专利名称：水平定向无粘结性土取样钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于地下水平或松散地层勘察无粘结性土的取样器具，特别涉及一种非开挖的水平定向无粘结性土取样钻具。
背景技术：
目前国内对于松软浅土层钻进取样多为垂直钻进的方式，也有极少数的水平钻进取样。然而在垂直钻进取样的过程中，无法分析水平方向上土样的分布情况。目前国内也有水平取样的钻机，但是土样只限于粘结性土，对于无粘结性土样尚无有效的取样钻具。
实用新型内容鉴于目前无粘结性土样取样的技术现状，本实用新型目的在于提供一种作业方便的水平定向无粘结性土取样钻具，以克服现有钻具不能针对无粘结性土进行水平定向取样的缺陷，给无粘结性土壤环境的水平方向取样以及分析提供条件。为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下一种水平定向无粘性土取样钻具，包括在外力作用下转动掘进的外层管，以及作为土样封装管的内层管(22)，还包括固定土样的卡簧(23)，所述卡簧—端与内层管0 前端相连，另一自由端设置有若干片状齿，所述片状齿随卡簧和内层管02) 相对外层管向前移动封装土样时，在外层管的内台阶斜面作用下向轴心处收缩并固定所采集土样。所述片状齿为三角形齿。所述钻具还包括封隔器O)，所述封隔器( 具有包括圆柱状本体以及向外突出的橡胶卡座，当封隔器沿内层管腔移动到设定位置，所述橡胶卡座与接头(1)卡持，并带动接头(1)移动，封隔器( 进入活塞缸G)，封住内层管腔入口，轴( 受压向前运动，进而施压于弹簧(7)，驱使内层管0 整体沿轴向移动。所述内层管0 的管腔壁上设置有出液口，钻井液通过该出液口在内层管02) 和外层管之间流动。所述外层管与钻头05)之间通过短接04)连接。所述钻具还包括单列圆锥滚子轴承。本实用新型的技术效果在于本实用新型包括封隔器和卡簧，内层管为土样封装管，在外层管转动时，在圆锥滚子轴承的作用下，内层管可以保持相对静止，取样过程中可以避免土样受到扰动。准备取样时，在钻杆端部装入封隔器，通过钻井液加压封隔器，使封隔器进入内层管腔；钻井液因封隔器封堵内层管进液口，外部压力完全施加在封隔器上，内层管因受压产生水平向的轴向移动。取样完成时，卡簧的三角形齿在钻头内台阶斜面的作用下向里收缩， 关闭取样孔，以便固定封存土样。所述的内层管用封隔器进行封隔加压，使内层管向前移动，内层管通过岩心管接头(20)、螺母(19)与内管接头(16)连接。在内管接头的管壁上开有进液口，保证钻井液从内管部分向外管部分流动。外层管与钻头0 之间通过短接04)连接。本实用新型的水平定向无粘结性土取样钻具，能够实现水平定向无粘结性土的钻进取样。通过调节内管接头(16)的轴向位置，控制卡簧相对于钻头0 的距离，从而提高所取土样的原位性，减少对土样的扰动。
图1为本实用新型水平定向无粘结性土取样器的剖面图；图2为卡簧的放大示意图；图3为封隔器的放大示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。如图1所示为本实用新型的水平定向无粘结性土取样钻具的结构示意图。外层管部分包括可在外力驱动下转动的外层管21，所述的外层管21包括能够水平定向掘进的钻头25、及短接M，钻头25、短接M和外层管21之间依次首尾螺纹连接。内层管部分包括用于封装所取无粘结性土样内层管22，还包括封隔器2，具有三角形齿的卡簧23，以及岩心管接头20、调节螺母19、垫圈18、内管接头16等。内管接头16 中设置有单向阀17，保证钻井液只能单向流动，避免影响所取土样。本实用新型钻具作业时外管单动，内管静止，可以有效减少钻进过程中对于所取土样的扰动。图2所示为卡簧的结构示意图。卡簧23为刚性材料制备，固定于内层管22上。当内层管22受到压力向前移动到一定位置，卡簧23顶端设置的三角形齿沿钻头25的内台阶斜面向轴心处收缩，以保护固定所取土样。如图3所示为封隔器的结构示意图。当未加封隔器2时，钻井液在内管与外管之间自由流动。当加封隔器2后，在封隔器2端部施加压力，使封隔器2沿轴心向里移动。当封隔器到达一定位置时，封隔器2上的橡胶卡座卡持在接头1上，随后共同驱动活塞缸4产生的巨大压力使弹簧7产生压缩，并最终带动内层管22沿轴向运动。本实用新型结构的水平定向无粘结性土取样器，可结合常规的水平定向钻机即可实现水平定向钻进取样，同时保证了对于无粘结性土样(砂土等)不会受到扰动。对于在地表有障碍物、土质松散等复杂情况，提供了较佳的解决方案。而且该方案适用范围广，包括黏性土、无粘结性土都可以适用，解决了以前水平定向钻进只能取粘性土样的缺点。
权利要求1.一种水平定向无粘结性土取样钻具，包括在外力作用下转动掘进的外层管(21)， 以及作为土样封装管的内层管(22)，其特征在于还包括固定土样的卡簧(23)，所述卡簧 (23) 一端与内层管0 前端相连，另一自由端设置有若干片状齿，所述片状齿随卡簧03) 和内层管0 相对外层管向前移动封装土样时，在外层管的内台阶斜面作用下向轴心处收缩并固定所采集土样。
2.如权利要求书1所述的水平定向无粘结性土取样钻具，其特征在于所述片状齿为三角形齿。
3.如权利要求1所述的水平定向无粘结性土取样钻具，其特征在于所述钻具还包括封隔器0)，所述封隔器( 具有包括圆柱状本体以及向外突出的橡胶卡座，当封隔器沿内层管腔移动到设定位置，所述橡胶卡座与接头(1)卡持，并带动接头(1)移动，封隔器(2) 进入活塞缸G)，封住内层管腔入口，轴( 受压向前运动，并施压于弹簧(7)，驱使内层管 (22)整体沿轴向移动。
4.如权利要求3所述的水平定向无粘结性土取样钻具，其特征在于所述内层管02) 的管腔壁上设置有出液口，钻井液通过该出液口在内层管0 和外层管之间流动。
5.如权利要求4所述的水平定向无粘结性土取样钻具，其特征在于所述外层管与钻头05)之间通过短接04)连接。
6.如权利要求5所述的水平定向无粘结性土取样钻具，其特征在于所述钻具还包括单列圆锥滚子轴承。
专利摘要本实用新型提供一种水平定向无粘结性土取样钻具，包括在外力作用下转动掘进的外层管(21)，以及作为土样封装管的内层管(22)，还包括固定土样的卡簧(23)，所述卡簧(23)一端与内层管(22)前端相连，另一自由端设置有若干片状齿，所述片状齿随卡簧(23)和内层管(22)相对外层管(21)向前移动封装土样时，在外层管(21)的内台阶斜面作用下向轴心处收缩并固定所采集土样。本实用新型具有外管单动、内管静止的特点，以及具有固定保护土样的卡簧，可以保证取样时无粘结性土样保持较好的原位性。
文档编号G01N1/08GK202033212SQ20112004802
公开日2011年11月9日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者修朝英, 吴春秋, 方雪松, 李伯伦, 杨斌, 王昆泰, 薛丽影 申请人:建研地基基础工程有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
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