CN103954489B - 混凝土钻粉机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土钻粉机，包括机架、安装在机架上且用于对不同大小的试验样品进行夹持的试验样品夹持座以及对试验样品进行钻粉的钻粉机构，试验样品夹持座位于钻粉机构的上方，机架的上部设置有用于带动试验样品夹持座升降的第一驱动部，机架上还设置有用于支撑和引导试验样品夹持座上下运动的直线导轨，钻粉机构包括钻粉部和带动钻粉部旋转的第二驱动部，钻粉部的外侧套置有可伸缩式粉样收集罩，钻粉部包括钻头及对钻头的作业范围进行调整的调节组件。本发明可以实现匀速的钻粉钻进速度、逐层钻磨深度的精确控制以及粉样的自动收集等功能，降低了钻粉的劳动强度，提高了测试精度。

Description

混凝土钻粉机

技术领域

本发明属于土木工程试验设备领域，尤其涉及一种混凝土钻粉机。

背景技术

国内外混凝土专家以及工程实际均表明，氯盐引起钢筋锈蚀从而导致结构过早失效是最主要的破坏形式。近几十年来，表征混凝土抗氯离子渗透性的方法大多是测试在电场作用下氯离子侵入快慢，而快速测试结果与实体结构中氯离子的侵入规律有很大差异。为了真实反映实际环境中氯离子在混凝土中的分布规律，一般需要测试混凝土暴露试件或从实体结构中取芯，从表面向内部按照一定的层厚进行钻粉，测试距离表面不同深度处粉样中氯离子浓度，通常每2mm，3mm，5mm每层，并通过现有的模型来求解实体结构混凝土的氯离子渗透系数。大量的试验证明，表层混凝土中的氯离子等侵蚀性介质的浓度较内部高很多，尤其是服役年限不长的情况，比如5年，10年之内。目前往往通过电动机带动一个细小的中空钻头，在一定区域内人工旋转整个装置，钻头既自转又公转。该套设备存在如下缺陷：1)在钻粉的过程中，作业人员需要不停的测量钻进深度，并在接近要求的深度时，频繁停机，以保证粉样在既定的深度范围，导致钻粉效率低下；2)通过一个不太厚的环形钢垫板，限定钻头作业范围，但在实际钻粉过程中，钻头难免会碰到表层的边缘部位，而表层粉样对下面几层粉样的测试结果影响显著，正因为无法确保钻磨下一层的过程中钻头不碰及上面各层，导致测试结果失真；3)人为操作导致钻头钻进速度具有很大的随机性，直接导致钻磨的粉样细度差别很大(从几微米到1mm)，而粉样在约定的酸性溶液或水中溶解的时间段内，粉样的颗粒大小对于溶解出来的氯离子多少影响显著；4)钻磨完一层后，需要停机，并将钻磨的粉样进行收集并取出，现有的设备难以将粉样清理干净，下层粉样中随机的夹杂有上一层的粉样，且不确定影响具体含量，从而导致测试结果失真。此外，现有钻粉设备大多存在控制精度低、测试误差大、作业效率低、工人劳动强度大等缺陷，无法适应大批量试件的钻粉工作。

由此可见，现有设备有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种混凝土钻粉机。

本发明所采用的技术方案为：

混凝土钻粉机，包括机架、安装在机架上且用于对不同大小的试验样品进行夹持的试验样品夹持座以及对试验样品进行钻粉的钻粉机构，试验样品夹持座位于钻粉机构的上方，机架的上部设置有用于带动试验样品夹持座升降的第一驱动部，机架上还设置有用于支撑和引导试验样品夹持座上下运动的直线导轨，钻粉机构包括钻粉部和带动钻粉部旋转的第二驱动部，钻粉部的外侧套置有可伸缩式粉样收集罩，钻粉部包括钻头及对钻头的作业范围进行调整的调节组件，所述混凝土钻粉机还包括用于对第一、第二驱动部进行控制的控制装置。

所述第一驱动部包括安装在机架上的液压缸，试验样品夹持座的上端面上固连有连接座，该连接座与液压缸的活塞杆相连。

所述钻头包括刀架和刀具，刀架包括相连的左支架和右支架，左、右支架内侧的相对位置处均开设有滑槽，所述调节组件包括用于安装刀具的刀具支撑板，刀具支撑板的左、右两端面上均凸设有与滑槽相适配的第一滑块，刀具支撑板的顶端固设有齿条，齿条的上方设置有与齿条相啮合的齿轮，齿轮内穿设有齿轮轴，该齿轮轴贯穿左、右支架。

所述第二驱动部包括电机，电机的输出轴与安装在刀架顶端的传动轴相连，所述机架上设置有电机安装架。

所述左、右支架的外侧分别设置有防止钻头左右移动的限位组件，限位组件包括套置在齿轮轴端的棘轮和分别安装在左、右支架上且对各棘轮的转动起阻碍作用的卡条，卡条与左、右支架之间设置有用于对卡条进行锁紧的弹簧，棘轮与齿轮轴之间为键连接，两个棘轮的棘齿的朝向相反。

所述机架包括三条支撑梁，其中一条位于后方，另外两条并排且位于前方，相邻两支撑梁之间设置有多条加强筋，机架的顶部设置有挡板，该挡板呈三角形，挡板与各支撑梁之间为可拆卸式连接。

所述试验样品夹持座包括上夹持板和下夹持板，上、下夹持板间的间距可调，下夹持板上开设有可供钻头穿过的通孔，所述可伸缩式粉样收集罩通过轴承与钻头相连，可伸缩式粉样收集罩的上端敞口且该上端紧贴下夹持板的下端面，可伸缩式粉样收集罩的下端设置有出粉通道。

所述上夹持板包括顶板，下夹持板包括底板，上述通孔开设在该底板上，所述顶板和底板均呈正三角形，且顶板的三个角的底端以及底板的三个角的顶端均固设有凸块。

所述直线导轨有三条，其分别安装在上述三条支撑梁的相向内侧，所述试验样品夹持座位于三条支撑梁配合形成的包围圈内，且所述顶板和底板的各凸块的外侧均固连有与所述三条直线导轨相适配的第二滑块。

所述电机定位架包括用于安装电机的第一定位板，第一定位板呈三角形，第一定位板的三个顶角处均凸设有与机架相连的第二定位板。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明可以实现匀速的钻粉钻进速度、不同深度处粉样互不混合、逐层钻磨深度的精确控制、粉样颗粒的高度均匀以及粉样的自动收集等功能，显著提高了粉样的代表性，降低了钻粉的劳动强度，提高了测试精度。

2、本发明具有较高的控制精度和作业效率，测试误差较小，工人劳动强度较低，可适应大批量试件的钻粉工作。

3、本发明结构简单，安装维修方便且制作成本较低。

附图说明

图1为本是发明的装配结构示意图。

图2示出了本发明除去试验样品和可伸缩式粉样收集罩后的原理示意图。

图3示出了本发明中试样样品与试验样品夹持座部分的结构示意图。

图4示出了本发明中电机与钻头的装配关系示意图。

图5示出了本发明中的钻头部分，为其分解结构原理示意图。

其中，

1、机架101、支撑梁102、加强筋103、挡板104、直线导轨2、试验样品夹持座201、试验样品202、顶板203、底板204、凸块205、第二滑块206、通孔207、长螺栓3、第一驱动部301、液压缸302、连接座4、钻头401、刀具402、左支架403、右支架404、滑槽5、第二驱动部501、电机502、第一定位板503、第二定位板6、可伸缩式粉样收集罩601、出粉通道602、轴承7、调节组件701、刀具支撑板702、第一滑块703、齿条704、齿轮705、齿轮轴8、限位组件801、棘轮802、卡条803、弹簧

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图5所示，混凝土钻粉机，包括机架1、安装在机架1上且用于对不同大小的试验样品进行夹持的试验样品夹持座2以及对试验样品进行钻粉的钻粉机构，试验样品夹持座2位于钻粉机构的上方，所述机架1包括三条支撑梁101，其中一条位于后方，另外两条并排且位于前方，且三条支撑梁101呈正三角形布置，相邻两支撑梁101之间设置有多条加强筋102，机架1的顶部设置有挡板103，该挡板103呈三角形，挡板103与各支撑梁101之间为可拆卸式连接；机架1的上部设置有用于带动试验样品夹持座2升降的第一驱动部3，机架1上还设置有用于支撑和引导试验样品夹持座2上下运动的直线导轨104，所述直线导轨104有三条，其分别安装在上述三条支撑梁101的相向内侧，所述试验样品夹持座2位于三条支撑梁101配合形成的包围圈内，所述试验样品夹持座2包括上夹持板和下夹持板，上、下夹持板之间通过三根长螺栓207相连，并通过锁紧螺母实现两者之间的定位，根据试验样品大小的不同，可调节上、下夹持板之间的间距，所述上夹持板包括顶板202，下夹持板包括底板203，所述顶板202和底板203均呈三角形，且顶板202的三个角的底端以及底板203的三个角的顶端均固设有凸块204，各凸块204的外侧均固连有与所述三条直线导轨104相适配的第二滑块205；钻粉机构包括钻粉部和带动钻粉部旋转的第二驱动部5，钻粉部的外侧套置有可伸缩式粉样收集罩6，可伸缩式粉样收集罩6的下端设置有出粉通道601，通过该出粉通道601可将磨出的混凝土粉末导出，钻粉部包括钻头4及对钻头4的作业范围进行调整的调节组件7，所述底板203上开设有可供钻头4穿过的通孔206，该通孔206的直径大于钻头的最大作业半径，所述可伸缩式粉样收集罩6通过轴承602与钻头4相连，且两者之间为密封连接，可使得钻头4转动时可以人为的选择可伸缩式粉样收集罩6是否转动，可伸缩式粉样收集罩6的上端敞口且该上端紧贴底板203的下端面。

如图1及图2所示，所述第一驱动部3包括与上述挡板103的下端面固连的液压缸301，所述顶板202的上端面上固连有连接座302，该连接座302与液压缸301的活塞杆相连，当试验样品夹固在试验样品夹持座2上后，两者作为一个整体在液压缸301的推动下沿直线导轨104上下移动。

如图5所示，所述钻头4包括刀架和刀具401，刀架包括相连的左支架402和右支架403，左、右支架内侧的相对位置处均开设有滑槽404，所述调节组件7包括用于安装刀具401的刀具支撑板701，刀具支撑板701的左、右两端面上均凸设有与滑槽404相适配的第一滑块702，刀具支撑板701的顶端固设有齿条703，齿条703的上方设置有与齿条703相啮合的齿轮704，齿轮704内穿设有齿轮轴705，齿轮轴705贯穿左、右支架，工作过程中，调整可伸缩式粉样收集罩6的高度后，旋转齿轮轴705即可选择钻头4作业半径的大小；随着钻进深度的加大，可通过旋转齿轮轴705带动齿轮704旋转，进而带动齿条703的横向移动，齿条703的移动驱使刀具支撑板701沿滑槽404移动，最终改变了安装在刀具支撑板701上的刀具401的作业半径，可见，齿轮齿条的结构设计在不改变钻头4尺寸的情况下实现了钻粉面积可调，即随着钻进深度的加大，钻粉面积逐渐缩小，从而降低了在不同深度处取粉对相邻深度粉样的影响，提高了粉样的代表性。此外，所述左、右支架的外侧分别设置有防止钻头4左右移动的限位组件8，限位组件8包括套置在齿轮轴端的棘轮801和分别安装在左、右支架上且对各棘轮801的转动起阻碍作用的卡条802，卡条802与左、右支架之间设置有用于对卡条802进行锁紧的弹簧803，棘轮801与齿轮轴705之间为键连接，两个棘轮801的棘齿的朝向相反，两个棘轮801中的一个用于防止钻头4向左运动，另一个用于防止钻头4向右移动，从而保证了钻头4在钻粉过程中平面和纵深方向上的作业范围不会发生变化。

如图2及图4所示，所述第二驱动部5包括电机501，电机501的输出轴与安装在刀架顶端的传动轴相连，所述机架1上设置有电机安装架；所述电机定位架包括用于安装电机501的第一定位板502，第一定位板502呈三角形，第一定位板502的三个顶角处均凸设有与机架1相连的第二定位板503。

所述混凝土钻粉机还包括用于对第一、第二驱动部进行控制的控制装置，该控制装置可对液压缸活塞杆推动试验样品夹持座2前进的距离以及将试验样品夹持座2进行拉回的距离进行控制，与此同时，可对电机501的启动和停转进行控制，从而实现了在钻粉过程中，作业人员不需要反复的测量钻进深度，并在接近要求取粉的深度时，使电机501停转，进而钻头4停钻，保证了粉样在既定的深度范围内进行取样。

本发明主要用于制作测试混凝土暴露试件或实体结构混凝土芯样中侵蚀性介质随浓度距离表面深度分布时所需要的粉样。本发明的工作过程大致为：将试验样品放入试验样品夹持座2内并固定，旋转齿轮轴705以调整钻头4的作业半径，启动电机501和液压缸301，混凝土试样慢慢接触钻头4并开始钻粉，粉样随机落入可伸缩式粉样收集罩6并从出粉通道601处导出；当钻进深度达到预定值时，钻头4停止钻进，再次调整可伸缩式粉样收集罩6的高度，旋转齿轮轴705，从而缩小钻头4的作业半径，重复上述操作，直到钻进深度达到预定的最大值。待钻粉完毕后，关闭电机501，回收试验样品夹持座使钻头4与试验样品分离，关闭液压缸301，拆卸混凝土试样，整个钻粉过程即结束。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，本发明中的“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

尽管本文较多地使用了诸如机架1、加强筋102、直线导轨104、试验样品夹持座2、顶板202、第二滑块205、滑槽404、出粉通道601、调节组件7、卡条802等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.混凝土钻粉机，其特征在于：包括机架、安装在机架上且用于对不同大小的试验样品进行夹持的试验样品夹持座以及对试验样品进行钻粉的钻粉机构，试验样品夹持座位于钻粉机构的上方，机架的上部设置有用于带动试验样品夹持座升降的第一驱动部，机架上还设置有用于支撑和引导试验样品夹持座上下运动的直线导轨，钻粉机构包括钻粉部和带动钻粉部旋转的第二驱动部，钻粉部的外侧套置有可伸缩式粉样收集罩，钻粉部包括钻头及对钻头的作业范围进行调整的调节组件，所述混凝土钻粉机还包括用于对第一、第二驱动部进行控制的控制装置；所述第一驱动部包括安装在机架上的液压缸，试验样品夹持座的上端面上固连有连接座，该连接座与液压缸的活塞杆相连；所述钻头包括刀架和刀具，刀架包括相连的左支架和右支架，左、右支架内侧的相对位置处均开设有滑槽，所述调节组件包括用于安装刀具的刀具支撑板，刀具支撑板的左、右两端面上均凸设有与滑槽相适配的第一滑块，刀具支撑板的顶端固设有齿条，齿条的上方设置有与齿条相啮合的齿条，齿条内穿设有齿轮轴，该齿轮轴贯穿左、右支架。

2.根据权利要求1所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述第二驱动部包括电机，电机的输出轴与安装在刀架顶端的传动轴相连，所述机架上设置有电机安装架。

3.根据权利要求1所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述左、右支架的外侧分别设置有防止钻头左右移动的限位组件，限位组件包括套置在齿轮轴端的棘轮和分别安装在左、右支架上且对各棘轮的转动起阻碍作用的卡条，卡条与左、右支架之间设置有用于对卡条进行锁紧的弹簧，棘轮与齿轮轴之间为键连接，两个棘轮的棘齿的朝向相反。

4.根据权利要求1所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述机架包括三条支撑梁，其中一条位于后方，另外两条并排且位于前方，相邻两支撑梁之间设置有多条加强筋，机架的顶部设置有挡板，该挡板呈正三角形，挡板与各支撑梁之间为可拆卸式连接。

5.根据权利要求4所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述试验样品夹持座包括上夹持板和下夹持板，上、下夹持板间的间距可调，下夹持板上开设有可供钻头穿过的通孔，所述可伸缩式粉样收集罩通过轴承与钻头相连，可伸缩式粉样收集罩的上端敞口且该上端紧贴下夹持板的下端面，可伸缩式粉样收集罩的下端设置有出粉通道。

6.根据权利要求5所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述上夹持板包括顶板，下夹持板包括底板，上述通孔开设在该底板上，所述顶板和底板均呈三角形，且顶板的三个角的底端以及底板的三个角的顶端均固设有凸块。

7.根据权利要求6所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述直线导轨有三条，其分别安装在上述三条支撑梁的相向内侧，所述试验样品夹持座位于三条支撑梁配合形成的包围圈内，且所述顶板和底板的各凸块的外侧均固连有与所述三条直线导轨相适配的第二滑块。

8.根据权利要求2所述的混凝土钻粉机，其特征在于：所述电机安装架包括用于安装电机的第一定位板，第一定位板呈三角形，第一定位板的三个顶角处均凸设有与机架相连的第二定位板。