CN113484080B - 一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及勘探取样技术领域，具体涉及一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置。一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置包括驱动机构、外筒、取芯筒和取芯机构。取芯机构包括环形弹簧、多个弹性挡布、锁定机构、钻盘、多个连杆、连接机构和多个挤推台。在外筒顺时针转动且向下插入土壤时，钻盘先沿逆时针方向转动后沿顺时针转动并上移，至连杆的第一端部与钻盘的上表面接触，并使连接钻盘和外筒连接；且外筒配置成在连杆的第一端部与钻盘的上表面接触后停止转动并仅向下移动时，使锁定机构解锁，以使环形弹簧拉动连杆的第一端部向内摆动与砂土相抵，进而在外筒再次转动时，使连杆的第一端部进一步朝内摆动，将弹性挡布展开。

Description

一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置

技术领域

本发明涉及勘探取样技术领域，具体涉及一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置。

背景技术

土木工程是建筑各类工程设施的科学技术的统称，在机场道面施工前需要对土壤的成分进行取样分析，从而便于对建筑项目进行评估和设计，因此对土壤的取样就尤其重要和关键。传统的对泥土进行取样，取样的泥土不能只是表面的泥土，还需要对深处的土壤进行取样，因此就需要进行挖坑，对下面的泥土进行取样，如此就需要携带大量的工具，同时采用这样的方式也破坏了地貌，需要耗费的大量的人力和物力。且在地质探测取样时遇到松散的砂土类的土壤往往容易取不到样，在无围压条件下易散碎，因此对砂土样品采取技术水平和采取率一直较低，影响砂土分层和地质鉴定准确性。

发明内容

本发明提供一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，以解决现有的取样装置在取样时资源耗费大且在采取砂土岩芯样品时采取率较低的问题。

本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置采用如下技术方案：

一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置包括驱动机构、外筒和取芯筒，驱动机构用于驱动外筒转动，取芯筒可拆卸地设置于外筒的内侧。还包括取芯机构，取芯机构包括环形弹簧、多个弹性挡布、锁定机构、钻盘、多个连杆、连接机构和多个挤推台；环形弹簧设置于外筒的下方且与外筒同轴设置，初始状态下，环形弹簧处于拉伸状态；多个弹性挡布沿环形弹簧的周向均布，弹性挡布的一端连接于外筒的下端，另一端连接于环形弹簧；锁定机构用于锁定环形弹簧和外筒；钻盘与外筒同轴设置，且处于锁定机构的下方；每个连杆竖直设置，每个连杆的第一端部万向铰接于环形弹簧，第二端部万向铰接于钻盘，以在外筒绕其轴线沿顺时针方向转动且向下插入土壤时，使钻盘受到土壤的作用力拉动连杆的第二端部相对于外筒先沿逆时针方向转动后沿顺时针转动并上移，至连杆的第一端部与钻盘的上表面接触，并使连接机构连接钻盘和外筒；且外筒配置成在连杆的第一端部与钻盘的上表面接触后停止转动并仅向下移动时，使锁定机构解锁，以使环形弹簧收缩，拉动连杆的第一端部向内摆动与土壤相抵，进而在外筒再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过连接结构带动钻盘同步转动时，使连杆的第一端部在土壤的作用下和弹簧的作用下进一步朝内摆动，将弹性挡布展开；多个挤推台沿钻盘的周向均布，且安装于钻盘的上端，配置成当连杆的第一端部摆动到指向钻盘的轴线时阻碍连杆下落，且阻碍连杆继续转动。

进一步地，锁定机构包括多个固定柱和多个铰接座；多个固定柱沿外筒的周向方向均布，其上端安装于外筒的下端面，下端设置有止挡台，内侧壁设置有沿竖向方向延伸的卡台；多个铰接座与弹性挡布交替设置，且固定套装于环形弹簧，其外侧壁上设置有与所述卡台上下滑动配合的卡槽，初始状态下卡台处于卡槽内，且卡槽的下端与所述止挡台抵挡配合，卡台和卡槽之间的预紧摩擦力大于钻盘旋转下移时的阻力，且小于钻盘仅下移时的阻力，以在外筒停止转动并仅带动固定柱下移时，促使卡台与卡槽脱离配合。

进一步地，连接机构包括多个槽口和与多个与槽口对应的驱动柱；多个槽口沿钻环的周向均布且开设于钻环的上表面；多个驱动柱沿外筒的周向均布，配置成当连杆的第一端部与钻盘的上表面接触时，驱动柱的下端插入槽口中。

进一步地，一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置还包括第一铰接柱，第一铰接柱竖直设置，其下端绕其轴线可转动地安装于钻盘，所述连杆的第二端部绕一水平线可转动地安装于第一铰接柱的上端；每个挤推台包括水平台和止挡柱；水平台设置于第一铰接柱的内侧，沿顺时针方向，水平台的前端为斜面，以将连杆引导至水平台上方；止挡柱的设置于水平台的后端且处于相应的第一铰接柱的后侧，且止挡柱的高度大于第一铰接柱的高度，以当连杆的第一端部摆动到指向钻盘轴线时阻碍连杆继续转动。

进一步地，沿顺时针方向，水平台的前端处于后端的外侧，以在连杆的第一端部向内摆动到与土壤抵住后，且在外筒再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过连接结构带动钻盘同步转动时，水平台的上表面推动连杆向内摆动。

进一步地，取芯机构还包括多个第二铰接柱，第二铰接柱竖直设置，其上端绕其轴线可转动地安装于所述铰接座的下端，所述连杆的第一端部绕一水平线可转动地安装于第二铰接柱的下端。

进一步地，所述每个驱动柱下端的前侧设置有防脱台，所述每个槽口的下方设置有向前后方向延伸、且尺寸大小与防脱台对应的防脱槽，当连杆处于水平状态时防脱台处于槽口处，当卡台与卡槽脱离配合后防脱台伸入防脱槽中，以防止外筒在再次绕其轴线沿顺时针方向转动时钻盘与外筒脱离。

进一步地，钻盘的内周壁设置有多个避让槽，所述避让槽处于每两个相邻的挤推台之间，且配置成当连杆处于水平状态时处于第二铰接柱的下方，以在卡扣与卡槽脱离后所述连杆的第一端部在环形弹簧的拉动下与钻盘脱离。

进一步地，所述每个固定柱和驱动柱等距交替设置；还包括多个容纳口，每个容纳口设置于相邻的固定柱和驱动柱之间，所述弹性挡布的上端设置于容纳口中。

进一步地，钻盘包括钻环和多个钻齿；所述多个挤推台、槽口均设置于钻环，多个钻齿沿钻环的周向均布，且安装于钻环的下端。

本发明的有益效果是：本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置在取样时只需控制驱动机构，根据需要下钻，就能伸入土壤中进行取样，不会破坏土壤结构，且不需要额外的工具，单人就能完成，节省人力物力，自动化高。且当遇到砂土类的土壤时也能将其取出，采取率高。具体地，本发明通过设置取芯机构，使得在装置完成下钻时，连杆摆动到指向钻盘的轴线位置处，环形弹簧处于最小收缩状态，将弹性挡布拉伸展开，封堵外筒的下端，因此在提钻时取芯筒内的砂土及土壤也不会滑落，采取率高。

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为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的实施例的剖视图；

图3为图2中A的放大图；

图4为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的钻盘的局部剖视图；

图5为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的外筒下端、固定柱和驱动柱的配合图；

图6为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的铰接座的结构示意图；

图7为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的第一铰接柱的结构示意图；

图8为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的固定柱的结构示意图；

图9为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的取芯机构的初始状态下状态示意图；

图10为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的取芯机构去除挤推台的连杆处于水平状态的示意图；

图11为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置去除挤推台的连杆的第一端部与钻盘接触时的状态示意图；

图12为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的卡台与卡槽脱离后取芯机构的局部状态示意图；

图13为本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的外筒结束工作后取芯机构的局部状态示意图。

图中：1、驱动机构；101、驱动柱；102、防脱台；103、容纳口；104、固定柱；105、卡台；106、外筒；107、止挡台；2、取芯机构；3、取芯筒；4、环形弹簧；5、铰接座；501、弹簧孔；502、卡槽；6、第一铰接柱；601、转动台；602、柱体；7、连杆；8、钻盘；81、钻环；10、钻齿；111、槽口；12、防脱槽；13、水平台；14、铰接槽；15、止挡柱；16、避让槽；17、第二铰接柱。

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。

本发明的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置的实施例，如图1至图13所示，一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置包括驱动机构1、外筒106和取芯筒3，驱动机构1用于驱动外筒106转动，取芯筒3可拆卸地设置于外筒106的内侧。还包括取芯机构2，取芯机构2包括环形弹簧4、多个弹性挡布、锁定机构、钻盘8、多个连杆7、连接机构和多个挤推台。环形弹簧4设置于外筒106的下方且与外筒106同轴设置，初始状态下，环形弹簧4处于拉伸状态；多个弹性挡布沿环形弹簧4的周向均布，弹性挡布的一端连接于外筒106的下端，另一端连接于环形弹簧4(图中未示出)。锁定机构用于锁定环形弹簧4和外筒106。钻盘8与外筒106同轴设置，且处于锁定机构的下方。每个连杆7竖直设置，每个连杆7的第一端部万向铰接于环形弹簧4，第二端部万向铰接于钻盘8，以在外筒106绕其轴线沿顺时针方向转动且向下插入土壤时，使钻盘8受到土壤的作用力拉动连杆7的第二端部相对于外筒106先沿逆时针方向转动后沿顺时针转动并上移，至连杆7的第一端部与钻环81的上表面接触，并使连接机构连接钻盘8和外筒106；且外筒106配置成在连杆7的第一端部与钻盘8的上表面接触后停止转动并仅向下移动时，使锁定机构解锁，以使环形弹簧4收缩，拉动连杆7的第一端部向内摆动与土壤相抵。进而在外筒106再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过连接机构带动钻盘8同步转动时，使连杆7的第一端部在土壤的作用下和弹簧的作用下进一步朝内摆动，将弹性挡布展开。多个挤推台沿钻盘8的周向均布，且安装于钻盘8的上端，配置成当连杆7的第一端部摆动到指向钻盘8的轴线时阻碍连杆7下落，且阻碍连杆7继续转动。

在本实施例中，如图2和图8所示，锁定机构包括多个固定柱104和多个铰接座5；多个固定柱104沿外筒106的周向方向均布，其上端安装于外筒106的下端面，下端设置有止挡台107，内侧壁设置有沿竖向方向延伸的卡台105；多个铰接座5与弹性挡布交替设置，且固定套装于环形弹簧4，具体地，铰接座5上贯穿有允许环形弹簧4穿过的弹簧孔501，铰接座5通过弹簧孔501固定套装环形弹簧4。铰接座5的外侧壁上设置有与所述卡台105上下滑动配合的卡槽502，初始状态下卡台105处于卡槽502内，且卡槽502的下端与所述止挡台107抵挡配合，卡台105和卡槽502之间的预紧摩擦力大于钻盘8旋转下移时的阻力，且小于钻盘8仅下移时的阻力，以在外筒106停止转动并仅带动固定柱104下移时，促使卡台105与卡槽502脱离配合。

在本实施例中，如图6、图9、图10和图11所示，连接机构包括多个槽口111和与多个与槽口111对应的驱动柱101；多个槽口111沿钻环81的周向均布且开设于钻环81的上表面；多个驱动柱101沿外筒106的周向均布，配置成当连杆7的第一端部与钻盘8的上表面接触时，驱动柱101的下端插入槽口111中。

在本实施例中，如图3、图4和图7所示，取芯机构2还包括第一铰接柱6，第一铰接柱6竖直设置，包括互相连接且一体成型的转动台601和柱体602，转动台601绕其轴线可转动地安装于钻盘8，柱体602处于转动台601的上方，所述连杆7的第二端部通过铰接轴绕一水平线可转动地安装于柱体602；每个挤推台包括水平台13和止挡柱15；水平台13设置于第一铰接柱6的内侧，沿顺时针方向，水平台13的前端为斜面，以将连杆7引导至水平台13上方，在水平台13的向上的顶推下阻挡连杆7下落；止挡柱15的设置于水平台13的后端且处于相应的第一铰接柱6的后侧，且止挡柱15的高度大于第一铰接柱6的高度，以当连杆7的第一端部摆动到指向钻盘8的轴线时阻碍连杆7继续转动。

在本实施例中，如图4所示，沿顺时针方向，水平台13的前端处于后端的外侧，以在连杆7的第一端部向内摆动到与土壤抵住后，且在外筒106再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过驱动柱101和槽口111带动钻盘8同步转动时，水平台13的上表面推动连杆7向内摆动。

在本实施例中，如图3所示，取芯机构2还包括多个第二铰接柱17，第二铰接柱17竖直设置，其上端绕其轴线可转动地安装于所述铰接座5的下部，所述连杆7的第一端部通过铰接轴绕一水平线可转动地安装于第二铰接柱17的下端。

在本实施例中，如图4和图5所示，所述每个驱动柱101下端的前侧设置有防脱台102，所述每个槽口111的下方设置有向前后方向延伸、且尺寸大小与防脱台102对应的防脱槽12，当连杆7处于水平状态时防脱台102处于槽口111处，当卡台105与卡槽502脱离配合后防脱台102伸入防脱槽12中，以防止外筒106在再次绕其轴线沿顺时针方向转动时钻盘8与外筒106脱离。

在本实施例中，如图4、图9和图10所示，钻盘8的内周壁设置有多个避让槽16，所述避让槽16处于每两个相邻的挤推台之间，且配置成当连杆7处于水平状态时处于第二铰接柱17的下方，以在卡扣与卡槽502脱离后所述连杆7的第一端部在环形弹簧4的拉动下与钻盘8脱离。

在本实施例中，如图3所示，所述每个固定柱104和驱动柱101等距交替设置。一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置还包括多个容纳口103，每个容纳口103设置于相邻的固定柱104和驱动柱101之间，所述弹性挡布的上端设置于容纳口103中。

在本实施例中，如图4所示，钻盘8包括钻环81和多个钻齿10；所述多个挤推台和槽口111均设置于钻环81，钻环81上设置有多个铰接槽14，所述转动台601可转动地安装于铰接槽14内。多个钻齿10沿钻环81的周向均布，且安装于钻环81的下端，以便于向下钻入土壤中。

下钻时，启动驱动机构1，外筒106和取芯筒3在驱动机构1的驱动下绕其轴线沿顺时针方向转动，并将一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置向下插入土壤中，土壤的反作用力作用在钻盘8上，促使钻盘8拉动连杆7的第二端部相对于外筒106沿逆时针方向转动并上移，当连杆7摆动到处于水平状态后钻盘8沿顺时针方向上移(如图10所示)，直至连杆7的第一端部与钻盘8的上表面接触，此时驱动柱101插入槽口111中，外筒106继续顺时针转动，钻取一定的深度。后停止外筒106转动，并继续向下顶推外筒106，使卡台105从铰接座5上的卡槽502中脱离，防脱台102插入防脱槽12中，卡台105与卡槽502脱离后环形弹簧4收缩，拉动连杆7的第一端部脱离钻环81的上表面向内摆动与土壤相抵，此时连杆7滑动到水平台13的上方(如图12所示)。之后再次驱动外筒106绕其轴线顺时针方向转动，钻盘8在驱动柱101的带动下随外筒106同步转动，由于连杆7的第一端部和铰接座5与其内侧的土壤相抵，因此在钻盘8随外筒106顺时针转动时，连杆7在土壤和环形弹簧4的作用下以及挤推台的挤推作用下逐渐向内摆动，直至连杆7与止挡柱15接触，外筒106停止工作(如图13所示)。此时连杆7的第一端部摆动到指向钻盘8的轴线，在此过程中环形弹簧4逐渐收缩，拉动弹性挡布展开，将外筒106的下端封堵。

提钻时，向上拉出外筒106，使处于弹性挡布上方的土壤拉出，后将装有土壤的取芯筒3从外筒106中取出。

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 (8)

1.一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，包括驱动机构、外筒和取芯筒，驱动机构用于驱动外筒转动，取芯筒可拆卸地设置于外筒的内侧；其特征在于：还包括取芯机构；取芯机构包括环形弹簧、多个弹性挡布、锁定机构、钻盘、多个连杆、连接机构和多个挤推台；环形弹簧设置于外筒的下方且与外筒同轴设置，初始状态下，环形弹簧处于拉伸状态；多个弹性挡布沿环形弹簧的周向均布，弹性挡布的一端连接于外筒的下端，另一端连接于环形弹簧；锁定机构用于锁定环形弹簧和外筒；钻盘与外筒同轴设置，且处于锁定机构的下方；每个连杆竖直设置，每个连杆的第一端部万向铰接于环形弹簧，第二端部万向铰接于钻盘，以在外筒绕其轴线沿顺时针方向转动且向下插入土壤时，使钻盘受到土壤的作用力拉动连杆的第二端部相对于外筒先沿逆时针方向转动后沿顺时针转动并上移，至连杆的第一端部与钻盘的上表面接触，并使连接机构连接钻盘和外筒；且外筒配置成在连杆的第一端部与钻盘的上表面接触后停止转动并仅向下移动时，使锁定机构解锁，以使环形弹簧收缩，拉动连杆的第一端部向内摆动与土壤相抵，进而在外筒再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过连接机构带动钻盘同步转动时，使连杆的第一端部在土壤的作用下和弹簧的作用下进一步朝内摆动，将弹性挡布展开；多个挤推台沿钻盘的周向均布，且安装于钻盘的上端，配置成当连杆的第一端部摆动到指向钻盘的轴线时阻碍连杆下落，且阻碍连杆继续转动；

锁定机构包括多个固定柱和多个铰接座；多个固定柱沿外筒的周向方向均布，其上端安装于外筒的下端面，下端设置有止挡台，内侧壁设置有沿竖向方向延伸的卡台；多个铰接座与弹性挡布交替设置，且固定套装于环形弹簧，其外侧壁上设置有与所述卡台上下滑动配合的卡槽，初始状态下卡台处于卡槽内，且卡槽的下端与所述止挡台抵挡配合，卡台和卡槽之间的预紧摩擦力大于钻盘旋转下移时的阻力，且小于钻盘仅下移时的阻力，以在外筒停止转动并仅带动固定柱下移时，促使卡台与卡槽脱离配合；

连接机构包括多个槽口和与多个与槽口对应的驱动柱；多个槽口沿钻环的周向均布且开设于钻环的上表面；多个驱动柱沿外筒的周向均布，配置成当连杆的第一端部与钻盘的上表面接触时，驱动柱的下端插入槽口中。

2.根据权利要求1所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：还包括第一铰接柱，第一铰接柱竖直设置，其下端绕其轴线可转动地安装于钻盘，所述连杆的第二端部绕一水平线可转动地安装于第一铰接柱的上端；每个挤推台包括水平台和止挡柱；水平台设置于第一铰接柱的内侧，沿顺时针方向，水平台的前端为斜面，以将连杆引导至水平台上方；止挡柱的设置于水平台的后端且处于相应的第一铰接柱的后侧，且止挡柱的高度大于第一铰接柱的高度，以当连杆的第一端部摆动到指向钻盘轴线时阻碍连杆继续转动。

3.根据权利要求2所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：沿顺时针方向，水平台的前端处于后端的外侧，以在连杆的第一端部向内摆动到与土壤抵住后，且在外筒再次绕其轴线沿顺时针方向转动并通过连接机构带动钻盘同步转动时，水平台的上表面推动连杆向内摆动。

4.根据权利要求1所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：取芯机构还包括多个第二铰接柱，第二铰接柱竖直设置，其上端绕其轴线可转动地安装于所述铰接座的下端，所述连杆的第一端部绕一水平线可转动地安装于第二铰接柱的下端。

5.根据权利要求1所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：所述每个驱动柱下端的前侧设置有防脱台，所述每个槽口的下方设置有向前后方向延伸、且尺寸大小与防脱台对应的防脱槽，当连杆处于水平状态时防脱台处于槽口处，当卡台与卡槽脱离配合后防脱台伸入防脱槽中，以防止外筒在再次绕其轴线沿顺时针方向转动时钻盘与外筒脱离。

6.根据权利要求2所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：钻盘的内周壁设置有多个避让槽，所述避让槽处于每两个相邻的挤推台之间，且配置成当连杆处于水平状态时处于第二铰接柱的下方，以在卡扣与卡槽脱离后所述连杆的第一端部在环形弹簧的拉动下与钻盘脱离。

7.根据权利要求1所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：固定柱和驱动柱等距交替设置；还包括多个容纳口，每个容纳口设置于相邻的固定柱和驱动柱之间，所述弹性挡布的上端设置于容纳口中。

8.根据权利要求1所述的一种用于机场道面的土木工程智能勘探取样装置，其特征在于：钻盘包括钻环和多个钻齿；所述多个挤推台、槽口均设置于钻环，多个钻齿沿钻环的周向均布，且安装于钻环的下端。