CN102435459B - 便携式地表浅层取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开便携式地表浅层取样器，包括振动体，振动体下方固定连接有变丝接头，变丝接头上连接有钻杆，还包括动力头外壳和驱动电机，在动力头外壳的一个端面开有孔，动力头外壳端面孔的直径大于驱动电机的外径，驱动电机通过动力头外壳端面的孔与偏心轴连接，偏心轴的两端通过轴承支撑在振动体中，驱动电机与振动体固定在一起，动力头外壳设置在振动体外，动力头外壳的下表面开有一个孔，孔直径大于变丝接头的外径，振动体与动力头外壳悬挂连接。本发明结构简单、移动性能好，而且取得的样品无扰动、保真度好，取样效率高，特别适用于人口密集、空间狭小、浅层土壤的环境取样。
Description
技术领域
本发明涉及取样领域，特别涉及一种便携式地表浅层取样器。
背景技术
在现有技术中，取样的方法往往采用污染探测点采用人工开挖的方式，效率低，耗费大，而且破坏了污染在深度上的分布规律；或者采取旋转钻进配合泥浆循环的方法，一方面冷却取心钻头的热量防止烧钻，另外一方面则是利用泥浆的粘性护住井壁，防止坍塌，但泥浆的化学成分往往对样品的扰动较大。传统的钻探环境取样方法和设备，一般均为液压驱动，需要配置体积笨重的液压动力源，且噪声大，移动性能差，不适应于人口密集、空间狭小的浅层土壤的环境取样，而且取样成本高，以上种种缺点导致了传统的取样方法难以适应现代环境取样的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种适应于人口密集、空间狭小、地表浅层土壤环境取样的设备，供电简单，取样成本低，可由一人手持操作进行环境取样工作，并且取得的样品保真度好，无扰动的便携式地表浅层取样器。
本发明的技术方案是这样实现的：
便携式地表浅层取样器，包括振动体，所述振动体下方固定连接有接头，所述接头上连接有钻杆，还包括动力头外壳和驱动电机，在所述动力头外壳的一个端面开有孔，所述动力头外壳端面孔大于所述驱动电机的外径，所述驱动电机穿过所述动力头外壳端面的孔与所述偏心轴连接，所述偏心轴的两端通过轴承支撑所述振动体，所述驱动电机与所述振动体固定在一起，所述动力头外壳设置在所述振动体外，所述接头或所述钻杆从所述动力头外壳的下表面的一个孔穿出，所述振动体与所述动力头外壳悬挂连接。
上述的便携式地表浅层取样器，所述接头为变丝接头，所述振动体为四方体，所述动力头外壳与所述振动体之间设置有隔振器。
上述的便携式地表浅层取样器，所述隔振器为4个，分别设置在动力头外壳两端部上方和下方。
上述的便携式地表浅层取样器，所述偏心轴为两根，所述驱动电机和所述动力头外壳端面上开有的孔也为两个，所述两个偏心轴的轴向相同且轴心处于同一水平面，所述两个驱动电机转向相反且同速。
上述的便携式地表浅层取样器，在所述偏心轴的两端均有轴承端盖，所述轴承端盖和所述驱动电机通过螺钉固定在所述振动体上，所述轴承端盖与所述偏心轴之间设置有密封圈。
上述的便携式地表浅层取样器，在所述动力头外壳相对的两侧设有把手，所述把手通过螺钉连接或焊接的方式固定在动力头外壳上。
上述的便携式地表浅层取样器，所述接头内部中空，所述接头与所述钻杆通过卡口式连接方式连接在一起。
上述的便携式地表浅层取样器，所述偏心轴上带有台肩。
上述的便携式地表浅层取样器，所述偏心轴与所述驱动电机通过花键方式连接，所述驱动电机为交流异步电机或直流电机。
上述的便携式地表浅层取样器，所述钻杆为轻质钻杆。
本发明的有益效果是：结构简单、移动性能好，而且取得的样品无扰动、保真度好，取样效率高，特别适用于人口密集、空间狭小、浅层土壤的环境取样。
附图说明
图1为本发明便携式地表浅层取样器的主视结构示意图，
图2为本发明便携式地表浅层取样器的侧面结构示意图。
图中：1-振动体，2-驱动电机，3-偏心轴，4-轴承，5-接头，6-钻杆，7-动力头外壳，8-隔振器，9-轴承端盖，10-把手，11-密封圈。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明便携式地表浅层取样器，包括振动体1，所述振动体1下方固定连接有接头5，接头5采用变丝接头，所述接头5上连接有钻杆6，钻杆6采用轻质钻杆(如铝合金钻杆)，还包括动力头外壳7和驱动电机2，在所述动力头外壳7的一个端面开有孔，所述动力头外壳7端面孔大于所述驱动电机2的外径，所述驱动电机2穿过所述动力头外壳7端面的孔与所述偏心轴3连接，所述偏心轴3的两端通过轴承4支撑在所述振动体1中，所述驱动电机2与所述振动体1固定在一起，所述动力头外壳7设置在所述振动体1外，所述接头5或所述钻杆6从所述动力头外壳7的下表面的一个孔穿出，所述振动体1与所述动力头外壳7悬挂连接，可以在动力头外壳两端部的上方和下方设置隔振器8，一来可以极大的消除偏心轴3转动时产生的振动，使得在取样时操作人员能够更好的把握住取样器以保证取得的样品无扰动，保真性好；二来可以使得偏心轴3的端部与动力头外壳7之间存在一定的间隙，免除偏心轴3旋转与动力头外壳7产生摩擦；如图2所示，在动力头外壳7的一个端面开有两个孔，将两个驱动电机2通过两个孔分别与两根偏心轴3连接，两个驱动电机2的角速度相同，初相位相差180°，从而使两个驱动电机产生的横向振动相互抵消，从端面看偏心轴3为扇形结构，偏心轴3与驱动电机2的连接方式为花键连接，这种连接方式的好处在于安装驱动电机时不必去校对驱动电机输出端与偏心轴之间是否已经稳固的连接在一起，所述偏心轴3的两端通过深沟球轴承4支撑所述振动体1，而且，在偏心轴3上有台肩，使得深沟球轴承4的安装非常方便，深沟球轴承4可以承受极大的径向压力和轴向压力，所述振动体1下方固定连接有变丝接头5，所述变丝接头5上连接有钻杆6，钻杆6为铝合金材质，钻杆6和变丝接头5的连接方式为卡口式，这种连接方式可以根据不同的环境采取相应的钻杆5，驱动电机2采用交流异步电机或直流电机，用车载的电源即可对驱动电机2进行供电，直流电机可直接与车载电源连接，交流异步电机则需要加一个逆变器后再与车载电源连接，较之目前采用的液压驱动方式具有很优越的移动性和便携性，在动力头外壳7的下表面开有一个孔，所述孔直径7大于所述变丝接头5的外径，目的是为了避免变丝接头与动力头外壳接触使得操作人员手持取样器进行取样时由于剧烈的振动不好把握取样器，所述变丝接头5穿过所述孔伸出动力头外壳7，在每根偏心轴3的两端均有轴承端盖9，所述轴承端盖9和所述驱动电机2通过螺钉固定在所述振动体1上，使得驱动电机与振动体先对静止，所述轴承端盖9与偏心轴3之间设置有密封圈11，这种构造可以有效地防止偏心轴3松动，也可以在偏心轴3高速旋转时起到一定的消除噪声的效果。
为了操作人员使用起来更方便，在所述动力头外壳7相对的两侧设有把手10，把手10可以通过螺钉连接或者焊接的方式固定在动力头外壳7上，使用时，操作人员只要握住两边的把手10就可以进行控制操作，使用起来非常方便。
进行取样时，两个驱动电机2带动两个偏心轴3旋转，由于两个偏心轴3的轴心处于同一水平面，所以产生的横向力能相互抵消，从而只产生向下的周期性的激振力，当振动与钻杆6的自然谐振频率叠合时，就会产生共振，驱动钻杆6和钻杆前端的环形钻头不断向岩土中推进，高频的振动作用使钻头的切削刃以切削、剪切、断裂的方式排开其钻进路径上的物质，并引起周围土粒液化，将土粒从钻杆6的侧面移开，降低钻具与孔壁的摩擦阻力，也大大提高了钻进速度，在钻进的同时，钻杆6内部的取心筒跟进，土壤进入取心筒，钻杆6起到保护孔壁的作用。
本发明不受环境的影响，取样设备结构简单、移动性能好，而且取得的样品无扰动、保真度好，取样效率高，特别适用于人口密集、空间狭小、浅层土壤的环境取样，由于在结构上以及驱动及供电方式的改进使得在地表浅层取样的费用大大降低，取样的效率有了极大的提高。
Claims (5)
1.便携式地表浅层取样器，包括振动体(1)，所述振动体(1)下方固定连接有接头(5)，所述接头(5)上连接有钻杆(6)，其特征在于，所述接头(5)内部中空，所述接头(5)与所述钻杆(6)通过卡口式连接方式连接在一起，还包括动力头外壳(7)和驱动电机(2)，在所述动力头外壳(7)的一个端面开有孔，所述动力头外壳(7)端面孔大于所述驱动电机(2)的外径，所述驱动电机(2)穿过所述动力头外壳(7)端面的孔与偏心轴(3)连接，所述偏心轴(3)的两端通过轴承(4)支撑在所述振动体(1)中，所述驱动电机(2)与所述振动体(1)固定在一起，所述偏心轴(3)为两根，所述驱动电机(2)和所述动力头外壳(7)端面上开有的孔也为两个，每根所述偏心轴(3)分别通过一个驱动电机(2)驱动，所述两个偏心轴(3)的轴向相同且轴心处于同一水平面，所述两个驱动电机(2)转向相反且同速，所述动力头外壳(7)设置在所述振动体(1)外，所述接头(5)或所述钻杆(6)从所述动力头外壳(7)的下表面的一个孔穿出，所述振动体(1)与所述动力头外壳(7)悬挂连接，在所述动力头外壳(7)相对的两侧设有把手(10)，所述把手(10)通过螺钉连接或焊接的方式固定在所述动力头外壳(7)上，所述接头(5)为变丝接头，所述振动体(1)为四方体，所述动力头外壳(7)与所述振动体(1)之间设置有隔振器(8)，所述隔振器(8)为4个，分别设置在动力头外壳(7)两端部上方和下方。
2.根据权利要求1所述的便携式地表浅层取样器，其特征在于，在所述偏心轴(3)的两端均有轴承端盖(9)，所述轴承端盖(9)和所述驱动电机(2)通过螺钉固定在所述振动体(1)上，所述轴承端盖(9)与所述偏心轴(3)之间设置有密封圈(11)。
3.根据权利要求1所述的便携式地表浅层取样器，其特征在于，所述偏心轴(3)上带有台肩，所述轴承(4)为深沟球轴承。
4.根据权利要求3所述的便携式地表浅层取样器，其特征在于，所述偏心轴(3)与所述驱动电机(2)通过花键方式连接，所述驱动电机(2)为交流异步电机或直流电机。
5.根据权利要求4所述的便携式地表浅层取样器，其特征在于，所述钻杆(6)为轻质钻杆。
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