运动的过程中，传动环7拉扯每个弧形传动杆14的一端，使得每个弧形传动杆14的另一端牵引对应密封转板6的自由端10进行旋转，通过若干个密封转板6的同步旋转将内层套管2被封闭的端口打开，最终供矿土进入内层套管2。
38.单向驱动器包括内棘齿圈15和若干个与内棘齿圈15相啮合的弹性棘爪16，若干个弹性棘爪16沿传动环7的圆周方向均匀且能够拆卸的设于传动环7的外缘处，内棘齿圈15同轴固定设于外层螺纹管3具有钻头4的端部上。
39.内棘齿圈15与外层螺纹管3的端部相连，当外层螺纹管3旋转后，内棘齿圈15也会旋转，通过内棘齿圈15朝向一个方向的转动来与每个弹性棘爪16相卡合，以此驱动若干个弹性棘爪16带动传动环7进行转动，加工内棘齿圈15时需要确保当外层螺纹管3旋转进行攻土时，内棘齿圈15中的棘齿并不会与弹性棘爪16卡合，只有当外层螺纹管3反向旋转时，弹性棘爪16才会随内棘齿圈15一并旋转；
40.由于每个弹性棘爪16可拆卸的与传动环7连接，那么当取样后，先直接从矿土中拔出钻体1，并将每个弹性棘爪16拆除，然后手动转动每个密封转板6，使得若干个密封转板6再次将内层套管2的端口封堵，最后再将每个弹性棘爪16安装于传动环7上。
41.送料轴包括若干个首尾通过联轴器17相连的螺旋轴18，若干个螺旋轴18中的螺旋叶的螺旋方向一致，送料轴的长度与内层套管2的轴向长度一致。
42.当整个送料轴旋转后，每个螺旋轴18均起到送料的作用，并且若干个螺旋轴18中的螺旋叶的螺旋方向一致，那么矿土在内层管道中会被若干个螺旋轴18的依次运送从内层套管2的一端位移至出料口5，由于整体钻体1的轴向长度较长，所以过长的送料轴若一体成型进行加工，那么加工难度会比较大，为了实现送料轴的功能，并且降低送料轴的加工难度，将送料轴拆分为多个首尾相连的螺旋轴18。
43.外层螺纹管3靠近出料口5的一端内固定嵌设有一个环形透风板19，环形透风板19上开设有若干个呈圆形阵列的通风口20，内层套管2具有出料口5的一端穿过环形透风板19的中心，并且内层套管2与环形透风板19转动连接。
44.安装时，在内层套管2具有出料口5的一端上套设一个轴承31，环形透风板19通过
其中心孔固定套设于轴承31的外圈后再与外层螺纹管3相连，以此实现内层套管2在外层螺纹管3中的转动，并且在现有技术中，外层螺纹管3在反向转动时，需要对外层螺纹管3与内层套管2之间进行吹气(由于外层螺纹管3反转后内层套管2也开始旋转，那么可以通过动态供气向外层螺纹管3与内层套管2之间进行吹气)，此时通过环形透风板19上的若干个通风口20供气体流入外层螺纹管3与内层套管2之间。
45.行星齿轮机构设于内层套管2具有出料口5的一端上，行星齿轮机构包括：
46.内齿圈21，同轴固定设于内层套管2的端部；
47.中心齿轮22，同轴固定设于位于出料口5内的螺旋轴18上，中心齿轮22将出料口5覆盖，且中心齿轮22上开设有若干个漏料口23；
48.若干个沿中心齿轮22的圆周方向均与分布的行星齿轮24，每个行星齿轮24均与内齿圈21以及中心齿轮22相啮合，中心齿轮22的旁侧设有一个与中心齿轮22同轴的环形齿轮架25，每个行星齿轮24均轴接于环形齿轮架25上。
49.安装环形齿轮架25时，环形齿轮架25需要进行固定连接，以此来保证每个行星齿轮24的转动，但是外层螺纹管3和内层套管2都会进行转动，所以需要一个固定不动的结构供环形齿轮架25进行安装，由于本装置的外层螺纹管3还需要连接外置驱动源(未在图中示出)才能够实现旋转，因此环形齿轮架25可以固定安装于外置驱动源上；
50.当内层套管2旋转后，内层套管2的一端会带动内齿圈21进行转动，从而内齿圈21会带动若干个行星齿轮24进行转动，进而转动中的行星齿轮24又会驱动中心齿轮22旋转，最终中心齿轮22会带动其中一个螺旋轴18旋转，由于若干个螺旋轴18彼此相连，那么整个送料轴会旋转进行送料；
51.行星齿轮机构不仅起到传动的作用，同时起到换向的作用，此时的送料轴的转向与内层套管2的转向相反，若没有行星齿轮机构的换向作用，送料轴的转向与内层套管2的转向一致，那么送料轴不会起到送料作用，因为此时的送料轴会与内层套管2呈相对静止的状态，送料轴旋转后并不能将内层套管2中的矿土向前运送；
52.若干个漏料口23供内层套管2中的矿土从出料口5排出。
53.钻头4通过柱状套26固定套设于外层螺纹管3的一端，柱状套26内同轴嵌设有用于将外层螺纹管3端部的开口进行密封的挡盘27，挡盘27的中心处开设有正对若干个密封转板6的通孔28。
54.当钻头4旋转攻土时，内层套管2的一端由若干个密封转板6进行密封，此时被钻松的土壤不会进入内层套管2，但是进入内层套管2与外层螺纹管3之间的区域，所以通过挡盘27来封闭此区域的入口，挡盘27中心的通孔28则用于当若干个密封转板6打开内层套管2的开口时，供矿土穿过挡盘27进入到内层套管2中。
55.工作原理：
56.本装置进行样品收集工作时分为两个步骤；
57.第一步为攻土：
58.外层螺纹管3为主旋转体，外层螺纹管3的转动带动了钻头4的转动，通过钻头4的旋转来打破矿土中坚硬的矿石，此过程中，整个钻体1在不断的伸入矿土内，通过单向驱动器的单向传动作用，此时传动环7不会被驱动旋转，从而在钻头4攻土的阶段，若干个密封转板6一直处于将内层套环的一端进行密封的状态，位于钻头4处的矿土被挡盘27以及若干个
密封转板6所阻挡；
59.第二步为采样：
60.当整个钻体1钻入矿土一定深度时，反向旋转外层螺纹管3，通过单向驱动器的单向传动作用，来驱动传动环7进行旋转，传动环7的旋转带动了每个弧形传动杆14牵引原先处于封闭状态的密封转板6逐渐打开，当传动环7旋转至极限后，传动环7会带动内层套管2旋转，一旦内层套管2旋转后，通过行星齿轮机构的传动作用来驱动送料轴的转动，以此内层套管2在打开端口的同时，送料轴也在进行转动，那么从内层套管2端口进入的矿土会被送料轴逐步运送至出料口5，并从中心齿轮22上的若干个漏料口23排出。
61.通过上述两个步骤实现了对矿土的采样工作。
62.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。