CN112964502A - 一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘察领域，具体涉及一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置。岩土工程勘察用环境友好型取样装置包括取样管、底板、驱动装置、撞击筒、夹紧组件、复位装置，撞击筒套于取样管；驱动装置配置成驱动撞击筒上升预设高度，以使撞击筒进行自由落体；夹紧组件位于撞击筒正下方预设距离处；取样管穿过夹紧组件，撞击筒在最高位置处时与取样管同轴；夹紧组件在撞击筒的撞击下卡紧取样管；复位装置包括支杆、第一压簧，第一压簧水平安装于底板，支杆一端连接第一压簧，另一端连接夹紧组件，第一压簧在初始状态下使支杆下端顶紧底板，以在撞击筒撞击夹紧组件时，使夹紧组件卡紧取样管后再随撞击筒同步向下移动，进而减小撞击筒的能量损失。

Description

一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置

技术领域

本发明涉及地质勘察领域，具体涉及一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置。

背景技术

现有技术中，岩土工程勘察时需要用到取样装置采集不同深度的岩土,现有的取样装置是将空心的取样管打入地下一定深度后取出，取样管将不同深度的岩土带出，因此，为得到地下深层的岩土样本，取样管的长度往往需要较长，现有的取样装置采用击打取样管顶部的方式将取样管打入地下，但在取样管长度较长时，这种击打方式操作不便，因此需要一种能适应不同取样管长度的取样装置，以满足不同深度岩土的取样要求。

发明内容

本发明提供一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，以解决现有取样装置受取样管长度限制操作不便的问题。

本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置采用如下技术方案：

一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，包括取样管、底板、驱动装置、撞击筒、夹紧组件、复位装置，撞击筒的内直径大于取样管的外直径；驱动装置配置成驱动撞击筒上升预设高度，以使撞击筒进行自由落体；夹紧组件位于撞击筒的在最高位置处的正下方预设距离处，以接收撞击筒的撞击；取样管可上下滑动地安装于底板，且取样管穿过夹紧组件，撞击筒在最高位置处时与取样管同轴；夹紧组件在撞击筒的撞击下卡紧取样管，以使取样管随撞击筒同步向下移动；复位装置包括支杆、第一压簧，第一压簧水平安装于底板，支杆一端连接第一压簧，另一端连接夹紧组件。

可选地，第一压簧在初始状态下使支杆下端顶紧底板。

可选地，初始状态的支杆与取样管之间存在预设角度，以支撑夹紧组件并在夹紧组件向下移动时使第一压簧的弹力通过支杆传递给夹紧组件的向上分力逐渐减小。

可选地，取样管下部外圆周套有固定筒，固定筒的内直径大于取样管的外径；夹紧装置包括铰接环、夹紧块，铰接环套于取样管，并安装于固定筒上端，且铰接环的内直径大于取样管的外径；夹紧块有多个，均铰接于铰接环，沿铰接环周向均匀分布，夹紧块的转动轴线沿切线方向延伸；夹紧块的内端位于铰接环的内侧，且处于夹紧块的转动轴线的下方，且夹紧块的外端位于铰接环的外侧上方，以接收撞击筒的撞击，进而使夹紧块绕其转动轴线转动，使夹紧块的内端向内并向上转动卡紧取样管。

可选地，驱动装置为气缸，气缸包括缸体和气缸柱，缸体下端可转动且可滑动地安装于底板；气缸柱可伸缩地设置于缸体。

可选地，底板上设置有滑槽，滑槽内均设置有沿取样管径向方向延伸的滑柱；第一压簧套于滑柱，复位装置还包括第一滑块，第一滑块可滑动地安装于滑柱，且第一滑块位于第一压簧的内侧；固定筒下端设置有套接下环，套接下环套于取样管，且套接下环的内直径大于取样管的外径，支杆的下端铰接于第一滑块，支杆的上端均铰接于套接下环。

可选地，复位装置还包括第二压簧和第二滑块，第二压簧套于滑柱，且位于第一压簧外侧；第二滑块可滑动地安装于第一压簧和第二压簧之间；缸体下端均铰接于第二滑块，且在气缸柱伸出时通过第二滑块挤压第一压簧。

可选地，底板上设置有支架，支架上端均设置有水平延伸的举升杆铰接轴；撞击筒外圆周设置有固定环，固定环外圆周设置有提升滑杆，提升滑杆内设置有沿提升滑杆长度方向延伸的滑轨；传动机构为举升杆，举升杆下端铰接于举升杆铰接轴，上端可滑动地安装于提升滑杆的滑轨；气缸位于举升杆铰接轴的内侧，且气缸柱上端绕水平轴线铰接于举升杆，且气缸柱与举升杆的铰接点位于举升杆铰接轴上方，以在气缸柱伸出时，举升杆的上端绕举升杆铰接轴向上摆动并在滑轨内移动，进而促使撞击筒向上移动。

可选地，提升滑杆的外端位于举升杆铰接轴内侧，且滑轨外端设置有缓冲压簧。

可选地，滑槽、复位装置、气缸、支架、传动机构和提升滑杆共同构成复位组件，复位组件有多个，沿取样管周向均匀分布。

本发明的有益效果是：本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置通过撞击筒撞击夹紧组件，使夹紧组件夹紧取样管并随撞击筒同步向下移动打入地面，夹紧组件可安装于取样管下部，不受取样管长度影响，操作方便。

进一步地，第一压簧在初始状态下处于压缩状态，使第一压簧通过支杆传递给夹紧组件向上的分力大于夹紧组件的重力，进而在撞击筒撞击夹紧组件时，使夹紧组件卡紧取样管后再随撞击筒同步向下移动，减小了撞击行程的浪费。

进一步地，第一压簧和第二压簧通过支杆传递给夹紧组件的阻力的向上的分力逐渐减小，即，阻力逐渐减小，从而减少撞击筒的能量损失。

进一步地，气缸的气缸柱推动举升杆绕举升杆铰接轴向上摆动，由于举升杆摆动在竖直方向的分力促使提升滑杆和撞击筒向上移动，且举升杆摆动时速度在竖直方向的分速度逐渐减小，使撞击筒向上移动的速度逐渐减小，且水平方向的分速度带来的影响由均匀分布的结构抵消，减小了撞击筒抬升过程中给机构带来的震动，进而减避免取样管倾斜，既延长了装置的使用寿命，也提高了取样管的取样的准确性。

进一步地，撞击筒回升时，气缸柱伸出通过举升杆支撑提升滑杆向上移动，并进一步挤压第一压簧，至撞击筒与夹紧块脱离接触，夹紧组件在第一压簧恢复形变和气缸的反作用力的作用下向上移动，夹紧组件向上移动时，夹紧块与取样管之间的摩擦力向下并促使夹紧块绕铰接柱向外转动与取样管脱离接触，由于气缸抬升撞击筒之初对第一压簧的反作用力最大，使第一压簧的压缩量进一步增大，进而使得夹紧组件顺利解锁。

进一步地，撞击筒每次下落的高度基本一致，对取样管的撞击力大小稳定，取样管每次进入地面的深度基本一致，取样管打入深度误差小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例整体结构示意图；

图2为图1中A处放大示意图；

图3为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例撞击筒初始位置示意图；

图4为图3中B处放大示意图；

图5为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例中撞击筒与夹紧块接触状态示意图；

图6为图5中C处放大示意图；

图7为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例中撞击筒下降至最低位置状态示意图；

图8为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例中撞击筒撞击完成回升且夹紧组件未复位状态示意图；

图9为图8中D处放大示意图；

图10为图8中E处放大示意图；

图11为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例中撞击筒撞击完成回升且夹紧组件复位完成示意图；

图12为本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例中撞击筒撞击完成回升至初始位置示意图；

图中：10、取样管；20、撞击筒；21、固定环；211、提升滑杆；212、缓冲压簧；22、举升杆；222、举升杆铰接轴；30、气缸；311、气缸柱；312、缸体；41、底板；42、取样孔；43、滑柱；44、支架；45、加强杆；50、夹紧组件；51、支杆；52、套接下环；53、固定筒；54、铰接环；55、夹紧块；60、调平支脚；71、第一压簧；72、第二压簧；81、第一滑块；82、第二滑块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置的实施例，如图1至图12所示，包括取样管10、底板41、驱动装置、撞击筒20、夹紧组件50、复位装置，

撞击筒20的内直径大于取样管10的外直径；

驱动装置配置成驱动撞击筒20上升预设高度，以使撞击筒20进行自由落体；

夹紧组件50位于撞击筒20的在最高位置处的正下方预设距离处，以接收撞击筒20的撞击；

底板41上设置有取样孔42，取样管10可上下滑动地穿过底板41上的取样孔42，且下端承靠于地面，且取样管10穿过夹紧组件50，撞击筒20在最高位置处时与取样管10同轴；且夹紧组件50配置成在撞击筒20的撞击下卡进取样管10，以使取样管10随撞击筒20同步向下移动。

复位装置包括支杆51、第一压簧71，第一压簧71水平安装于底板41，支杆51一端连接第一压簧71，另一端连接夹紧组件50，第一压簧71在初始状态下使支杆51下端顶紧底板41，以使撞击筒20撞击夹紧组件50时，夹紧组件50卡紧取样管10后与撞击筒20同步下向下移动；支杆51与取样管10之间存在预设角度，以支撑夹紧组件50并在夹紧组件50向下移动时使第一压簧71通过支杆51传递给夹紧组件50的力的向上分力逐渐减小。

在本实施例中，取样管10下部外圆周套有固定筒53，固定筒53的内直径大于取样管10的外径。夹紧装置包括铰接环54、夹紧块55，铰接环54套于取样管10，并安装于固定筒53上端，且铰接环54的内直径大于取样管10的外径；铰接环54内设置有多个均匀分布的铰接柱，每个铰接柱均沿水平方向延伸且垂直于取样管10的直径；夹紧块55有多个，每个夹紧块55绕一个铰接柱铰接于铰接环54，夹紧块55的下表面内端位于铰接环54的内侧，且处于铰接柱的下方，且夹紧块55的上表面外端位于铰接环54的外侧上方，以接收撞击筒20的撞击，进而使夹紧块55绕铰接柱转动，使夹紧块55的内端箱内并向上转动卡紧取样管10。优选地，夹紧块55为3个。

在本实施例中，驱动装置为气缸30，气缸30包括缸体312和气缸柱311，缸体312下端可转动且可滑动地安装于底板41；气缸柱311可伸缩地设置于缸体312，且在开启状态下匀速伸出，并通过传动机构驱动撞击筒20上升，在关闭状态下收回，撞击筒20失去支撑并在重力作用下下落。

在本实施例中，底板41上设置有滑槽，滑槽内均设置有沿取样管10径向方向延伸的滑柱43。第一压簧71套于滑柱43，复位装置还包括第一滑块81，第一滑块81可滑动地安装于滑柱43，且第一滑块81位于第一压簧71的内侧；固定筒53下端设置有套接下环52，套接下环52套于取样管10，且套接下环52的内直径大于取样管10的外径，支杆51的下端铰接于第一滑块81，支杆51的上端均铰接于套接下环52；初始状态下，支杆51的下端在第一压簧71的作用下压紧滑槽的内侧壁，进而在撞击筒20撞击夹紧块55时，使夹紧块55转动卡紧取样管10后随撞击筒20同步向下移动，从而减少撞击筒20的能量损失。

在本实施例中，复位装置还包括第二压簧72和第二滑块82，第二压簧72套于滑柱43，且位于第一压簧71外侧；第二滑块82可滑动地安装于第一压簧71和第二压簧72之间；缸体312下端均铰接于第二滑块82，且在气缸柱311伸出时通过第二滑块82挤压第一压簧71

在本实施例中，底板41上设置有支架44，支架44上端均设置有水平延伸的举升杆铰接轴222；撞击筒20外圆周设置有固定环21，固定环21外圆周设置有提升滑杆211，提升滑杆211内设置有沿提升滑杆211长度方向延伸的滑轨；传动机构为举升杆22，举升杆22下端铰接于举升杆铰接轴222，上端可滑动地安装于提升滑杆211的滑轨；气缸30位于举升杆铰接轴222的内侧，且气缸柱311上端绕水平轴线铰接于举升杆22，且气缸柱311与举升杆22的铰接点位于举升杆铰接轴222上方，以在气缸柱311伸出时，举升杆22的上端绕举升杆铰接轴222向上摆动并在滑轨内移动，进而促使撞击筒20向上移动。

在本实施例中，提升滑杆211的外端位于举升杆铰接轴222内侧，且滑轨外端设置有缓冲压簧212，以减轻举升杆22上端对滑轨外端的撞击。

在本实施例中，滑槽、复位装置、气缸30、支架44、传动机构和提升滑杆211共同构成复位组件，复位组件有多个，沿取样管10周向均匀分布。

在本实施例中，支架44包括两个沿滑槽对称分布的L型杆，每个L型杆包括一个横杆和一个竖杆，竖杆下端连接底板41，上端连接横杆的内端，横杆位于竖杆的外侧，举升杆铰接轴222安装于两个横杆之间；每个L型杆上设置有一个加强杆45，加强杆45上端连接横杆的外端，下端连接竖杆的下端，以增强L型杆的稳定性。

在本实施例中，底板41下侧设置有多个调平支脚60，以调节底板41的高度和水平度。

初始状态下，气缸30处于开启状态，气缸柱311伸出并通过举升杆22支撑提升滑杆211使撞击筒20保持在初始高度，此时第一压簧71处于压缩状态，支杆51的下端压紧滑槽的内侧，第一压簧71的弹力通过支杆51传递给夹紧组件50向上的分力大于夹紧组件50的重力；关闭气缸30，举升杆22失去支撑，撞击筒20在自身重力作用下下滑，至撞击筒20撞击夹紧块55的上表面外端，夹紧块55绕铰接柱转动卡紧取样管10后，撞击筒20的撞击力克服了初始状态下第一压簧71通过支杆51传递给夹紧组件50向上的分力，使夹紧块55夹紧取样管10随撞击筒20同步向下移动，并通过支杆51挤压第一压簧71和第二压簧72，且随着夹紧组件50向下移动，第一压簧71和第二压簧72通过支杆51传递给夹紧组件50的阻力的向上的分力逐渐减小，即减小了复位装置对撞击筒20向下撞击的阻力。至撞击筒20下降速度降为0，第一压簧71和第二压簧72均被压缩，此时启动气缸30，气缸柱311伸出通过举升杆22支撑提升滑杆211向上移动，并进一步挤压第一压簧71，至撞击筒20与夹紧块55脱离接触，夹紧组件50在第一压簧71恢复形变作用下向上移动，夹紧组件50向上移动时，夹紧块55与取样管10之间的摩擦力向下并促使夹紧块55绕铰接柱向外转动与取样管10脱离接触。举升杆22在气缸柱311的支撑下向上绕举升杆铰接轴222向上匀速摆动，举升杆22摆动产生的竖直方向的分力促使提升滑杆211向上移动，由于举升杆22摆动时产生的竖直方向的分力逐渐减小，使撞击筒20向上移动的速度逐渐减小，且举升杆22摆动产生的水平方向的分力通过均匀设置的多个均匀分布的举升杆22和提升滑杆211抵消，至举升杆22上端滑动至提升滑杆211的滑轨最外端并将缓冲压簧212挤压至最大压缩状态，举升杆22停止摆动，此时撞击筒20上升至初始高度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：包括取样管、底板、驱动装置、撞击筒、夹紧组件、复位装置，撞击筒的内直径大于取样管的外直径；驱动装置配置成驱动撞击筒上升预设高度，以使撞击筒进行自由落体；夹紧组件位于撞击筒的在最高位置处的正下方预设距离处，以接收撞击筒的撞击；取样管可上下滑动地安装于底板，且取样管穿过夹紧组件，撞击筒在最高位置处时与取样管同轴；夹紧组件在撞击筒的撞击下卡紧取样管，以使取样管随撞击筒同步向下移动；复位装置包括支杆、第一压簧，第一压簧水平安装于底板，支杆一端连接第一压簧，另一端连接夹紧组件。

2.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：第一压簧在初始状态下使支杆下端顶紧底板。

3.根据权利要求2所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：初始状态的支杆与取样管之间存在预设角度，以支撑夹紧组件并在夹紧组件向下移动时使第一压簧的弹力通过支杆传递给夹紧组件的向上分力逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：取样管下部外圆周套有固定筒，固定筒的内直径大于取样管的外径；夹紧装置包括铰接环、夹紧块，铰接环套于取样管，并安装于固定筒上端，且铰接环的内直径大于取样管的外径；夹紧块有多个，均铰接于铰接环，沿铰接环周向均匀分布，夹紧块的转动轴线沿切线方向延伸；夹紧块的内端位于铰接环的内侧，且处于夹紧块的转动轴线的下方，且夹紧块的外端位于铰接环的外侧上方，以接收撞击筒的撞击，进而使夹紧块绕其转动轴线转动，使夹紧块的内端向内并向上转动卡紧取样管。

5.根据权利要求4所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：驱动装置为气缸，气缸包括缸体和气缸柱，缸体下端可转动且可滑动地安装于底板；气缸柱可伸缩地设置于缸体。

6.根据权利要求5所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：底板上设置有滑槽，滑槽内均设置有沿取样管径向方向延伸的滑柱；第一压簧套于滑柱，复位装置还包括第一滑块，第一滑块可滑动地安装于滑柱，且第一滑块位于第一压簧的内侧；固定筒下端设置有套接下环，套接下环套于取样管，且套接下环的内直径大于取样管的外径，支杆的下端铰接于第一滑块，支杆的上端均铰接于套接下环。

7.根据权利要求6所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：复位装置还包括第二压簧和第二滑块，第二压簧套于滑柱，且位于第一压簧外侧；第二滑块可滑动地安装于第一压簧和第二压簧之间；缸体下端均铰接于第二滑块，且在气缸柱伸出时通过第二滑块挤压第一压簧。

8.根据权利要求7所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：底板上设置有支架，支架上端均设置有水平延伸的举升杆铰接轴；撞击筒外圆周设置有固定环，固定环外圆周设置有提升滑杆，提升滑杆内设置有沿提升滑杆长度方向延伸的滑轨；传动机构为举升杆，举升杆下端铰接于举升杆铰接轴，上端可滑动地安装于提升滑杆的滑轨；气缸位于举升杆铰接轴的内侧，且气缸柱上端绕水平轴线铰接于举升杆，且气缸柱与举升杆的铰接点位于举升杆铰接轴上方，以在气缸柱伸出时，举升杆的上端绕举升杆铰接轴向上摆动并在滑轨内移动，进而促使撞击筒向上移动。

9.根据权利要求8所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：提升滑杆的外端位于举升杆铰接轴内侧，且滑轨外端设置有缓冲压簧。

10.根据权利要求7所述的一种岩土工程勘察用环境友好型取样装置，其特征在于：滑槽、复位装置、气缸、支架、传动机构和提升滑杆共同构成复位组件，复位组件有多个，沿取样管周向均匀分布。

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