CN110954357A - 一种土木工程岩土检测用取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土木工程岩土检测用取样装置，属于岩土检测技术领域，包括支撑架、取样单元和两组动力单元；取样单元包括取样筒、螺旋钻杆和旋转电机，支撑架内侧设置有滑动件，滑动件两端均与支撑架滑动连接，滑动件底部设置有电机保护箱，旋转电机设置在电机保护箱内，电机保护箱底部设置有套筒，取样筒上端与套筒螺纹连接，取样筒下端沿周向设置有刀刃；两组动力单元对称设置在支撑架顶部两侧，每组动力单元均包括升降电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转轴、直齿轮、施力杆和齿条，升降电机设置在支撑架顶部，动力单元用于带动取样单元上下移动。该装置能够通过动力单元控制取样单元的高度，进而方便调节取样深度，拔出取样筒。

Description

一种土木工程岩土检测用取样装置

技术领域

本发明属于岩土检测技术领域，具体涉及一种土木工程岩土检测用取样装置。

背景技术

岩土(rock and soil)从工程建筑观点对组成地壳的任何一种岩石和土的统称。岩土可细分为坚硬的(硬岩)、次坚硬的(软岩)、软弱联结的、松散无联结的和具有特殊成分、结构、状态和性质的五大类。人们习惯将前两类称岩石，后三类称土，统称之谓"岩土"。在各种施工前，对岩土进行取样采集并检测岩土的基本性质是非常重要的一个环节，对施工的质量有着重要的保障。

要对岩土进行取样，取样装置是必不可少的。岩土取样装置一般包括取样筒和钻头，在进行质地较坚硬的土质取样时，取样后钻头和取样筒不易从土体中拔出。现有的取样装置在钻取到试验元土壤后，很难将取样筒内的样品土体取出来，增加了工作强度，降低了取样效率。

因此，本申请提出一种土木工程岩土检测用取样装置。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种土木工程岩土检测用取样装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种土木工程岩土检测用取样装置，包括支撑架、取样单元和两组动力单元；

所述取样单元包括取样筒、螺旋钻杆和旋转电机，所述支撑架内侧设置有滑动件，所述滑动件两端均与所述支撑架滑动连接，所述滑动件底部设置有电机保护箱，所述旋转电机设置在所述电机保护箱内，所述电机保护箱底部设置有套筒，所述取样筒上端与所述套筒螺纹连接，所述取样筒下端沿周向设置有刀刃；

两组所述动力单元对称设置在所述支撑架顶部两侧，每组所述动力单元均包括升降电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转轴、直齿轮、施力杆和沿所述施力杆长度方向固定在所述施力杆上的齿条，所述升降电机设置在所述支撑架顶部，所述升降电机的输出轴水平设置且与所述第一锥齿轮配合连接，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮互相啮合，所述转轴上端与所述第二锥齿轮配合连接，所述支撑架内壁设置有水平支撑板，所述转轴下端穿过所述直齿轮并与所述水平支撑板转动连接，所述转轴与所述直齿轮固定连接，所述施力杆下端与所述滑动件顶部固定连接，所述施力杆上端位于所述支撑架上方，所述齿条与所述直齿轮互相啮合。

优选地，所述支撑架顶部设置有电机安装板，所述电机安装板底部设置有多个缓冲弹簧，所述电机安装板通过所述缓冲弹簧固定在所述支撑架顶部，所述升降电机固定在所述电机安装板上。

优选地，还包括卸土单元，所述卸土单元包括推板、两个推杆电机和两个水平连杆，所述取样筒两侧沿高度方向开设有条状通槽，所述条状通槽处设置有挡板，所述挡板两侧分别与所述条状通槽两边卡接，所述推板水平设置在所述取样筒内，所述推板中间开设有与所述螺旋钻杆配合的通孔，所述螺旋钻杆穿过所述通孔，两个所述推杆电机分别设置在所述电机保护箱两侧，并与所述滑动件固定连接，两个所述水平连杆一端分别与一侧所述推杆电机的推杆末端连接，另一端分别穿过所述取样筒两侧的条状通槽并与所述推板连接。

优选地，所述支撑架包括顶板和四个支撑腿，所述滑动件包括两根横梁和设置在两根所述横梁之间的移动板，四个所述支撑腿分别设置在所述顶板底部四角，其中一侧的两个所述支撑腿上端之间设置有立板，所述水平支撑板固定在所述立板内壁上，四个所述支撑腿上分别套接有沿所述支撑腿上下滑动的滑块，两根所述横梁的两端分别与四个所述滑块固定连接，两个所述施力杆下端均与所述移动板顶部固定连接，所述电机保护箱和升降电机均与所述移动板底部固定连接。

优选地，每个所述支撑腿均包括支撑柱、液压缸和底座，所述支撑柱上端与所述顶板底部固定连接，所述液压缸固定在所述底上座，所述液压缸上端与所述支撑柱下端固定连接。

优选地，所述顶板上设置有太阳能板，所述顶板底部设置有电源变换器和蓄电池，所述蓄电池通过所述电源变换器与所述太阳能板电连接，所述蓄电池为所述旋转电机和升降电机供电。

优选地，所述取样筒沿高度方向射有条状的透明观察，所述透明观察窗上设置有刻度线。

优选地，所述顶板底部还设置有控制器，所述螺旋钻杆上设置有深度传感器，所述深度传感器与所述控制器的信号输入端电连，所述旋转电机和升降电机均与所述控制器的信号输出端电连接。

本发明提供的土木工程岩土检测用取样装置包括支撑架、取样单元和两组动力单元；取样单元包括取样筒、螺旋钻杆和旋转电机，旋转电机带动螺旋钻杆转动，进而带动取样筒向下钻取待测土体；两组动力单元对称设置在支撑架顶部两侧，每组动力单元均包括升降电机、第一锥齿轮、第二锥齿轮、转轴、直齿轮、施力杆和沿施力杆长度方向固定在施力杆上的齿条，升降电机带动第一锥齿轮和第二锥齿轮啮合转动，第二锥齿轮带动直齿轮转动，进而带动齿条和施力杆上下移动，施力杆带动滑动件上下移动，最终实现取样单元的上下移动，一方面在取样时达到调节取样深度的目的，另一方面在取样结束后便于取样筒的拔出，提高取样效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的土木工程岩土检测用取样装置的结构示意图；

图2为取样单元的结构示意图；

图3为取样筒的俯视图；

图4为本发明实施例1的土木工程岩土检测用取样装置的一种使用状态结构示意图。

附图标记说明：

取样筒1、螺旋钻杆2、旋转电机3、滑动件4、电机保护箱5、套筒6、升降电机7、第一锥齿轮8、第二锥齿轮9、转轴10、直齿轮11、齿条12、水平支撑板13、电机安装板14、缓冲弹簧15、推板16、推杆电机17、水平连杆18、挡板19、顶板20、施力杆21、滑块22、支撑柱23、液压缸24、底座25、太阳能板26、电源变换器27、蓄电池28、控制器29、深度传感器30。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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的技术方案和简化描述，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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，在此不再详述。

实施例1

本发明提供了一种土木工程岩土检测用取样装置，具体如图1至图3所示，包括支撑架、取样单元和两组动力单元；

如图2所示，取样单元包括取样筒1、螺旋钻杆2和旋转电机3，支撑架内侧设置有滑动件4，滑动件4两端均与支撑架滑动连接，滑动件4底部设置有电机保护箱5，旋转电机3设置在电机保护箱5内，电机保护箱5底部设置有套筒6，取样筒1上端与套筒6螺纹连接，取样筒1下端沿周向设置有刀刃；旋转电机3带动螺旋钻杆2转动，进而带动取样筒1向下钻取待测土体。

两组动力单元对称设置在支撑架顶部两侧，每组动力单元均包括升降电机7、第一锥齿轮8、第二锥齿轮9、转轴10、直齿轮11、施力杆21和沿施力杆21长度方向固定在施力杆21上的齿条12，升降电机7设置在支撑架顶部，升降电机7的输出轴水平设置且与第一锥齿轮8配合连接，第二锥齿轮9与第一锥齿轮8互相啮合，转轴10上端与第二锥齿轮9配合连接，支撑架内壁设置有水平支撑板13，转轴10下端穿过直齿轮11并与水平支撑板13转动连接，转轴10与直齿轮11固定连接，施力杆21下端与滑动件4顶部固定连接，施力杆21上端位于支撑架上方，齿条12与直齿轮11互相啮合。通过旋转电机3带动螺旋钻杆2进行取样，本实施例中，升降电机7可实现正转和反转，正转时齿条12和施力杆21向下运动，调节取样单元到达理想的取样位置进行取样，反转时齿条12和施力杆21向上运动，带动调节取样单元向上运动，达到向上拔出取样筒1的目的。升降电机7带动第一锥齿轮8和第二锥齿轮9啮合转动，第二锥齿轮9带动直齿轮11转动，进而带动齿条12和施力杆21上下移动，施力杆21带动滑动件4上下移动，如图4所示，最终实现取样单元的上下移动，一方面在取样时达到调节取样深度的目的，另一方面在取样结束后通过齿条12和施力杆21向上运动、拉动取样单元向上运动，便于取样筒的拔出，提高取样效率。

进一步地，为了防止在取样过程中螺旋钻杆2震动对电机造成损坏，本实施例中，支撑架顶部设置有电机安装板14，电机安装板14底部设置有多个缓冲弹簧15，电机安装板14通过缓冲弹簧15固定在支撑架顶部，升降电机7固定在电机安装板14上，通过缓冲弹簧15可起到一定的缓冲作用。

为了提高卸样速度，本实施例还包括卸土单元，卸土单元包括推板16、两个推杆电机17和两个水平连杆18，如图3所示，取样筒1两侧沿高度方向开设有条状通槽，条状通槽处设置有挡板19，挡板19两侧分别与条状通槽两边卡接，推板16水平设置在取样筒1内，推板16中间开设有与螺旋钻杆2配合的通孔，螺旋钻杆2穿过通孔，两个推杆电机17分别设置在电机保护箱5两侧，并与滑动件4固定连接，两个水平连杆18一端分别与一侧推杆电机17的推杆末端连接，另一端分别穿过取样筒1两侧的条状通槽并与推板16连接。通过两个推杆电机17带动两个水平连杆18及挡板19向下运动，取样筒1中的取样土体在挡板19的压力下从取样筒1下端卸出。

具体的，本实施例中，支撑架包括顶板20和四个支撑腿，滑动件4包括两根横梁和设置在两根横梁之间的移动板，四个支撑腿分别设置在顶板20底部四角，其中一侧的两个支撑腿上端之间设置有立板，水平支撑板13固定在立板内壁上，四个支撑腿上分别套接有沿支撑腿上下滑动的滑块22，两根横梁的两端分别与四个滑块22固定连接，两个施力杆21下端均与移动板顶部固定连接，电机保护箱5和升降电机7均与移动板底部固定连接。

进一步地，本实施例中，每个支撑腿均包括支撑柱23、液压缸24和底座25，支撑柱23上端与顶板20底部固定连接，液压缸24固定在底上座25，液压缸24上端与支撑柱23下端固定连接。通过液压缸24可调节整个支撑架的高度，也可在取样筒1不易拔出时起到进一定的助力作用，通过动力单元和液压缸24共同作用，快速的将取样筒1拔出。

由于取样工作一般都在野外进行，供电问题是个难题，因此本实施例中，顶板20上设置有太阳能板26，顶板20底部设置有电源变换器27和蓄电池28，蓄电池28通过电源变换器27与太阳能板26电连接，蓄电池28为旋转电机3和升降电机7供电。

为了方便观察取样筒1内的取样精度，本实施例中，取样筒1沿高度方向射有条状的透明观察，透明观察窗上设置有刻度线。

进一步地，本实施例中，顶板20底部还设置有控制器29，螺旋钻杆2上设置有深度传感器30，深度传感器30与控制器29的信号输入端电连，旋转电机3和升降电机7均与控制器29的信号输出端电连接，通过控制器29和深度传感器30可达到精确取样的目的。通过控制器29提前设定取样深度，取样时当控制器29检测到深度传感器30达到理想位置为，控制器29向旋转电机3发出取样指令，旋转电机3启动，带动螺旋钻杆2进行取样工作。

使用时可根据实际需要，通过升降电机7和液压缸24共同作用、调节取样单元的高度，进而调节螺旋钻杆2的可钻探范围，完全脱离手动取样，减轻工作强度，提高取样效率和取样精度。

以上所述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，包括支撑架、取样单元和两组动力单元；

所述取样单元包括取样筒(1)、螺旋钻杆(2)和旋转电机(3)，所述支撑架内侧设置有滑动件(4)，所述滑动件(4)两端均与所述支撑架滑动连接，所述滑动件(4)底部设置有电机保护箱(5)，所述旋转电机(3)设置在所述电机保护箱(5)内，所述电机保护箱(5)底部设置有套筒(6)，所述取样筒(1)上端与所述套筒(6)螺纹连接，所述取样筒(1)下端沿周向设置有刀刃；

两组所述动力单元对称设置在所述支撑架顶部两侧，每组所述动力单元均包括升降电机(7)、第一锥齿轮(8)、第二锥齿轮(9)、转轴(10)、直齿轮(11)、施力杆(21)和沿所述施力杆(21)长度方向固定在所述施力杆(21)上的齿条(12)，所述升降电机(7)设置在所述支撑架顶部，所述升降电机(7)的输出轴水平设置且与所述第一锥齿轮(8)配合连接，所述第二锥齿轮(9)与所述第一锥齿轮(8)互相啮合，所述转轴(10)上端与所述第二锥齿轮(9)配合连接，所述支撑架内壁设置有水平支撑板(13)，所述转轴(10)下端穿过所述直齿轮(11)并与所述水平支撑板(13)转动连接，所述转轴(10)与所述直齿轮(11)固定连接，所述施力杆(21)下端与所述滑动件(4)顶部固定连接，所述施力杆(21)上端位于所述支撑架上方，所述齿条(12)与所述直齿轮(11)互相啮合。

2.根据权利要求1所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，所述支撑架顶部设置有电机安装板(14)，所述电机安装板(14)底部设置有多个缓冲弹簧(15)，所述电机安装板(14)通过所述缓冲弹簧(15)固定在所述支撑架顶部，所述升降电机(7)固定在所述电机安装板(14)上。

3.根据权利要求1所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，还包括卸土单元，所述卸土单元包括推板(16)、两个推杆电机(17)和两个水平连杆(18)，所述取样筒(1)两侧沿高度方向开设有条状通槽，所述条状通槽处设置有挡板(19)，所述挡板(19)两侧分别与所述条状通槽两边卡接，所述推板(16)水平设置在所述取样筒(1)内，所述推板(16)中间开设有与所述螺旋钻杆(2)配合的通孔，所述螺旋钻杆(2)穿过所述通孔，两个所述推杆电机(17)分别设置在所述电机保护箱(5)两侧，并与所述滑动件(4)固定连接，两个所述水平连杆(18)一端分别与一侧所述推杆电机(17)的推杆末端连接，另一端分别穿过所述取样筒(1)两侧的条状通槽并与所述推板(16)连接。

4.根据权利要求3所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，所述支撑架包括顶板(20)和四个支撑腿，所述滑动件(4)包括两根横梁和设置在两根所述横梁之间的移动板，四个所述支撑腿分别设置在所述顶板(20)底部四角，其中一侧的两个所述支撑腿上端之间设置有立板，所述水平支撑板(13)固定在所述立板内壁上，四个所述支撑腿上分别套接有沿所述支撑腿上下滑动的滑块(22)，两根所述横梁的两端分别与四个所述滑块(22)固定连接，两个所述施力杆(21)下端均与所述移动板顶部固定连接，所述电机保护箱(5)和升降电机(7)均与所述移动板底部固定连接。

5.根据权利要求4所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，每个所述支撑腿均包括支撑柱(23)、液压缸(24)和底座(25)，所述支撑柱(23)上端与所述顶板(20)底部固定连接，所述液压缸(24)固定在所述底上座(25)，所述液压缸(24)上端与所述支撑柱(23)下端固定连接。

6.根据权利要求4所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，所述顶板(20)上设置有太阳能板(26)，所述顶板(20)底部设置有电源变换器(27)和蓄电池(28)，所述蓄电池(28)通过所述电源变换器(27)与所述太阳能板(26)电连接，所述蓄电池(28)为所述旋转电机(3)和升降电机(7)供电。

7.根据权利要求1所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，所述取样筒(1)沿高度方向射有条状的透明观察，所述透明观察窗上设置有刻度线。

8.根据权利要求4所述的土木工程岩土检测用取样装置，其特征在于，所述顶板(20)底部还设置有控制器(29)，所述螺旋钻杆(2)上设置有深度传感器(30)，所述深度传感器(30)与所述控制器(29)的信号输入端电连，所述旋转电机(3)和升降电机(7)均与所述控制器(29)的信号输出端电连接。

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