CN105675332A - 一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，包括两根,立柱、上横梁、电动旋转座、电动下压头、位于电动下压头正下方的取土刀具、安装在取土刀具上部的下压板和安装在取土刀具外侧的组合式土样水平切割装置；取土刀具包括环形切刀和圆柱状护筒；立柱上设置有控制盒；组合式土样水平切割装置包括下限位环、多个侧推板和上压环；下限位环为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝的圆环且其底部设置有刀刃，下限位环的底部外侧壁上设置有两个水平环，切割钢丝的两端分别从两个水平环穿出；侧推板通过竖向连接板固定在上压环上。本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好。

Description

一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备

技术领域

本发明属于土体取样技术领域，尤其是涉及一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备。

背景技术

取土器是用来提起下层试验土壤原状土作为试样以了解其性质，对软土原状土样进行取样时，通常采用薄壁取土器取土，取土过程中，为使软土微弱的结构骨架得以较好地保存而少受破坏，取土过程需非常谨慎，尽量减少甚至避免来自取土工具、取土方法等因素对所取土样的扰动。取土器的直径不应小于Φ120mm，对于砂土则可采用直径较小的取土器，以免提取时脱落土样。实际取样过程中，为了解某一地层的地址状况，经常需要采用取土垂直向下取土，若所取土样直径较大且土样含水量较高，对取土器进行提取时，经常出现因土样脱落、取土器内所采集土样的底端与下方地层分离时带来的扰动等原因造成取样失败的情形。另外，现有的取土器还存在使用操作不便、使用效果较差等缺陷。因而，现如今缺少一种结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好的基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好，取样器垂直进入地层后能对所采集土样底端进行切割，使得土样与原土层分离，从而大幅度提高取样质量，减少甚至避免为使与原土层分离给土样带来的扰动，并且能有效减少土样脱落概率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：包括两根底部固定于黄土地层内的立柱、安装在两根所述立柱上部之间的上横梁、安装在上横梁底部的电动旋转座、水平安装在电动旋转座底部的电动下压头、位于电动下压头正下方的取土刀具、安装在取土刀具上部的下压板和安装在取土刀具外侧的组合式土样水平切割装置；所述电动下压头位于电动旋转座的正下方；所切割土样为位于取土刀具内的圆柱状黄土试样；所述电动旋转座和电动下压头均呈竖直向布设；所述取土刀具包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状护筒，所述环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同；所述取土刀具呈竖直向布设；所述立柱上设置有控制盒，所述控制盒内设置有电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器，所述控制盒的外侧壁上设置有与控制器相接的控制面板，所述电动旋转座和电动下压头均由控制器进行控制且二者均与控制器相接；

所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具下部外侧的下限位环、多个分别位于下限位环外侧的侧推板和位于下限位环正上方且由上至下套装在取土刀具上部外侧的上压环，所述取土刀具的上部外侧壁上设置有多个对上压环进行限位的上水平限位板，多个所述上水平限位板均位于同一水平面上且其均位于上压环上方；所述取土刀具的下部外侧壁上设置有多个对下限位环进行限位的下水平限位板，多个所述下水平限位板均位于同一水平面上且其均位于下限位环上方；所述下限位环和上压环均呈水平布设；所述下限位环为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝的圆环且其底部设置有刀刃，所述下限位环的底部外侧壁上设置有两个供切割钢丝穿过的水平环，所述切割钢丝的两端分别从两个所述水平环穿出；所述侧推板为由上至下对缠绕在下限位环外侧壁上的切割钢丝进行推移的弧形推板，所述弧形推板通过竖向连接板固定在上压环上，且竖向连接板的横截面形状为圆弧形；所述竖向连接板的数量为多个且其数量与侧推板的数量相同，多个所述竖向连接板分别安装在多个所述侧推板上；所述下限位环、上压环和侧推板均呈竖直向布设，所述侧推板的竖向高度高于下限位环的竖向高度，所述侧推板上设置有对下限位环进行限位的上限位板，所述上限位板呈水平布设且其位于下限位环上方；所述竖向连接板的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环底部设置有刀刃；

所述上压环上部装有旋转压板，所述旋转压板为呈水平布设的圆形板且其通过竖向支架支撑于上压环的正上方；所述旋转压板、上压环、多个所述竖向连接板和多个所述侧推板组成一个组合支架，所述旋转压板上设置有两个分别供切割钢丝固定的钢丝固定座；所述旋转压板开有供电动下压头下端穿过的通孔，所述电动下压头的下端为圆柱杆，所述通孔内装有两个对称布设的弧形安装座，每个所述弧形安装座上均装有顶丝，两个所述弧形安装座通过顶丝与所述圆柱杆临时紧固连接；两个所述弧形安装座与旋转压板紧固连接为一体；

所述下压板上装有对其高度进行实时检测的第一高度检测单元，所述旋转压板上装有对其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检测单元和第二高度检测单元，所述第一高度检测单元、旋转角度检测单元和第二高度检测单元均与控制器相接。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：两个所述弧形安装座的内径均与所述圆柱杆的直径相同。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述下限位环的直径小于上压环的直径，所述下压板为呈水平布设的圆形板且其直径大于取土刀具的直径，所述旋转压板的直径与上压环直径相同且其直径大于下压板的直径。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述竖向支架与上压环之间以焊接方式连接，所述竖向支架与旋转压板之间通过连接螺栓进行连接。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：多个所述上水平限位板沿圆周方向均匀布设，且多个所述下水平限位板沿圆周方向均匀布设，所述上水平限位板和下水平限位板均为呈水平布设的弧形板。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述上水平限位板和下水平限位板的数量均为两个。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述竖向连接板、侧推板和上限位板均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板，所述下限位环和上压环均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板不锈钢圆环。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：多个所述竖向连接板和多个所述侧推板均沿圆周方向均匀布设，且竖向连接板和侧推板的数量均为两个。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述竖向连接板的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环底部设置有刀刃。

上述一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征是：所述环形切刀和所述圆柱状护筒加工制作为一体，所述下水平限位板与取土刀具加工制作为一体，所述上水平限位板与取土刀具之间通过连接螺栓紧固连接为一体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且加工制作及安装布设方便，投入成本低。

2、架设方便，将立柱固定在黄土地层中即可。

3、使用操作简单，使用效果好且实用价值高，将取土刀具插入黄土土层之前，先将下限位环由下至上套装在取土刀具下部，并将上压环由上至下套装在取土刀具上部，再安装上水平限位板；同时，将切割钢丝在下限位环的一侧外侧壁上缠绕后两端分别自水平环穿出，此时通过电动下压头对下压板进行竖直下压，使得取土刀具与组合式土样水平切割装置同步向下插入黄土土层内；并且，取土刀具连同下限位环和组合支架一起插入黄土土层过程中，下限位环和切割钢丝同步向下移动；取土刀具插入黄土土层过程中，逐渐对切割钢丝进行下放，使得从水平环穿出的切割钢丝始终处于竖直状态；待取土刀具插入到位后，再通过下压旋转压板对组合支架进行竖直下压，直至侧推板将缠绕在下限位环外侧壁上的切割钢丝推移至下限位环底部，之后通过电动下压头继续下压旋转压板，直至上限位板与下限位环接触，此时组合支架带动下限位环同步向下移动；待下限位环底端高度低于取土刀具的底端高度时，通过电动下压头向上提拉切割钢丝，使得推移至下限位环底部的切割钢丝移至位于下限位环的底部中央，位于下限位环底部中央的切割钢丝呈水平布设且其位于所取土样的正下方，再将切割钢丝两端分别固定在钢丝固定座上，这样下限位环、切割钢丝和组合支架便紧固连接为一体；然后，通过电动旋转座旋转该旋转压板，使得下限位环和切割钢丝同步旋转，旋转过程中，通过切割钢丝对土样底端进行切割，使得土样与原土层分离；之后再对取土刀具进行提取，从而因而能大幅度提高取样质量，减少甚至避免为使与原土层分离给土样带来的扰动，同时能有效减少土样脱落概率，省时省力。

实际操作简便，通过控制器对电动旋转座和电动下压头进行控制，并且通过旋转角度检测单元、第一高度检测单元和第二高度检测单元进行实时检测，并将检测结果同步传送至控制器。

综上所述，本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成取样过程，并且取样效果好。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的使用状态参考图。

图2为本发明下限位环及切割钢丝的布设示意图。

图3为本发明组合式土样水平切割装置的上部结构示意图。

图4为本发明下压板与上压环的结构示意图。

图5为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—下限位环；2—侧推板；3—上压环；

4—切割钢丝；5—水平环；

7—上限位板；8—竖向连接板；9—旋转压板；

10—钢丝固定座；11—取土刀具；12—下水平限位板；

13—上水平限位板；14—下压板；15—控制器；

16—黄土地层；17—立柱；18—上横梁；

19—电动旋转座；20—电动下压头；21—控制面板；

22—通孔；23—弧形安装座；24—顶丝；

25—第一高度检测单元；26—旋转角度检测单元；

27—第二高度检测单元。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明包括两根底部固定于黄土地层16内的立柱17、安装在两根所述立柱17上部之间的上横梁18、安装在上横梁18底部的电动旋转座19、水平安装在电动旋转座19底部的电动下压头20、位于电动下压头20正下方的取土刀具11、安装在取土刀具11上部的下压板14和安装在取土刀具11外侧的组合式土样水平切割装置；所述电动下压头20位于电动旋转座19的正下方。所切割土样为位于取土刀具11内的圆柱状黄土试样。所述电动旋转座19和电动下压头20均呈竖直向布设；所述取土刀具11包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状护筒，所述环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同；所述取土刀具11呈竖直向布设。所述立柱17上设置有控制盒，所述控制盒内设置有电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器15，所述控制盒的外侧壁上设置有与控制器15相接的控制面板21，所述电动旋转座19和电动下压头20均由控制器15进行控制且二者均与控制器15相接。

所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具11下部外侧的下限位环1、多个分别位于下限位环1外侧的侧推板2和位于下限位环1正上方且由上至下套装在取土刀具11上部外侧的上压环3，所述取土刀具11的上部外侧壁上设置有多个对上压环3进行限位的上水平限位板13，多个所述上水平限位板13均位于同一水平面上且其均位于上压环3上方。所述取土刀具11的下部外侧壁上设置有多个对下限位环1进行限位的下水平限位板12，多个所述下水平限位板12均位于同一水平面上且其均位于下限位环1上方。所述下限位环1和上压环3均呈水平布设；所述下限位环1为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝4的圆环且其底部设置有刀刃，所述下限位环1的底部外侧壁上设置有两个供切割钢丝4穿过的水平环5，所述切割钢丝4的两端分别从两个所述水平环5穿出。所述侧推板2为由上至下对缠绕在下限位环1外侧壁上的切割钢丝4进行推移的弧形推板，所述弧形推板通过竖向连接板8固定在上压环3上，且竖向连接板8的横截面形状为圆弧形；所述竖向连接板8的数量为多个且其数量与侧推板2的数量相同，多个所述竖向连接板8分别安装在多个所述侧推板2上。所述下限位环1、上压环3和侧推板2均呈竖直向布设，所述侧推板2的竖向高度高于下限位环1的竖向高度，所述侧推板2上设置有对下限位环1进行限位的上限位板7，所述上限位板7呈水平布设且其位于下限位环1上方。所述竖向连接板8的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环3底部设置有刀刃。

所述上压环3上部装有旋转压板9，所述旋转压板9为呈水平布设的圆形板且其通过竖向支架25支撑于上压环3的正上方。所述旋转压板9、上压环3、多个所述竖向连接板8和多个所述侧推板2组成一个组合支架，所述旋转压板9上设置有两个分别供切割钢丝4固定的钢丝固定座10。所述旋转压板9开有供电动下压头20下端穿过的通孔22，所述电动下压头20的下端为圆柱杆，所述通孔22内装有两个对称布设的弧形安装座23，每个所述弧形安装座23上均装有顶丝24，两个所述弧形安装座23通过顶丝24与所述圆柱杆临时紧固连接。两个所述弧形安装座23与旋转压板9紧固连接为一体。

所述下压板14上装有对其高度进行实时检测的第一高度检测单元25，所述旋转压板9上装有对其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检测单元26和第二高度检测单元27，所述第一高度检测单元25、旋转角度检测单元26和第二高度检测单元27均与控制器15相接。

本实施例中，两个所述弧形安装座23的内径均与所述圆柱杆的直径相同。

本实施例中，所述下限位环1的直径小于上压环3的直径，所述下压板14为呈水平布设的圆形板且其直径大于取土刀具11的直径，所述旋转压板9的直径与上压环3直径相同且其直径大于下压板14的直径。

实际加工时，所述竖向支架25与上压环3之间以焊接方式连接，所述竖向支架25与旋转压板9之间通过连接螺栓进行连接。

本实施例中，多个所述上水平限位板13沿圆周方向均匀布设，且多个所述下水平限位板12沿圆周方向均匀布设，所述上水平限位板13和下水平限位板12均为呈水平布设的弧形板。

并且，所述上水平限位板13和下水平限位板12的数量均为两个。

本实施例中，所述竖向连接板8、侧推板2和上限位板7均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板，所述下限位环1和上压环3均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板不锈钢圆环。

本实施例中，多个所述竖向连接板8和多个所述侧推板2均沿圆周方向均匀布设，且竖向连接板8和侧推板2的数量均为两个。

本实施例中，所述竖向连接板8的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环3底部设置有刀刃。

实际加工时，所述环形切刀和所述圆柱状护筒加工制作为一体，所述下水平限位板12与取土刀具11加工制作为一体，所述上水平限位板13与取土刀具11之间通过连接螺栓紧固连接为一体。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：包括两根底部固定于黄土地层(16)内的立柱(17)、安装在两根所述立柱(17)上部之间的上横梁(18)、安装在上横梁(18)底部的电动旋转座(19)、水平安装在电动旋转座(19)底部的电动下压头(20)、位于电动下压头(20)正下方的取土刀具(11)、安装在取土刀具(11)上部的下压板(14)和安装在取土刀具(11)外侧的组合式土样水平切割装置；所述电动下压头(20)位于电动旋转座(19)的正下方；所切割土样为位于取土刀具(11)内的圆柱状黄土试样；所述电动旋转座(19)和电动下压头(20)均呈竖直向布设；所述取土刀具(11)包括环形切刀和安装在所述环形切刀正上方的圆柱状护筒，所述环形切刀的直径与所述圆柱状护筒的直径相同；所述取土刀具(11)呈竖直向布设；所述立柱(17)上设置有控制盒，所述控制盒内设置有电子线路板，所述电子线路板上设置有控制器(15)，所述控制盒的外侧壁上设置有与控制器(15)相接的控制面板(21)，所述电动旋转座(19)和电动下压头(20)均由控制器(15)进行控制且二者均与控制器(15)相接；

所述组合式土样水平切割装置包括由下至上套装在取土刀具(11)下部外侧的下限位环(1)、多个分别位于下限位环(1)外侧的侧推板(2)和位于下限位环(1)正上方且由上至下套装在取土刀具(11)上部外侧的上压环(3)，所述取土刀具(11)的上部外侧壁上设置有多个对上压环(3)进行限位的上水平限位板(13)，多个所述上水平限位板(13)均位于同一水平面上且其均位于上压环(3)上方；所述取土刀具(11)的下部外侧壁上设置有多个对下限位环(1)进行限位的下水平限位板(12)，多个所述下水平限位板(12)均位于同一水平面上且其均位于下限位环(1)上方；所述下限位环(1)和上压环(3)均呈水平布设；所述下限位环(1)为一侧外侧壁上缠绕有切割钢丝(4)的圆环且其底部设置有刀刃，所述下限位环(1)的底部外侧壁上设置有两个供切割钢丝(4)穿过的水平环(5)，所述切割钢丝(4)的两端分别从两个所述水平环(5)穿出；所述侧推板(2)为由上至下对缠绕在下限位环(1)外侧壁上的切割钢丝(4)进行推移的弧形推板，所述弧形推板通过竖向连接板(8)固定在上压环(3)上，且竖向连接板(8)的横截面形状为圆弧形；所述竖向连接板(8)的数量为多个且其数量与侧推板(2)的数量相同，多个所述竖向连接板(8)分别安装在多个所述侧推板(2)上；所述下限位环(1)、上压环(3)和侧推板(2)均呈竖直向布设，所述侧推板(2)的竖向高度高于下限位环(1)的竖向高度，所述侧推板(2)上设置有对下限位环(1)进行限位的上限位板(7)，所述上限位板(7)呈水平布设且其位于下限位环(1)上方；所述竖向连接板(8)的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环(3)底部设置有刀刃；

所述上压环(3)上部装有旋转压板(9)，所述旋转压板(9)为呈水平布设的圆形板且其通过竖向支架(25)支撑于上压环(3)的正上方；所述旋转压板(9)、上压环(3)、多个所述竖向连接板(8)和多个所述侧推板(2)组成一个组合支架，所述旋转压板(9)上设置有两个分别供切割钢丝(4)固定的钢丝固定座(10)；所述旋转压板(9)开有供电动下压头(20)下端穿过的通孔(22)，所述电动下压头(20)的下端为圆柱杆，所述通孔(22)内装有两个对称布设的弧形安装座(23)，每个所述弧形安装座(23)上均装有顶丝(24)，两个所述弧形安装座(23)通过顶丝(24)与所述圆柱杆临时紧固连接；两个所述弧形安装座(23)与旋转压板(9)紧固连接为一体；

所述下压板(14)上装有对其高度进行实时检测的第一高度检测单元(25)，所述旋转压板(9)上装有对其旋转角度和高度分别进行实时检测的旋转角度检测单元(26)和第二高度检测单元(27)，所述第一高度检测单元(25)、旋转角度检测单元(26)和第二高度检测单元(27)均与控制器(15)相接。

2.按照权利要求1所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：两个所述弧形安装座(23)的内径均与所述圆柱杆的直径相同。

3.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述下限位环(1)的直径小于上压环(3)的直径，所述下压板(14)为呈水平布设的圆形板且其直径大于取土刀具(11)的直径，所述旋转压板(9)的直径与上压环(3)直径相同且其直径大于下压板(14)的直径。

4.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述竖向支架(25)与上压环(3)之间以焊接方式连接，所述竖向支架(25)与旋转压板(9)之间通过连接螺栓进行连接。

5.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：多个所述上水平限位板(13)沿圆周方向均匀布设，且多个所述下水平限位板(12)沿圆周方向均匀布设，所述上水平限位板(13)和下水平限位板(12)均为呈水平布设的弧形板。

6.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述上水平限位板(13)和下水平限位板(12)的数量均为两个。

7.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述竖向连接板(8)、侧推板(2)和上限位板(7)均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板，所述下限位环(1)和上压环(3)均为壁厚为1mm～2mm的薄钢板不锈钢圆环。

8.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：多个所述竖向连接板(8)和多个所述侧推板(2)均沿圆周方向均匀布设，且竖向连接板(8)和侧推板(2)的数量均为两个。

9.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述竖向连接板(8)的左右两侧均设置有刀刃，所述上压环(3)底部设置有刀刃。

10.按照权利要求1或2所述的一种基于组合式土样水平切割装置的土样取样设备，其特征在于：所述环形切刀和所述圆柱状护筒加工制作为一体，所述下水平限位板(12)与取土刀具(11)加工制作为一体，所述上水平限位板(13)与取土刀具(11)之间通过连接螺栓紧固连接为一体。