CN103954470A - 便携式自动给进截样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式自动给进截样设备，包括机架、进给装置、试样夹持装置和试样切割装置；机架上具有切割固定面和试样固定面；进给装置固定于试样固定面，进给装置具有动力装置和推拉件；试样夹持装置活动地安装于进给装置的推拉件上，进给装置通过推拉件能推动试样夹持装置进给运动；试样切割装置由一动力装置带动一切割片，切割片垂直于试样夹持装置的进给路线。解决了现有技术中无适用设备的技术问题。这种设备具有便携式、自动给进、自动切割、同步打磨、精确尺寸标定等特点，实现了岩石样品从“室内制备”到“现场制备”的飞跃，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

便携式自动给进截样设备

技术领域

本发明涉及岩石物理力学实验样品现场采集和切割技术研究领域，尤其涉及一种适用于复杂环境下岩石样品现场采样过程中对样品进行现场切割和打磨的便携式自动给进截样设备。 

背景技术

取样是岩土工程勘探中必不可少的经常性工作，为定量评价岩体工程问题而提供室内试验的样品，包括岩土样、岩石样等。除了在地面工程地质测绘调查和坑探工程中采取试样外，主要是通过钻探技术在钻孔中采取岩石样品。 

目前，由于缺乏现场专用切割和打磨设备，地质工作者和岩石力学研究学者所采用的岩石取样技术主要操作方法为：现场取样、储存、运输、室内切割、打磨、试验等内容。这种操作方法会造成两个不可避免的问题，第一：由于没有便携式专用切割和打磨设备，现场取样后，无法及时按照实验方案设计尺寸切割和打磨样品，只能保持样品原状在现场蜡封，包装后运输到实验室，在实验室内对取回的长短样品用大型切石机和磨石机对其进行处理，直到符合实验要求。这种操作会产生大量废样，既增加了样品的运输成本，又耗费大量人员和时间在室内制备样品。第二：现场取样的基本要求是尽量保持样品的原始状态，包括岩石样品的结构、密度、含水量等各项参数。然而，由于现场专用截样设备的缺乏，只能将样品现场蜡封包装、运输到实验室后，进行二次开封，并且在室内环境中对样品进行带水切割，打磨，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。 

按照传统的取样方法，上述两个问题无法避免。因此，研制一种便携式自动给进截样设备迫在眉睫，既可以提高岩石样品的现场采样率，又减少了 制样过程中由于二次开封对岩石样品产生的扰动，大大提高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采样、储存和运输过程中所存在的关键问题，本发明的目的是提供一种便携式自动给进截样设备。 

为实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种便携式自动给进截样设备，包括机架、进给装置、试样夹持装置和试样切割装置；所述机架上具有切割固定面和试样固定面；所述进给装置固定于所述试样固定面，所述进给装置具有动力装置和推拉件；所述试样夹持装置活动地安装于所述进给装置的推拉件上，所述进给装置通过所述推拉件能推动所述试样夹持装置进给运动；所述试样切割装置由一动力装置带动一切割片，所述切割片垂直于所述试样夹持装置的进给路线。 

根据上述构思，所述试样夹持装置包括支撑块、支撑板、定位件和压紧件；所述支撑块与所述推拉件连接，所述推拉件能推动所述支撑块进给运动；所述支撑板固定于所述支撑块，所述支撑板为延伸至机架外的长板；所述定位件顺所述支撑板长边方向固定于所述支撑板一侧；所述压紧件相对所述定位件设置于所述支撑板另一侧，所述压紧件能面向所述定位件压紧所述试样。 

根据上述构思，所述支撑块顶面具有垂直于所述推拉件的轨道，所述轨道中部为限位滑槽；所述支撑板底面向下设一凸字形限位块，所述限位块限位于所述限位滑槽中滑动。 

根据上述构思，所述进给装置的动力装置为步进电机；所述推拉件为丝杆；所述支撑块中部开设有容置所述推拉件穿过的通孔，且所述通孔内固定有与推拉件配合的受动块。 

根据上述构思，所述试样切割装置动力装置为电机，所述切割片外沿为切割部，内部两表面为打磨部。 

根据上述构思，所述试样切割装置的动力装置在切割片外，安装有一个同轴抽风机，所述抽风机具有吸气管和排气管，所述吸气管向下面向所述切割片底部，所述排气管通过管路连至外部。 

根据上述构思，所述定位件为至少两个间隔固定的柱形件，且所述定位 件面向所述压紧件的一面具有横置的V形槽；所述压紧件为至少两个，均包括一个固定件和一个活动件，所述固定件安装于所述支撑板，所述固定件上部具有一个螺孔，所述活动件为一个螺栓，旋转所述活动件便能向内压紧所述试样。 

根据上述构思，另具有一电源装置，包括发电机，所述发电机连接至汽车发动机；所述发电机输出端连接所述进给装置的动力装置和所述试样切割装置的动力装置。 

根据上述构思，另具有一电源装置，包括逆变器，所述逆变器连接至汽车电源接口；所述逆变器输出端连接所述进给装置的动力装置和所述试样切割装置的动力装置。 

根据上述构思，另具有一循环水泵，其喷水管面向所述切割片底部，所述排水管通过管路连至所述试样固定面。 

本发明的有益效果在于，本发明与现有技术相比，本发明提供了一种用于各种复杂环境下的岩石样品便携式自动给进截样设备，解决了现有技术中无适用设备的技术问题。这种设备具有便携式、自动给进、自动切割、同步打磨、精确尺寸标定等特点，实现了岩石样品从“室内制备”到“现场制备”的飞跃，既提高岩石样品的现场采样率，又减少了制样过程中由于二次开封对岩石样品产生的扰动，大大提高岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明： 

图1为本发明岩石样品便携式自动给进截样设备结构示意图； 

图2为本发明岩石样品便携式自动给进截样设备侧视结构示意图； 

图3为本发明岩石样品便携式自动给进截样设备俯视结构示意图； 

图4为本发明截样设备使用的电源装置结构示意图； 

图5为本发明截样设备使用的电源装置另一实施方式结构示意图。 

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，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。 

本发明所述的一种用于各种复杂环境下的岩石样品便携式自动给进截样设备，具体实施方式，如图1至3所示，截样设备包括：机架1、进给装置2、试样夹持装置3和试样切割装置4。 

如图1所示，机架1是整个系统的基础，较佳由多根铝杆11通过角件12组装成方架形，顶面和底面上最好还组装有面板，在机架1上形成顶部切割固定面13和下部的试样固定面14。四周最好安装上透明防尘板，防尘板上可留出岩石试样的进料孔和位移长孔位。机架1所用材料为高强度铝型材，具有轻便、高强度和防腐特性。 

如图1所示，进给装置2固定于试样固定面14，进给装置2具有动力装置21和推拉件22；进给装置2的动力装置21为步进电机，安装于机架1一侧。推拉件22为丝杆，固定于动力装置21的输出轴上，其居中位于机架1中部，并由机架1一端延伸至另一端。如图2所示，在推拉件22两侧还可设置两个滑杆24。推拉件22末端最好安装有止位阀23，以确保设备的安全性。 

如图1所示，试样夹持装置3活动地安装于进给装置2的推拉件22上，试样夹持装置3包括支撑块31、支撑板32、定位件33和压紧件34。支撑块31与推拉件22连接，支撑块31中部开设有容置推拉件22穿过的通孔311，且通孔311内固定有与丝杆配合的受动块，推拉件22借此能以自转推动支撑块31进给运动。如图2所示，支撑块31在通孔311两侧还可开设两个滑孔，分别能与滑杆24套组，方便定位支撑块31进行滑行。进给装置2和支撑块31配合，可以使岩石样品9横着向切割装置4移动，以对岩石样品9长度方向上进行切割。 

如图1所示，支撑板32固定于支撑块31，支撑板32为延伸至机架外的长板；支撑块31顶面具有垂直于推拉件22的轨道35，轨道35中部为限位滑槽351，限位滑槽351顶部的两侧具有向内的凸沿352，且凸沿352下部内角较佳开设有角槽，角槽内可以放置润滑油或其它润滑装置。支撑板32底面向下设一凸字形限位块36，限位块36限位于限位滑槽351中滑动，限位滑槽351限位块36的凸凹配合滑动，并配合开设角槽并容置润滑油，既能保证支撑板32顺限位滑槽351长度方向的滑动顺畅，方便岩石样品9从外侧滑入 机架1内或更换工位。还能保证支撑板32的横向定位精度，避免岩石样品9受切割时的窜动。支撑板32一侧还可具有试样定长标尺，以便于岩石样品9准确定长。 

定位件33顺支撑板32长边方向固定于支撑板32一侧；压紧件34相对定位件33设置于支撑板32另一侧，压紧件34能面向定位件33压紧岩石样品9。定位件33为至少两个间隔固定的柱形件，且定位件33面向压紧件34的一面具有横置的V形槽，V形槽中较佳还贴附有防损伤橡胶垫片。压紧件34为至少两个，均包括一个固定件和一个活动件，固定件安装于支撑板32，固定件上部具有一个螺孔，活动件为一个螺栓，旋转活动件便能向内压紧岩石样品9。活动件后端可以容置于机架1内，以便于试样夹持装置3可从外部推入机架1内。 

如图1、图2所示，试样切割装置4由一动力装置带动一切割片42，切割片42垂直于试样夹持装置3的进给路线。切割装置4通过四个内六螺栓牢牢固定在机架1上，牢固稳定，确保金刚石切割片42与岩石样品9被切割端处于同一个平面，保持切割断面的平整。更佳地，如图3所示，机架1顶部两个横向铝杆11的顶面上各有两个平行的长槽15，长槽15顶面开口较小，内部大于开口，固定切割装置4的螺栓头可滑动地卡合在长槽15内部。固定切割装置4的螺栓可为快拆螺栓。这样，在快速打开固定切割装置4的螺栓后，可滑动地移动切割装置4的位置。使本发明截样设备应用更加灵活。试样切割装置4动力装置41为电机，切割片42外沿为金刚石切割部，内部两表面为金刚石打磨部。在切割工作的同时可一次完成岩石样品9的打磨，不用再更换为磨片。大大提高截样作业的工作效率。 

如图1至图3所示，为了防止在切割过程中粉尘影响操作者健康，试样切割装置4的动力装置41在切割片42外侧，安装有一个同轴抽风机5(当然，有需要也可以在内侧主轴上也套装一个抽风机，效果更好)，抽风机5具有吸气管51和排气管52，吸气管51向下面向切割片42底部，排气管52通过管路连至外部。由于机架1其它面都安装有透明防尘板，试样的进料孔和位移长孔位与试样之间的空隙可为进气孔，外部气体可由此吸入机架1内。切割装置4启动时，抽风机5便可同步启动，切割装置4的高转速恰能满足抽风机5的转速需求，以抽风机5的抽风作用即可保持机架1内的微负压状 态，提高透明防尘板的防尘密封效果。同时抽风机5运作后可将切割作业时产生的粉尘排出，在排气管52外可连接一粉尘回收装置，同时便可以获得岩石样品9的粉状采样。排气管52也可以外连其它粉尘吸附装置，以减少作业中的粉尘污染。 

另外，有需要时，还可在本发明的截样设备安装一循环水泵(图中未示出)，其前端以喷嘴面向切割片42底部，喷嘴可喷出雾化后的水，机架1底部能以排水管通过管路连至试样固定面14。排出的水可净化过滤后再次使用，以此利用循环水可以给切割片42降温，同时还能减少粉尘产生，将一部分粉末由水冲至截样设备外。 

另如图4所示，本发明的截样设备的电源装置，可以包括发电机，发电机连接至汽车发动机。发电机输出端连接进给装置2的动力装置21和试样切割装置4的动力装置41。将汽车发动机(汽油机或柴油机)的输出动能，通过传动系统(如皮带传动)，将发动机输出的能量输入到发电机，通过发电机得到所需的各种电源。解决了本发明截样设备的移动电源供应问题，可便于本发明截样设备的野外应用。 

另如图5所示，本发明的截样设备的电源装置的另一实施方式，可以包括逆变器，逆变器连接至汽车电源接口；逆变器输出端连接进给装置2的动力装置21和试样切割装置4的动力装置41。如果汽车有直接的输出电源接口，(例如：点烟器，输出直流24V电压)，通过传递系统，连接到逆变器输入端，通过逆变器输出得到所需的各种电源。同样解决了本发明截样设备的移动电源供应问题，可便于本发明截样设备的野外应用。 

参照图1至图3，本发明截样设备的实施方法： 

首先，确认便携式自动给进截样设备放置位置及周边环境是否安全，确保操作安全可靠； 

检查电源、供水等是否满足安全和使用要求； 

接通电源、供水，试运行截样设备(可采用点动方式、暂不装夹试样)，检查各部件是否运行正常； 

运行正常后，通过定位件33将岩石样品9固定在试样夹持装置3上，为了防止定位件33对岩石样品9产生损伤，专门设计了防损伤防滑橡胶垫片，这种橡胶垫片被牢牢粘结到定位件33的V型槽上； 

按照试样定长标尺上的刻度，将岩石试样9手动推送到指定位置，关闭透明防尘板组成的防护罩； 

启动切割装置4，打开水源； 

由动力装置21带动推拉件22，使夹持装置3的支撑块31和支撑板32在丝杆传动系统的带动下，按照一定速率匀速向切割片42方向移动； 

直到岩石样品9被切割完毕后，支撑块31触碰到止位阀23时，切割装置4自动断电停止； 

进给装置2反向运行，试样夹持装置3带着岩石样品9返回到起始位置。 

便携式自动给进截样设备结构特征： 

(1)机架采用高强度防腐铝型材，结构轻便，外形美观； 

(2)切割装置通过固定板连接于机架上，可根据取样长度动态调整固定位置； 

(3)岩石样品9通过V型定位块及压紧件固定于试样夹持装置3上，参照标尺确定装夹位置； 

(4)岩石样品装夹好后，手动推至切割位置； 

(5)试样夹持装置3通过支撑板32、轨道35及限位块36等连接到进给装置2上，由动力装置21带动推拉件22使岩石样品9自动进给与自动退出； 

(6)岩石样品切割中，利用切割片42外沿为金刚石切割部，内部两表面为金刚石打磨部。能同时完成岩石样品9的切割及打磨，不用再更换为磨片。 

便携式自动给进截样设备主要性能参数： 

(1)可切磨岩石试样硬度范围(普氏硬度)f：0-20； 

(2)可切磨岩石试样直径范围：φ10～φ120mm； 

(3)可切岩石试样长度范围：50～200mm； 

(4)金刚石切刀尺寸：Φ180×3mm； 

(5)主电机功率：1.0KW； 

(6)切刀线速度：33-55m/s； 

(7)工作进度：手控调速(电控调速可选择)； 

(8)噪音：≦80dB。 

本发明提供一种可用于各种复杂环境下的岩石样品便携式自动给进截样设备，解决了现有技术中无适用设备的技术问题。这种设备具有便携式、自动给进、自动切割、同步打磨、精确尺寸标定等特点，实现了岩石样品从“室内制备”到“现场制备”的飞跃，既提高岩石样品的现场采样率，又减少了现有技术制样过程中由于二次开封对岩石样品产生的扰动，大大提高岩石物理力学实验测试数据的准确性和科学性。 

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种便携式自动给进截样设备，用于切割岩石试样，其特征在于：包

括机架、进给装置、试样夹持装置和试样切割装置；

所述机架上具有切割固定面和试样固定面；

所述进给装置固定于所述试样固定面，所述进给装置具有动力装置和推拉件；

所述试样夹持装置活动地安装于所述进给装置的推拉件上，所述进给装置通过所述推拉件能推动所述试样夹持装置进给运动；

所述试样切割装置由一动力装置带动一切割片，所述切割片垂直于所述试样夹持装置的进给路线。

2.如权利要求1所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述试样夹持装置包括支撑块、支撑板、定位件和压紧件；所述支撑块与所述推拉件连接，所述推拉件能推动所述支撑块进给运动；所述支撑板固定于所述支撑块，所述支撑板为延伸至机架外的长板；所述定位件顺所述支撑板长边方向固定于所述支撑板一侧；所述压紧件相对所述定位件设置于所述支撑板另一侧，所述压紧件能面向所述定位件压紧所述试样。

3.如权利要求2所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述支撑块顶面具有垂直于所述推拉件的轨道，所述轨道中部为限位滑槽；所述支撑板底面向下设一凸字形限位块，所述限位块限位于所述限位滑槽中滑动。

4.如权利要求2所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述进给装置的动力装置为步进电机；所述推拉件为丝杆；所述支撑块中部开设有容置所述推拉件穿过的通孔，且所述通孔内固定有与推拉件配合的受动块。

5.如权利要求2所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述试样切割装置动力装置为电机，所述切割片外沿为切割部，内部两表面为打磨部。

6.如权利要求5所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述试样切割装置的动力装置在切割片外，安装有一个同轴抽风机，所述抽风机具有吸气管和排气管，所述吸气管向下面向所述切割片底部，所述排气管通过管路连至外部。

7.如权利要求6所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，所述定位件为至少两个间隔固定的柱形件，且所述定位件面向所述压紧件的一面具有横置的V形槽；所述压紧件为至少两个，均包括一个固定件和一个活动件，所述固定件安装于所述支撑板，所述固定件上部具有一个螺孔，所述活动件为一个螺栓，旋转所述活动件便能向内压紧所述试样。

8.如权利要求1至7任一项所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，另具有一电源装置，包括发电机，所述发电机连接至汽车发动机；所述发电机输出端连接所述进给装置的动力装置和所述试样切割装置的动力装置。

9.如权利要求1至7任一项所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，另具有一电源装置，包括逆变器，所述逆变器连接至汽车电源接口；所述逆变器输出端连接所述进给装置的动力装置和所述试样切割装置的动力装置。

10.如权利要求1至7任一项所述的便携式自动给进截样设备，其特征在于，另具有一循环水泵，其喷嘴面向所述切割片底部，所述排水管通过管路连至所述试样固定面。