[发明专利]一种液压固定式取样器及其取样方法

权利要求书

1.一种液压固定式取样器，其特征在于，包括：

一缸筒，所述缸筒的上端设有和钻杆连接的螺纹连接端，缸筒的底端设有密封端，缸筒的下部筒壁内设有用于释放压力气体和压力液体的水压释放通道，缸筒的顶端设有对所述水压释放通道进行封口的环形封盖；

一环形活塞，滑动密封设置于所述缸筒内，环形活塞的底部与一活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端穿设出缸筒底端的密封端与一取样装置固定连接，所述取样装置包括：顶板、设置于顶板底部的取样管体以及固定连接在所述取样管体内部的固定活塞，固定活塞将所述取样管体的内腔分割成位于固定活塞上部的储气腔以及位于固定活塞下部的取样腔，固定活塞的中心设有中心通孔；

一真空内管，其一端穿过所述环形活塞的内圈设置于所述缸筒内，另一端穿过所述取样装置的顶板后插接在所述固定活塞的中心通孔中；

取样管体上位于所述取样腔的腔壁内设有供气体流通的第一进气通道；所述固定活塞的外壁和取样管体的管内壁之间设有供气体流通的第二进气通道；第一进气通道、第二进气通道以及所述储气腔依次连通；储气腔的顶部设有将所述储气腔和外界大气相连通的排气孔，排气孔内设有阀门；

真空内管位于缸筒内的一端封口，位于固定活塞的中心孔的另一端管壁上设有一开口；

所述固定活塞的内部设有一连通所述储气腔和所述开口的气流通道；

弹性伸缩机构，其一端与所述缸筒连接，另一端与所述取样装置连接；

开始取样时，真空内管底部的开口与固定活塞内的气流通道不对接，待取样管进入土层中取样，当土体进入取样装置中的取样腔中时，旋转真空内管，使真空内管下端侧壁上的开口与固定活塞上的气流通道对接。

2.根据权利要求1所述的液压固定式取样器，其特征在于，所述真空内管的外部套接有一固定管，所述真空内管与固定管之间可相对转动；固定管的管壁位于缸筒内的部分和所述环形活塞的内圈固定连接，位于取样装置内的一端与取样装置内部的固定活塞固定连接。

3.根据权利要求1所述的液压固定式取样器，其特征在于，所述弹性伸缩机构包括套接在所述取样管管壁外侧的固定环、以及至少两对弹簧，所述弹簧的一端与所述固定环固定连接，弹簧另一端与所述缸筒的底部固定连接。

4.一种基于权利要求1所述液压固定式取样器的取样方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1、工作时，将缸筒与液压传动系统、数据收集及处理设备连接好，固定在要取样的位置处；

S2、将缸筒固定，真空内管事先抽真空，抽真空后的真空内管一端放置于缸筒内并将上部密封保护好，取样装置采用螺纹的连接方式连接到活塞杆上；真空内管另一端放置在取样装置内与固定活塞的中心孔配合连接，此时，真空内管底部的开口与固定活塞内的气流通道不对接；

S3、液压传动系统中的加压液体通过钻杆持续进入环形活塞上部的缸筒内腔中，在加压液体作用下，环形活塞通过活塞杆带动整个取样装置一起沿真空内管向下运动，取样管进入土层中取样，当土体进入取样装置中位于固定活塞下部的取样腔中时，取样管中的空气受到土体挤压依次通过第一进气孔、第二进气孔进入所述储气腔中，此时，旋转真空内管，使真空内管下端侧壁上的开口与固定活塞上的所述气流通道对接，由于真空内管内是真空负压状态，储气腔内的空气将会被吸到真空内管中，保证取样质量以及将取样管从钻孔中取出时有足够的吸力使样品不会掉落；

S4、当环形活塞杆移动到有效取样长度，即环形活塞位于水压释放通道下方时，弹性伸缩机构达到最大长度，此时进入排水阶段，打开缸筒上位于缸筒侧壁顶端的环形封盖，缸筒中的高压气体和高压液体通过缸筒管壁内的水压释放通道从缸筒上部的环形封盖排出；弹性伸缩机构带动固定环将活塞杆及环形活塞拉回到原始位置，如此反复持续输入加压流体，反复释放加压流体，即可取得密实的土样；

S5、取样结束后，取样器在土层中停顿1~3mins，然后旋转取样器以从土壤沉积物中剪切样品的底部，待取样管从钻孔中取出后，立即打开储气腔上的排气孔，释放储气腔和真空内管中的空气，将样品取出，拆卸取样管；将固定活塞从取样管上拆卸下来，以便于排气清理。

5.根据权利要求4所述液压固定式取样器的取样方法，其特征在于，所述液压传动系统为三向水泵。