CN117365291B - 一种地热探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于地热设备技术领域，具体是指一种地热探测设备，包括主架、支撑机构、钻孔机构和探测辅助机构，所述支撑机构设于主架侧壁，所述钻孔机构设于主架侧壁，所述探测辅助机构设于钻孔机构内部。本发明通过设有循环机构，利用慢速伺服电机的转动，完成多组受力杆的上下循环往复运动，实现了探测过程中多点探测的技术效果，有效解决了现有技术中探测效率低下的技术问题；同时，通过设有取样机构，利用多组转动块分批次运动，同时利用钻孔压力自动完成循环取样，将探测仪设于半开放空间内，减少了旋转钻孔工作中对探测仪的伤害，实现了连续多点取样监测的技术效果，有效解决了现有技术中易损伤探测仪的技术问题。

Description

一种地热探测设备

技术领域

本发明属于地热设备技术领域，具体是指一种地热探测设备。

背景技术

地热是指地球熔岩向外的自然热流，是来自地球内部的一种热能资源。地球内部是一个巨大的热库，比如火山喷出的熔岩温度高达1200°C～1300°C，天然温泉的温度大多在60°C以上，有的甚至高达100°C～140°C，这些来自地球内部的热量都可以转化为能源。当这种热量渗出地表时，便成了地热资源。

目前，在查找地热资源时需要用到地热探测装置，目前大多数地质勘探用的地热探测装置一般都是通过感应器测量地表的红外进行探测的，但是有些地热资源散发热量的而产生的红外由于地表泥土的阻隔，而红外线无法传输到地面，使得普通探测器无法探测到而失去了地热资源开采的机会。因此，对应地下深处位置的地热需要采用钻设的方式进行探测，而在钻设后如果将钻杆拔出，将检测设备再伸入地下，则对于松软的位置来说，很容易出现钻孔迷失，影响检测效果，而如果直接将地热探测头钻入地下，则探测头在钻下中，很容易受到地下岩石等坚硬物质的损坏，影响探测头的寿命，同时，由于表面凹凸不平，在使用钻孔机进行钻孔时，钻孔机不能平放在地面上，在钻孔过程中钻头易发生偏移，影响探孔的准确性。

目前缺少一种能有效保护探测头，并能适应各种地形的地热探测设备。

发明内容

为解决上述现有难题，本发明提供了一种地热探测设备，本发明通过设有循环机构，利用慢速伺服电机的转动，完成多组受力杆的上下循环往复运动，实现了检测过程中多点探测的技术效果，有效解决了现有技术中探测效率低下的技术问题；通过设有取样机构，利用多组转动块分批次运动和钻孔压力自动完成循环取样，将探测仪设于半开放空间内，减少了旋转钻孔对探测仪的伤害，实现了连续多点取样监测的技术效果，有效解决了现有技术中易损伤探测仪的技术问题；通过设有水平机构，利用重力球和重力绳垂直于水平面的原理，与调节机构相配合，自动控制液压器的伸缩，实现了本设备自动调整水平的技术效果，有效解决了现有技术中调整步骤繁琐的技术问题。

本发明采取的技术方案如下：本方案提供了一种地热探测设备，包括主架、支撑机构、钻孔机构和探测辅助机构，支撑机构设于主架侧壁，钻孔机构设于主架侧壁，探测辅助机构设于钻孔机构内部，支撑机构包括水平机构和调节机构，水平机构设于主架侧壁，调节机构设于主架底端，钻孔机构包括旋转机构和垂直机构，垂直机构设于主架侧壁，旋转机构设于垂直机构侧壁，探测辅助机构包括循环机构和取样机构，循环机构设于旋转机构内部，取样机构设于旋转机构内部。

进一步地，水平机构包括密封桶、感应片、重力球、重力绳和电信号器，密封桶固定设于主架顶端，感应片阵列固定设于密封桶内壁，重力绳一端固定设于密封桶顶端，重力球滑动设于密封桶内壁，重力绳另一端与重力球固定连接，电信号器固定阵列固定设于密封桶外壁。

进一步地，调节机构包括支撑柱、支撑槽、液压器、支撑腿和接地片，支撑柱阵列固定设于主架侧壁，支撑槽开设于支撑柱底端，液压器固定设于支撑槽内部顶端，支撑腿滑动设于支撑槽侧壁，液压器输出端与支撑腿顶端固定连接，接地片转动设于支撑腿底端，感应片位置与支撑柱位置相对应。

进一步地，垂直机构包括升降架、滑槽、第一伺服电机、第一螺纹杆和滑动架，升降架固定设于主架顶端，滑槽开设于升降架侧壁，第一伺服电机固定设于升降架顶端，第一螺纹杆同轴固定设于第一伺服电机输出端，第一螺纹杆另一端转动设于主架顶端，滑动架滑动设于滑槽侧壁，滑动架顶端套设于第一螺纹杆外壁。

进一步地，旋转机构包括第二伺服电机、第一齿轮、第二齿轮、钻杆、螺旋推进片和钻头，第二伺服电机固定设于滑动架顶端，第一齿轮同轴固定设于第二伺服电机输出端，钻杆转动设于滑动架底端，钻杆一端贯穿滑动架底端，第二齿轮同轴固定设于钻杆顶端，螺旋推进片固定设于钻杆外壁，钻头固定设于钻杆底端。

进一步地，循环机构包括旋转槽、转杆、第三齿轮、第四齿轮、慢速伺服电机、转盘槽、转动盘和稳定环，旋转槽开设于钻杆顶端，转杆转动设于旋转槽内壁，第三齿轮同轴固定设于钻杆顶端，慢速伺服电机固定设于第二齿轮顶端，第四齿轮同轴固定设于慢速伺服电机输出端，转盘槽开设于钻杆内部，转盘槽与旋转槽相通，转动盘设于转盘槽内部，转动盘顶端同轴固定设于转杆底端，稳定环固定设于转杆圆周侧壁。

进一步地，取样机构包括循环槽、受力杆、限位环、滚动轮、复位弹簧、取样槽、转动块、限位块和探测仪，循环槽阵列开设于钻杆内部，受力杆滑动设于循环槽内壁，滚动轮转动设于受力杆顶端，限位环固定设于受力杆外壁，复位弹簧一端固定设于循环槽内部底壁，复位弹簧另一端固定设于限位环底端，取样槽开设于钻头侧壁，转动块转动设于取样槽顶端，限位块固定设于转动块侧壁，限位块滑动设于循环槽内壁，探测仪固定设于取样槽内部底端，取样槽与循环槽相通，所述转动盘垂直截面为梯形，所述滚动轮与转动盘底端相接触。

进一步地，主架侧壁固定设有电性控制面板，电性控制面板通过导线与第一伺服电机、液压器、慢速伺服电机、探测仪、电信号器、重力球和感应片电性连接。

进一步地，第一螺纹杆与滑动架顶端通过螺纹连接，第一齿轮与第二齿轮相啮合，第三齿轮与第四齿轮相啮合。

进一步地，感应片横截面呈弧状，重力球外径小于感应片内径尺寸，重力球采用金属材质，重力绳采用金属材质。

进一步地，电性控制面板的型号为SYC89C52RC-401。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明通过设有调节机构，用户可利用液压器，调节支撑腿伸出长度，实现了调节本设备位置的技术效果，有效解决了现有技术中探测设备难以调节摆正的技术问题；

（2）本发明通过设有水平机构，利用重力球和重力绳垂直于水平面的原理，与调节机构相配合，自动控制液压器的伸缩，实现了本设备自动调整水平的技术效果，有效解决了现有技术中调整步骤繁琐的技术问题；

（3）本发明通过设有钻孔机构，用户可通过电性控制面板控制钻孔深度，本发明操作简单，全程自动钻孔，减轻了工作人员工作量，提高了工作效率；

（4）本发明通过设有循环机构，利用慢速伺服电机的转动，完成多组受力杆的上下循环往复运动，实现了检测过程中多点探测的技术效果，有效解决了现有技术中探测效率低下的技术问题；

（5）本发明通过设有取样机构，利用多组转动块分批次运动，和钻孔压力自动完成循环取样，将探测仪设于半开放空间内，减少了旋转钻孔对探测仪的伤害，实现了连续多点取样监测的技术效果，有效解决了现有技术中易损伤探测仪的技术问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种地热探测设备正视图；

图2为本发明提出的一种地热探测设备俯视图；

图3为本发明提出的一种地热探测设备右视图；

图4为本发明提出的一种地热探测设备立体结构示意图；

图5为图4中A部放大图；

图6为本发明提出的一种地热探测设备局部剖视图；

图7为图6中B部放大图；

图8为本发明提出的一种地热探测设备前视剖视图；

图9为图8中C部放大图。

其中，1、主架，2、支撑机构，3、钻孔机构，4、探测辅助机构，210、水平机构，220、调节机构，310、旋转机构，320、垂直机构，410、循环机构，420、取样机构，211、密封桶，212、感应片，213、重力球，214、重力绳，215、电信号器，221、支撑柱，222、支撑槽，223、液压器，224、支撑腿，225、接地片，321、升降架，322、滑槽，323、第一伺服电机，324、第一螺纹杆，325、滑动架，311、第二伺服电机，312、第一齿轮，313、第二齿轮，314、钻杆，315、螺旋推进片，316、钻头，411、旋转槽，412、转杆，413、第三齿轮，414、第四齿轮，415、慢速伺服电机，416、转盘槽，417、转动盘，418、稳定环，421、循环槽，422、受力杆，423、限位环，424、滚动轮，425、复位弹簧，426、取样槽，427、转动块，428、限位块，429、探测仪，101、电性控制面板。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

结合附图，对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，本方案提供了一种地热探测设备，包括主架1、支撑机构2、钻孔机构3和探测辅助机构4，支撑机构2设于主架1侧壁，钻孔机构3设于主架1侧壁，探测辅助机构4设于钻孔机构3内部，支撑机构2包括水平机构210和调节机构220，水平机构210设于主架1侧壁，调节机构220设于主架1底端，钻孔机构3包括旋转机构310和垂直机构320，垂直机构320设于主架1侧壁，旋转机构310设于垂直机构320侧壁，探测辅助机构4包括循环机构410和取样机构420，循环机构410设于旋转机构310内部，取样机构420设于旋转机构310内部。

其中，水平机构210包括密封桶211、感应片212、重力球213、重力绳214和电信号器215，密封桶211固定设于主架1顶端，感应片212阵列固定设于密封桶211内壁，重力绳214一端固定设于密封桶211顶端，重力球213滑动设于密封桶211内壁，重力绳214另一端与重力球213固定连接，电信号器215固定阵列固定设于密封桶211外壁。

其中，调节机构220包括支撑柱221、支撑槽222、液压器223、支撑腿224和接地片225，支撑柱221阵列固定设于主架1侧壁，支撑槽222开设于支撑柱221底端，液压器223固定设于支撑槽222内部顶端，支撑腿224滑动设于支撑槽222侧壁，液压器223输出端与支撑腿224顶端固定连接，接地片225转动设于支撑腿224底端，感应片212位置与支撑柱221位置相对应。

其中，垂直机构320包括升降架321、滑槽322、第一伺服电机323、第一螺纹杆324和滑动架325，升降架321固定设于主架1顶端，滑槽322开设于升降架321侧壁，第一伺服电机323固定设于升降架321顶端，第一螺纹杆324同轴固定设于第一伺服电机323输出端，第一螺纹杆324另一端转动设于主架1顶端，滑动架325滑动设于滑槽322侧壁，滑动架325顶端套设于第一螺纹杆324外壁。

其中，旋转机构310包括第二伺服电机311、第一齿轮312、第二齿轮313、钻杆314、螺旋推进片315和钻头316，第二伺服电机311固定设于滑动架325顶端，第一齿轮312同轴固定设于第二伺服电机311输出端，钻杆314转动设于滑动架325底端，钻杆314一端贯穿滑动架325底端，第二齿轮313同轴固定设于钻杆314顶端，螺旋推进片315固定设于钻杆314外壁，钻头316固定设于钻杆314底端。

其中，循环机构410包括旋转槽411、转杆412、第三齿轮413、第四齿轮414、慢速伺服电机415、转盘槽416、转动盘417和稳定环418，旋转槽411开设于钻杆314顶端，转杆412转动设于旋转槽411内壁，第三齿轮413同轴固定设于钻杆314顶端，慢速伺服电机415固定设于第二齿轮313顶端，第四齿轮414同轴固定设于慢速伺服电机415输出端，转盘槽416开设于钻杆314内部，转盘槽416与旋转槽411相通，转动盘417设于转盘槽416内部，转动盘417顶端同轴固定设于转杆412底端，稳定环418固定设于转杆412圆周侧壁。

其中，取样机构420包括循环槽421、受力杆422、限位环423、滚动轮424、复位弹簧425、取样槽426、转动块427、限位块428和探测仪429，循环槽421阵列开设于钻杆314内部，受力杆422滑动设于循环槽421内壁，滚动轮424转动设于受力杆422顶端，限位环423固定设于受力杆422外壁，复位弹簧425一端固定设于循环槽421内部底壁，复位弹簧425另一端固定设于限位环423底端，取样槽426开设于钻头316侧壁，转动块427转动设于取样槽426顶端，限位块428固定设于转动块427侧壁，限位块428滑动设于循环槽421内壁，探测仪429固定设于取样槽426内部底端，取样槽426与循环槽421相通，所述转动盘417垂直截面为梯形，所述滚动轮424与转动盘417底端相接触。

其中，主架1侧壁固定设有电性控制面板101，电性控制面板101通过导线与第一伺服电机323、液压器223、慢速伺服电机415、探测仪429、电信号器215、重力球213和感应片212电性连接。

其中，第一螺纹杆324与滑动架325顶端通过螺纹连接，第一齿轮312与第二齿轮313相啮合，第三齿轮413与第四齿轮414相啮合。

其中，感应片212横截面呈弧状，重力球213外径小于感应片212内径尺寸，重力球213采用金属材质，重力绳214采用金属材质。

具体使用时，首先将本设备放置需要探测的土层上方，随后用户可通过电性控制面板101开启电信号器215，当主架1未处于水平面时，重力球213与密封桶211的位置将发生偏移，从而接触位于低点方向的感应片212，相应感应片212将与重力球213和重力绳214形成通电电路，进而控制感应片212相对应的液压器223伸出，直至主架1位于水平面，即重力球213不与任意方向的感应片212相接触；

随后用户可通过电性控制面板101控制第二伺服电机311工作，通过第一齿轮312和第二齿轮313传动，可使得钻杆314和钻头316转动，随后用户可通过电性控制面板101控制第一伺服电机323工作，通过第一螺纹杆324传动，可使得滑动架325在滑槽322侧壁上下滑动，即可对探测土层进行钻孔；

在需要对探测土层进行探测时，用户可通过电性控制面板101控制慢速伺服电机415工作，通过第三齿轮413和第四齿轮414的传动，可使得转杆412在旋转槽411内缓慢转动，进而带动转动盘417在转盘槽416内转动，当受力杆422顶端的滚动轮424处于转动盘417底端最低点时，此时，受力杆422向下达到最大行程，复位弹簧425处于压缩状态，受力杆422底端推动转动块427转动，直至转动块427限位块428接触取样槽426底壁，此时转动块427漏出部分表面接近钻头316外表面，当转动盘417转动，此滚动轮424将由转动盘417最低点逐渐接触转动盘417底端最高点，在此过程中，由于复位弹簧425和限位环423的作用，受力杆422将带动滚动轮424向上移动，从而可使得在转动盘417转动过程中，滚动轮424始终接触转动盘417底端，在受力杆422向上位移过程中，由于此时钻头316仍属于转动状态下，土壤与钻头316表面存在压力，从而可使得转动块427向取样槽426内转动，进而可使得刚钻出的土壤进入取样槽426，此时探测仪429可对取样槽426的土壤样品进行分析，完成对该土层的探测，当转动盘417继续转动，此滚动轮424将由转动盘417底端最高点转向与底端最低点接触，在此过程中，受力杆422向下运动，受力杆422底端将推动转动块427往取样槽426外部转动，此时转动块427将取样槽426内的样本推出至取样槽426，由于钻头316旋转，废弃样本将由螺旋推进片315运送至地表，转动盘417持续转动可使得钻头316表面的四个转动块427转动，进而依次完成取样和排出废弃样本，完成本设备多点的连续探测，在此过程中探测仪429处于取样槽426内，由于处于半封闭空间内，避免钻头316旋转导致对探测仪429的损害。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种地热探测设备，其特征在于：包括主架（1）、支撑机构（2）、钻孔机构（3）和探测辅助机构（4），所述支撑机构（2）设于主架（1）侧壁，所述钻孔机构（3）设于主架（1）侧壁，所述探测辅助机构（4）设于钻孔机构（3）内部，所述支撑机构（2）包括水平机构（210）和调节机构（220），所述水平机构（210）设于主架（1）侧壁，所述调节机构（220）设于主架（1）底端，所述钻孔机构（3）包括旋转机构（310）和垂直机构（320），所述垂直机构（320）设于主架（1）侧壁，所述旋转机构（310）设于垂直机构（320）侧壁，所述探测辅助机构（4）包括循环机构（410）和取样机构（420），所述循环机构（410）设于旋转机构（310）内部，所述取样机构（420）设于旋转机构（310）内部；

所述水平机构（210）包括密封桶（211）、感应片（212）、重力球（213）、重力绳（214）和电信号器（215），所述密封桶（211）固定设于主架（1）顶端，所述感应片（212）阵列固定设于密封桶（211）内壁，所述重力绳（214）一端固定设于密封桶（211）顶端，所述重力球（213）滑动设于密封桶（211）内壁，所述重力绳（214）另一端与重力球（213）固定连接，所述电信号器（215）固定阵列固定设于密封桶（211）外壁；

所述调节机构（220）包括支撑柱（221）、支撑槽（222）、液压器（223）、支撑腿（224）和接地片（225），所述支撑柱（221）阵列固定设于主架（1）侧壁，所述支撑槽（222）开设于支撑柱（221）底端，所述液压器（223）固定设于支撑槽（222）内部顶端，所述支撑腿（224）滑动设于支撑槽（222）侧壁，所述液压器（223）输出端与支撑腿（224）顶端固定连接，所述接地片（225）转动设于支撑腿（224）底端，所述感应片（212）位置与支撑柱（221）位置相对应；

所述垂直机构（320）包括升降架（321）、滑槽（322）、第一伺服电机（323）、第一螺纹杆（324）和滑动架（325），所述升降架（321）固定设于主架（1）顶端，所述滑槽（322）开设于升降架（321）侧壁，所述第一伺服电机（323）固定设于升降架（321）顶端，所述第一螺纹杆（324）同轴固定设于第一伺服电机（323）输出端，所述第一螺纹杆（324）另一端转动设于主架（1）顶端，所述滑动架（325）滑动设于滑槽（322）侧壁，所述滑动架（325）顶端套设于第一螺纹杆（324）外壁；

所述旋转机构（310）包括第二伺服电机（311）、第一齿轮（312）、第二齿轮（313）、钻杆（314）、螺旋推进片（315）和钻头（316），所述第二伺服电机（311）固定设于滑动架（325）顶端，所述第一齿轮（312）同轴固定设于第二伺服电机（311）输出端，所述钻杆（314）转动设于滑动架（325）底端，所述钻杆（314）一端贯穿滑动架（325）底端，所述第二齿轮（313）同轴固定设于钻杆（314）顶端，所述螺旋推进片（315）固定设于钻杆（314）外壁，所述钻头（316）固定设于钻杆（314）底端；

所述循环机构（410）包括旋转槽（411）、转杆（412）、第三齿轮（413）、第四齿轮（414）、慢速伺服电机（415）、转盘槽（416）、转动盘（417）和稳定环（418），所述旋转槽（411）开设于钻杆（314）顶端，所述转杆（412）转动设于旋转槽（411）内壁，所述第三齿轮（413）同轴固定设于钻杆（314）顶端，所述慢速伺服电机（415）固定设于第二齿轮（313）顶端，所述第四齿轮（414）同轴固定设于慢速伺服电机（415）输出端，所述转盘槽（416）开设于钻杆（314）内部，所述转盘槽（416）与旋转槽（411）相通，所述转动盘（417）设于转盘槽（416）内部，所述转动盘（417）顶端同轴固定设于转杆（412）底端，所述稳定环（418）固定设于转杆（412）圆周侧壁；

所述取样机构（420）包括循环槽（421）、受力杆（422）、限位环（423）、滚动轮（424）、复位弹簧（425）、取样槽（426）、转动块（427）、限位块（428）和探测仪（429），所述循环槽（421）阵列开设于钻杆（314）内部，所述受力杆（422）滑动设于循环槽（421）内壁，所述滚动轮（424）转动设于受力杆（422）顶端，所述限位环（423）固定设于受力杆（422）外壁，所述复位弹簧（425）一端固定设于循环槽（421）内部底壁，所述复位弹簧（425）另一端固定设于限位环（423）底端，所述取样槽（426）开设于钻头（316）侧壁，所述转动块（427）转动设于取样槽（426）顶端，所述限位块（428）固定设于转动块（427）侧壁，所述限位块（428）滑动设于循环槽（421）内壁，所述探测仪（429）固定设于取样槽（426）内部底端，所述取样槽（426）与循环槽（421）相通，所述转动盘（417）垂直截面为梯形，所述滚动轮（424）与转动盘（417）底端相接触。

2.根据权利要求1所述的一种地热探测设备，其特征在于：所述主架（1）侧壁固定设有电性控制面板（101），所述电性控制面板（101）通过导线与第一伺服电机（323）、液压器（223）、慢速伺服电机（415）、探测仪（429）、电信号器（215）、重力球（213）和感应片（212）电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种地热探测设备，其特征在于：所述第一螺纹杆（324）与滑动架（325）顶端通过螺纹连接，所述第一齿轮（312）与第二齿轮（313）相啮合，第三齿轮（413）与第四齿轮（414）相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种地热探测设备，其特征在于：所述感应片（212）横截面呈弧状，所述重力球（213）外径小于感应片（212）内径尺寸，所述重力球（213）采用金属材质，所述重力绳（214）采用金属材质。