[发明专利]具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头

权利要求书

1.具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，包括：

钻头本体，远离牙轮的一端设有空腔，位于所述空腔外部的所述钻头本体的外壁用于与钻杆连接，所述钻头本体内部沿高度方向设有取样通道，所述取样通道使所述钻头本体上端与所述空腔内部之间连通，所述取样通道位于所述钻头本体中心；

取样机构，滑动设于所述取样通道内，具有可在所述取样通道内沿所述钻头本体高度方向移动并可伸出所述取样通道上端的取样组件，所述取样组件借助所述钻头本体的旋转用于向地层内钻进并取出地层样本；

图像采集组件，设于所述取样组件上，具有朝向所述取样通道的外部采集地质信息的摄像头，取样过程中所述摄像头不接触地层；以及

控制系统，设于所述空腔内，分别与所述取样机构、所述图像采集组件电性连接，用于接收所述图像采集组件采集到的图像信息和控制所述取样组件运行；

所述钻头本体外壁上设有振动发电机，所述空腔内设有与所述振动发电机的电能输出端电连接的蓄电池，所述蓄电池用于存储电能，所述蓄电池的电能输出端分别与所述取样机构、所述摄像头和所述控制系统电性连接，并用于分别供电；

所述取样机构包括：

滑轨，沿所述钻头本体高度方向设于所述取样通道内，所述取样组件滑动设于所述滑轨上并可伸出所述取样通道，以对地层取样；以及

推顶组件，设于所述取样通道内，推顶端与所述取样组件连接，用于推动所述取样组件在所述滑轨上滑动，所述推顶组件与所述控制系统电性连接且受控于所述控制系统，所述取样组件在地层内取样深度受控于所述推顶组件推顶长度；

所述取样组件包括：

滑块，滑动设于所述滑轨上；

钻柱，固设于所述滑块上，高度方向沿所述钻头本体高度方向，所述钻柱为伸缩式构件，所述图像采集组件设于所述钻柱上且可拍摄地质图像信息；以及

两个钻具，均为半圆环形且端部铰接在所述钻柱上端，两个所述钻具在所述钻柱轴向上呈对称设置，两个所述钻具均伸出所述取样通道后，可向所述钻柱上方转动呈展开状，两个所述钻具均展开后可围成椭圆形或圆环形，展开后的两个所述钻具用于钻进地层并取出地层样本，所述钻具的高度或钻入地层深度借助所述推顶组件和所述钻柱调节；

所述钻具包括：

钻盘，呈半圆环形，上端面均布有多个钻头，两端均铰接在所述钻柱上端的一侧，所述钻盘向靠近所述钻柱方向转动后呈折叠状、向远离所述钻柱方向转动后呈展开状，所述钻盘位于所述取样通道内时，所述钻盘呈折叠状；以及

多个推顶柱，位于所述钻盘下方，一端铰接在所述钻柱上、另一端铰接在所述钻盘上，用于推顶所述钻盘转动，所述钻盘伸出所述取样通道后，所述钻盘被所述推顶柱推顶后呈展开状，以钻进地层并取出地层样本。

2.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，还包括具有显示屏的移动终端，所述控制系统上设有第一无线通讯模块，所述移动终端上设有与所述第一无线通讯模块无线通讯连接的第二无线通讯模块，所述移动终端通过显示屏可实时观察所述图像采集组件采集到的图像，所述移动终端上设有用于控制所述取样机构运行的控制按钮。

3.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，所述推顶组件包括：

传送组件，设于所述取样通道内，传送方向沿所述钻头本体高度方向，所述传送组件可循环和往复传送；以及

伸缩杆，沿所述钻头本体高度方向伸缩，一端固设在所述传送组件的传送端上、另一端与所述取样组件铰接连接，所述伸缩杆用于推动所述取样组件在所述滑轨上滑动、以伸出所述取样通道并取样，所述取样组件的钻入地层深度借助所述传送组件和所述伸缩杆调节。

4.如权利要求1所述的具有地质图像采集和地层取样功能的牙轮钻头，其特征在于，所述钻头本体上靠近牙轮处设有温度传感器，所述温度传感器用于实时监测牙轮温度，所述温度传感器与所述控制系统电性连接，并向所述控制系统上发送温度信息，所述控制系统上可显示监测到的温度信息。