一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，包括鉆桿、取芯管和鉆具對接接頭組件；鉆具對接接頭組件包括傳力接頭、取芯管對接接頭、鉆桿對接接頭、對接彈簧；取芯管為薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁為光滑的等直徑圓筒，內(nèi)壁的底部和頂部分別安裝有防脫落罩，樣品通過防脫落罩進入，并且，防脫落罩防止樣品落出；鉆桿內(nèi)部為圓筒形空腔，鉆桿頂端接頭下端為圓柱形空腔，空腔軸向設有兩個對稱的凹槽，接頭上段為錐形，錐頂為圓角，鉆桿底端的圓筒形空腔內(nèi)，設有兩個對稱的凸起，用于與其他鉆桿頂端接頭的對稱凹槽進行配合；一個鉆桿的底端與其他鉆桿頂端通過鋼球鎖緊；本發(fā)明采用多根鉆具對接的方式實現(xiàn)深層采樣，而且每根鉆具都可以重復使用。
【專利說明】一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，屬于空間資源探測【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]自從上世紀60年代前蘇聯(lián)開始嘗試深空探測以來，外星球探測能力已經(jīng)成為一個國家實力和科技水平的重要體現(xiàn)。美國和前蘇聯(lián)早在上世紀六七十年代已經(jīng)成功實現(xiàn)月球土壤采樣并返回，現(xiàn)如今，美國的“旅行者” I號已經(jīng)飛出四萬個地月距離，到達了太陽系的邊緣；同時，日本的“隼鳥”號探測器成功的在小行星上采樣并返回地球。我國的深空探測“嫦娥工程”才剛剛起步，根據(jù)我國的探月計劃，月球探測工程分為“繞”、“落”、“回”三個戰(zhàn)略階段，目前正向第二個發(fā)展階段邁進，探月二期要實現(xiàn)月球軟著陸和月球車實地勘察，探月三期將要實現(xiàn)對月球樣品的自動采集與返回。
[0003]地球上的資源是有限的，外星球的資源如果能夠加以開發(fā)，將會成為地球資源重要的儲備和支撐，因此對外星球進行取樣且分析其成分，對人類社會能源的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。鉆取式采樣器是深空探測采樣中最常選用的采樣器形式，鉆取式的采樣方式既可以采集松散的表層樣品，也可以進行深層采樣，經(jīng)過特殊的設計還可以進行堅硬的巖石的采樣，使得可以采集的樣品種類較多。通過增大鉆具的體積或數(shù)量也可以實現(xiàn)大量的采樣。更重要的是，采用鉆取形式的采樣方式可以完整的取得一段樣品，保持了樣品的層理信息，樣品具有更好的研究價值。
[0004]國內(nèi)外已公開的鉆取式采樣器按照鉆桿數(shù)量上分為單桿采樣器和多桿采樣器兩類。現(xiàn)有的單桿采樣器如若要實現(xiàn)深層采樣，鉆桿必須與取樣深度一致，則在航天器內(nèi)部占用尺寸空間較大?，F(xiàn)有的多桿采樣器鉆具結(jié)構(gòu)對對接時兩根鉆具的位置精度要求很高，已進入外星球土壤中的鉆具在與接頭分離后若出現(xiàn)鉆孔塌陷、埋鉆等情況，很有可能使鉆具的位置改變，這種位置的改變對于采樣器流程設計來說時不可預見，因此當接頭帶動新的鉆具到下鉆位置進行對接時，由于位置的偏差很有可能對接不上，甚至無法將已在土壤中的鉆具取回。而且無論是單桿采樣器還是多桿采樣器，鉆具取樣量受鉆桿限制，采樣器獲得的樣品存放在鉆具中，鉆具全部充滿即采樣器的最大取樣量；若想增大采樣器的取樣量，必須在原結(jié)構(gòu)的基礎上增加鉆具數(shù)量或者改變鉆具結(jié)構(gòu)以增大鉆具中心體積。由于鉆具工作特點的要求，本身較為厚重，因此增加的采樣器的取樣量與采樣器增加的重量相比比值較小，因此取樣量增加的代價較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具。本發(fā)明設計的一種新的鉆具，增加可與鉆具安裝對接的獨立取芯管，采樣返回可只回收取芯管，拋卻笨重的鉆桿，這樣可以減少返回艙的重量；而且每根取芯管均獨立，其數(shù)量可多于鉆桿的數(shù)量，采樣器根據(jù)采樣量的需求確定取芯管的數(shù)量。[0006]一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，包括鉆桿、取芯管和鉆具對接接頭組件；
[0007]鉆具對接接頭組件包括傳力接頭、取芯管對接接頭、鉆桿對接接頭、對接彈簧；
[0008]取芯管對接接頭頂部從傳力接頭的底部穿入，兩者能夠相對周向旋轉(zhuǎn)和軸向平移，無法徑向運動；
[0009]取芯管對接接頭與鉆桿對接接頭上設計有相互配合的對凸起和凹槽，均沿圓周均勻分布，通過凸起與凹槽改變?nèi)⌒竟軐咏宇^與鉆桿對接接頭的相對位置；
[0010]取芯管對接接頭上凸起的下方，設有中空圓柱體，圓柱體外圍設有對接彈簧，中空圓柱體下端設有彈簧片，鉆桿對接接頭內(nèi)設有圓柱形空腔，圓柱形空腔與圓柱體相互配合；
[0011 ] 鉆桿對接接頭的圓柱形空腔的內(nèi)壁上，設有兩個對稱的凸起，用于與鉆桿頂端接頭的對稱凹槽進行配合；
[0012]取芯管為薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁為光滑的等直徑圓筒，內(nèi)壁的底部和頂部分別安裝有防脫落罩，樣品通過防脫落罩進入，并且，防脫落罩防止樣品落出；
[0013]鉆桿內(nèi)部為圓筒形空腔，鉆桿頂端接頭下端為圓柱形空腔，空腔軸向設有兩個對稱的凹槽，接頭上段為錐形，錐頂為圓角，鉆桿底端的圓筒形空腔內(nèi)，設有兩個對稱的凸起，用于與其他鉆桿頂端接頭的對稱凹槽進行配合；一個鉆桿的底端與其他鉆桿頂端通過鋼球鎖緊；
[0014]取芯管位于鉆桿內(nèi)部，取芯管的外圍設有彈簧片，取芯管外圍的彈簧片與取芯管對接接頭的中空腔體內(nèi)部的彈簧片進行配合。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0016](I)本發(fā)明采用多根鉆具對接的方式實現(xiàn)深層采樣，而且每根鉆具都可以重復使用；
[0017](2)本發(fā)明采用一種新的封閉型鋼球鎖緊機構(gòu)進行鉆具的對接，隔絕土壤粉塵的影響，對接安全可靠，鉆具之間對接位置精度要求低，可以允許較大的位置偏差；
[0018](3)本發(fā)明設計了新的鉆具和取芯管的對接接頭，可以在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)下實現(xiàn)鉆具和取芯管的轉(zhuǎn)移或者鉆取采樣；
[0019](4)本發(fā)明具有獨立的樣品取芯管，取芯管為剛性薄壁管，采樣時安裝在鉆具內(nèi)部，采樣完成后可以獨立取出并存放在樣品臺，因此可以最大程度上的保持采集的土壤樣品的層理信息，減少對原樣的破壞。取芯管與鉆具的分離設計也使得鉆具可以多次使用，實現(xiàn)多地點、大量采樣。取芯管數(shù)量多于鉆具，根據(jù)采樣流程對其進行取放，空間利用率高；
[0020](5)本發(fā)明采樣器的樣品回收只回收取芯管，可以極大減輕返回重量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0022]圖2是本發(fā)明所述鉆具對接接頭分解立體圖；
[0023]圖3是本發(fā)明所述取芯管立體圖；
[0024]圖4是本發(fā)明所述取芯管安裝防脫落罩立體圖；
[0025]圖5是本發(fā)明所述鉆桿頂端和底端細節(jié)立體圖；[0026]圖6是本發(fā)明所述鉆桿對接原理圖；
[0027]圖7是本發(fā)明所述鉆具對接接頭與鉆具對接原理圖；
[0028]圖8是本發(fā)明所述取芯管接頭彈簧片和取芯管彈簧片立體圖；
[0029]圖9是本發(fā)明所述取芯管對接接頭與取芯管對接原理圖；
[0030]圖中:
[0031]I傳力接頭2扭矩傳遞銷 3取芯管對接接頭
[0032]4鉆具對接接頭5鉆桿5.1第一根鉆桿
[0033]5.2第二根鉆桿6取芯管7對接彈簧
[0034]8防脫落罩9取芯管彈簧片 9.1取芯管第一塊彈簧片
[0035]9.2取芯管第二塊彈簧片10取芯管剛性擋板10.1取芯管第一塊剛性擋板
[0036]10.2取芯管第二塊剛性擋板11鎖緊鋼球 12取芯管對接接頭彈簧片
[0037]12.1取芯管對接接頭第一塊彈簧片12.2取芯管第二塊彈簧片
【具體實施方式】
[0038]下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0039]本發(fā)明的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，如圖1所示，包括鉆桿組件、取芯管6和鉆具對接接頭組件三大部分。其中，取芯管和鉆桿可以根據(jù)采樣需求分別選用多根實現(xiàn)對接，取芯管的數(shù)量可多于鉆桿的數(shù)量。
[0040]鉆具對接接頭組件如圖1、圖2所示，包括順次連接的傳力接頭1、扭矩傳遞銷2、取芯管對接接頭3、鉆桿對接接頭4、對接彈簧7。
[0041]取芯管對接接頭3頂部從傳力接頭I的底部穿入，穿入后兩者可以相對周向旋轉(zhuǎn)和軸向平移，但徑向運動被配合的圓柱面限制。傳力接頭I上開有兩個對稱的長槽，長槽形成扭矩傳遞銷安裝孔，取芯管對接接頭3上鉆有扭矩傳遞銷安裝孔，取芯管對接接頭3與傳力接頭I對接后，將扭矩傳遞銷2穿過傳力接頭I上的扭矩傳遞銷安裝孔和取芯管對接接頭3上的安裝孔，此時傳力接頭I與取芯管對接接頭3之間軸向被固定，由于傳力接頭上I的槽孔的設計，傳力接頭I和取芯管對接接頭3之間還可以存在135°的周向旋轉(zhuǎn)自由角度。即無論兩者相對正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，最大相對旋轉(zhuǎn)135°，最小0°，扭矩傳遞銷2即可與槽孔側(cè)面接觸，兩者之間即可通過扭矩傳遞銷2接觸傳遞扭矩。
[0042]取芯管對接接頭3與鉆桿對接接頭4上設計有相互配合的3對凸起和凹槽，均沿圓周均勻分布。取芯管對接接頭3上三個凸起的最上方一側(cè)面均設有一個小凸起，鉆桿對接接頭4上三個凸起的最下方一側(cè)面均設有一個小凹槽，小凸起與小凹槽相互配合。取芯管對接接頭3上凸起的下方，設有圓柱體，圓柱體外圍設有對接彈簧7，鉆桿對接接頭4內(nèi)設有圓柱形空腔，圓柱形空腔與圓柱體相互配合。設取芯管對接接頭3的凸起中，最上方為H面，小凸起側(cè)面為D面，有小凸起一側(cè)凹槽側(cè)壁為C面，凹槽另外一個側(cè)壁為B面，凹槽底面為N面。設鉆桿對接接頭4的凸起中，最上方為I面，小凹槽凹進的側(cè)面為G面，有小凹槽一側(cè)凹槽側(cè)壁為F面，凹槽另外一個側(cè)壁為E面，凹槽的底面為J面。
[0043]取芯管對接接頭3底部穿入鉆桿對接接頭4中，通過一根對接彈簧7連接取芯管對接接頭3的H面(底面平面)和鉆桿對接接頭4的J面，該對接彈簧7為雙向彈簧，在拉伸和壓縮時都能 使用，通過該彈簧7的限制和相應的機械限位共同作用，使得在采樣器的整個工作流程中，H面與J面最小距離為O，最大距離的情況下H面不高于鉆桿對接接頭4的I面(即凸起的高度)。因此，在驅(qū)動鉆桿5正轉(zhuǎn)時，兩者最大相對旋轉(zhuǎn)15°，最小旋轉(zhuǎn)0°，取芯管對接接頭3的B面即可與鉆具對接接頭4的E面接觸從而傳遞扭矩。在驅(qū)動鉆桿5反轉(zhuǎn)時，兩者最大的相對旋轉(zhuǎn)角度也為15°，最小0°，即可傳遞反向的扭矩。根據(jù)取芯管對接接頭3和鉆桿對接接頭4的相對高度位置的不同，傳遞反向扭矩的接觸面有所不同。當H面與J面接觸時，為取芯管對接接頭3的C面和D面與鉆桿對接接頭4的F面和G面接觸傳遞扭矩。當H面與J面分離時，為D面與F面接觸傳遞反向扭矩。正轉(zhuǎn)比反轉(zhuǎn)時扭矩傳遞面要大一些，這也是考慮到在鉆取采樣過程中受力較大，而反轉(zhuǎn)上升時受力較小，從而規(guī)劃的正反轉(zhuǎn)的動作流程。
[0044]取芯管6如圖3所示，取芯管6為薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁為光滑的等直徑圓筒，外壁下半部分擴大的直徑部分作用為輔助進行鉆具的對接。
[0045]為了防止進入取芯管6的樣品脫落，取芯管6內(nèi)壁安裝有防脫落罩8，如圖4所示，底部和頂部各有一個，防脫落罩8為半球形，沿圓周均勻分布多片彈性葉片，自然狀態(tài)為閉合狀態(tài)。當土壤樣品從底部進入取芯管6時，將防脫落罩8葉片壓開，土壤樣品進入取芯管
6。但是當土壤樣品具有落出取芯管6的趨勢時，力會作用在葉片上，將防脫落罩葉片關閉。取芯管6上下端安裝的兩個防脫落罩8保證取芯管內(nèi)的土壤樣品為單向運動，只進不出，不會遺失。取芯管6在與鉆桿5對接安裝后底部被鉆桿5限位,頂部被其上的取芯管6或者取芯管對接接頭3限位，保持取芯管6在軸向位置的穩(wěn)定性。取芯管6外壁與鉆桿5內(nèi)壁配合，使取芯管6與鉆桿5之間沒有徑向相對位移。取芯管6的周向并沒有完全定位，因為鉆取采樣時時取芯6本身旋轉(zhuǎn)與否并不會影響樣品的獲取，也不會影響所獲得樣品的層理信息，因此取芯管6周向的自由度并不會影響其工作性能。
[0046]本發(fā)明鉆桿之間對接鎖定與解鎖原理:
[0047]如圖5所示，鉆桿5頂端的接頭設計為錐形，錐頂為圓角。內(nèi)孔和外壁均為錐形結(jié)構(gòu)，使得對接初始時有較大的容錯性，即使兩根鉆桿5之間徑向相對位置有偏差也能實現(xiàn)可靠對接。接頭底部為圓柱形，使兩根鉆桿5完全對接后保持穩(wěn)定。根鉆桿5底端對接起始位置也設計為同樣的錐形孔起始、底部圓柱孔的形式。
[0048]在鉆桿5需要對接時，一根鉆桿5.1已經(jīng)鉆入月壤中，接頭頂端暴露在外。待對接的鉆桿5.2 一邊旋轉(zhuǎn)一邊下鉆，由于錐形起始端和圓角的設計，即使在兩根鉆桿5對接接觸時并不是完全配合后需要的周向位置，隨著鉆桿5的旋轉(zhuǎn)和下鉆，兩根鉆桿5之間可以一邊相對滑動一邊對接，不會再對接完成之前就軸向卡死，結(jié)合鉆桿對接接頭組件具有一定周向自由度的結(jié)構(gòu)，使位于上部的鉆桿5.2逐漸移動到完全對接配合的位置。這種對接方式的設計進一步提高了鉆桿5對接的容錯性，使得鉆桿5對接時周向的誤差不會影響鉆桿5的對接。
[0049]鉆桿5之間正反向扭矩的傳遞靠兩根鉆桿5對接后兩根鉆桿5在徑向的面接觸傳遞，如圖5所示，對接完成后圖示01和P1、02和P2都緊密配合，因此無論鉆桿5正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)都可以穩(wěn)定傳遞扭矩。
[0050]鉆桿5對接后向下的軸向力，即鉆取采樣過程中鉆進力由兩根鉆桿5對接之后的橫截面的接觸，通過完整圓環(huán)面的配合可以穩(wěn)定傳遞較大的鉆壓力。向上的軸向力，即鉆取采樣結(jié)束后的鉆桿5的提升力通過設計的鋼球鎖緊機構(gòu)的來傳遞，由于此時只需要克服鉆桿5和樣品的重力以及已經(jīng)被鉆松散的模擬土壤碎屑的摩擦力，受力較小。
[0051]鉆桿5對接的鋼球鎖緊機構(gòu)的鎖定和解鎖通過取芯管6的動作來實現(xiàn)。根據(jù)采樣器工作流程的設計，在鉆桿5對接之后再放入取芯管6，將兩根鉆桿5.1與5.2的鋼球鎖緊機構(gòu)鎖定，在將兩根鉆桿5.1與5.2分離之前，需要先將取芯管6取出，以解鎖兩根鉆桿5之間的鋼球鎖緊。采樣器的工作流程與鉆桿5對接的解鎖和鎖定是相互配合，互不干涉的。
[0052]鉆桿5對接所利用的鋼球鎖緊機構(gòu)的工作原理如圖6所示。在鉆具5.1的頂部接頭設計有圓孔，該圓孔內(nèi)安裝有鋼球11，該鋼球11可以沿該圓孔軸向自由移動，但在通孔的兩端被鎖死，使鋼球11不會從圓孔中脫出，如圖6 (a)所示。在鉆桿5.1接頭的內(nèi)圈加工有一個梯形槽，該梯形槽腰邊剛好與鋼球11相切，如圖6 (c)所示。設計鉆桿5.2底端接頭的內(nèi)徑與鉆桿5.1頂端接頭的外徑相等，鉆桿5.1頂端接頭的內(nèi)徑與取芯管6底端的外徑相等，因此對接后取芯管6、鉆具5.1頂端接頭和鉆具5.2底端接頭的三個圓弧面能相互接觸配合。在鉆桿5對接的初始階段，相對位置如圖6 (a)、6 (b)所示。鉆桿5.2繼續(xù)向下平移，直到鉆桿5.2底部接頭的內(nèi)徑面接觸鋼球11，將鋼球11推向右側(cè)，如圖6 (c)所示。鉆桿5.2繼續(xù)向下移動，直到鉆桿5.1與鉆桿5.2環(huán)形面接觸被機械限位。此時鉆桿
5.2底端接頭的梯形槽的中心線剛好位于鋼球11和鉆桿5.1頂端接頭圓孔的中心線位置，如圖6 Cd)所示。之后取芯管6在對應機構(gòu)的驅(qū)動下開始向下移動，當取芯管6底端的外徑面與鋼球11接觸后，開始將鋼球11向左側(cè)推動，直到使鋼球11與鉆桿5.2底端接頭的內(nèi)徑面的梯形槽相切，如圖6 (e)所示。只要保持取芯管6軸向的位置，鋼球11就會處于被鎖死的狀態(tài)，因此鉆桿5.1頂部接頭和鉆桿5.2底部接頭也處于被鎖死的狀態(tài)。根據(jù)采樣器工作流程的設計，在鉆取采樣和反轉(zhuǎn)上升過程中，取芯管6的軸向位置都被限制，即鉆桿5.1和鉆桿5.2 一直處于鎖死狀態(tài)，可以傳遞提升力。
[0053]本發(fā)明鉆桿對接接頭4與鉆桿對接原理:
[0054]鉆桿對接接頭4的內(nèi)圈與鉆桿5接頭部位有對應的兩對凸臺和凹槽，如圖7所示，鉆桿對接接頭4與鉆桿5的對接與鉆桿5.1與5.2之間對接的方式相同。完成對接后鉆桿對接接頭4的T面與鉆桿5的U面重合，P面與S面重合，Q面與R面重合。在需要驅(qū)動鉆桿5正轉(zhuǎn)時，靠Q面與R面的接觸傳遞扭矩，當需要鉆桿5反轉(zhuǎn)時，靠P面與S面的接觸傳遞扭矩。
[0055]本發(fā)明取芯管對接接頭與取芯管對接原理:
[0056]取芯管對接接頭3與取芯管6之間的連接主要靠兩對彈簧片(9和12)實現(xiàn)，如圖
8所示。取芯管接頭彈簧片12的底邊與取芯管對接接頭3固定，自然狀態(tài)下彈簧片12張開，與內(nèi)徑面成一定角度。在彈簧片12受由內(nèi)而外的徑向力情況下，可以發(fā)生彈性變形與取芯管對接接頭3內(nèi)壁完全貼合。取芯管彈簧片9頂邊與取芯管6固定，自然狀態(tài)下取芯管彈簧片9張開與取芯管6外徑面成一定角度。在取芯管彈簧片9受由外向內(nèi)的徑向力的情況下，可以發(fā)生彈性變形與取芯管6外徑面完全貼合。
[0057]取芯管對接接頭3與取芯管6的對接方式原理為:初始狀態(tài)時，取芯管對接接頭3位于取芯管6的上方，準備對接，取芯管對接接頭3開始向下運動。當取芯管對接接頭彈簧片12與取芯管彈簧片6在橫截面沒有重疊時，取芯管對接接頭彈簧片12和取芯管彈簧片9相互不接觸，也不發(fā)生變形。當取芯管對接接頭彈簧片12與取芯管6上的剛性擋板10在橫截面有重疊時，隨著取芯管對接接頭3的下降，剛性擋板10與取芯管對接接頭彈簧片12的內(nèi)徑面接觸，取芯管對接接頭彈簧片12隨著取芯管接頭3的下降而被取芯管剛性擋板10擠壓變形，直到取芯管對接接頭3下降到位，取芯管對接接頭彈簧片12在取芯管剛性擋板10的支撐下被壓在取芯管對接接頭3的內(nèi)徑面。當取芯管對接接頭彈簧片12與取芯管彈簧片9在橫截面有重疊但與取芯管剛性擋板9橫截面沒有重疊時，隨著取芯管對接接頭3的下降，取芯管對接接頭彈簧片12的內(nèi)徑面與取芯管彈簧片9的外徑面接觸，兩者相互擠壓，取芯管對接接頭彈簧片12向內(nèi)變形，取芯管彈簧片9向外變形，直到取芯管對接接頭3帶動彈簧片12運動到取芯管彈簧片9的下方之后，兩對彈簧片脫離接觸，均恢復原形，如圖
9Ca)所示。
[0058]在取芯的過程中，取芯管對接接頭3向上提升，取芯管對接接頭彈簧片12與取芯管彈簧片9扣合卡死，取芯管6隨著取芯管對接接頭3的上升而被提升，如圖9 (b)所示。對稱分布的兩對彈簧片共同作用保證提升力的平衡和提升時取芯管的穩(wěn)定。
[0059]當需要將取芯管6與取芯管對接接頭3分離時，取芯管對接接頭3先向下運動，直到取芯管接頭彈簧片12完全位于取芯管彈簧片9的下方。隨后取芯管對接接頭3正向旋轉(zhuǎn)> 45°，取芯管接頭彈簧片12與取芯管彈簧片9在橫截面上就不會再有重疊，取芯管接頭3向上移動，接頭3與取芯管6即可脫開。在取芯管接頭3正向旋轉(zhuǎn)時，如果旋轉(zhuǎn)超過180°，取芯管對接接頭彈簧片12會被剛性擋板10的另一側(cè)擋住，取芯管6會隨著取芯管對接接頭3共同旋轉(zhuǎn)，保證取芯管接頭彈簧片12和取芯管彈簧片9在取芯管對接接頭3正向旋轉(zhuǎn)時不會重疊，使得取芯管接頭3與取芯管6可以順利脫開。
[0060]因此本發(fā)明具有對接可靠、采樣量與采樣深度靈活可選、取芯管回收重量輕、可以最大程度上的保持采集的土壤樣品的層理信息和減少對原樣的破壞的優(yōu)點。
[0061]以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的【具體實施方式】的一種，本領域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，包括鉆桿、取芯管和鉆具對接接頭組件； 鉆具對接接頭組件包括傳力接頭、取芯管對接接頭、鉆桿對接接頭、對接彈簧； 取芯管對接接頭頂部從傳力接頭的底部穿入，兩者能夠相對周向旋轉(zhuǎn)和軸向平移，無法徑向運動； 取芯管對接接頭與鉆桿對接接頭上設計有相互配合的對凸起和凹槽，均沿圓周均勻分布，通過凸起與凹槽改變?nèi)⌒竟軐咏宇^與鉆桿對接接頭的相對位置； 取芯管對接接頭上凸起的下方，設有中空圓柱體，圓柱體外圍設有對接彈簧，中空圓柱體下端設有彈簧片，鉆桿對接接頭內(nèi)設有圓柱形空腔，圓柱形空腔與圓柱體相互配合； 鉆桿對接接頭的圓柱形空腔的內(nèi)壁上，設有兩個對稱的凸起，用于與鉆桿頂端接頭的對稱凹槽進行配合； 取芯管為薄壁圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁為光滑的等直徑圓筒，內(nèi)壁的底部和頂部分別安裝有防脫落罩，樣品通過防脫落罩進入，并且，防脫落罩防止樣品落出； 鉆桿內(nèi)部為圓筒形空腔，鉆桿頂端接頭下端為圓柱形空腔，空腔軸向設有兩個對稱的凹槽，接頭上段為錐形，錐頂為圓角，鉆桿底端的圓筒形空腔內(nèi)，設有兩個對稱的凸起，用于與其他鉆桿頂端接頭的對稱凹槽進行配合；一個鉆桿的底端與其他鉆桿頂端通過鋼球鎖緊； 取芯管位于鉆桿內(nèi)部，取芯管的外圍設有彈簧片，取芯管外圍的彈簧片與取芯管對接接頭的中空腔體內(nèi)部的彈簧片進行配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，所述的傳力接頭上開有兩個對稱的長槽，長槽形成扭矩傳遞銷安裝孔，取芯管對接接頭上鉆有扭矩傳遞銷安裝孔，取芯管對接接頭與傳力接頭對接后，將扭矩傳遞銷穿過傳力接頭上的扭矩傳遞銷安裝孔和取芯管對接接頭上的安裝孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，所述的取芯管外壁下半部分直徑擴大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，所述的防脫落罩為半球形，沿圓周均勻分布多片彈性葉片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，所述的鉆桿的底端與另一個鉆桿頂端通過鋼球鎖緊，在鉆桿的頂端設有圓孔，該圓孔內(nèi)安裝有鋼球，鋼球能夠沿該圓孔軸向自由移動，兩端被鎖死；在另一個鉆桿底端內(nèi)圈設有梯形槽，梯形槽腰邊與鋼球相切，鉆桿頂端街接頭外徑與鉆桿底端內(nèi)徑相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶取芯管的多桿深層采樣器取樣鉆具，所述的取芯管對接接頭中空腔體內(nèi)部的彈簧片下端與取芯管對接接頭連接，上端為自由端，取芯管外圍的彈簧片上端與取芯管連接，下端為自由端。
【文檔編號】G01N1/08GK103837372SQ201410078677
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】丁希侖, 張濤, 安迎和 申請人:北京航空航天大學