CN113252383A - 一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，该一体机包括动力驱动系统、液压推进系统、导向系统、样品取样回推系统、封装系统及样品切割系统。动力驱动系统为液压推进系统、样品取样回推系统、封装系统提供动力；液压推进系统将取样系统的取样管件静压入土体内；样品取样回推系统进行取样、承样和推样；样品回推系统在完成取样后原位将取样桶内的样品通过驱动缓缓推出取样系统的取样管，最终进入封装系统原位对样品进行塑料薄膜封装，样品切割系统将样品回推系统推出的样品按照指定高度进行切割。本原状样原位快速取样、封装、切割一体机在取样时不会对土样产生较大的扰动，能够自动将土样推出、封装并切割，保证检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，属于岩土、水利、尾矿工程原状土取样领域。
背景技术
在基本建设工程中，涉及到诸多试验检测，尤其是对原状土样的力学指标检测对指导工程建设有极为重要的作用。所以对原状样的取样工作需做到极小的扰动以便取出的试样能反映实际工程情况。
常见的现场原状取样方法主要是利用一个取样器采用外力击打的方式将取样器击入土层指定深度后，将取样器拔起，然后邮寄至实验室后将取样器内土样取出，或者拔起取样器后利用外置推样设备将取样器内土样推出，封装完好后再邮寄至实验室开展室内试验。采用上述相似方法击打取样时会对原状土样产生较大的扰动，直接影响最终的检测结果，并且取样深度有限。因此为解决以上问题，提出一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，取样时不会对土样产生较大的扰动，能够自动将土样推出并封装，保证检测结果的准确性，取样效率高，且取样深度不受人力限制，同时也可根据取样深度要求制定不同长度的取样管。
本发明采用的技术方案是：一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，包括动力驱动系统1、液压推进系统、导向系统、样品取样回推系统、样品切割系统及封装系统；
动力驱动系统1为小型的柴油发电机；
液压推进系统包括固定框架3、液压推进件2，液压推进件2滑动安装在固定框架3内部；
导向系统包括支撑架4、导向管5，固定框架3固定在支撑架4上方，导向管5固定在支撑架4下方中部；
样品取样回推系统包括取样内管6、取样外管7、活动端头装置8、小型电机Ⅰ9，液压推进件2位于取样内管6正上方，取样外管7滑动插装在导向管5内，且取样外管7套在取样内管6外部，取样外管7上下两端分别与取样内管6的上下端密封连接，取样外管7最下侧设置有尖锐刀锋11，取样内管6与取样外管7之间预留孔隙，空隙内安装有螺旋杆10，取样外管7以及取样内管6的顶部安装有小型电机Ⅰ9，小型电机Ⅰ9与螺旋杆10连接；活动端头装置8上下滑动安装在取样内管6内且包括打开或闭合两种状态，取样内管6的内壁上设有通长的豁口，活动端头装置8两侧的凸起轨道贯穿豁口，凸起轨道上具有带螺纹的贯穿孔，贯穿孔与螺旋杆10螺纹配合；
样品切割系统包括固定支架12、滑块14、切割细钢丝15以及推动手柄16，固定支架12固定于支撑架4上，固定支架12内侧连接有两个相互平行的轨道轴13，轨道轴13上安装有滑块14，两个滑块14之间连接有切割钢丝15，推动手柄16与两个滑块14连接；当土样由取样内管6推出时，固定支架12位于样品取样回推系统上侧，高度与导向系统的导向管5上表面齐平；
封装系统包括小型电机Ⅱ17、转杆18以及塑料薄膜固定装置19，小型电机Ⅱ17通过支架20安装在推动手柄16上的滑动板上，转杆18的一端与小型电机17连接，转杆18的另一端穿过支架20并安装有塑料薄膜固定装置19；
动力驱动系统1分别与小型电机Ⅰ9、液压推进件2、小型电机Ⅱ17连接。
具体地，所述的支撑架4包括顶架、两侧架及两底架，固定框架3固定在顶架上且其下端穿过顶架，两侧架的下部固定有连接杆21，导向管5固定在两连接杆21之间。
优选地，所述的取样内管6为圆形的承装样品管。
具体地，所述的活动端头装置8包括可移动管件81、转动叶片82，可移动管件81的直径小于取样内管6的内径，转动叶片82转动连接在移动管件81上方，转动叶片82能够扣合在可移动管件81上，可移动管件81外侧壁上设有凸起轨道，凸起轨道上设有螺纹孔。
优选地，所述的转动叶片82向外转动范围为0～90°。
优选地，所述的推动手柄16与其上的滑动板滑动连接。
优选地，所述的取样外管7顶部的两端设有支撑板，取样外管7下滑至导向管5处时，支撑板支撑在导向管5顶部。
本发明的有益效果是：
（1）本原状样原位快速取样、封装、切割一体机能够应用于岩土、水利、尾矿等行业，对土样进行取样；
（2）本原状样原位快速取样、封装、切割一体机在取样时不会对土样产生较大的扰动，能够自动将土样推出、切割并封装，保证检测结果的准确性
（3）本原状样原位快速取样、封装、切割一体机不需要人力将取样设备压入土壤中，提高取样效率，降低取样人员劳动强度；
（4）本原状样原位快速取样、封装、切割一体机可通过调节液压推进系统的推进行程长度来控制取样深度，取样深度不受人力限制。
附图说明
图1为原状样原位快速取样、封装、切割一体机中样品取样回推系统未压入土体时的结构示意图；
图2为原状样原位快速取样、封装、切割一体机中样品取样回推系统压入土体时的结构示意图；
图3为样品取样回推系统的结构示意图；
图4为样品取样回推系统的俯视图；
图5为图4沿A-A向的截面图；
图6为活动端头装置的爆炸图；
图7为封装系统和样品切割系统连接时的结构示意图；
图8为封装系统的结构示意图。
图中各标号为：1-动力驱动系统；2-液压推进件；3-固定框架；4-支撑架；5-导向管；6-取样内管；7-取样外管；8-活动端头装置；81-可移动管件；82-转动叶片；9-小型电机Ⅰ；10-螺旋杆；11-尖锐刀锋；12-固定支架；13-轨道轴；14-滑块；15-切割细钢丝；16-推动手柄；17-小型电机Ⅱ；18-转杆；19-塑料薄膜固定装置；20-支架；21-连接杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1：如图1-8所示，一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，包括动力驱动系统1、液压推进系统、导向系统、样品取样回推系统、样品切割系统及封装系统；
动力驱动系统1为小型的柴油发电机，启动时可以由启动电瓶或者人力摇转手柄的方式将柴油发电机启动。动力驱动系统1为液压推进系统、样品取样回推系统、封装系统提供动力。
液压推进系统包括固定框架3、液压推进件2，液压推进件2滑动安装在固定框架3内部；固定框架3设置的目的是将整个液压推进系统固定于样品取样回推系统正上方，高度满足一次取样高度以及液压推进件2的伸缩距离，液压推进件2的作用是将样品取样回推系统静压入土体内。
导向系统包括支撑架4、导向管5，固定框架3固定在支撑架4上方，导向管5固定在支撑架4下方中部；支撑架4能够支撑整个装置以及导向管5。导向管5对样品取样回推系统起到导向的作用，保证样品取样回推系统在取样时能够竖直向下移动。
样品取样回推系统包括取样内管6、取样外管7、活动端头装置8、小型电机Ⅰ9，液压推进件2位于取样内管6正上方，取样外管7滑动插装在导向管5内，且取样外管7套在取样内管6外部，取样外管7上下两端分别与取样内管6的上下端密封连接，防止取样时土体进入二者之间的孔隙，取样外管7最下侧设置有尖锐刀锋11，尖锐刀锋11便于取样外管7能快速压入土体内，取样内管6与取样外管7之间预留孔隙，空隙内安装有全段长度的螺旋杆10，取样外管7以及取样内管6的顶部安装有小型电机Ⅰ9，小型电机Ⅰ9与螺旋杆10连接，小型电机Ⅰ9通过传动机构（可以为传动齿轮）驱动螺旋杆10转动；活动端头装置8上下滑动安装在取样内管6内且包括打开或闭合两种状态，取样内管6的内壁上设有通长的豁口，活动端头装置8两侧的凸起轨道贯穿豁口，该豁口能保证活动端头装置8两侧的凸起轨道正好嵌入豁口并在豁口内通畅的上下移动，凸起轨道上具有带螺纹的贯穿孔，贯穿孔与螺旋杆10螺纹配合。
螺旋杆10可以通过轴承与取样外管7和取样内管6顶部之间的密封结构转动连接，螺旋杆10可以通过轴承与取样外管7和取样内管6底部之间的密封结构转动连接。
样品切割系统包括固定支架12、滑块14、切割细钢丝15以及推动手柄16，固定支架12固定于支撑架4上，固定支架12内侧连接有两个相互平行的轨道轴13，轨道轴13上安装有滑块14，两个滑块14之间连接有切割钢丝15，推动手柄16与两个滑块14连接；当土样由取样内管6推出时，固定支架12位于样品取样回推系统上侧，高度与导向系统的导向管5上表面齐平；当土样由取样内管6推出时，固定支架12位于样品取样回推系统上侧，高度与导向系统的导向管5上表面基本齐平，便于推出土样时切割钢丝15对土样进行切割。
封装系统包括小型电机Ⅱ17、转杆18以及塑料薄膜固定装置19，小型电机Ⅱ17通过支架20安装在推动手柄16上的滑动板上，转杆18的一端与小型电机17连接，转杆18的另一端穿过支架20并安装有塑料薄膜固定装置19；当土样由取样内管6推出时，转杆18在小型电机17的驱动下带动塑料薄膜固定装置19相对于土样旋转一周，正好将塑料薄膜固定装置19上的塑料薄膜缠绕在土样上完成了土样的封装工作。
动力驱动系统1分别与小型电机Ⅰ9、液压推进件2、小型电机Ⅱ17连接。
进一步地，所述的支撑架4包括顶架、两侧架及两底架，固定框架3固定在顶架上且其下端穿过顶架，两侧架的下部固定有连接杆21，导向管5固定在两连接杆21之间。使得液压推进件2能够在固定框架3内上下滑动，且向下滑动时能够把取样内管6下压取土。
进一步地，所述的取样内管6为圆形的承装样品管。
进一步地，所述的活动端头装置8包括可移动管件81、转动叶片82，可移动管件81的直径小于取样内管6的内径，转动叶片82转动连接在移动管件81上方，转动叶片82能够扣合在可移动管件81上，可移动管件81外侧壁上设有凸起轨道，凸起轨道上设有螺纹孔。
进一步地，所述的转动叶片82向外转动范围为0～90°。
进一步地，所述的推动手柄16与其上的滑动板滑动连接。
进一步地，所述的取样外管7顶部的两端设有支撑板，取样外管7下滑至导向管5处时，支撑板支撑在导向管5顶部。
本发明的工作原理是：取样前，活动端头装置8位于取样内管6下侧，由于活动端头装置8两侧的贯穿孔与全段螺旋杆10为螺纹连接，正好将活动端头装置8自锁于取样内管6底段，当取样时土体进入取样内管6也不会将活动端头装置8推动；当开始取样时，启动液压推进系统，液压推进件2将样品取样回推系统压入土体内，静压过程对土体产生极小的扰动影响。上述过程中，活动端头装置8中的转动叶片82受到土样自下而上的推力，将转动叶片82推开至翻起，此时随着样品取样回推系统的稳定下移，土样通过可移动管件81后向取样内管6内稳定移动，直至取样内管6内取满土样；当取样完成后，轻轻向上提动样品取样回推系统，此时转动叶片82下侧的土样会掉落，转动叶片82以上的土样也会向下移动，移动过程中转动叶片82上侧土样将对转动叶片82施加一个向下的力，使得转动叶片82沿轴回转直至闭合至起始状态，此时取样内管6内的土样将被密封在取样内管6内不会向下掉落。随后启动位于取样外管7上侧的小型电机Ⅰ9，小型电机Ⅰ9带动全段长度的螺旋杆10逆时针旋转，此时将间接带动活动端头装置8向上缓慢移动，移动过程中也将取样内管6内的土样慢慢向上推升，直至推升至指定高度或者全部退出后完成样品取样回推系统的样品推样流程。样品推出前，推动手柄16，使得推动手柄16与滑块14沿着轨道轴13移动至固定支架12的最左侧，待样品推出后，手动推动封装系统，封装系统整体将沿推动手柄16向土样移动，直至塑料薄膜固定装置19移动至土样附近一侧时停止推动封装系统。随后启动小型电机17，小型电机17将通过转杆18带动塑料薄膜固定装置19沿着土样旋转一周，正好将塑料薄膜缠绕在土样上完成了土样的封装工作。随后手动拉动手柄16向另一侧移动，滑块14移动带动切割细钢丝15移动完成样品的切割工作。最后再次启动电机9，让电机9进行顺时针旋转，此时活动端头装置8将随着全段长度螺旋杆10逆时针旋转，将活动端头装置8回送至取样内管6最低端。
完成上述操作后即完成了土样的原位取样、推样、封装、切割等一系列步骤。至此完成取样过程。之后再将取样管通过液压推进系统的液压杆将进入土体的取样管反拔出来。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：包括动力驱动系统（1）、液压推进系统、导向系统、样品取样回推系统、封装系统及样品切割系统；
动力驱动系统（1）为小型的柴油发电机；
液压推进系统包括固定框架（3）、液压推进件（2），液压推进件（2）滑动安装在固定框架（3）内部；
导向系统包括支撑架（4）、导向管（5），固定框架（3）固定在支撑架（4）上方，导向管（5）固定在支撑架（4）下方中部；
样品取样回推系统包括取样内管（6）、取样外管（7）、活动端头装置（8）、小型电机Ⅰ（9），液压推进件（2）位于取样内管（6）正上方，取样外管（7）滑动插装在导向管（5）内，且取样外管（7）套在取样内管（6）外部，取样外管（7）上下两端分别与取样内管（6）的上下端密封连接，取样外管（7）最下侧设置有尖锐刀锋（11），取样内管（6）与取样外管（7）之间预留孔隙，空隙内安装有螺旋杆（10），取样外管（7）以及取样内管（6）的顶部安装有小型电机Ⅰ（9），小型电机Ⅰ（9）与螺旋杆（10）连接；活动端头装置（8）上下滑动安装在取样内管（6）内且包括打开或闭合两种状态，取样内管（6）的内壁上设有通长的豁口，活动端头装置（8）两侧的凸起轨道贯穿豁口，凸起轨道上具有带螺纹的贯穿孔，贯穿孔与螺旋杆（10）螺纹配合；
样品切割系统包括固定支架（12）、滑块（14）、切割细钢丝（15）以及推动手柄（16），固定支架（12）固定于支撑架（4）上，固定支架（12）内侧连接有两个相互平行的轨道轴（13），轨道轴（13）上安装有滑块（14），两个滑块（14）之间连接有切割钢丝（15），推动手柄（16）与两个滑块（14）连接；当土样由取样内管（6）推出时，固定支架（12）位于样品取样回推系统上侧，高度与导向系统的导向管（5）上表面齐平；
封装系统包括小型电机Ⅱ（17）、转杆（18）以及塑料薄膜固定装置（19），小型电机Ⅱ（17）通过支架（20）安装在推动手柄（16）上的滑动板上，转杆（18）的一端与小型电机（17）连接，转杆（18）的另一端穿过支架（20）并安装有塑料薄膜固定装置（19）；
动力驱动系统（1）分别与小型电机Ⅰ（9）、液压推进件（2）、小型电机Ⅱ（17）连接。
2.根据权利要求1所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的支撑架（4）包括顶架、两侧架及两底架，固定框架（3）固定在顶架上且其下端穿过顶架，两侧架的下部固定有连接杆（21），导向管（5）固定在两连接杆（21）之间。
3.根据权利要求1所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的取样内管（6）为圆形的承装样品管。
4.根据权利要求1所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的活动端头装置（8）包括可移动管件（81）、转动叶片（82），可移动管件（81）的直径小于取样内管（6）的内径，转动叶片（82）转动连接在移动管件（81）上方，转动叶片（82）能够扣合在可移动管件（81）上，可移动管件（81）外侧壁上设有凸起轨道，凸起轨道上设有螺纹孔。
5.根据权利要求4所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的转动叶片（82）向外转动范围为0～90°。
6.根据权利要求1所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的推动手柄（16）与其上的滑动板滑动连接。
7.根据权利要求1所述的一种原状样原位快速取样、封装、切割一体机，其特征在于：所述的取样外管（7）顶部的两端设有支撑板，取样外管（7）下滑至导向管（5）处时，支撑板支撑在导向管（5）顶部。
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