一种软岩干式取芯装置及取芯方法.pdf

(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CN104596790A(43)申请公布日2015.05.06(21)申请号201510011942.4(22)申请日2015.01.09(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学(72)发明人赵同彬邹建超赵寿强程康康刘晓明(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人段毅凡(51)Int.Cl.G01N1/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种软岩干式取芯装置及取芯方法(57)摘要本发明公开了一种软岩干式取芯装置及取芯方法，它包括取芯钻头、内风式降温系统和外风式吸尘系统。取芯前，先将各部分组装起来并安装在取芯机上；取芯过程中，经过压缩、干燥、冷却后的空气通过环状吹风器注入岩芯管内壁，使钻头与岩石磨削产生的热量快速耗散，降低钻头及岩石试件的温度，并将钻头内壁与岩芯之间残留的岩屑从钻头岩芯管外壁上的排屑口及时排出；同时，吸尘罩与岩石、岩芯管等组成密闭空腔，阻止了岩屑及冷空气的外泄，并将岩屑和热量通过吸尘系统排出。通过以上部件之间的协调运作，实现冷却钻头与排屑双重功能。本发明适合于各类软岩干燥无水取芯，可保证软岩试样结构的完整性，能提高岩样加工质量和取芯效率。CN104596790ACN104596790A权利要求书1/1页1.一种软岩干式取芯装置，其特征在于，它包括取芯钻头、内风式降温系统和外风式吸尘系统，其中：所述的取芯钻头是一个空心钻头，由磨削部分、钻体和钻柄组成；其中钻头的磨削部分设计成多组磨削刃，每组磨削刃设计成内刃、中刃和外刃三类，内刃、中刃和外刃共同形成空心钻头的磨削面；磨削刃的刃与刃之间留有缝隙，该缝隙形成碎屑流动沟槽；每个磨削刃的外表面都均匀的电镀上粒径为0.5mm的金刚石颗粒；在靠近磨削部分的钻体壁上分布有多个排屑口；钻柄是空心的，钻柄顶部密封并与岩石取芯机螺纹连接，钻柄的空腔与钻体空腔相通，在钻柄上加工有与钻体空腔相通的进风孔；所述的内风式降温系统由空气压缩机、吸水干燥装置、冷却器和进风套依次连接而成；进风套是一个内壁带有环槽的部件，进风套上设有与冷却器连接的进风嘴，进风套套在钻柄的进风孔位置上，使进风嘴通过环槽与进风孔相通；进风套上设有密封圈，实现与钻柄之间的旋转密封；所述的外风式吸尘系统由吸尘机、吸尘管和伸缩式吸尘罩连接组成；伸缩式吸尘罩套在取芯钻头上，伸缩式吸尘罩的顶部设有轴承，通过轴承安装在钻柄上，从而实现取芯钻头在伸缩式吸尘罩内的旋转；上述的伸缩式吸尘罩的结构是，在一个漏斗罩的小端口上设有能安装在钻柄上的轴承，漏斗罩的大端口上用扎带扎上伸缩管，伸缩管的底端设有用以加固的钢圈。2.一种利用权利要求1所述的软岩干式取芯装置对软岩进行取芯的方法，其特征在于，第一步，连接取芯装置首先，将伸缩式吸尘罩套在取芯钻头上，并通过轴承安装在钻柄上，并保证取芯钻头在伸缩式吸尘罩内自由旋转，伸缩式吸尘罩通过吸尘管与吸尘机相连；将冷却器的风管连接在进风套的进风嘴上；最后，将软岩取芯钻头安装在台式取芯机上；第二步，软岩加工将要取芯的软岩上表面加工平整，安放在取芯机底座上，用夹持装置固定；调整底座高度使软岩上表面触及取芯钻头，使吸尘罩钢圈压置在软岩上表面上；第三步，软岩钻取岩芯取芯前，打开取芯机、空气压缩机和吸尘机电源开关，开始取芯；随着钻头钻进，伸缩式吸尘罩受压折叠，使得伸缩式吸尘罩一直压在软岩表面上，防止漏风；空气进入空气压缩机内，经过压缩产生一定的压强；压缩后的空气从出气口进入吸水干燥装置，将空气中含有的水气吸收，使压缩空气处于干燥状态；经过干燥的气体再通过冷却器使干燥的空气温度降低；干燥、冷却后的空气通过进风套进入取芯钻头内，再从磨削刃下部排出，使磨削产生的热量快速耗散，降低钻头及岩石试件的温度，残留的岩屑通过取芯钻头上的排屑口排出；切割产生的岩尘经外风式吸尘系统排除，防止在室内扩散；第四步，钻头取芯当钻头端部钻取到接近软岩底部时，关闭取芯机电源，提升钻头，关闭空气压缩机、外风式吸尘系统电源；将取芯机上的钻头卸下，用橡皮锤轻轻敲打钻头，使圆柱形岩芯与岩石脱离，将取出的岩芯用保鲜膜包住，放在阴凉处待用。2CN104596790A说明书1/4页一种软岩干式取芯装置及取芯方法技术领域[0001]本发明涉及用于岩石室内试验研究取芯装置和方法，尤其涉及一种软岩干式取芯装置及取芯方法。背景技术[0002]在我国软岩分布广泛，仅泥岩和页岩就占地表所有岩石的50％左右。随着我国矿山开采以及重大基础设施建设的迅猛发展，在工程建设中常揭露软岩地层，由于软岩遇水后软化崩解效应明显，给矿山开采和工程建设带来了大量问题。[0003]因此，开展软岩物理力学性质研究成为