【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土取样装置的，具体涉及一种原位岩心取样装置及其方法。
技术介绍
1、岩土样本采样时，采取原状土或扰动土应根据工程性质决定。凡是建筑物的天然地基，天然边坡，天然地层等应采取原状土，而对于原状土的采取一般需要运用到采样装置。
2、而对于砂砾或者岩层较少的取样层来说，由于取样层较为松散，直接取样即可，而对于砂砾或者岩层较多的取样层来说，由于取样层较为紧实坚硬，利用取样筒进行岩芯的取样，由于该装置不便于将与岩体连接的岩芯进行切断，使得在取样时难以将岩芯取出，导致取样较为麻烦。
3、目前现有专利号为cn115389262a公开的一种岩土样本采集装置，该装置主要通过割刀向中间靠拢对岩心进行割断，以便于岩心与原岩层之间的分离，虽然可以将岩心割断取出，但是割断后的岩心会紧紧的贴合在取样筒的内壁上，在分离时一般需要借助外力敲打，而敲打的强度不易控制，容易造成分离后的岩心破碎，造成取样的失败。
4、同时在取样中由于割刀随着驱动机构驱动连续的伸出，通过连续伸出的割刀不断的深入岩心，从而将岩心柱割断，但是在割断的过程中取样筒处于高速旋转的状态，即割刀随取样同步的转动，而伸出的割刀在取样筒的旋转过程中，可能存在伸出割刀未完全将同一直径范围内的岩心连续切割以形成一个等外径的环形槽，而是会在岩心等外径的区域内形成多个不连续坑槽，且坑槽的深度不同，而割刀还处于继续向前深入的状态，因此同一外径区域的内的坑槽会越来越深，在割刀旋转时，坑槽阻碍割刀运动越明显，严重的话可能造成割刀的折断。
1、本专利技术的目的在于提供一种原位岩心取样装置，以解决现有装置中技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：一种原位岩心取样装置，包括随外驱动源转动的钻具，所述钻具内腔通过设置的取样筒分为取样腔和外腔室，且所述取样腔和所述外腔室通过位于开口处设置的槽口连通，在所述外腔室的开口设置有多个割刀件，所述割刀件均通过安装在所述钻具顶部的驱动机构驱动，且在所述取样腔内对应所述驱动机构的位置安装有顶出机构；
3、所述割刀件包括横向设置在所述外腔室顶部的螺纹丝杆，所述螺纹丝杆通过锥齿轮与所述驱动机构连接，在所述螺纹丝杆上通过螺纹咬合连接有驱动杆，在所述驱动杆的另一端安装有割刀；
4、所述驱动机构包括与所述取样筒同轴设置的动力源，在所述动力源的输出轴上安装有与所述锥齿轮啮合的传动齿轮，且在所述动力源的输出轴的另一端与所述顶出机构单向连接；
5、其中：
6、所述传动齿轮上设置有多组不连续的齿槽，且每组所述齿槽数量相等，相邻所述齿槽之间的间距相等；
7、当所述动力源的输出轴正向转动时，所述传动齿轮按照多组所述齿槽的间距间歇式驱动所述驱动杆横向移动，以带动所述割刀对岩心进行切割；
8、当所述动力源的输出轴反向转动时，所述传动齿轮驱动所述驱动杆反向移动，以带动所述割刀复位，与此同时，所述顶出机构在单向轴的驱动下向下移动以顶出岩心。
9、作为本专利技术的一种优选方案，所述顶出机构包括固定座、旋转轴与提升齿轮，所述固定座固定连接在所述内腔室中；所述提升齿轮套设在所述旋转轴上，所述旋转轴的一端的与所述动力源的输出轴连接，另一端转动连接在所述固定座上，且通过所述提升齿轮与所述提升件啮合连接；
10、在所述旋转轴转动的情况下带动所述提升件沿着所述固定座下向下移动，以将岩心顶出。
11、作为本专利技术的一种优选方案，所述提升件包括数个传动齿轮、数个从动齿轮、数个齿杆与顶座，各个所述传动齿轮均转动连接在所述固定座上且均能与所述提升齿轮啮合连接，各个所述传动齿轮与各个所述从动齿轮之间相对应的通过固定杆传动连接；
12、数个所述齿杆均滑动插接在所述固定座上，各个所述齿杆均相对应的与一个所述从动齿轮啮合连接，各个所述齿杆远离所述固定座的一端均与所述顶座固定连接，所述顶座与所述内腔室滑动连接。
13、作为本专利技术的一种优选方案，所述动力源的输出轴与所述顶出机构连接处设置有固定连接在所述内腔室的承载座，所述旋转轴与所述转轴转动伸出所述承载座底部的一端连接处设置有单向轴承。
14、作为本专利技术的一种优选方案，所述齿杆包括主杆与副杆，所述副杆的顶部开设有供所述主杆滑动插接的限位槽，所述限位槽的底部与所述主杆之间连接有缓冲弹簧，所述主杆与所述第五齿轮啮合连接。
15、作为本专利技术的一种优选方案，所述主杆与副杆均设置成圆柱体结构，所述主杆的外侧壁上沿自身高度方向上开设有通槽，所述通槽的内腔设置有与所述第五齿轮啮合连接的齿条。
16、作为本专利技术的一种优选方案，所述槽口的上下两端上均开设有导向槽，两个所述导向槽中均滑动连接有导向块，所述导向块与所述导向槽的内腔之间连接有伸缩弹簧，在所述伸缩弹簧的弹性形变作用下两个所述导向块紧紧压合在一起，以将所述槽口封闭。
17、作为本专利技术的一种优选方案，两个所述导向块靠近所述割刀的一端均设置有倾斜面，两个所述倾斜面合围成一个类似于所述割刀刀尖的结构，在所述割刀的挤压作用下两个所述倾斜面逐步的打开。
18、还提供了一种岩心取样方法，所述方法包括以下步骤：
19、s100、将旋转的钻具插入预定的深度，在岩心的挤压作用下，所述顶出机构复位到初始状态；
20、s200、启动驱动机构正向转动，所述驱动机构带动所述传动齿轮做圆周运动，所述传动齿轮中多组不连续的齿槽间歇式的与所述锥齿轮啮合联动或脱离联动，以间歇式的驱动所述驱动杆上的割刀伸出所述槽口，直至将岩心与原岩层割断；
21、s300、割断岩心后，停止驱动机构的转动，将钻具从原岩层中拔出；
22、s400、拔出钻具后，启动驱动机构反向转动，所述驱动机构带动各个所述割刀复位；
23、所述割刀复位的过程中，所述驱动机构同步的带动所述顶出机构下移一端缓冲距离，直至各个所述割刀完全收回所述槽口中，此时顶出机构继续下移以将取样筒中的岩心顶出；
24、s500、重复步骤s100-s400的过程，进行下一次的岩层取样，以实现连续取样。
25、本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
26、该装置通过驱动机构的正向转动带动各个所述割刀件将岩心割断，且伸出的割刀件也能对岩心起到支撑作用，且割断过程中间歇式伸入的割刀件能够使割刀件逐渐的与岩心接触，即割刀在取样筒高速旋转过程中会在同一外径处短暂的停留不动，并在取样筒转筒一周或者数周的情况下割刀件往岩心处伸出一截，这样能够将岩心同一外径完全打磨彻底后，再进入内径的完全割断打磨，减少了坑槽的产生，避免了割刀件因岩心外径打磨割断不彻底，而造成割刀件断裂的可能。
27、同时通过驱动机构的反向转动带动割刀件复位，在割刀件复位的同时也能同步的驱动顶出机构将内腔室中采集的岩心顶出，进而实现岩心快速的取出。
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1.一种原位岩心取样装置，其特征在于，包括随外驱动源转动的钻具(1)，所述钻具(1)内腔设置的取样筒分为取样腔(2)和外腔室(3)，且所述取样腔(2)和所述外腔室(3)通过位于开口处设置的槽口(8)连通，在所述外腔室(3)的开口设置有多个割刀件(5)，所述割刀件(5)均通过安装在所述钻具(1)顶部的驱动机构(4)驱动，且在所述取样腔(2)内对应所述驱动机构(4)的位置安装有顶出机构(6)；
2.根据权利要求1所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
9.一种原位岩心取样方法，其特征在于，利用权利要求1-8中任意一项所述的一种原位岩心
...【技术特征摘要】
1.一种原位岩心取样装置，其特征在于，包括随外驱动源转动的钻具(1)，所述钻具(1)内腔设置的取样筒分为取样腔(2)和外腔室(3)，且所述取样腔(2)和所述外腔室(3)通过位于开口处设置的槽口(8)连通，在所述外腔室(3)的开口设置有多个割刀件(5)，所述割刀件(5)均通过安装在所述钻具(1)顶部的驱动机构(4)驱动，且在所述取样腔(2)内对应所述驱动机构(4)的位置安装有顶出机构(6)；
2.根据权利要求1所述的一种原位岩心取样装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种原位岩心取...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梓，陆程，方镕慧，陈维堃，李浩涵，孙一鸣，
申请(专利权)人：中国地质调查局油气资源调查中心，
类型：发明
国别省市：
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