一种煤矿勘察取样装置的制作方法

本发明属于煤矿地质勘察，具体是指一种煤矿勘察取样装置。

背景技术：

1、煤炭层硬度相对较低，通常也需要采取完整的煤芯样本进行分析，因此会使用单动双管取芯方式，减少对煤芯的扰动。当大型机械设备由于地形、环境或成本等因素无法进入勘探区域时，人力搭配便携式采样装置就成为了最佳选择。在勘察点进行快速取样时，首先，将带有螺纹的外管利用便携式冲击或振动装置打入地下，直至预定深度。此时将带有内螺纹的另一节外管连接到已埋入地下的外管上。将内管置入外管中，内管上端与外管上端通过卡扣、销钉等方式进行相对固定；其次，首次取样时利用动力装置向下施加压力于外管上端，带动内管一同进入地层，内管在钻进过程中切割并收集样芯，当达到预定取样深度后，将内管上端与外管上端分离，将内管从外管中向上取出并取出样芯；再次连续下探取样时，无需将外管拔出，只需将另一节带有内螺纹的外管连接到已埋入地下的外管上，用可接长的探杆连接内管上端，将探杆和外管上端进行相对固定，利用重力装置带动内管和外管继续向下钻进，然后重复上述步骤取出下一层深度的连续样本。

2、在这个过程中，每次下探取样都需要连接新的外管，而连接过程需要将外管旋转套设到下方外管上，并且为了保证连接稳定性螺纹的设计行程较长，因此这种重复旋转操作会相当费力费时；随着取样深度的增加，探杆的长度也会随之增加，每次取样都需要将较长的探杆从地下提上来，加之样本的重量，需要耗费相当的体力；完成所有取样后，需要将所有连接在一起的外管从地层中取出，由于外管埋入地下的深度较深，长度较长，因此人力取出所有外管需要耗费很大的力气。

3、以上这些问题都会导致取样效率低下，增加人力成本和时间成本。因此需要一种更高效、省力的装置来解决这些问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，本发明提供一种煤矿勘察取样装置，该装置集成可切换的提升模式和旋转模式，能模拟外管相接时的旋转方式，并能够快速、省力地将外管或探杆从地层中取出，操作方便，降低人力成本和时间成本，尤其适用于大型勘探设备无法进入的场景。

2、本发明采取的技术方案如下：本发明提出一种煤矿勘察取样装置，包括操作盘，所述操作盘中心位置同轴贯穿开设有操作孔，所述操作盘下侧圆周阵列固定设有支撑杆，所述支撑杆下端共同固定设有支撑环座，所述支撑环座与操作盘同轴设置，所述操作盘上在操作孔外侧设有径向同步调距机构，所述操作盘上方沿操作盘轴心圆周阵列设有旋转升降双模式切换机构，所述操作盘外侧设有锥齿联动传动机构，所述锥齿联动传动机构外侧设有电机，所述支撑环座上圆周阵列设有紧固钉，用于固定装置。

3、进一步地，所述径向同步调距机构包括环槽、限位槽和限位框，所述环槽同轴开设于操作盘上侧，所述环槽与操作孔相连，所述限位槽沿操作盘轴心圆周阵列开设于操作盘上侧，所述限位槽位于环槽外侧并与环槽连通设置，所述环槽内同轴转动设有外齿圈，所述限位槽内紧贴滑动设有齿条，所述齿条沿操作盘轴心圆周阵列设置，所述齿条与外齿圈啮合连接，所述齿条上侧固定设有斜轨，所述斜轨与齿条长度方向不平行，所述斜轨沿操作盘轴心圆周阵列设置，所述限位框沿操作盘轴心圆周阵列固定设于操作盘上侧，所述限位框位于限位槽外侧，所述限位框指向限位槽中部以及操作盘轴心，所述限位框内紧贴滑动设有矩形滑块，使得矩形滑块指向操作盘轴心，所述矩形滑块下侧与操作盘紧贴设置，所述矩形滑块下侧开设有斜槽，所述斜槽与斜轨紧贴滑动设置，其中一个限位槽内平行设有螺杆，所述螺杆一端与相邻齿条螺纹连接，所述螺杆另一端贯穿操作盘后固定设有转杆，便于对螺杆进行转动，所述螺杆与操作盘转动连接。

4、进一步地，所述旋转升降双模式切换机构包括空心柱、第一旋钮和第二旋钮，所述空心柱沿矩形滑块长度方向紧贴贯穿设于矩形滑块内部，所述空心柱与矩形滑块转动连接，所述空心柱内部同轴紧贴贯穿设有转轴，所述转轴与空心柱转动连接，所述空心柱两端伸出矩形滑块，所述转轴两端伸出空心柱，所述空心柱朝向操作孔的一端两侧斜向固定设有支座，所述支座之间固定设有固定轴，所述固定轴中部同轴转动设有蜗轮，所述蜗轮两侧同轴固定设有滚轮，所述滚轮与相邻支座紧贴，所述转轴朝向操作孔的一端同轴固定设有蜗杆，所述蜗杆与蜗轮啮合连接，所述第一旋钮设于矩形滑块背对操作孔的一端上侧，所述第一旋钮与矩形滑块螺纹连接，所述第一旋钮贯穿矩形滑块后与空心柱接触，能够实现矩形滑块与空心柱的相对固定，所述第二旋钮设于空心柱背对操作孔的一端上侧，所述第二旋钮与空心柱螺纹连接，所述第二旋钮贯穿空心柱后与转轴接触，能够实现空心柱与转轴的相对固定。

5、进一步地，所述锥齿联动传动机构包括安装杆和滑楞，所述安装杆圆周阵列固定设于操作盘外侧，所述安装杆位于转轴正下方，所述安装杆上侧由内至外分别固定设有弧板和支杆，所述弧板外侧弧面与操作盘同心设置，所述安装杆上侧在支杆和弧板之间滑动设有锥齿圈，所述锥齿圈内侧面与弧板外侧弧面紧贴设置，使得锥齿圈能够与操作盘同心设置，所述支杆和弧板之间转动设有竖向锥齿，所述竖向锥齿与锥齿圈垂直啮合连接，所述竖向锥齿内侧同轴固定设有套轴，所述套轴贯穿弧板后紧贴套设于转轴外侧，所述滑楞侧向圆周阵列固定设于转轴朝向套轴的一端，所述套轴内侧沿套轴长度方向开设有滑槽，所述滑楞与滑槽紧贴滑动设置，使得套轴能够带动转轴同步转动的同时两者能够发生同轴相对移动。

6、进一步地，其中一个安装杆一端固定设有延伸杆，所述延伸杆一端上侧固定设有操控板，所述电机固定设于操控板和支杆之间，所述电机的输出端贯穿支杆后与相邻竖向锥齿同轴固定连接，所述操控板上分别设有第一切换按钮、第二切换按钮、正转按钮和反转按钮。

7、进一步地，所述紧固钉上端与支撑环座转动连接，所述紧固钉上端贯穿支撑环座后固定设有摇杆，便于转动紧固钉，所述紧固钉外侧呈螺旋钻进结构，能够快速钻进地层实现固定。

8、进一步地，所述第一切换按钮控制电机转动特定角度使滚轮从竖直状态变为接近水平状态，使得滚轮旋转方向与外管接口处螺纹排列方向一致，所述第二切换按钮控制电机转动特定角度使滚轮从接近水平状态变为竖直状态。

9、采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

10、（1）转动转杆带动螺杆旋转，螺杆与对应齿条发生螺纹运动，当螺杆被操作盘限位后，使得对应齿条沿着限位槽产生位移，对应齿条带动外齿圈进而带动所有齿条产生位移，由于斜槽与斜轨紧贴，并且斜轨斜向设置，当齿条位移时带动所有矩形滑块在限位框的限位下在朝向操作孔轴心方向上产生位移，进而带动空心柱、转轴和滚轮同步运动，从而实现滚轮径向位置调节，从而能够适应不同尺寸的外管和探杆，使得装置适应范围更广，由于螺杆与齿条的连接具有自锁功能，使得滚轮位置调节完成后无需额外固定，极大提高了操作便利程度。

11、（2）拧松第一旋钮，拧紧第二旋钮，开启第一切换按钮控制电机转动特定角度，电机带动相邻竖向锥齿进而通过锥齿圈带动所有竖向锥齿转动特定角度，进而带动套轴、转轴和空心柱转动特定角度，随后拧紧第一旋钮，拧松第二旋钮，通过径向同步调距机构使得所有滚轮将外管压紧，开启正转按钮，电机带动竖向锥齿持续转动，转轴和蜗杆转动，使得蜗杆带动蜗轮和滚轮转动，由于此时滚轮旋转方向与外管下端接口处螺纹排列方向一致，因此能够顺利施压将上方外管与下方外管螺纹连接，当需要取样提起探杆和内管时，拧松第一旋钮，拧紧第二旋钮，开启第二切换按钮控制电机转动使得滚轮从接近水平状态变为竖直状态，重复上述操作后滚轮内侧向上转动从而将探杆和内管向上提起，当最终取样完成后，将竖向状态的滚轮压紧最上侧外管并开启电机将外管提出地层，因此在对外管加长操作、对探杆提起操作以及最后提起外管时均无需人力操作，节省操作工人体力，改善作业环境，提高取样效率。

12、（3）本装置中旋转升降双模式切换机构和锥齿联动传动机构采用一套动力系统，运行更加稳定高效，同时也便于维护，对于外管的螺纹连接操作以及探杆提起操作均通过滚轮旋转来完成，集成度高，对于滚轮的状态切换操作方便快捷，降低了操作人员学习成本，便于推广使用，并且本装置更适用于大型机械无法进场需要大量依赖人力的作业场景。