[发明专利]一种多级伸缩钻取采样装置

说明书

一种多级伸缩钻取采样装置，属于采样钻探技术领域。本发明解决了现有的可实现伸缩的钻取采样装置体积较大且结构复杂的问题。它包括多级伸缩钻杆组件及用于驱动多级伸缩钻杆组件伸缩动作的柔性钢带驱动器，所述多级伸缩钻杆组件包括机架、空心回转电机、多级嵌套伸缩钻杆以及钻头，其中空心回转电机的定子固装在机架上，所述多级嵌套伸缩钻杆包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆，且一至N级钻杆及导向杆由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头同轴固装在一级钻杆的一端部，空心回转电机的转子同轴固装在导向杆的外部，导向杆外部还同轴套装有电滑环，通过电滑环为空心回转电机供电。极大地减小了钻进装置的轴向体积。

技术领域

本发明涉及一种多级伸缩钻取采样装置，属于采样钻探技术领域，尤其可用于地外天体采样钻探和地面机械钻探领域。

背景技术

钻取采样装置是用于获取实物地质资料的机械设备，主要作用是带动钻具破碎岩土，提取出岩土样品，以探明地下地质和矿产资源等。常见的钻机主要由动力系统、传动系统、机架、控制系统、钻杆与钻头、辅助器件等组成。通常来说，钻机的体积都较大，特别是钻进所用的钻杆通常都较长，使得整个钻机需要占据庞大的空间，这给钻机的运输、安装带来了很大的困难。

已有资料显示，钻杆通常可分为一整根长钻杆和多级组接钻杆。长钻杆结构简单，但是在钻进深度较深或者钻机体积(长度)受限的情况下，无法满足工程设计的需要，而且其占用空间大，是一种非常低效的方式。多级组接钻杆的空间利用率较长钻杆有所进步，是利用多根短钻杆通过机械连接装置组接成一整根钻杆，然而多级组接钻杆通常是使用螺纹连接，进行杆间连接时通常需要人工进行干预，自动化程度较低，而且在组接钻杆时钻进活动必须停机，十分影响钻进效率。

鉴于钻进装置目前所存在的问题，我们希望将伸缩技术用于钻探领域。而目前的伸缩杆多为液压伸缩杆、丝杠伸缩杆等。液压伸缩杆需额外携带一整套液压装置，结构复杂，使用起来不方便，无法适应当今的采样钻探任务。丝杠伸缩杆则是利用丝杠传动原理，完成轴向伸缩，其结构为单级丝杠或者多个单级丝杠组接而成，虽然轴向可伸缩，但是周向的结构却更加复杂，体积依旧比较庞大。

发明内容

本发明是为了解决现有的可实现伸缩的钻取采样装置体积较大且结构复杂的问题，进而提供了一种多级伸缩钻取采样装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种多级伸缩钻取采样装置，它包括多级伸缩钻杆组件及用于驱动多级伸缩钻杆组件伸缩动作的柔性钢带驱动器，

所述多级伸缩钻杆组件包括机架、空心回转电机、多级嵌套伸缩钻杆以及钻头，其中空心回转电机的定子固装在机架上，所述多级嵌套伸缩钻杆包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆，且一至N级钻杆及导向杆由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头同轴固装在一级钻杆的一端部，空心回转电机的转子同轴固装在导向杆的外部，导向杆外部还同轴套装有电滑环，通过电滑环为空心回转电机供电，

所述柔性钢带驱动器包括壳体以及布置在壳体内的尺囊和摩擦轮驱动组件，所述壳体固装在导向杆上远离钻头的一端，尺囊上盘设有柔性钢带，所述柔性钢带沿其长度方向呈阶梯状布置，且通过摩擦轮驱动组件实现伸出与收回，壳体上靠近机架的一端部开设有通孔，每个钻杆的内壁均沿其轴向相对开设有两个限位槽，当柔性钢带伸出时，柔性钢带穿过所述通孔且配合卡设在其所在钻杆内的两个限位槽之间，且柔性钢带的一端与一级钻杆固接，通过柔性钢带驱动器驱动多级嵌套伸缩钻杆的伸缩动作。

进一步地，二至N级钻杆的内壁以及导向杆的内壁均沿其各自的轴向对称开设有滑槽，一至N级钻杆的外壁均沿其各自的轴向对称加工有凸棱，每相临的两级钻杆之间以及导向杆与其相临的钻杆之间对应通过凸棱及滑槽配合滑动连接；每个凸棱上远离钻头的一端部均加工有凸台，每个滑槽靠近钻头的一端部均加工有限位台阶，一至N级钻杆靠近钻头的一端部的外壁分别同轴卡设有轴卡。