一种小倾角钻孔用定深取水样装置的制作方法

1.本实用新型涉及钻孔取水样技术领域，具体涉及一种小倾角钻孔用定深取水样装置。


背景技术：

2.常规钻孔中，需要采集含水层水源样本时，将多根钻杆拼接放入钻孔内，此时需将钻杆的最低端位于含水层内，例如直孔（倾角90
°
），普通的取水器可靠重力下落进入钻孔内采集水样，整个取水过程较为流畅迅捷，但小倾角钻孔或水平钻孔（倾角0
°‑
45
°
）中，普通取水器无法使用，是由于钻孔角度与地面并非垂直，取水器放入钻杆内后，会依靠在钻杆的内周壁，无法依靠自身重力垂直下落进入含水层，导致取水困难。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是在小倾角钻孔中，普通的取水器无法采取水源样本，目的在于提供一种小倾角钻孔用定深取水样装置，解决在小倾角钻孔中，取水器能够在放入钻杆后，通过水压力快速下落并采集水源样本，而不会导致采集水样困难的问题。
4.本实用新型通过下述技术方案实现：
5.一种小倾角钻孔用定深取水样装置，包括：
6.升降机构，所述升降机构包括牵引绳；
7.若干钻杆，所述钻杆用于相互连接形成钻杆柱并用于下入钻孔内；
8.取水组件，所述取水组件的端部与所述牵引绳连接，所述取水组件滑动连接在所述钻杆内；
9.通缆水接头，所述通缆水接头用于设置在所述钻杆朝向外界的端部；
10.其中，所述钻杆柱的底端位于含水层内，所述钻杆柱的中心轴线朝向所述升降机构倾斜，所述牵引绳用以穿设所述通缆水接头并控制所述取水组件沿所述钻杆柱的中心轴线滑动，所述取水组件用于收集含水层的水源。
11.上述技术方案中，在指定位置开挖出小倾角钻孔后，使用器械将钻杆逐一连接并下入钻孔内，然后将牵引绳穿过通缆水接头并与取水组件连接，先将取水组件放入钻杆内，然后用通缆水接头封闭钻杆的端头，控制升降机构拉动或放松牵引绳，使取水组件沿倾斜的钻杆内壁滑落，待牵引绳滑动至适合的长度后，取水组件到达了含水层，收集水源后，再次启动升降机构拉动牵引绳，使取水组件沿钻杆上升，随后分别取出通缆水接头和取水组件，最后可对取水组件内的水进行检测。
12.在一些可选的技术方案中，所述取水组件朝向所述通缆水接头的端部设置有密封圈，所述密封圈的直径等于所述钻杆的内径，所述通缆水接头上开设有进水口。
13.上述技术方案中，取水组件放置在钻杆内后，可往进水口内进行注水，取水组件上设置有密封圈，通缆水接头密封在钻杆的端部，随着进水口水源的增多，水的压力会推动密封圈沿钻杆慢慢下移，使取水组件顺利到达含水层。
14.在一些可选的技术方案中，所述升降机构还包括卷扬机和滑轮，所述牵引绳盘绕在所述卷扬机上，且所述牵引绳滑动连接在所述滑轮上，所述牵引绳的中心设置有电缆。
15.上述技术方案中，通过卷扬机和滑轮，牵引绳能够顺利在滑轮上拉动或放松取水组件。
16.在一些可选的技术方案中，所述取水组件包括同轴心设置的引水管、连接器和取水管，所述连接器为筒状，所述连接器的纵截面形状为h型，且所述连接器的中部开设有通孔，所述引水管设置在所述连接器的一端，所述取水管设置在所述连接器的另一端，所述取水管的内腔用于储存水源，所述牵引绳与所述取水管连接。
17.上述技术方案中，取水组件进入含水层后，水源通过引水管，经过连接器，最终进入取水管的内腔内。
18.在一些可选的技术方案中，所述引水管远离所述取水管的端部固定连接有垫台管，所述垫台管朝向所述取水管的端部设置有弹簧，所述弹簧朝向所述取水管的端部设置有密封垫片，所述密封垫片的直径大于所述通孔的直径，所述弹簧的自然长度等于所述通孔至所述垫台管的距离，所述取水管朝向所述引水管的端部设置有挤压器，所述挤压器与所述取水管的内腔连通，所述引水管的直径大于所述通孔和所述挤压器的直径，所述挤压器的最大直径小于所述通孔的直径，所述挤压器的外壁开设有若干漏孔，所述挤压器用于沿所述连接器的中心轴线滑动并挤压所述密封垫片。
19.上述技术方案中，取水组件下落至含水层后，可通过牵引绳内的电缆控制取水管移动，令挤压器朝向弹簧移动并挤压弹簧，弹簧受压变形，密封垫片离开通孔，进入引水管的水源通过漏孔进入挤压器内并逐渐进入取水管内，当控制取水管远离引水管时，挤压器远离密封垫片，弹簧回弹，使密封垫片对通孔进行密封。
20.在一些可选的技术方案中，所述取水管的内周壁靠近所述挤压器的端部设置有蓄水环，所述蓄水环的环心设置有活塞，所述活塞远离所述挤压器的一端连接有第一挡板，所述活塞的另一端连接有第二挡板，所述活塞的直径小于所述蓄水环环心的直径，所述活塞的长度大于所述通孔的孔厚，所述第一挡板和所述第二挡板的直径均大于所述蓄水环环心的直径，所述第一挡板远离所述活塞的端部连接有伸缩筒，所述伸缩筒内设置有第一微型气缸，所述第一微型气缸的活动端与所述第一挡板连接，所述取水管远离所述引水管的端部设置有连接杆，所述连接杆内设置有容纳腔，所述密封圈设置在所述连接杆的外周壁上，所述容纳腔内设置有第二微型气缸，所述第二微型气缸的活动端与所述取水管的顶面连接，所述牵引绳分别穿设所述容纳腔和所述伸缩筒，分别与所述第二微型气缸和第一微型气缸连接。
21.上述技术方案中，取水组件进入含水层后，电缆控制第一微型气缸运作，第一微型气缸推动第一挡板使第二挡板远离蓄水环，直至第一挡板和第二挡板与蓄水环之间均存在间隙，随后引水管内的水源将会通过蓄水环的中心进入取水管的内腔，当水源充满取水管的内腔后，控制第一微型气缸复位，使第二挡板遮蔽蓄水环的环心，并通过牵引绳取出取水管。
22.在一些可选的技术方案中，所述第一挡板上开设有若干与蓄水环环心连通的溢水孔，所述连接器靠近所述取水管的端部朝向通孔开设有若干滑槽，所述取水管的外周壁上设置有若干用于滑动连接在所述滑槽上的滑块，所述滑块的长度小于所述滑槽的槽长，所
述连接器靠近所述取水管端部的外周壁上开设有若干凹槽，所述取水管的外周壁上设置有若干用于凹槽卡接的卡块，所述卡块为u型且可滑动连接在所述凹槽内，所述卡块与所述滑块之间存在间距。
23.上述技术方案中，当启动第一微型气缸时，第一挡板会贴在蓄水环的顶面，第一微型气缸继续工作，第一挡板会带动取水管沿滑槽向下滑动，直至挤压器挤压至弹簧发生形变，含水层的水源可以通过溢水孔进入取水管内，水源充满取水管内腔之后，控制气缸复位，第二挡板封闭蓄水环，控制牵引绳上升，上升时，卡块沿凹槽滑动，取水管上升到极限位置时，凹槽会阻挡卡块继续滑动，从而带动整个取水组件进行滑动。
24.在一些可选的技术方案中，所述钻孔与地面之间的夹角为0
°‑
45
°
。
25.上述技术方案中，取水组件适用于钻孔夹角在0
°‑
45
°
之间。
26.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
27.1、将钻杆依次连接下入钻孔，组成钻杆柱之后，用牵引绳穿过通缆水接头并与取水组件连接，牵引绳由升降机构进行控制，使得取水组件可沿钻杆进行滑动，取水组件可滑落至含水层进行收集水源，通过牵引绳拉出检测取水组件中的水源样本；
28.2、取水管下滑推动挤压器，挤压器继续下滑挤压密封垫片，弹簧受压变形，位于含水层的取水组件，水源可通过引水管进入通孔和挤压器的漏孔，随之水源进入取水管的内腔，待水源充满取水管内腔之后，令取水管上移，挤压器离开密封垫片，弹簧复位，水源无法再进入取水管内；
29.3、第一微型气缸推动第一挡板与蓄水环抵触，气缸继续工作，伸缩筒伸长并令取水管沿滑槽继续移动直至挤压器挤压弹簧发生形变，取水管内腔充满水后，第一微型气缸复位，第二挡板与蓄水环抵触，通过牵引绳向上拉动取水组件，取水管通过卡块在凹槽内滑动，待卡块达到临界点时，取水管会带动连接器和引水管一同上升。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
31.图1为本实用新型的场景应用图；
32.图2为本实用新型中取水组件常态时的剖视图；
33.图3为本实用新型中取水组件内流通水源的剖视图；
34.图4为图3中a处的局部放大图；
35.图5为本实用新型中取水管的结构示意图。
36.附图中标记及对应的零部件名称：
37.1、钻杆；2、通缆水接头；31、取水管；311、第一挡板；312、第二挡板；313、活塞；314、挤压器；315、滑块；316、卡块；317、伸缩筒；32、引水管；321、弹簧；322、密封垫片；33、连接器；331、滑槽；332、通孔；4、密封圈。
具体实施方式
38.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本
实用新型，并不作为对本实用新型的限定。需要说明的是，本实用新型已经处于实际研发使用阶段。
39.如图1所示，本实施例提供一种小倾角钻孔用定深取水样装置，包括：
40.升降机构，升降机构包括牵引绳；
41.若干钻杆1，钻杆1用于相互连接形成钻杆柱并用于下入钻孔内；
42.取水组件，取水组件的端部与牵引绳连接，取水组件滑动连接在钻杆1内；
43.通缆水接头2，通缆水接头2用于设置在钻杆1朝向外界的端部；
44.其中，钻杆柱的底端位于含水层内，钻杆柱的中心轴线朝向升降机构倾斜，牵引绳用以穿设通缆水接头2并控制取水组件沿钻杆柱的中心轴线滑动，取水组件用于收集含水层的水源。
45.如图1所示，取水组件朝向通缆水接头2的端部设置有密封圈4，密封圈4的直径等于钻杆1的内径，通缆水接头2上开设有进水口。
46.如图1所示，升降机构还包括卷扬机和滑轮，牵引绳盘绕在卷扬机上，且牵引绳滑动连接在滑轮上，牵引绳的中心设置有电缆。
47.如图1所示，钻孔与地面之间的夹角为0
°‑
45
°
。
48.具体的，首先通过钻机在预定位置钻出小倾角钻孔，钻孔的中心轴线与地面之间的夹角为0
°‑
45
°
，孔深小于300米，随后将钻杆1顺次连接并下入钻孔内组成钻杆柱，钻杆柱远离钻杆1的端部需露出部分长度供后续放置装置，利用卷扬机将牵引绳经过滑轮并穿设通缆水接头2，需要说明的是，本技术中提到的通缆水接头2为现有技术，其专利公开号为cn217736257u，专利名称为“一种通缆水接头”，本技术中牵引绳可穿设通缆水接头2的第二通孔，然后与取水组件进行连接，将取水组件率先放置在通孔332内，然后用通缆水接头2与钻杆柱朝向外界的端部连接，并利用通缆水接头2的密封圈4对钻杆柱进行密封，由于钻杆1为倾斜的，取水组件不能利用重力快速滑落至含水层，此时可通过通缆水接头2的进水口向钻杆柱内注水，并同时对卷扬机做放线处理，取水组件上设有与钻杆1内径相等的密封圈4，在往进水口注水时，通缆水接头2密封在钻杆柱的端部，因此水流只能向下移动，随着水源的增多，进入钻杆柱的水会对密封圈4产生挤压力，使取水组件快速向下移动，直至抵达含水层，待取水组件完成收集后，启动卷扬机回卷牵引绳，取水组件上移，密封圈4与通缆水接头2之间的水会沿进水口排出。
49.如图2和图3所示，取水组件包括同轴心设置的引水管32、连接器33和取水管31，连接器33为筒状，连接器33的纵截面形状为h型，且连接器33的中部开设有通孔332，引水管32设置在连接器33的一端，取水管31设置在连接器33相对引水管32的另一端，取水管31的内腔用于储存水源，牵引绳与取水管31连接。
50.如图2、图3和图5所示，引水管32远离取水管31的端部固定连接有垫台管，且垫台管朝向取水管31的端部设置有弹簧321，弹簧321朝向取水管31的端部设置有密封垫片322，密封垫片322的直径大于通孔332的直径，弹簧321的自然长度等于通孔332至垫台管的距离，取水管31朝向引水管32的端部设置有挤压器314，挤压器314与取水管31的内腔连通，引水管32的直径大于通孔332和挤压器314的直径，挤压器314的最大直径小于通孔332的直径，挤压器314的外壁开设有若干漏孔，挤压器314用于沿连接器33的中心轴线滑动并挤压密封垫片322。
51.如图2、图3和图4所示，取水管31的内周壁靠近挤压器314的端部设置有蓄水环，蓄水环的环心设置有活塞313，活塞313远离挤压器314的一端连接有第一挡板311，活塞313的另一端连接有第二挡板312，活塞313的直径小于蓄水环环心的直径，活塞313的长度大于通孔332的孔厚，第一挡板311和第二挡板312的直径均大于蓄水环环心的直径，第一挡板311远离活塞313的端部连接有伸缩筒317，伸缩筒317内设置有第一微型气缸，第一微型气缸的活动端与第一挡板311连接，取水管31远离引水管32的端部设置有连接杆，连接杆内设置有容纳腔，密封圈4设置在连接杆的外周壁上，容纳腔内设置有第二微型气缸，第二微型气缸的活动端与取水管31的顶面连接，牵引绳分别穿设容纳腔和伸缩筒317，分别与第二微型气缸和第一微型气缸连接。
52.如图2、图3和图4所示，第一挡板311上开设有若干与蓄水环环心连通的溢水孔，连接器33靠近取水管31的端部朝向通孔332开设有若干滑槽331，取水管31的外周壁上设置有若干用于滑动连接在滑槽331上的滑块315，滑块315的长度小于滑槽331的槽长，连接器33靠近取水管31端部的外周壁上开设有若干凹槽，取水管31的外周壁上设置有若干用于凹槽卡接的卡块316，卡块316为u型且可滑动连接在凹槽内，卡块316与滑块315之间存在间距。
53.具体的，在取水组件收集水源时，电缆通电，控制伸缩筒317内的第一微型气缸进行运作，第一微型气缸固定在伸缩筒317的外筒内，第一微型气缸的活动端推动第一挡板311下移，同时，伸缩筒317的内筒逐渐随取水管31的下移而伸长，第一微型气缸继续工作，直至第一挡板311受到蓄水环影响无法继续下移，然后电缆启动第二微型气缸，第二微型气缸固定在连接杆的容纳腔内，第二微型气缸的活动端与取水器31的顶面连接，连接杆的外周壁上设置有密封圈4，密封圈4的直径等于钻杆1的内径，因此当取水组件到达含水层时，不会继续向通缆水接头2的进水口注水，取水组件也无法下移，而会通过密封圈4固定在含水层处，密封圈4为橡胶材质，会增加与钻杆1内周壁之间的摩擦力，保持连接杆的稳固性，所以第二微型气缸的活动端会推动取水管31向下移动，从而使得取水管31整体受到向下的力，通过滑块315在滑槽331内开始向下滑动，挤压器314的直径小于连接器33通孔332的直径，取水管31继续下移时，挤压器314的直径朝向弹簧321逐渐减小，最终挤压器314会抵在密封垫片322上，并对密封垫片322施加向下的作用力，紧接着弹簧321发生形变而缩短，弹簧321挤压在垫台管上，垫台管与引水管32同轴心设置，密封垫片322离开连接器33的通孔332，而此时处于含水层的取水组件，水源会通过与连接器33螺纹连接的引水管32进入连接器33内，并通过通孔332进入挤压器314，挤压器314内的水则又会进入取水管31内，取水管31内的活塞313直径小于蓄水环的内径，且第二挡板312已远离蓄水环，因此水源可通过第一挡板311上的溢水孔进入取水管31内，完成含水层水源的收集。
54.当取水组件收集完水样需从钻杆1内取出时，电缆首先控制第一微型气缸恢复原位，第一挡板311拉动第二挡板312上升，同时第一微型气缸的活动端也会带动伸缩筒317的内筒上升，直至第二挡板312与蓄水环抵触，此时水源无法继续进入取水管31内，然后第二微型气缸启动并恢复原位，第二气缸的活动端会带动取水管31上移，挤压器314逐渐减小对密封垫片322的压力，弹簧321复位，密封垫片322对连接器33的通孔332进行密封，取水管31上移过程中，取水管31上的卡块316会沿凹槽进行滑动，待第二微型气缸完全恢复原位时，采集水样完成，牵引绳会拖拽伸缩筒317沿钻杆1上升，使取水管31整体继续上升，而卡块316在达到临界点时，会卡在凹槽内，凹槽阻挡卡块316继续上升，但牵引绳拉力大于凹槽的
支持力，因此，取水管31会通过卡块316带动连接器33一同上升，而引水管32与连接器33为螺纹连接，因此引水管32也会随取水管31进行上升，当套设在伸缩筒317外周壁上的密封圈4与通缆水接头2抵触时，可拆卸掉通缆水接头2，取出取水组件，然后对取水管31进行拆卸，收集取水管31内的水源样本，并对水源样本进行检测。
55.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于，包括：升降机构，所述升降机构包括牵引绳；若干钻杆（1），所述钻杆（1）用于相互连接形成钻杆柱并用于下入钻孔内；取水组件，所述取水组件的端部与所述牵引绳连接，所述取水组件滑动连接在所述钻杆（1）内；通缆水接头（2），所述通缆水接头（2）用于设置在所述钻杆（1）朝向外界的端部；其中，所述钻杆柱的底端位于含水层内，所述钻杆柱的中心轴线朝向所述升降机构倾斜，所述牵引绳用以穿设所述通缆水接头（2）并控制所述取水组件沿所述钻杆柱的中心轴线滑动，所述取水组件用于收集含水层的水源。2.根据权利要求1所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述取水组件朝向所述通缆水接头（2）的端部设置有密封圈（4），所述密封圈（4）的直径等于所述钻杆（1）的内径，所述通缆水接头（2）上开设有进水口。3.根据权利要求2所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述升降机构还包括卷扬机和滑轮，所述牵引绳盘绕在所述卷扬机上，且所述牵引绳滑动连接在所述滑轮上，所述牵引绳的中心设置有电缆。4.根据权利要求3所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述取水组件包括同轴心设置的引水管（32）、连接器（33）和取水管（31），所述连接器（33）为筒状，所述连接器（33）的纵截面形状为h型，且所述连接器（33）的中部开设有通孔（332），所述引水管（32）设置在所述连接器（33）的一端，所述取水管（31）设置在所述连接器（33）的另一端，所述取水管（31）的内腔用于储存水源，所述牵引绳与所述取水管（31）连接。5.根据权利要求4所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述引水管（32）远离所述取水管（31）的端部固定连接有垫台管，且所述垫台管朝向所述取水管（31）的端部设置有弹簧（321），所述弹簧（321）朝向所述取水管（31）的端部设置有密封垫片（322），所述密封垫片（322）的直径大于所述通孔（332）的直径，所述弹簧（321）的自然长度等于所述通孔（332）至所述垫台管的距离，所述取水管（31）朝向所述引水管（32）的端部设置有挤压器（314），所述挤压器（314）与所述取水管（31）的内腔连通，所述引水管（32）的直径大于所述通孔（332）和所述挤压器（314）的直径，所述挤压器（314）的最大直径小于所述通孔（332）的直径，所述挤压器（314）的外壁开设有若干漏孔，所述挤压器（314）用于沿所述连接器（33）的中心轴线滑动并挤压所述密封垫片（322）。6.根据权利要求5所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述取水管（31）的内周壁靠近所述挤压器（314）的端部设置有蓄水环，所述蓄水环的环心设置有活塞（313），所述活塞（313）远离所述挤压器（314）的端部连接有第一挡板（311），所述活塞（313）的另一端连接有第二挡板（312），所述活塞（313）的直径小于所述蓄水环环心的直径，所述活塞（313）的长度大于所述通孔（332）的孔厚，所述第一挡板（311）和所述第二挡板（312）的直径均大于所述蓄水环环心的直径，所述第一挡板（311）远离所述活塞（313）的端部连接有伸缩筒（317），所述伸缩筒（317）内设置有第一微型气缸，所述第一微型气缸的活动端与所述第一挡板（311）连接，所述取水管（31）远离所述引水管（32）的端部设置有连接杆，所述连接杆内设置有容纳腔，所述容纳腔内设置有第二微型气缸，所述密封圈（4）设置在所述连接杆的外周壁上，所述第二微型气缸的活动端与所述取水管（31）的顶面连接，所述牵引绳分
别穿设所述容纳腔和所述伸缩筒（317），分别与所述第二微型气缸和第一微型气缸连接。7.根据权利要求6所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述第一挡板（311）上开设有若干与蓄水环环心连通的溢水孔，所述连接器（33）靠近所述取水管（31）的端部朝向通孔（332）开设有若干滑槽（331），所述取水管（31）的外周壁上设置有若干用于滑动连接在所述滑槽（331）上的滑块（315），所述滑块（315）的长度小于所述滑槽（331）的槽长，所述连接器（33）靠近所述取水管（31）端部的外周壁上开设有若干凹槽，所述取水管（31）的外周壁上设置有若干用于凹槽卡接的卡块（316），所述卡块（316）为u型且可滑动连接在所述凹槽内，所述卡块（316）与所述滑块（315）之间存在间距。8.根据权利要求1所述的一种小倾角钻孔用定深取水样装置，其特征在于：所述钻孔与地面之间的夹角为0
°‑
45
°
。

技术总结
本实用新型涉及钻孔取水样技术领域，具体涉及一种小倾角钻孔用定深取水样装置，旨在解决对于小倾角钻孔取水时，现有的取水装置不易落入含水层的问题。一种小倾角钻孔用定深取水样装置，包括：升降机构，升降机构包括牵引绳；若干钻杆；取水组件，取水组件的端部与牵引绳连接；通缆水接头，通缆水接头用于设置在钻杆朝向外界的端部；其中，钻杆柱的底端位于含水层，钻杆柱的中心轴线朝向升降机构倾斜，取水组件用于收集含水层的水样。将钻杆依次连接下入钻孔之后，用牵引绳穿过通缆水接头并与取水组件连接，牵引绳由升降机构进行控制，取水组件依靠水压力到达含水层采集水样后，可通过升降机构控制牵引绳将取水组件拉出，从而采集到水样。水样。水样。


技术研发人员：贾宏福 包清林 岳新 袁芳 谭显贵 杨朝银
受保护的技术使用者：四川省金钻地质矿产勘探工程有限责任公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/17