[发明专利]一种三重管单动压力补偿式回转取土器及取土方法

权利要求书

1.一种三重管单动压力补偿式回转取土器，包括钻杆接头，且随钻杆接头做旋转运动的外管，所述外管包括外管上段和外管下段，其中所述外管上段螺纹连接钻杆接头，外管上段的下端螺纹连接外管下段的上端，外管下段的下端螺纹连接有钻头；其特征在于：还包括设置在外管内相对于与外管做直线运动的内管取土机构，所述外管上段内设有连接钻杆接头的进给压力补偿机构，所述外管和内管取土机构及进给压力补偿机构之间形成连通的过水通道；

所述进给压力补偿机构包括安装在钻杆连接头中心的连接轴；所述连接轴上套装有滚珠压盖、滚珠保持架、支撑座，其中所述滚珠压盖通过紧固件固定连接钻杆连接头的下端面，滚珠保持架通过紧固件连接支撑座的上端面；上述滚珠压盖的下表面设有环状波形凸起，对应环状波形凸起位置所述滚珠保持架上设有通孔，所述通孔内嵌装有滚珠；滚珠的下端支撑设置在支撑座的滚珠槽内；在支撑座的外侧设有滑动导向套，所述滑动导向套的上端螺纹连接滚珠压盖；滑动导向套和支撑座的外圆之间设有旋转密封构件；所述支撑座的下端螺纹连接有花键套，所述花键套与过渡连接套的上端花键配合，花键套的下端外部螺纹连接有过渡连接套限位座，所述过渡连接套限位座的下端与过渡连接套滑动配合；所述连接轴的下端延伸出支撑座，且在连接轴上安装使滚珠保持与环状波形凸起贴合的弹性回转支撑组件，弹性回转支撑组件保证波形凸起与滚珠的有效配合，在所述花键套内安装有自适应弹簧，所述自适应弹簧的上端抵接支撑座下端面，自适应弹簧的下端抵接过渡连接套的上端面；

所述钻杆接头上设有与过水通道连通的给水孔；所述进给压力补偿机构的下端通过过渡连接套螺纹连接内管取土机构的内管上接头；内管上接头下端内螺纹连接内管取土机构的内管；所述内管上接头的上端设有容积室，在容积室底部的阀座上设有阀球。

2.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：所述内管取土机构的内管为对开式内管，所述内管取土机构还包括嵌装在内管的衬管，衬管采用开缝式衬管，及安装在内管下端的内管下接头和活络管靴。

3.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：过渡连接套限位座与过渡连接套之间设有密封圈。

4.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：所述弹性回转支撑组件包括通过锁紧螺母安装在连接轴下端的回转压力轴承，所述回转压力轴承座上安装有回转压力支撑套，所述回转压力支撑套的外圆台肩上套装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的上端面抵接支撑座下端面。

5.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：所述内管下接头包括内管连接段和预紧段，所述内管连接段螺纹连接内管下端，在内管下接头的内管连接段和预紧段连接处设有定位台和第一预紧导引锥面，定位台用于衬管的下限位；在内管的下端内管下接头的预紧段内安装活络管靴；所述活络管靴的上端口沿圆周方向设有环形预紧台，环形预紧台上设有与预紧段内第一预紧导引锥面配合的第二预紧导引锥面；所述环形预紧台上沿圆周方向设有预紧缺口。

6.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：内管下接头的下端部外圆呈锥形结构。

7.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：所述钻头采用内肋骨钻头。

8.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：在容积室的侧壁设有向过水通道泄放容积室压力的泥浆出口。

9.根据权利要求1所述的三重管单动压力补偿式回转取土器，其特征在于：所述过渡连接套的上部螺纹连接有用于自适应弹簧导向及限位的导向套。

10.基于上述权利要求1至9任一所述三重管单动压力补偿式回转取土器的取土方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：取样前，应保证钻机平稳、钻具垂直、钻进时回转稳定无明显晃动；取土器各部件连接稳固，进给压力补偿机构、球阀性能良好；

步骤2：根据不同深度地层特点，控制钻压、回转速度、冲洗液量等，保证取土器内管取土机构正常工作，保证活络管靴超前钻头量不大于30mm～40mm；选择合理的转速，保证进给压力补偿机构对取土器的压力补偿平稳；

步骤3：取样达到设计深度后，停止钻进，缓慢提拉取土器，使阀球密封阀座，因真空作用使土样停留在内管取土机构中；同时因土样带动活络管靴下拉，导致内管下接头卡紧活络管靴中的土样；

步骤4：将取土器整体提出钻孔口后，固定外管上段，将外管下段及钻头整体拆卸下来，露出内管取土机构；

步骤5：固定内管，拆下内管下接头，用切土钢丝锯沿内管下端面切割土样，将活络管靴中的土推出；

步骤6；固定内管上接头，拆下对开式内管，将内管沿轴向对开，露出衬管，用切土钢丝锯沿衬管上端边沿分割土样；

步骤7：用衬管盖，盖住衬管的两端，粘贴土样标签，用胶带粘住衬管缝隙，然后将衬管及时蜡封，待送土工试验室化验；

步骤8：清理对开式内管、活络管靴、内管上、下接头的余土、泥浆，检查内管上接头球阀的性能及活络管靴刃口状况，一切正常后进行重新组装；

步骤9：固定内管上接头，将对开式内管合在一起，安装在内管上接头上；

步骤10：将一新的衬管，从内管下端口插入内管的衬管卡槽；

步骤11：固定内管，先将活络管靴套装在内管下接头上，然后将内管下接头与内管连接；

步骤12：固定外管上段，将外管下段及钻头连接体和外管上段相连接，至此，取土器组装完成，待下次取样。