专利摘要

一种多级伸缩钻取采样装置，属于采样钻探技术领域。本发明解决了现有的可实现伸缩的钻取采样装置体积较大且结构复杂的问题。它包括多级伸缩钻杆组件及用于驱动多级伸缩钻杆组件伸缩动作的柔性钢带驱动器，所述多级伸缩钻杆组件包括机架、空心回转电机、多级嵌套伸缩钻杆以及钻头，其中空心回转电机的定子固装在机架上，所述多级嵌套伸缩钻杆包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆，且一至N级钻杆及导向杆由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头同轴固装在一级钻杆的一端部，空心回转电机的转子同轴固装在导向杆的外部，导向杆外部还同轴套装有电滑环，通过电滑环为空心回转电机供电。极大地减小了钻进装置的轴向体积。

权利要求

1.一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：它包括多级伸缩钻杆组件(100)及用于驱动多级伸缩钻杆组件(100)伸缩动作的柔性钢带驱动器(101)，

所述多级伸缩钻杆组件(100)包括机架(22)、空心回转电机(23)、多级嵌套伸缩钻杆(24)以及钻头(25)，其中空心回转电机(23)的定子(23-1)固装在机架(22)上，所述多级嵌套伸缩钻杆(24)包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆(24-5)，且一至N级钻杆及导向杆(24-5)由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头(25)同轴固装在一级钻杆(24-1)的一端部，空心回转电机(23)的转子(23-2)同轴固装在导向杆(24-5)的外部，导向杆(24-5)外部还同轴套装有电滑环(26)，通过电滑环(26)为空心回转电机(23)供电，

所述柔性钢带驱动器(101)包括壳体(1)以及布置在壳体(1)内的尺囊(2)和摩擦轮驱动组件，所述壳体(1)固装在导向杆(24-5)上远离钻头(25)的一端，尺囊(2)上盘设有柔性钢带(9)，所述柔性钢带(9)沿其长度方向呈阶梯状布置，且通过摩擦轮驱动组件实现伸出与收回，壳体(1)上靠近机架(22)的一端部开设有通孔，每个钻杆的内壁均沿其轴向相对开设有两个限位槽(27)，当柔性钢带(9)伸出时，柔性钢带(9)穿过所述通孔且配合卡设在其所在钻杆内的两个限位槽(27)之间，且柔性钢带(9)的一端与一级钻杆(24-1)固接，通过柔性钢带驱动器(101)驱动多级嵌套伸缩钻杆(24)的伸缩动作。

2.根据权利要求1所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：二至N级钻杆的内壁以及导向杆(24-5)的内壁均沿其各自的轴向对称开设有滑槽(28)，一至N级钻杆的外壁均沿其各自的轴向对称加工有凸棱(29)，每相临的两级钻杆之间以及导向杆(24-5)与其相临的钻杆之间对应通过凸棱(29)及滑槽(28)配合滑动连接；每个凸棱(29)上远离钻头的一端部均加工有凸台(35)，每个滑槽(28)靠近钻头(25)的一端部均加工有限位台阶(30)，一至N级钻杆靠近钻头(25)的一端部的外壁分别同轴卡设有轴卡(31)。

3.根据权利要求1或2所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：空心回转电机(23)与钻头(25)之间的导向杆(24-5)外部同轴套装有套管(32)，且所述套管(32)通过若干螺钉与导向杆(24-5)固接，导向杆(24-5)的中部外壁加工有轴肩，空心回转电机(23)的转子(23-2)卡设在轴肩与套管(32)之间，且所述套管(32)的一端与空心回转电机(23)的转子(23-2)一端固接。

4.根据权利要求3所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：所述多级伸缩钻杆组件(100)还包括限位展开组件(33)，所述限位展开组件(33)包括展开销钉(33-1)、限位弹簧(33-2)及限位块(33-3)，展开销钉(33-1)上沿其轴向开设有凹槽，限位弹簧(33-2)的一端固定在所述凹槽内，限位弹簧(33-2)的另一端与限位块(33-3)固接，所述限位块(33-3)固定插装在套管(32)侧壁上，限位展开组件(33)垂直于多级嵌套伸缩钻杆(24)布置，且其靠近一级钻杆(24-1)的一端面为圆弧面，展开销钉(33-1)通过所述限位弹簧(33-2)实现伸缩动作，二至N级钻杆上、导向杆(24-5)上以及套管(32)上沿其径向依次加工有限位孔，且二至N-1级钻杆上的每个限位孔远离钻头(25)的一侧面均为斜面，所述展开销钉(33-1)由外向内依次穿装在套管(32)、导向杆(24-5)以及二至N级钻杆上的限位孔内。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：所述摩擦轮驱动组件包括至少两个主动传动轴(3)及至少两个从动传动轴(4)，每个传动轴均水平布置，且所述至少两个主动传动轴(3)上下平行布置，所述至少两个从动传动轴(4)上下平行布置，每个主动传动轴(3)的两端部及每个从动传动轴(4)的两端部均转动穿装在壳体(1)的侧壁上，主动传动轴(3)通过驱动电机(5)及减速器(6)控制动作，每个主动传动轴(3)上均套装有主动摩擦轮(7)，每个从动传动轴(4)上均套装有从动摩擦轮(8)，且两个从动摩擦轮(8)对应与两个主动摩擦轮(7)配合，尺囊(2)转动装设在壳体(1)内的上部，其上盘设的柔性钢带(9)由上至下穿设在主动摩擦轮(7)与从动摩擦轮(8)之间的间隙，通过主动摩擦轮(7)的转动，带动柔性钢带(9)伸出或收回，位于最下方的从动摩擦轮(8)的一端部固装有用于检测柔性钢带(9)速度和位移的检测装置(10)。

6.根据权利要求5所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：驱动电机(5)及减速器(6)的数量均为一个，至少两个主动传动轴(3)与减速器(6)之间布置有齿轮传动组件，驱动电机(5)及减速器(6)通过齿轮传动组件同时控制所述至少两个主动传动轴(3)动作。

7.根据权利要求6所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：主动传动轴(3)的数量为两个，所述齿轮传动组件包括主动齿轮(11)、传递齿轮(12)及两个从动齿轮(13)，其中主动齿轮(11)固装在减速器(6)的输出轴上，两个从动齿轮(13)分别固装在两个主动传动轴(3)的一端部，主动齿轮(11)通过传递齿轮(12)及两个从动齿轮(13)将减速器(6)的动力传递给两个主动传动轴(3)，所述传递齿轮(12)通过定位轴(14)转动安装在壳体(1)的侧壁上。

8.根据权利要求7所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：每个从动传动轴(4)的两端部均通过第二轴承(16)转动装设在壳体(1)两侧壁，且第二轴承(16)与壳体(1)之间设置有滑动轴承座(17)，每个从动传动轴(4)远离主动传动轴(3)的一侧均布置有预紧力调节组件，所述预紧力调节组件包括导向轴(18)、调节螺栓(19)及预紧弹簧(20)，壳体(1)上相对布置的两侧壁上均沿水平方向开设有槽道，所述滑动轴承座(17)内嵌在所述槽道内，导向轴(18)沿槽道长度方向水平布置且导向轴(18)的一端部螺纹穿装在滑动轴承座(17)上，所述调节螺栓(19)为空心螺栓且其螺纹穿装在壳体(1)上，导向轴(18)的另一端部同轴穿设在调节螺栓(19)内，所述预紧弹簧(20)套装在调节螺栓(19)与滑动轴承座(17)之间的导向轴(18)上。

9.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：所述机架(22)包括同轴套设在导向杆(24-5)上的定子固定板(22-1)及安装环(22-2)，且所述定子固定板(22-1)及所述安装环(22-2)均位于空心回转电机(23)远离钻头(25)的一侧，所述安装环(22-2)与所述空心回转电机(23)之间通过若干第一双头螺栓(22-3)固定连接，所述安装环(22-2)与所述定子固定板(22-1)之间通过若干第二双头螺栓(22-4)固定连接，且所述电滑环(26)位于导向杆(24-5)与若干第二双头螺栓(22-4)之间。

10.根据权利要求9所述的一种多级伸缩钻取采样装置，其特征在于：N取值为四。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级伸缩钻取采样装置，属于采样钻探技术领域，尤其可用于地外天体采样钻探和地面机械钻探领域。

背景技术

钻取采样装置是用于获取实物地质资料的机械设备，主要作用是带动钻具破碎岩土，提取出岩土样品，以探明地下地质和矿产资源等。常见的钻机主要由动力系统、传动系统、机架、控制系统、钻杆与钻头、辅助器件等组成。通常来说，钻机的体积都较大，特别是钻进所用的钻杆通常都较长，使得整个钻机需要占据庞大的空间，这给钻机的运输、安装带来了很大的困难。

已有资料显示，钻杆通常可分为一整根长钻杆和多级组接钻杆。长钻杆结构简单，但是在钻进深度较深或者钻机体积(长度)受限的情况下，无法满足工程设计的需要，而且其占用空间大，是一种非常低效的方式。多级组接钻杆的空间利用率较长钻杆有所进步，是利用多根短钻杆通过机械连接装置组接成一整根钻杆，然而多级组接钻杆通常是使用螺纹连接，进行杆间连接时通常需要人工进行干预，自动化程度较低，而且在组接钻杆时钻进活动必须停机，十分影响钻进效率。

鉴于钻进装置目前所存在的问题，我们希望将伸缩技术用于钻探领域。而目前的伸缩杆多为液压伸缩杆、丝杠伸缩杆等。液压伸缩杆需额外携带一整套液压装置，结构复杂，使用起来不方便，无法适应当今的采样钻探任务。丝杠伸缩杆则是利用丝杠传动原理，完成轴向伸缩，其结构为单级丝杠或者多个单级丝杠组接而成，虽然轴向可伸缩，但是周向的结构却更加复杂，体积依旧比较庞大。

发明内容

本发明是为了解决现有的可实现伸缩的钻取采样装置体积较大且结构复杂的问题，进而提供了一种多级伸缩钻取采样装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种多级伸缩钻取采样装置，它包括多级伸缩钻杆组件及用于驱动多级伸缩钻杆组件伸缩动作的柔性钢带驱动器，

所述多级伸缩钻杆组件包括机架、空心回转电机、多级嵌套伸缩钻杆以及钻头，其中空心回转电机的定子固装在机架上，所述多级嵌套伸缩钻杆包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆，且一至N级钻杆及导向杆由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头同轴固装在一级钻杆的一端部，空心回转电机的转子同轴固装在导向杆的外部，导向杆外部还同轴套装有电滑环，通过电滑环为空心回转电机供电，

所述柔性钢带驱动器包括壳体以及布置在壳体内的尺囊和摩擦轮驱动组件，所述壳体固装在导向杆上远离钻头的一端，尺囊上盘设有柔性钢带，所述柔性钢带沿其长度方向呈阶梯状布置，且通过摩擦轮驱动组件实现伸出与收回，壳体上靠近机架的一端部开设有通孔，每个钻杆的内壁均沿其轴向相对开设有两个限位槽，当柔性钢带伸出时，柔性钢带穿过所述通孔且配合卡设在其所在钻杆内的两个限位槽之间，且柔性钢带的一端与一级钻杆固接，通过柔性钢带驱动器驱动多级嵌套伸缩钻杆的伸缩动作。

进一步地，二至N级钻杆的内壁以及导向杆的内壁均沿其各自的轴向对称开设有滑槽，一至N级钻杆的外壁均沿其各自的轴向对称加工有凸棱，每相临的两级钻杆之间以及导向杆与其相临的钻杆之间对应通过凸棱及滑槽配合滑动连接；每个凸棱上远离钻头的一端部均加工有凸台，每个滑槽靠近钻头的一端部均加工有限位台阶，一至N级钻杆靠近钻头的一端部的外壁分别同轴卡设有轴卡。

进一步地，空心回转电机与钻头之间的导向杆外部同轴套装有套管，且所述套管通过若干螺钉与导向杆固接，导向杆的中部外壁加工有轴肩，空心回转电机的转子卡设在轴肩与套管之间，且所述套管的一端与空心回转电机的转子一端固接。

进一步地，所述多级伸缩钻杆组件还包括限位展开组件，所述限位展开组件包括展开销钉、限位弹簧及限位块，展开销钉上沿其轴向开设有凹槽，限位弹簧的一端固定在所述凹槽内，限位弹簧的另一端与限位块固接，所述限位块固定插装在套管侧壁上，限位展开组件垂直于多级嵌套伸缩钻杆布置，且其靠近一级钻杆的一端面为圆弧面，展开销钉通过所述限位弹簧实现伸缩动作，二至N级钻杆上、导向杆上以及套管上沿其径向依次加工有限位孔，且二至N-1级钻杆上的每个限位孔远离钻头的一侧面均为斜面，所述展开销钉由外向内依次穿装在套管、导向杆以及二至N级钻杆上的限位孔内。

进一步地，所述摩擦轮驱动组件包括至少两个主动传动轴及至少两个从动传动轴，每个传动轴均水平布置，且所述至少两个主动传动轴上下平行布置，所述至少两个从动传动轴上下平行布置，每个主动传动轴的两端部及每个从动传动轴的两端部均转动穿装在壳体的侧壁上，主动传动轴通过驱动电机及减速器控制动作，每个主动传动轴上均套装有主动摩擦轮，每个从动传动轴上均套装有从动摩擦轮，且两个从动摩擦轮对应与两个主动摩擦轮配合，尺囊转动装设在壳体内的上部，其上盘设的柔性钢带由上至下穿设在主动摩擦轮与从动摩擦轮之间的间隙，通过主动摩擦轮的转动，带动柔性钢带伸出或收回，位于最下方的从动摩擦轮的一端部固装有用于检测柔性钢带速度和位移的检测装置。

进一步地，驱动电机及减速器的数量均为一个，至少两个主动传动轴与减速器之间布置有齿轮传动组件，驱动电机及减速器通过齿轮传动组件同时控制所述至少两个主动传动轴动作。

进一步地，主动传动轴的数量为两个，所述齿轮传动组件包括主动齿轮、传递齿轮及两个从动齿轮，其中主动齿轮固装在减速器的输出轴上，两个从动齿轮分别固装在两个主动传动轴的一端部，主动齿轮通过传递齿轮及两个从动齿轮将减速器的动力传递给两个主动传动轴，所述传递齿轮通过定位轴转动安装在壳体的侧壁上。

进一步地，每个从动传动轴的两端部均通过第二轴承转动装设在壳体两侧壁，且第二轴承与壳体之间设置有滑动轴承座，每个从动传动轴远离主动传动轴的一侧均布置有预紧力调节组件，所述预紧力调节组件包括导向轴、调节螺栓及预紧弹簧，壳体上相对布置的两侧壁上均沿水平方向开设有槽道，所述滑动轴承座内嵌在所述槽道内，导向轴沿槽道长度方向水平布置且导向轴的一端部螺纹穿装在滑动轴承座上，所述调节螺栓为空心螺栓且其螺纹穿装在壳体上，导向轴的另一端部同轴穿设在调节螺栓内，所述预紧弹簧套装在调节螺栓与滑动轴承座之间的导向轴上。

进一步地，所述机架包括同轴套设在导向杆上的定子固定板及安装环，且所述定子固定板及所述安装环均位于空心回转电机远离钻头的一侧，所述安装环与所述空心回转电机之间通过若干第一双头螺栓固定连接，所述安装环与所述定子固定板之间通过若干第二双头螺栓固定连接，且所述电滑环位于导向杆与若干第二双头螺栓之间。

进一步地，N取值为四。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本申请的多级嵌套伸缩钻杆在收缩状态下，较传统钻杆长度短了3—4倍，极大地减小了钻进装置的轴向体积。多级嵌套伸缩钻杆结构紧凑，传动结构简单，降低了钻取装置的体积与质量，便于运输与安装。

使用了柔性钢带驱动器作为轴向动力源，利用多级嵌套伸缩钻杆内的限位槽使柔性钢带具有了一定的刚性，巧妙地完成了柔性和刚性的转换。

附图说明

图1为本申请的主视示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为多级伸缩钻杆组件的俯视示意图(放大示意)；

图4为图3的A-A向剖视示意图；

图5为图4的B-B向剖视示意图；

图6为图4的C-C向剖视示意图；

图7为图4的D-D向剖视示意图；

图8为图4的I处放大示意图；

图9为限位展开组件的动作示意图，其中9(a)为一级钻杆向下进给状态下展开销钉的位置示意图，9(b)为一级钻杆上的凸台顶退展开销钉的位置示意图(此时一级钻杆即将达到满行程)，9(c)为二级钻杆向下进给状态下展开销钉的位置示意图，9(d)为二级钻杆上的凸台顶退展开销钉的位置示意图(此时二级钻杆即将达到满行程)，9(e)为四级钻杆上的凸台顶退展开销钉的位置示意图(此时四级钻杆即将达到满行程)；

图10为柔性钢带的主视示意图；

图11为图10的E-E向剖视示意图；

图12为钻杆的立体结构示意图；

图13为柔性钢带驱动器的立体结构示意图；

图14为柔性钢带驱动器的后视示意图(局部剖视，且检测装置未示出。)；

图15为图14的F-F向剖视示意图；

图16为柔性钢带驱动器的右视示意图(局部剖视)；

图17为图16的左视示意图。

具体实施方式

结合图1～17说明本实施方式，一种多级伸缩钻取采样装置，它包括多级伸缩钻杆组件100及用于驱动多级伸缩钻杆组件100伸缩动作的柔性钢带驱动器101，

所述多级伸缩钻杆组件100包括机架22、空心回转电机23、多级嵌套伸缩钻杆24以及钻头25，其中空心回转电机23的定子23-1固装在机架22上，所述多级嵌套伸缩钻杆24包括由内至外依次同轴套设的一至N级钻杆及导向杆24-5，且一至N级钻杆及导向杆24-5由内至外沿其轴向依次逐级滑动连接，钻头25同轴固装在一级钻杆24-1的一端部，空心回转电机23的转子23-2同轴固装在导向杆24-5的外部，导向杆24-5外部还同轴套装有电滑环26，通过电滑环26为空心回转电机23供电，

所述柔性钢带驱动器101包括壳体1以及布置在壳体1内的尺囊2和摩擦轮驱动组件，所述壳体1固装在导向杆24-5上远离钻头25的一端，尺囊2上盘设有柔性钢带9，所述柔性钢带9沿其长度方向呈阶梯状布置，且通过摩擦轮驱动组件实现伸出与收回，壳体1上靠近机架22的一端部开设有通孔，每个钻杆的内壁均沿其轴向相对开设有两个限位槽27，当柔性钢带9伸出时，柔性钢带9穿过所述通孔且配合卡设在其所在钻杆内的两个限位槽27之间，且柔性钢带9的一端与一级钻杆24-1固接，通过柔性钢带驱动器101驱动多级嵌套伸缩钻杆24的伸缩动作。

每个钻杆及导向杆24-5均为空心圆柱形杆。

柔性钢带驱动器101通过四颗螺钉固定在导向杆24-5上，尺囊2用以存储柔性钢带9，柔性钢带9从通孔内伸出，进入多级伸缩钻杆对应的限位槽27内，柔性钢带9的末端以及钻头25同时通过销轴与一级钻杆24-1固接，随钻杆往复运动，并传递轴向的运动与力。

柔性钢带9的横截面可以为弧形结构，也可以为矩形结构。

空心回转电机23作为钻杆回转运动的驱动部件；多级嵌套伸缩钻杆24作为直线运动部件，且可层级展开与收回；钻头25用于破碎岩土与保存样品；机架22是其他零部件安装的基础。

一至N级钻杆中N优选取值为四。各级钻杆构型均为中空薄壁圆筒，一至N级钻杆的内外径依次增大，且钻杆的长度依次略有缩短。

电滑环26靠近柔性钢带驱动器101一端布置，用紧定螺钉固定在导向杆24-5外周。空心回转电机23位于导向杆24-5的中间位置。

钻头25用于钻进时破碎土壤于岩石，并在钻头25中保存样品。钻头25是薄壁桶状结构，类似于中国古代的洛阳铲构型，突破土壤和岩石后能够将样品保存在钻头25内腔。

当钻取采样装置开始工作时，通过轴向进给和回转运动的相互协调，完成钻取采样任务。当钻头25进入目标区域后，先是向下钻进，当钻头25内存满样品后，向上回收钻头25。若钻头25内的样品使我们所需要的，则转移至分析仪器内，若不需要，则转移至土表其他区域。

本申请的多级嵌套伸缩钻杆24在收缩状态下，较传统钻杆长度短了3—4倍，极大地减小了钻进装置的轴向体积。多级嵌套伸缩钻杆24结构紧凑，传动结构简单，降低了钻取装置的体积与质量，便于运输与安装。

使用了柔性钢带驱动器101作为轴向动力源，利用多级嵌套伸缩钻杆24内的限位槽27使柔性钢带9具有了一定的刚性，巧妙地完成了柔性和刚性的转换。

二至N级钻杆的内壁以及导向杆24-5的内壁均沿其各自的轴向对称开设有滑槽28，一至N级钻杆的外壁均沿其各自的轴向对称加工有凸棱29，每相临的两级钻杆之间以及导向杆24-5与其相临的钻杆之间对应通过凸棱29及滑槽28配合滑动连接；每个凸棱29上远离钻头的一端部均加工有凸台35，每个滑槽28靠近钻头25的一端部均加工有限位台阶30，一至N级钻杆靠近钻头25的一端部的外壁分别同轴卡设有轴卡31。

如此设计，这种层级嵌套的形式既可以传递转矩，又可以限制钻杆沿滑槽28做直线运动，并起到轴向限位作用。轴卡31也可以卡设在每两个对称设置的凸棱29上。轴卡31为弹性轴卡，保证了钻杆在回收过程中，无论钻杆怎样向上运动都不会出现拉穿的现象，仍能复位到初始状态。

每个钻杆上开设的滑槽28与限位槽27交叉布置。

每级钻杆滑动至极限位置时，其上的凸台35均卡设在限位台阶30的位置，进而限至该级钻杆继续滑动。

空心回转电机23与钻头25之间的导向杆24-5外部同轴套装有套管32，且所述套管32通过若干螺钉与导向杆24-5固接，导向杆24-5的中部外壁加工有轴肩，空心回转电机23的转子23-2卡设在轴肩与套管32之间，且所述套管32的一端与空心回转电机23的转子23-2一端固接。空心回转电机23的转子23-2与套管32之间过盈装配，用四颗周向均布紧定螺钉固定。导向杆24-5与套管32之间采用过盈配合，用上下两组共八颗紧定螺钉固定。

所述多级伸缩钻杆组件100还包括限位展开组件33，所述限位展开组件33包括展开销钉33-1、限位弹簧33-2及限位块33-3，展开销钉33-1上沿其轴向开设有凹槽，限位弹簧33-2的一端固定在所述凹槽内，限位弹簧33-2的另一端与限位块33-3固接，所述限位块33-3固定插装在套管32侧壁上，限位展开组件33垂直于多级嵌套伸缩钻杆24布置，且其靠近一级钻杆24-1的一端面为圆弧面，展开销钉33-1通过所述限位弹簧33-2实现伸缩动作，二至N级钻杆上、导向杆24-5上以及套管32上沿其径向依次加工有限位孔，且二至N-1级钻杆上的每个限位孔远离钻头25的一侧面均为斜面，所述展开销钉33-1由外向内依次穿装在套管32、导向杆24-5以及二至N级钻杆上的限位孔内。限位块与套管32之间为螺纹连接或焊接，且限位块只要能承受限位弹簧33-2的轴向力即可，当限位块较厚时，可与套管32之间通过螺纹连接，当限位块较薄时，可与套管32之间焊接连接。

当驱动柔性钢带9向下进给的时候，由于限位展开组件33的作用，二至N级钻杆是不能运动的，此时一级钻杆24-1向下进给。直至一级钻杆24-1上的凸台35碰到展开销钉33-1，展开销钉33-1受力将向后退。一级钻杆24-1上的凸台35碰到二级钻杆24-2滑槽28内的限位台阶30时，一级钻杆24-1完全伸出，达到极限行程。柔性钢带9继续向下进给，向下的驱动力将会作用在二级钻杆24-2上。由于展开销钉33-1一端为弧面，在轴向力的作用下，展开销钉33-1克服限位弹簧33-2力后退，展开销钉33-1的一端弧面与二级钻杆24-2的外璧相接触。柔性钢带9继续向下进给，直至二级钻杆24-2上的凸台35碰到展开销钉33-1，展开销钉33-1受力将向后退。二级钻杆24-2上的凸台35碰到三级钻杆24-3内的限位台阶30时，二级钻杆24-2完全伸出。依此类推，此处不再赘述。

恢复初始状态时，只需要向上回收钢带。由于柔性钢带9的末端与一级钻杆24-1和钻头25固连，且各钻杆之间是一种层级嵌套的关系，向上回收钢带时，此时运动关系是不确定的，例如有可能是二、三、四级钻杆24-4先不动，只一级钻杆24-1向上回收，也有可能是一、二、三、四级钻杆24-4同时向上运动，四级钻杆24-4最先恢复到初始位置。

所述摩擦轮驱动组件包括至少两个主动传动轴3及至少两个从动传动轴4，每个传动轴均水平布置，且所述至少两个主动传动轴3上下平行布置，所述至少两个从动传动轴4上下平行布置，每个主动传动轴3的两端部及每个从动传动轴4的两端部均转动穿装在壳体1的侧壁上，主动传动轴3通过驱动电机5及减速器6控制动作，每个主动传动轴3上均套装有主动摩擦轮7，每个从动传动轴4上均套装有从动摩擦轮8，且两个从动摩擦轮8对应与两个主动摩擦轮7配合，尺囊2转动装设在壳体1内的上部，其上盘设的柔性钢带9由上至下穿设在主动摩擦轮7与从动摩擦轮8之间的间隙，通过主动摩擦轮7的转动，带动柔性钢带9伸出或收回，位于最下方的从动摩擦轮8的一端部固装有用于检测柔性钢带9速度和位移的检测装置10。驱动电机5是整个柔性钢带驱动器101的动力源，钢带的运动速度可通过调节驱动电机5的转速来调节，检测装置10用以检测钢带的速度和位移，即钻杆的速度和伸长量，壳体1用于安装其他零部件。所述驱动电机5与减速器6固接，减速器6通过螺钉固装在壳体1上，驱动电机5与减速器6固接且穿装在壳体1上。

至少两个主动传动轴3可以分别配置驱动电机5及减速器6实现控制其动作，也可以同时通过一组驱动电机5及减速器6控制动作，通过一组驱动电机5及减速器6控制时，至少两个主动传动轴3同时通过齿轮传动组件与减速器6的输出轴连接，进而实现通过一组驱动电机5及减速器6同时带动至少两个主动传动轴3转动。

主动传动轴3的数量与从动传动轴4的数量相等。

主动传动轴3与主动摩擦轮7之间以及从动传动轴4与从动摩擦轮8之间均是通过平键传递运动和动力。

一个主动摩擦轮7和其对应的一个从动摩擦轮8构成一组摩擦驱动轮，其中从动摩擦轮8没有驱动力。

摩擦驱动轮的组数可以为两组、三组或若干组，摩擦驱动轮的组数更多更有利于钢带的驱动，但是驱动器的结构也会越复杂，以两至三组为最适宜。使用三组或者三组以上的摩擦驱动轮驱动时，可每组摩擦驱动轮都配置驱动电机5进行驱动，以省去复杂的传递装置，减轻系统复杂性。

检测装置10穿装在壳体1上，即通过壳体1起到对检测装置10的支撑作用，防止检测装置10随从动传动轴4转动过程中因自重原因而影响从动摩擦轮8与主动摩擦轮7之间的配合。检测装置10的轴端削平，插入连接检测装置10的从动传动轴4一端相对应的孔内，当从动传动轴4开始转动时，检测装置10就将轴的转动位移量转换成脉冲或数字量，以检测轴的转速和位移，从而计算出柔性钢带9的速度和位移。

检测装置10可以为光电编码器，也可以使用其他类型的检测装置10，如拉线位移编码器等。

主动摩擦轮7和柔性钢带9表面产生摩擦驱动力，驱使柔性钢带9运动。驱动电机5正向或者反向转动，柔性钢带9则相应伸出或者回收。当使用本申请所述柔性钢带驱动器101实现直线驱动时，在需要实现直线驱动的结构上开设与柔性钢带9配合的限位槽27，柔性钢带9伸出后，经过限位槽27的周向限位后，使其只能沿限位槽27长度方向运动，如此便能具有一定的刚度，能抵抗一定的轴向和径向扰动，沿限位槽27方向传动运动和力，对外界做功。

根据柔性钢带9的横截面形状，选择合适的主、从动摩擦轮8，即当柔性钢带9的横截面为弧形结构时，所述主动摩擦轮7为腰型轮，所述从动摩擦轮8为与主动摩擦轮7相配合的鼓型轮；当柔性钢带9的横截面为矩结构时，所述主动摩擦轮7及从动摩擦轮8均为圆柱形。

驱动电机5及减速器6的数量均为一个，至少两个主动传动轴3与减速器6之间布置有齿轮传动组件，驱动电机5及减速器6通过齿轮传动组件同时控制所述至少两个主动传动轴3动作。如此设计，每个主动传动轴3以及每个从动传动轴4均平行于减速器6的输出轴设置。齿轮传动组件用于动力的传递。

主动传动轴3的数量为两个，所述齿轮传动组件包括主动齿轮11、传递齿轮12及两个从动齿轮13，其中主动齿轮11固装在减速器6的输出轴上，两个从动齿轮13分别固装在两个主动传动轴3的一端部，主动齿轮11通过传递齿轮12及两个从动齿轮13将减速器6的动力传递给两个主动传动轴3，所述传递齿轮12通过定位轴14转动安装在壳体1的侧壁上。如此设计，减速器6的输出轴通过紧定螺钉与主动齿轮11连接，经传递齿轮12将动力输出至两个从动齿轮13。定位轴14与壳体1之间设置有第一轴承15。两个从动齿轮13分别通过紧定螺钉固装在两个主动传动轴3上，以将运动和动力传递至主动传动轴3。

每个从动传动轴4的两端部均通过第二轴承16转动装设在壳体1两侧壁，且第二轴承16与壳体1之间设置有滑动轴承座17，每个从动传动轴4远离主动传动轴3的一侧均布置有预紧力调节组件，所述预紧力调节组件包括导向轴18、调节螺栓19及预紧弹簧20，壳体1上相对布置的两侧壁上均沿水平方向开设有槽道，所述滑动轴承座17内嵌在所述槽道内，导向轴18沿槽道长度方向水平布置且导向轴18的一端部螺纹穿装在滑动轴承座17上，所述调节螺栓19为空心螺栓且其螺纹穿装在壳体1上，导向轴18的另一端部同轴穿设在调节螺栓19内，所述预紧弹簧20套装在调节螺栓19与滑动轴承座17之间的导向轴18上。如此设计，由于槽道和从动传动轴4的限制，滑动轴承座17只能在槽道内水平移动。两个从动摩擦轮8的位置可在水平方向浮动，通过预紧力调节组件可以调节主、从动摩擦轮8之间的预紧力，即通过预紧力调节组件可调节从动摩擦轮8与主动摩擦轮7之间的摩擦力大小。通过正向或者反向拧紧调节螺栓19，预紧弹簧20则会相应的压缩或者伸长，主、从动摩擦轮8之间的压紧力也会相应增大或减小，以此达到增大或者减小预紧力的目的。

检测装置10用螺钉固定在检测支撑架上，检测支撑架通过螺钉固定在滑动轴承座17一端，可随滑动轴承座17转动。调节螺栓19可沿导向轴18轴向水平移动。预紧弹簧20的一端与调节螺栓19之间设置有垫片21。

所述主动摩擦轮7为腰型轮，所述从动摩擦轮8为与主动摩擦轮7相配合的鼓型轮。

所述尺囊2包括卷簧轴及盘设在卷簧轴上的柔性钢带9，卷簧轴的两端部转动穿装在壳体1两侧壁上，柔性钢带9的末端嵌入卷簧轴内。如此设计，柔性钢带9的末端嵌入卷簧轴内，以保证具有一定的回收力。从尺囊2伸出的柔性钢带9夹持在两组主、被动摩擦轮之间，钢带方向竖直向下，垂直穿过所述通孔。

所述机架22包括同轴套设在导向杆24-5上的定子固定板22-1及安装环22-2，且所述定子固定板22-1及所述安装环22-2均位于空心回转电机23远离钻头25的一侧，所述安装环22-2与所述空心回转电机23之间通过若干第一双头螺栓22-3固定连接，所述安装环22-2与所述定子固定板22-1之间通过若干第二双头螺栓22-4固定连接，且所述电滑环26位于导向杆24-5与若干第二双头螺栓22-4之间。定子固定板22-1周向均布三组沉头孔，每组四个，用于整个钻取采样装置的安装与固定。定子固定板22-1内侧还均布八个螺纹孔，第一双头螺栓22-3和第二双头螺栓22-4的数量均优选为四个，通过四根周向均布的第二双头螺杆来固定安装环22-2。安装环22-2主要是用来固定空心回转电机23。四根第一双头螺杆穿过空心回转电机23上的用于装配的孔道，第一双头螺栓一端通过螺纹旋紧在安装环22-2上，另一端则穿过空心回转电机23，用平垫圈和六角螺母锁紧。这样利用四根均布的第一双头螺栓完成了空心回转电机23的固定。空心回转电机23与钻头25之间的导向杆24-5上还可同轴套设转子前端导向套筒，所述转子前端导向套筒的一端与空心回转电机23通过螺栓固定连接。

N取值为四。

工作原理：

以N＝4为例，

周向回转的运动和力矩传递过程如下所述：导向杆24-5外壁通过周向均布的两组紧定螺钉与套管32连接，而套管32又通过周向均布的四颗紧定螺钉与空心回转电机23的转子23-2相连接，通过紧定螺钉完成空心回转电机23至导向杆24-5的周向动力传递。当回转运动和力矩传递至导向杆24-5后，由于导向杆24-5与四级钻杆24-4是通过滑槽28连接的，运动和力矩便由滑槽28传递至四级钻杆24-4。钻杆之间的运动和力矩的传递也是通过滑槽28传递的，与上述过程类似，不再赘述。运动与动力传递路径如下：空心回转电机23转子23-2→套管32→导向杆24-5→四级钻杆24-4→三级钻杆24-3→二级钻杆24-2→一级钻杆24-1→钻头25。由于柔性钢带驱动器101也安装在导向杆24-5上，所以会随着钻杆一起旋转。

轴向的运动和动力传递过程如下所述：柔性钢带驱动器101通过螺钉固定于导向杆24-5端面。钢带驱动器内含有C型阶梯钢带，在驱动电机5的驱动下，C型阶梯钢带可向下进尺或向上回收。C型阶梯钢带末端通过销轴与一级钻杆24-1固连，当驱动电机5驱动钢带运动时，钻杆也会相应的向上或者向下运动。在钻杆的下端设置了由限位展开组件33，同时在每级钻杆的外壁上相应位置打孔，保证了钻杆只能按顺序逐级展开。在四级、三级和二级钻杆24-2的末端安装了轴用弹性挡圈即轴卡31，保证了钻杆在回收过程中不会出现拉穿的现象，仍能复位到初始状态。

一种多级伸缩钻取采样装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。