一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统

摘要

本发明提供一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，包括冷冻钻、分样器和分样桌，所述冷冻钻包括钻头、重锤、连接杆、连接件和通气管，所述分样桌包括桌面和置于桌面底部的桌腿，所述分样器包括分样推进器、冷冻罩和分样刀，所述分样推进器包括推力固定槽、推板、推力弹簧，所述推力弹簧一端和推力固定槽固定连接，另一端和推板固定连接，所述冷冻罩的前后两端开口，所述推板置于冷冻罩一端开口处，所述分样刀置于冷冻罩的另一端开口处。本发明提供了能够就地进行取样和分样的轻型冷冻钻系统，便于拆卸安装，占用空间小，方便携带搬运，节约人力，操作方便，提高了工作效率，携带方便的同时适用范围广，便于推广应用，创造可观的经济利益。

权利要求

1.一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，包括冷冻钻、分样器和分样桌；

所述冷冻钻包括钻头、重锤、连接杆、连接件和通气管，所述钻头上设有钻头接头，所述重锤的两侧设有重锤接头，所述重锤与钻头接头通过螺纹连接，所述重锤另一侧的重锤接头及所述连接杆与重锤接头连接端对应设有连接孔，所述连接件穿过连接孔将重锤接头和连接杆固定，所述连接杆的另一端设有连接接头，通过所述连接接头和通气管连接；

所述分样桌包括桌面和置于桌面底部的桌腿，所述桌腿与桌面通过合页可折叠连接；

所述分样器设置在分样桌上用于现场就地分样，所述分样器包括分样推进器、冷冻罩和分样刀，所述分样推进器包括固定在桌面上的推力固定槽、推板、推力弹簧，所述推力弹簧一端和推力固定槽固定连接，另一端和推板固定连接，所述冷冻罩的前后两端开口，所述推板置于冷冻罩一端开口处与冷冻罩紧密接触，样品置于冷冻罩内，所述分样刀置于冷冻罩的另一端开口处，推板在冷冻罩内进行移动推动样品移动至另一端开口处，分样刀在另一侧对样品切割分样，所述分样刀包括间距控制板、分样刀片、支杆和调节螺栓，所述间距控制板设置在冷冻罩的开口处，所述间距控制板两端铰接有支杆，所述支杆与分样刀片两端设有通孔，所述调节螺栓穿过通孔将分样刀片顶紧固定在支杆上，松动调节螺栓可调整分样刀片在支杆上的位置，由于支杆和间距控制板两端铰接，即可实现对分样刀片切割样品的间距的调整，从而调整样品切割大小。

2.根据权利要求1所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述桌面包括桌面一、桌面二、桌面三、桌面四，所述桌面一、桌面二、桌面三、桌面四分别包括与其他两个桌面相接触的内边，以及不接触的外边，所述内边上设有插舌和插槽，通过插舌和插槽实现桌面拼接。

3.根据权利要求2所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述桌面一的两个内边上均设有多个插槽，所述桌面二与桌面一接触的内边上对应设有插舌，所述桌面二的另一个内边上设有插槽，所述桌面三与桌面一接触的内边上设有插舌，另一个内边上设有插槽，所述桌面四的两个内边上均设有多个插舌。

4.根据权利要求3所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述桌腿包括桌腿一和桌腿二，所述桌腿一和桌腿二通过铰链折叠连接，所述桌腿一和桌面连接。

5.根据权利要求1所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述冷冻罩为一体成型三面结构或者是由三块侧边设有卡口的板体固定连接为三面结构，放置在分样桌上形成仅两端开口结构，方便样品进出。

6.根据权利要求1所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述推板的周围包裹有橡胶缓冲垫，减少摩擦的同时提高密封性能。

7.根据权利要求1所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述推力固定槽包括固定板、固定螺栓、推力滑块，所述固定板由中间的竖版、竖版两端的水平长板和水平短板组成，所述固定板通过水平长板和水平短板之间的间隙卡设在桌面上，再通过固定螺栓穿设在水平短板上进一步固定，所述水平长板的上端面设有移动槽，所述推力滑块为T型结构，滑动设置在移动槽内，所述推力滑块和推力弹簧一端固定。

8.根据权利要求1所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述连接件为螺栓或者螺钉。

9.根据权利要求7所述的一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，其特征在于，所述移动槽上设有刻度。

说明书

一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统

技术领域

[0001] 本发明属于冷冻岩芯钻取技术领域，具体涉及一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统。

背景技术

[0002] 利用湖泊沉积物研究过去气候变化‑人类活动历史，是当前全球气候变化研究的热点领域之一。湖泊沉积物的成功获取，则是开展这一研究的前提条件。目前表层沉积物的
获取主要通过重力钻和冷冻钻两种方式实现。但前者对表层沉积物可能有一定程度的扰
动；后者，则成为了开展表层沉积物研究的最佳选择。

[0003] 当前，国际上开展冷冻岩芯钻探设备研发的主要有奥地利UWITEC公司冷冻钻和美国明尼苏达大学冷冻钻。岩芯钻探中，往往需要钻取若干个不同位置的岩芯，这两种冷冻岩
芯钻探由于体积庞大、平台重量过大，不适合冰上移动，水上作业也组装繁琐，往往需要多
人才能操作，增加了操作难度和取样成本。

发明内容

[0004] 本发明提供一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，轻巧、便捷、可拆卸，节约人力成本。

[0005] 本发明的技术方案是：一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，包括冷冻钻、分样器和分样桌；

[0006] 所述冷冻钻包括钻头、重锤、连接杆、连接件和通气管，所述钻头上设有钻头接头，所述重锤的两侧设有重锤接头，所述重锤与钻头接头通过螺纹连接，所述重锤另一侧的重
锤接头及所述连接杆与重锤接头连接端对应设有连接孔，所述连接件穿过连接孔将重锤接
头和连接杆固定，所述连接杆的另一端设有连接接头，通过所述连接接头和通气管连接；

[0007] 所述分样桌包括桌面和置于桌面底部的桌腿，所述桌腿与桌面通过合页可折叠连接；

[0008] 所述分样器设置在分样桌上用于现场就地分样，所述分样器包括分样推进器、冷冻罩和分样刀，所述分样推进器包括固定在桌面上的推力固定槽、推板、推力弹簧，所述推
力弹簧一端和推力固定槽固定连接，另一端和推板固定连接，所述冷冻罩的前后两端开口，
所述推板置于冷冻罩一端开口处与分样罩紧密接触，样品置于冷冻罩内，所述分样刀置于
冷冻罩的另一端开口处，推板在冷冻罩内进行移动推动样品移动至另一端开口处，分样刀
在另一侧对样品切割分样。

[0009] 优选的，所述桌面包括桌面一、桌面二、桌面三、桌面四，所述桌面一、桌面二、桌面三、桌面四分别包括与其他两个桌面相接触的内边，以及不接触的外边，所述内边上设有插
舌和插槽，通过插舌和插槽实现桌面拼接。

[0010] 优选的，所述桌面一的两个内边上均设有多个插槽，所述桌面二与桌面一接触的内边上对应设有插舌，所述桌面二的另一个内边上设有插槽，所述桌面三与桌面一接触的
内边上设有插舌，另一个内边上设有插槽，所述桌面四的两个内边上均设有多个插舌。

[0011] 优选的，所述桌腿包括桌腿一和桌腿二，所述桌腿一和桌腿二通过铰链折叠连接，所述桌腿一和桌面连接。

[0012] 优选的，所述冷冻罩为一体成型三面结构或者是由三块侧边设有卡口的板体固定连接为三面结构，放置在分样桌上形成仅两端开口结构，方便样品进出。

[0013] 优选的，所述推板的周围包裹有橡胶缓冲垫，减少摩擦的同时提高密封性能。

[0014] 优选的，所述推力固定槽包括固定板、固定螺栓、推力滑块，所述固定板由中间的竖版、竖版两端的水平长板和水平短板组成，所述固定板通过水平长板和水平短板之间的
间隙卡设在桌面上，再通过固定螺栓穿设在水平短板上进一步固定，所述水平长板的上端
面设有移动槽，所述推力滑块为T型结构，滑动设置在移动槽内，所述推力滑块和推力弹簧
一端固定。

[0015] 优选的，所述连接件为螺栓或者螺钉。

[0016] 优选的，所述分样刀包括间距控制板、分样刀片、支杆和调节螺栓，所述间距控制板设置在冷冻罩的开口处，所述间距控制板两端铰接有支杆，所述支杆与分样刀片两端设
有通孔，所述调节螺栓穿过通孔将分样刀片顶紧固定在支杆上，松动调节螺栓可调整分样
刀片在支杆上的位置，再结合支杆和间距控制板两端铰接协同实现调整分样刀片切割样品
的间距，从而调整样品切割大小。

[0017] 优选的，所述移动槽上设有刻度。

[0018] 优选的，所述钻头的正面视图为梯形，侧面视图为三角形。

[0019] 本发明的优点是：本发明提供了能够就地进行取样和分样的轻型冷冻钻系统，便于拆卸安装，占用空间小，方便携带搬运；本发明在整个采样分样过程只需3个人，2人打钻，
1人分样，大大地节约了人力，操作方便，提高了工作效率；本发明由于采用轻质材料，具有
自重轻的优点，在携带方便的同时不仅适用用水上探钻，还适用于在冰上钻探，适用范围
广，便于推广应用，创造可观的经济利益。

附图说明

[0020] 图1是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的冷冻钻结构示意图；

[0021] 图2是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的分样器结构示意图；

[0022] 图3是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的分样刀正面结构示意图；

[0023] 图4是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的分样刀60度视角结构示意图；

[0024] 图5是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的分样桌拼接示意图；

[0025] 图6是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的推力移动槽结构示意图；

[0026] 图7是本发明一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统的分样刀片安装示意图；

[0027] 其中：1、通气管，2、连接接头，3、连接杆，4、连接孔，5、连接件，6、重锤，7、重锤接头，8、钻头接头，9、钻头，10、样品，11、分样刀片，12、分样桌，121、桌面一，122、桌面二，123、
桌面三，124、桌面四，125、桌腿，126、插舌，127、插槽，13、冷冻罩，14、推板，15、推力弹簧，
16、推力固定槽，161、固定板，162、移动槽，163、固定螺栓，164、推力滑块，17、间距控制板，
18、调节螺栓，19、支杆。

具体实施方式

[0028] 下面结合附图对本发明做清楚完整的描述，以使本领域的技术人员在不需要作出创造性劳动的条件下，能够充分实施本发明。

[0029] 本发明的具体实施方式是：如图1‑7所示，一种适合水上和冰上作业的冷冻钻系统，包括冷冻钻、分样器和分样桌12，分样器和分样桌12均采用轻质铝合金材料；所述冷冻
钻包括钻头9、重锤6、连接杆3、连接件5和通气管1，钻头9选用不锈钢材料，所述钻头9上设
有钻头接头8，所述钻头接头8上设有外螺纹，所述重锤6的两侧设有重锤接头7，所述重锤6
一侧的重锤接头7内壁上设有内螺纹，与钻头接头8通过螺纹连接，所述重锤6另一侧的重锤
接头7及所述连接杆3与重锤接头7连接端对应设有连接孔4，所述连接件5穿过连接孔4将重
锤接头7和连接杆3固定，所述连接杆3的另一端设有连接接头2，通过所述连接接头2和通气
管1连接；所述分样桌12包括桌面和置于桌面底部的桌腿125，所述桌腿125与桌面通过合页
可折叠连接；所述分样器设置在分样桌12上用于现场就地分样，所述分样器包括分样推进
器、冷冻罩13和分样刀，所述分样推进器包括固定在桌面上的推力固定槽16、推板14、推力
弹簧15，所述推力弹簧15一端和推力固定槽16固定连接，另一端和推板14固定连接，所述冷
冻罩13的前后两端开口，所述推板14置于冷冻罩13一端开口处与分样罩13紧密接触，样品
10置于冷冻罩13内，所述分样刀置于冷冻罩13的另一端开口处，推板14在冷冻罩13内进行
移动推动样品10，分样刀在另一侧对样品10切割分样。

[0030] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述桌面包括桌面一121、桌面二122、桌面三123、桌面四124，所述桌面一121、桌面二122、桌面三123、桌面四124分别包括与其他两个桌
面相接触的内边，以及不接触的外边，所述内边上设有插舌126和插槽127，插舌126和插槽
127间隙配合，通过插舌126和插槽127实现桌面拼接，桌面由铝合金制成。

[0031] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述桌面一121的两个内边上均设有多个插槽127，所述桌面二122与桌面一121接触的内边上对应设有插舌126，所述桌面二122的另一
个内边上设有插槽127，所述桌面三123与桌面一121接触的内边上设有插舌126，另一个内
边上设有插槽127，所述桌面四124的两个内边上均设有多个插舌126，参考图5，但不限于该
种设置方式。

[0032] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述桌腿125包括桌腿一和桌腿二，所述桌腿一和桌腿二通过铰链折叠连接，所述桌腿一和桌面连接，实现分样桌折叠，便于携带移动，
便于户外就地实现取样分样。

[0033] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述冷冻罩13为一体成型三面结构或者是由三块侧边设有卡口的板体固定连接为三面结构，放置在分样桌12上形成仅两端开口结构，
方便样品10进出，冷冻罩13由轻质铝合金板制成。

[0034] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述推板14的周围包裹有橡胶缓冲垫，减少摩擦的同时提高密封性能。

[0035] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述推力固定槽16包括固定板161、固定螺栓163、推力滑块164，所述固定板161由中间的竖版、竖版两端的水平长板和水平短板组成，所
述固定板161通过水平长板和水平短板之间的间隙卡设在桌面上，再通过固定螺栓163穿设
在水平短板上进一步固定，所述水平长板的上端面设有移动槽162，所述推力滑块164为T型
结构，滑动设置在移动槽162内，所述推力滑块164和推力弹簧15一端固定。

[0036] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述连接件5为螺栓或者螺钉，穿过连接孔4再拧紧实现连接。

[0037] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述分样刀包括间距控制板17、分样刀片11、支杆19和调节螺栓18，所述间距控制板17设置在冷冻罩13的开口处，所述间距控制板17两
端铰接有支杆19，所述支杆19与分样刀片11两端设有通孔，所述调节螺栓18穿过通孔将分
样刀片11顶紧固定在支杆19上，松动调节螺栓18可调整分样刀片11在支杆19上的位置，再
结合支杆19和间距控制板17两端铰接协同实现调整分样刀片11切割样品10的间距，从而调
整样品10切割大小。

[0038] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述移动槽162上设有刻度，通过刻度也可直观的查看样品10推入分样刀的尺寸，也可实现样品10切割大小调整。

[0039] 本发明一优选而非限制性实施例中，所述钻头9的正面视图为梯形，侧面视图为三角形。

[0040] 本发明的工作过程是：在钻头9中加入干冰和酒精，将重锤6与钻头9螺纹连接，然后将重锤接头7与连接杆3的连接孔4对齐，通过连接件5固定连接，连接杆3上接入通气管1，
一切准备结束后用绳索将钻头9下降至所需层位，干冰和酒精混合体快速冷冻岩芯样品，待
10分钟后，取出岩芯样品，进行现场分样；

[0041] 现场拼接分样桌12，再将分样器安装好置于分样桌12上，样品放在推板的14前方，用冷冻罩13罩紧，冷冻罩内的酒精和干冰保证分样过程中样品10处于冷冻状态，通过调节
支杆19和分样刀片11调整分样间距，调节好后进行分样，通过推动推力滑块164调整样品
10。

[0042] 以上对本发明的较佳实施例进行了描述，需要指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实
施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，依据本发明的技术
实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护
的范围内。