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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108982147A(43)申请公布日2018.12.11(21)申请号201810885950.5(22)申请日2018.08.06(71)申请人中国地质大学(武汉)地址430000湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号(72)发明人李波张振东徐凯周天福田德天何超王锡霖(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人孙丽丽(51)Int.Cl.G01N1/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机(57)摘要本发明涉及一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,该型取样钻机包括动力源、激振器两大部分,动力源包括锂电池组、电缆、大功率电机、连接法兰、转换连接接头和霍尔传感器,主要负责钻机的动力输入;激振器包括轴承端盖、转速显示器、箱盖、输入轴、壳体、振子、凸轮轴承随动器、空间凸轮机构、握把、振动切换离合器、回转切换离合器、钻机控制器、输出轴、行星减速器、钻杆转换连接头、钻杆、钻头和卡簧,主要用来产生振动\回转动作,并通过钻杆传递至目标岩样以钻取岩石样品,具有体积小、重量轻、便于安装拆卸、方便运输、可单人操作的特点,还可方便快速的对取样形式进行选择,能够完成多种复杂取样对象的样本获取工作。CN108982147ACN108982147A权利要求书1/2页1.一种基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,包括动力源和激振器两部分,其特征在于:所述动力源和所述激振器通过一连接法兰进行连接,所述动力源包括用于钻机动力输入的动力机构和用于为所述动力机构提供电力的电源组件;所述激振器包括内为空腔的壳体、位于所述壳体内的第一离合器和振动机构以及位于所述壳体底部的第二离合器和钻进机构,所述壳体顶端设有一箱盖,一输入轴沿所述壳体轴心方向穿插入所述壳体中心处,所述输入轴一端延伸至所述箱盖外连接所述动力机构,用于接收并传递所述动力机构的输入动力;位于所述壳体内的所述输入轴通过第一离合器连接所述振动机构,以驱使所述振动机构动作,使所述激振器产生振动;所述输入轴另一端延伸至所述壳体底部外通过所述第二离合器连接所述钻进机构,实现钻机的回转钻进;所述壳体外对称固设有若干手持部,其中一所述手持部上设有钻机控制器,所述钻机控制器电连接所述第一离合器、第二离合器、动力机构和电源组件。2.如权利要求1所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述动力机构为大功率电机,所述电源组件为锂电池组,所述锂电池组通过电缆连接所述大功率电机。3.如权利要求2所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述大功率电机的输出轴通过一转换连接接头连接所述输入轴。4.如权利要求3所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述连接法兰四周设有通孔,便于观察所述转换连接接头与所述大功率电机和所述输入轴的连接情况,所述连接法兰上固设有霍尔传感器,可实时监测大功率电机输出转速,所述箱盖上通过铰链设有转速显示器,所述转速显示器和所述霍尔传感器相连,可实时显示霍尔传感器所测得的电机输出轴转速。5.如权利要求1所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述第一离合器和第二离合器均包括主动部分和从动部分,所述主动部分和从动部分沿轴向布置,且二者的旋转轴线相重合,所述从动部分内设有电磁线圈,所述钻机控制器电连接所述第一离合器和第二离合器的电磁线圈,当所述钻机控制器控制所述电磁线圈通电时,所述主动部分和从动部分的结合面紧密贴合在一起,并通过相互之间的摩擦力传递力矩。6.如权利要求5所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:位于所述壳体内的所述输入轴上固定连接所述第一离合器的主动部分,所述第一离合器的从动部分固定连接所述振动机构,所述振动机构包括空间凸轮机构、若干振子和凸轮轴承随动器,所述空间凸轮机构顶部固定连接所述第一离合器的从动部分,所述空间凸轮机构外壁设有波纹状的沟槽,若干所述振子与所述凸轮轴承随动器通过螺纹一一对应连接,所述凸轮轴承随动器包括轴承滚轮和螺栓柱,所述螺栓柱一端固定在所述振子上,另一端转动连接所述轴承滚轮,所述轴承滚轮置于所述沟槽内,当所述空间凸轮机构高速旋转时,可带动对称分布的凸轮轴承随动器和振子做上下的高频运动,实现钻机的振动钻进。7.如权利要求6所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述壳体底部间设有若干与所述振子一一对应连接的活塞缸,用作所述振子高频振动时的轨道。8.如权利要求5所述基于空间凸轮机构的柱塞式振动回转取样钻机,其特征在于:所述2CN108982147A权利要求书2/2页输入轴延伸至所述壳体底部外一端连接所