CN103253448B - 岩石样品封蜡装置及便携式岩石样品箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岩石样品封蜡装置及便携式岩石样品箱，能将标准尺寸岩石样品封蜡保存，所述封蜡装置包括外壁及内部的容置空间，所述外壁中具有加热装置，所述容置空间顶部是供放入岩石样品和蜡封原料的开口；所述加热装置能加热蜡封原料使其融化，冷却后，便能封蜡保存所述岩石样品。相较于现有技术的封蜡方式，本发明提供的封蜡装置将加热装置设置于形成容置空间的外壁中，可方便的在容置空间实现加热蜡封岩石样品，并且，蜡封完成后，封蜡装置还可直接成为岩石样品的外包装，以此来保护岩石样品。既提高岩石样品的现场蜡封效率，又减少了样品运输过程中的振动损伤，大大提高岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。

Description

岩石样品封蜡装置及便携式岩石样品箱

技术领域

本发明涉及岩石物理力学实验样品储存和防振运输技术，尤其涉及一种适用于各种条件下岩石样品现场储存和运输过程中对样品进行保护的岩石样品封蜡装置及便携式岩石样品箱。

背景技术

取样是岩土工程勘探中必不可少的经常性工作，特别是岩石样品能否完整无损的储存和运输关系到整个实验结果的真实性、可靠性和科学性。

目前，由于缺乏现场专用储存和运输设备，地质工作者和岩石力学研究学者所采用的岩石储存和运输方法为：

（1）现场取样后，用蜡纸包裹样品；

（2）用固体蜡块在现场熬制蜡液；

（3）将包裹好的岩石样品在蜡液中蜡封；

（4）将蜡封后的岩样放入木质岩石样品箱内；

（5）借助运输工具将岩石样品运输到实验室。

常规岩样储存和运输方法会造成三个不可避免的问题，第一：用固体蜡块现场熬制蜡液时，需要在野外搭设容器，点火加热，使蜡块融化。这种操作必然污染周边环境，且容易引发火灾。特别是在茂密的山林，禁止任何烟火，为样品的储存和运输增添了困难；第二：常规的木质样品箱结构简单，仅仅由框架和隔架组成，样品蜡封放入后较松散，没有专门固定装置，在运输过程中难免遇到颠簸，必然造成蜡封层脱落，开裂，甚至造成岩样被颠碎，掉块，使岩石样品破损，从而不可避免的破坏了样品的原始状态，严重影响岩石样品的物理力学性质，造成测试结果的偏差；第三：常规的木质岩石样品箱结构简陋，体积大，不能够人工便携运输，必须采用机械运输，不具有灵活性、便携性。

样品大小规格是一定的，要求必须是外径50mm，高度100-120mm。如外径35mm，高度70mm的样品。

按照传统的样品储存和运输方法，上述三个问题无法避免。因此，研制一种岩石样品封蜡装置和便携式岩石样品箱迫在眉睫。便携式多功能岩石样品箱集样品现场蜡封、储存和运输于一体，大大提高岩石样品储存和运输的完整性、可靠性，保障岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。

发明内容

鉴于传统岩石样品在储存和运输过程中所存在的技术问题，本发明主要发明目的在于提供了一种能用于各种复杂环境下封蜡保存岩石样品的岩石样品封蜡装置。

本发明次要目的在于提供一种能自动蜡封、气密储存和防振运输的便携式岩石样品箱。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种岩石样品封蜡装置，能将标准尺寸岩石样品封蜡保存，所述封蜡装置包括外壁及底壁，所述外壁和所述底壁内部的限定一容置空间，所述外壁中具有加热装置，所述容置空间顶部是供放入岩石样品和蜡封原料的开口；所述加热装置能加热蜡封原料使其融化，冷却后，便能封蜡保存所述岩石样品。

相较于现有技术的封蜡方式，本发明提供的封蜡装置将加热装置设置于形成容置空间的外壁中，可方便的在容置空间实现加热蜡封岩石样品，并且，蜡封完成后，封蜡装置还可直接成为岩石样品的外包装，以此来保护岩石样品。实现了岩石样品从“有损储存和运输”到“无损储存和运输”的飞跃，既提高岩石样品的现场蜡封效率，又减少了样品运输过程中的振动损伤，大大提高岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。

根据上述构思，所述容置空间形状为圆柱形，所述容置空间外径大于岩石样品外径；所述底壁上面设置有升降装置，所述升降装置包括密封托板、弹性装置以及限位部件；所述弹性装置能将所述密封托板升起；而所述限位部件受控制能将所述密封托板限制于所述容置空间底部位置。在需要从封蜡装置中取出岩石样品时，升降装置能向上推高岩石样品，以便于岩石样品的取出，并且升降装置中的弹性装置还能为岩石样品提供一定的弹性下压空间，防止在剧烈振动时损坏岩石样品。

根据上述构思，所述封蜡装置外壁的底部为一体成型或组装的底壁；所述底壁上部凹设有一个用于容置所述弹性装置的凹槽，以此与外壁组成一个完整密封的容器，并且凹槽还可用来放置升降装置中的弹性装置，以减少封蜡装置的高度。

根据上述构思，所述封蜡装置的外壁由内至外包括：内金属层、中间保温层及外金属层；所述加热装置为数个半导体热电制冷片；所述半导体热电制冷片间隔嵌置在所述中间保温层上，且所述半导体热电制冷片一个作用面抵接在所述内金属层上，另一个作用面抵接在所述外金属层上；所述半导体热电制冷片能通过所述内金属层加热或冷却蜡封原料，同时能通过所述外金属层向外吸热和放热。如此，可通过电源对蜡封过程进行降温，大大加快了蜡封的进度，提高了工作效率。

根据上述构思，所述封蜡装置的外壁由内至外包括：内金属层和所述加热装置；所述加热装置为用于加热的电磁感应加热器；所述加热装置通过所述内金属层加热蜡封原料。电磁感应加热器能对内金属层表面进行快速加热，能快速融化蜡封原料，不仅节省能源，而且提供工作效率。

根据上述构思，所述内金属层及外金属层为铝或铝合金材质。以便于吸热和放热。

根据上述构思，所述半导体热电制冷片排列为竖向的两组，两组对称设置在所述封蜡装置外壁内，每组中包含至少两个半导体热电制冷片。以此较好地对内金属层进行加热或制冷。

一种便携式岩石样品箱，为可开启的密封箱体，所述箱体内设置数个如前所述的封蜡装置；并由电路系统连接控制各封蜡装置。

相较于现有技术的蜡封方式，本发明便携式岩石样品箱可利用电路系统控制箱体内的数个封蜡装置的运作，实现批量操作与保存，节省了分别控制和实施的步骤，在封蜡完成后，还可统一气密保存。实现了岩石样品从“有损储存和运输”到“无损储存和运输”的飞跃，既提高岩石样品的现场蜡封效率，又减少了样品运输过程中的振动损伤，大大提高岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。

根据上述构思，所述密封箱体内壁还铺设有保温层以及最内侧的防振层。以便于保持箱内岩石样品的稳定的温度条件和气密环境，更好的实施无损储存和运输。

附图说明

图1为本发明岩石样品封蜡装置第一实施例剖面结构示意图；

图2为本发明岩石样品封蜡装置第二实施例剖面结构示意图；

图3为本发明岩石样品封蜡装置第二实施例实施状态示意图；

图4为本发明中限位部件一种实施形式的放大后结构示意图；

图5为本发明中限位部件一种实施形式的限位操作步骤示意图；

图6为本发明便携式岩石样品箱外形结构示意图；

图7为本发明便携式岩石样品箱内部结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种能用于各种复杂环境下的岩石样品封蜡装置及便携式岩石样品箱,主要应用于岩石试样的现场蜡封储存和防振运输。如图1至图3所示，本发明提供一种岩石样品封蜡装置1，封蜡装置1包括外壁11及内部的容置空间12，外壁11包括加热装置112，加热装置112能加热容置空间12内的蜡封原料3使其融化，从而蜡封岩石样品2。

如图1所示，为本发明封蜡装置1的第一实施例，本实施例中封蜡装置1为外形呈圆柱形的容器，其外壁11由内至外包括：内金属层111和加热装置112。这里加热装置可以为电磁感应加热器，其能感应加热内侧的内金属层111。内金属层111材质优选为铜或铁，以便于受电磁感应加热。外壁11的底部为与内金属层111一体成型或组装的底壁13。以组装实施时，可在底壁13外侧设置外螺纹，外壁11的底部设置内螺丝，两者对应螺接组装。底壁13上部还可凹设有一个凹槽131，底壁13与外壁11共同围成容置空间12。

这里电磁感应加热器的原理是：内金属层111放到加热器内，加热器一般是输入交流电的空心铜管或线圈组。可产生交变磁场在内金属层111中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在内金属层111的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使内金属层111表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升，而心部温度升高很小。

如图1所示，内金属层111内形成的容置空间12形状为的圆柱形，容置空间12顶部是供放入岩石样品2和蜡封原料3（参照图3中所示）的开口121；容置空间12外径大于一般岩石样品2的外径，容置空间12高度也应该大于一般岩石样品2的高度。

另外，容置空间12底部还设置有升降装置14，升降装置14包括顶部的密封托板141、弹性装置142以及限位部件143。密封托板141为适配外壁11内侧形状的圆形板，密封托板141外圆周面上最好设有密封橡胶圈或其它密封构件，以便于与外壁11内侧构成可活动地密封效果，以防止融化后蜡液流到升降装置14内。并且，密封托板141与底壁13的顶面之间，也可以设置密封橡胶圈或其它密封构件，以提供更佳的密封效果。弹性装置142设置于密封托板141之下，最好安装于底壁13的凹槽131内，弹性装置142可为弹簧、气筒或电磁弹性装置，弹性装置142能将密封托板141升起。

如图4、图5所示，限位部件143可为安装在弹性装置142中的双动机械限动部件，具体可由滑筒1431、限动筒1432和固定板1433组成。滑筒1431连接于密封托板141下侧中部，滑筒1431形状为圆筒状，内部是一个能装入限动筒1432的空间，滑筒1431的内壁具有至少两个顺向设置的限位槽14311（当然也可为4个或6个），限位槽14311整体竖向设置，在顶部向一侧设有两个通过棘轮过渡的停止位，且两个停止位之间的对应侧为一个锁止位，两个停止位和一个锁止位共同组成一个单向限动的单向限动的棘轮形槽道，棘轮形槽道之后是一个斜向返回到竖向主槽的返回槽，且返回槽的槽底较佳是略高于竖向主槽的槽底。限动筒1432通过固定板1433可转动的固定于其底部的底壁13上，限动筒1432形状为圆筒状，限动筒1432滑套于滑筒1431内，限动筒1432顶部外侧对应限位槽14311设有至少两个限位轴14321，限位轴14321可滑动地容置于限位槽14311内，通过限位轴14321和限位槽14311实现对滑筒的双动限动，当然，限位轴14321和限位槽14311的设置形式也可以互换，同样能达到限动功能；限动筒1432底面还向外侧凸设有卡缘14322。固定板1433为一个圆环板，通过螺丝或其它紧固件固定于底壁13上，且固定板1433与底壁13之间形成有能活动地容置卡缘14322的空间，以便于将限动筒1432可转动地固定于底壁13上。

如图5所示，显示了限位部件143的动作原理，A步骤中，滑筒1431限位槽14311顶端的停止位挂于限动筒1432的限位轴14321上，从而通过滑筒1431将密封托板141固定于低位。B步骤中显示，当需要解除限位时，通过岩石样品2向下压密封托板141，而使滑筒1431向下移动，向下移动过程中，限位槽14311上的棘轮通过推动限位轴14321而使限位筒1432向左转动，最终，滑筒1431限位槽14311下降到外侧的停止位而卡死在最低位。接着，在C步骤中，松开按压岩石样品2，弹性装置142推动密封托板141和滑筒1431竖直向上移动，滑筒1431限位槽14311通过返回槽道向上释放，同时推动限位轴14321而使限位筒1432向右转动。然后，在D步骤中，弹性装置142推动滑筒1431通过限位槽14311中部的直槽向上释放，最终到达高位，将岩石样品2提升一定高度。而需要再次锁定时，如E步骤所示，再次向下压密封托板141，而使滑筒1431向下移动，向下移动过程中，限位槽14311上的棘轮通过推动限位轴14321而使限位筒1432向左转动，最终，滑筒1431限位槽14311下降到顶部的停止位而卡死在最低位。之后松开按压，弹性装置142推动密封托板141和滑筒1431竖直向上移动，滑筒1431限位槽14311的停止位向上移动，也就到达了A步骤所示的低位固定状态。

当然，限位部件143也可为磁控限动部件（例如电磁开关），其受控制能将密封托板141限制于容置空间12底部位置，并能在需要时受控释放密封托板141。在需要从封蜡装置1中取出岩石样品2时，升降装置14能向上推高岩石样品2。

如图1所示，（可参照图3）利用上述封蜡装置1对岩石样品2进行封蜡的过程为：

首先，需要准备圆管形的蜡封原料3，其外径要小于容置空间12，其内径要大于要封存岩石样品2的外径，并且蜡封原料3高度也应该与容置空间12相当，以便融化后可完全包裹岩石样品2；先将预置好的蜡封原料3放置到容置空间12中；

然后，用蜡纸包裹岩石样品2；

之后，将岩石样品2放入封蜡装置1的容置空间12内（在没有外箱时，最好用一个外盖将容置空间12的开口121盖上）；

再后，接通电源，加热装置112开始感应加热，使内金属层111内表面升温，与之接触的蜡封原料3融化，岩石样品2则被融化的蜡液包裹；

最后，到达温度后停止加热，等蜡液自然冷却后，便能在封蜡装置1中封蜡保存岩石样品2。

而当要取出岩石样品2时，可以控制限位部件143释放密封托板141，以弹性装置142将密封托板141及岩石样品2向上顶起。内金属层111内侧面较佳为经抛光的光滑面，以便于蜡封的岩石样品2能被推出。为使升降装置14不会受到熔蜡的影响，使用前需在密封托板141表面涂抹润滑黄油，以便于密封托板141的密封，以及在清理时方便将熔蜡和密封托板141分离。

如图2、图3所示，为本发明封蜡装置1的第二实施例，本实施例中封蜡装置1同样为外形呈圆柱形的容器，本实施例与第一实施例的区别在于：外壁11结构及选用的加热装置114不同。其中，外壁11由内至外包括：内金属层111、中间保温层115及外金属层113。内金属层111及外金属层113优选为铝或铝合金材质，且形状较佳都为圆管形。中间保温层115由填充于内金属层111及外金属层113间的保温材料构成，较佳为保温发泡材料。

本实施例中加热装置114为数个半导体热电制冷片。半导体热电制冷片实质是一种热泵，利用半导体材料的帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。本发明所采用的半导体热电制冷片，是一种利用帕尔贴效应的片状电子器件，具有正反两个作用面，在接通直流电源后，其中一个作用面可以放热，而另一个作用面则配合进行吸热；当把电源方向反转后，两个作用面放热/吸热动作便会互换。

如图2所示，加热装置114的半导体热电制冷片间隔嵌置在中间保温层115内，且半导体热电制冷片一个作用面抵接在内金属层111上，另一个作用面抵接在外金属层113上；半导体热电制冷片能通过内金属层111加热或冷却蜡封原料3，同时能通过外金属层113从外吸热和向外放热。中间保温层115能阻隔内金属层111与外金属层113间的温度交换，以便于半导体热电制冷片实施时能尽快的产生二者的温差，明确区分吸热区和放热区。如图2所示，半导体热电制冷片排列可为竖向的两组，两组对称设置在封蜡装置1的外壁11内，本实施例中每组包含有三个半导体热电制冷片，以此较好地对内金属层111进行加热或制冷。

如图3所示，利用上述封蜡装置1的第二实施例对岩石样品2进行封蜡的过程与第一实施例区别在于加热和冷却步骤：

在接通电源后，以加热装置114开始使内金属层111升温，同时通过外金属层113从外界吸热，与金属层111接触的蜡封原料3开始缓慢融化，岩石样品2则慢慢被蜡液包裹；

当需要冷却时，反转电源，以加热装置114开始使内金属层111降温，同时通过外金属层113向外界放热，与内金属层111接触的蜡封原料3开始冷却，便能在封蜡装置1中封蜡保存岩石样品2。

如图6、图7所示，本发明还提供一种便携式岩石样品箱4，由箱体41和箱盖42组成，箱盖42通过密封合页与箱体41连接，箱体41内设置数个前述的封蜡装置1，在本实施例中设置了18个；并由电路系统51连接控制各封蜡装置1。

如图6、图7所示，本实施例中箱体41与箱盖42组成一个长方体形箱子，但外形并不以此为限制。箱体41与箱盖42外壁由外至内都由箱壁411、保温层412以及最内侧的防振层413组成，所用材料为高强度防腐材料，箱壁411为高强度聚丙烯材料，保温层412可为保温泡棉，防振层413则可以为珍珠泡棉或纸板。保温层412和防振层413利用螺栓四角连接固定即可，不能用任何粘结剂，因为加热后粘结剂抗高温效应差，会产生融化。

如图6、图7所示，箱体41上还可设置气阀45、密码锁43、手柄44、电源控制器52等。其中，为了防止在运输过程中其它人随意打开样品箱，专门设置了两套密码锁43安装在箱盖42和箱体41连接处。而且考虑到样品箱体密闭性强，在箱体上设置了气阀45，当箱体内外出现压强差时，可以通过调节气阀45使内外压强相等，便于打开样品箱盖42。为了使本样品箱具有便携式的特点，因此专门在箱体上设置了手柄44。

电源控制器52可以安装于箱体内也可以安装在箱体外，并且，其连接于电路系统51中，可以控制所有封蜡装置1内的加热装置112、114的启动与关闭，在升降装置14选用电磁控制时，也可由电源控制器52进行控制。电路系统51的线缆53封装在防振层413内，通过线缆53与每个封蜡装置1内的加热装置112、114相连。电路系统51可以通过汽车蓄电池供电。

此样品箱4在使用时，可以在放入岩石样品2后，先关闭箱盖42，调节真空泄气阀45，使样品箱4处于“气密状态”。之后，便可打开电源控制器52，加热装置112、114开始升温，与之接触的蜡封原料3开始缓慢融化，岩石样品2慢慢被蜡液包裹，在到达指定温度后电路系统5可以自动断电或转换为冷却模式。在冷却步骤，在使用封蜡装置1第一实施例时，可以打开气阀45进行自然冷却，而使用蜡装置1的第二实施例时，则可保持气阀45的密闭，半导体热电制冷片能将样品箱4内温度保持平衡。在完成自动蜡封全过程后；便可关闭总电源。样品箱4的岩石样品便完成了封蜡保存，可以方便的进行储存和运输。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种岩石样品封蜡装置，能将标准尺寸岩石样品封蜡保存，其特征在于，所述封蜡装置包括外壁及底壁，所述外壁和所述底壁限定一容置空间，所述外壁具有加热装置，所述容置空间顶部是供放入岩石样品和蜡封原料的开口；所述加热装置能加热蜡封原料使其融化，冷却后，以蜡完全包裹所述岩石样品，便能封蜡保存所述岩石样品。

2.根据权利要求1所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述容置空间形状为圆柱形，所述容置空间外径大于岩石样品外径；所述底壁上面设置有升降装置，所述升降装置包括密封托板、弹性装置以及限位部件；所述弹性装置能将所述密封托板升起；而所述限位部件受控制能将所述密封托板限制于所述容置空间底部位置。

3.根据权利要求2所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述封蜡装置外壁的底部为一体成型或组装的底壁；所述底壁上部凹设有一个用于容置所述弹性装置的凹槽。

4.根据权利要求1、2或3所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述封蜡装置的外壁由内至外包括：内金属层、中间保温层及外金属层；所述加热装置为数个半导体热电制冷片；所述半导体热电制冷片间隔嵌置在所述中间保温层上，且所述半导体热电制冷片一个作用面抵接在所述内金属层上，另一个作用面抵接在所述外金属层上；所述半导体热电制冷片能通过所述内金属层加热或冷却蜡封原料，同时能通过所述外金属层向外吸热和放热。

5.根据权利要求1、2或3所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述封蜡装置的外壁由内至外包括：内金属层和所述加热装置；所述加热装置为用于加热的电磁感应加热器；所述加热装置通过所述内金属层加热蜡封原料。

6.根据权利要求4所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述内金属层及外金属层为铝或铝合金材质。

7.根据权利要求5所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述内金属层材质为铜或铁。

8.根据权利要求4所述的岩石样品封蜡装置，其特征在于，所述半导体热电制冷片排列为竖向的两组，两组对称设置在所述封蜡装置外壁内，每组中包含至少两个半导体热电制冷片。

9.一种便携式岩石样品箱，其特征在于，为可开启的密封箱体，所述箱体内设置数个如权利要求1至8任一项所述的封蜡装置；并由电路系统连接控制各封蜡装置。

10.根据权利要求9所述的便携式岩石样品箱，其特征在于，所述密封箱体内壁还铺设有保温层以及最内侧的防振层。