CN114018626A - 一种智能建筑物混凝土强度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑物检测领域，具体涉及一种智能建筑物混凝土强度检测装置。包括取样装置，取样装置的取芯组件包括取芯筒、钻头、内框架和阻力垫片；阻力垫片设置于墙体；钻头铰接于取芯筒内部左端，钻头具有切割棱和切割角；取芯筒右端通过花键连接驱动环；内框架包括扭转环，扭转环的左端连接有扭杆，扭杆的左端钻头连接；扭转环的右端连接从动杆，从动杆转动地设置于驱动环，从动杆上间隔设有若干从动环，每个从动环与从动杆的交接处设置有摩擦块，摩擦块能够被阻力垫片挤压。本发明在第一个摩擦块进入墙体之后，钻头交替改变钻进形态以试探式的钻进方式前进，避免持续大力钻进造成墙体即将贯穿的一端被撕裂，保护墙体同时保证样芯完整。

Description

一种智能建筑物混凝土强度检测装置

技术领域

本发明涉及建筑物检测领域，具体涉及一种智能建筑物混凝土强度检测装置。

背景技术

对混凝土浇筑的建筑，在建筑完成后常需要对混凝土进行抗压、抗拉、抗渗、抗剪、容重等一系列试验，获取混凝土防渗墙等的物理力学性质指标，以测试其是否达到设计要求，同时为评价混凝土质量提供科学的依据。在检测时需要采用抽检方式，使用取样装置在墙体上钻取芯样以提取样本。

现有的取样装置在使用时通常采用连续且单一的钻进方式，由于墙壁厚度不同且内部结构略有差异，在墙体即将打通时无法可靠控制进给速度，容易使墙体在打通瞬间不是依靠钻取而是依靠进给推动，进而造成墙体的破裂损伤，样芯也难以保证完整。

发明内容

根据现有技术的至少一个不足之处，本发明提出了一种智能建筑物混凝土强度检测装置，以解决现有的检测装置在取样过程中易损坏墙体且难以保证样芯完整的问题。

本发明的一种智能建筑物混凝土强度检测装置采用如下技术方案：包括取样装置和测评装置，取样装置包括钻机和取芯组件，钻机顺时针转动并向左侧推进，带动取芯组件对墙体钻取样芯；

取芯组件包括取芯筒、钻头、同轴设置于取芯筒内部的内框架以及阻力垫片；阻力垫片设置于墙体且其中心开设有用于取芯筒穿过的圆孔；取芯筒内部左端固定连接有钻头底座，钻头沿圆周方向均布铰接于钻头底座，钻头具有平行于墙体的、三角形的平推面，平推面沿顺时针方向位于前侧的棱边为切割棱、远离切割棱的角为切割角，钻头与钻头底座的铰接处位于切割棱对应的顶角处且铰接轴的轴线沿钻头底座的径向延伸；取芯筒的内部右端通过花键连接有驱动环，驱动环与钻机的输出轴连接；

内框架包括扭转环，扭转环的左端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的扭杆，每一个扭杆的左端分别与一个钻头连接，扭杆初始为伸直状态；扭转环的右端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的从动杆，从动杆的右端连接有自由环，自由环可转动地设置于驱动环，从动杆和取芯筒内周壁面之间设置有导向结构，在从动杆相对于取芯筒逆时针转动时使取芯筒具有向右运动的趋势；

从动杆上间隔设有若干从动环，每个从动环与从动杆的交接处均设置有摩擦块，摩擦块卡装在从动环上、且从动杆滑动穿过从动环和摩擦块，从动杆和摩擦块之间设置有单向传动结构，以使从动杆仅能带动未进入墙体的摩擦块同步运动，摩擦块与从动环之间设置有弹簧，取芯筒的侧壁设置有周向延伸的弧形孔，弧形孔的长度和宽度均大于摩擦块的尺寸；

钻取初期，驱动环带动取芯筒、钻头以及内框架同步运动，钻头以切割棱对墙体进行切割，在钻进至摩擦块与阻力垫片接触后摩擦块被阻力垫片挤压摩擦，摩擦块带动从动杆相对于取芯筒逆时针转动发生滞后，使扭杆发生扭转以带动钻头发生偏转，钻头向左伸出以其切割角切割墙体，摩擦块进入墙体后扭杆复位带动钻头复位。

可选地，摩擦块的左侧面设置有防脱挡板，驱动环的内侧壁设置有限位轨道，限位轨道从起点至终点沿顺时针方向厚度逐渐增加，摩擦块进入墙体后防脱挡板与限位轨道的内周壁面配合。

可选地，导向结构包括设置于传动杆上的推块和设置于取芯筒内周壁的导向轨道，推块位于导向轨道内，导向轨道从起点至终点沿逆时针方向向左延伸，初始状态下推块位于导向轨道的起点处。

可选地，摩擦块左右方向的中心处设置有周向两侧面以及内侧面三面贯通的中央通槽，左右侧壁均对应设置有三个连通中央通槽的伸缩槽，从动环的左右两侧设置有两个限位块，限位块位于两侧的伸缩槽内且能够沿两侧的伸缩槽径向滑动，从动杆滑动穿过摩擦块上位于中部的伸缩槽且同时从动环内部穿过。

可选地，单向传动结构设置于从动杆上的棘齿，摩擦块位于中部的伸缩槽内靠近棘齿的一侧设置有锁止板，摩擦块在弹簧的作用下向外移动时锁止板位于相邻两个棘齿的齿槽之间，在从动杆向左运动时，棘齿通过推动锁止板带动摩擦块向左移动。

可选地，限位轨道的内周壁面从右至左向外倾斜，防脱挡板从右至左向外倾斜。

可选地，摩擦块的外侧面的每个棱边均设置有倒角。

可选地，取样装置还包括钻机固定座，钻机固定座上设置有进给装置，钻机安装于进给装置，进给装置上设置有用于操作进给装置进给的推柄。

本发明的有益效果是：本发明的一种智能建筑物混凝土强度检测装置包括取样装置，取样装置的钻头可转动的设置在取芯筒上，取芯筒和连接钻机的驱动环能够相对滑动，内框架可转动的设置于驱动环且与钻头连接；钻取初期，取芯组件正常进给取芯，在进给至内框架的摩擦块与安装于墙体的阻力垫片接触时，内框架相对于取芯筒转动发生滞后，使得内框架的扭杆发生扭转，带动钻头发生偏转，因为导向结构的作用，取芯筒和钻头保持当前位置，钻头向左伸出以其切割角对墙体进行切割，将墙体钻进出一个锥槽；如果此时墙体打通，钻取结束，钻头以切割角切割增加切割应力配合扭杆扭转对样芯前端的包裹，更有利于样芯的完整取出，同时减小对墙体钻通端的破坏，如果墙体未打通；摩擦块进入墙体，摩擦阻力消失(或者减小)，扭杆复位，钻头复位，将上阶段的锥槽补齐，等待下一个摩擦块的进入。以此在第一个摩擦块进入墙体之后，说明钻取进入最后即将贯通的阶段，在此阶段钻头以试探式的钻进方式前进，且在试探过程中钻头交替改变钻进形态，避免持续大力钻进造成墙体即将贯穿的一端被撕裂，保护墙体同时保证样芯完整。

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，本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。

图1为本发明的一种智能建筑物混凝土强度检测装置中取样装置的使用示意图；

图2为图1中A处局部放大图；

图3为本发明中取芯组件的内部结构示意图；

图4为图3中B处局部放大图；

图5为本发明中从动杆、从动环以及摩擦块的连接结构示意图；

图6为本发明中摩擦块的结构示意图；

图7为本发明中取芯筒的内部结构示意图；

图8为本发明中初始状态扭杆和钻头的状态示意图；

图9为本发明中扭杆扭转、钻头伸出的状态示意图；

图10为本发明中钻头的结构示意图。

图中：1、墙体；11、阻力垫片；2、取芯筒；21、导向轨道；22、限位轨道；23、弧形孔；3、驱动环；31、钻头底座；32、扭杆；33、扭转环；34、从动环；341、限位块；342、弹簧；35、摩擦块；351、伸缩槽；352、防脱挡板；353、锁止板；36、从动杆；361、推块；37、自由环；4、钻头；5、钻机；51、钻机固定座；52、推柄；41、锥面；42、平推面。

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的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。

本发明的一种智能建筑物混凝土强度检测装置包括取样装置和测评装置(图中未示出)，取样装置用于在建筑物上钻取样芯，测评装置用于对钻取的样芯进行多方位测试，以获取混凝土的强度、硬度、抗拉、抗剪以及抗参等物理性能。

如图1至图10所示，取样装置包括钻机5和取芯组件，取芯组件与钻机5的输出轴连接，使用时将取芯组件对准墙体，开启钻机5并手持钻机5向左侧推进，使得钻机5在从右至左的进给过程中带动取芯组件对墙体1进行钻取样芯。在本发明其他的实施例中，取样装置还包括钻机固定座51，钻机固定座51上设置有进给装置，钻机5安装于进给装置，使用时将钻机固定座51安装于墙体1的预设位置，操作进给装置的推柄52控制钻机5向左进给，操作方便，同时能够保证进给方向始终处于直线状态，避免进给偏斜。

取芯组件包括取芯筒2、钻头4、同轴设置于取芯筒2内部的内框架以及阻力垫片11；阻力垫片11设置于墙体1且其中心开设有用于取芯筒2穿过的圆孔；取芯筒2内部左端固定连接有钻头底座31，钻头4沿圆周方向均布铰接于钻头底座31且延伸出取芯筒2，钻头4具有平行于墙体1的、三角形的平推面42，平推面42沿顺时针方向位于前侧的棱边为切割棱，远离切割棱的角为具有尖端的切割角(也就是钻头4基体为长方体，在长方体上以其相邻三个面的对角线围合的锥面41为切面切去一个三棱柱形成，如图10所示)，钻头4与钻头底座31的铰接处位于切割棱对应的顶角处且铰接轴的轴线沿钻头底座31的径向延伸，钻头4正常钻取时以切割棱对墙体1进行切割；取芯筒2的内部右端通过花键连接有驱动环3，以使取芯筒2能够随驱动环3转动且能够相对于驱动环3轴向移动，驱动环3与钻机5的输出轴连接。

内框架包括扭转环33，扭转环33的左端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的扭杆32，每一个扭杆32的左端分别与一个钻头4连接，扭杆32初始为伸直状态，在受到较大的扭力时可发生扭转，扭力消失或较小时复位；扭转环33的右端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的从动杆36，从动杆36的右端连接有自由环37，自由环37可转动地设置于驱动环3。

从动杆36上间隔设有若干从动环34，每个从动环34与从动杆36的交接处均设置有摩擦块35，摩擦块35沿径向可滑动地卡装在从动环34上、从动杆36从摩擦块35以及从动环34的内部滑动穿过，摩擦块35和从动杆36之间设置有单向传动结构，以使从动杆36仅能带动未进入墙体1的摩擦块35同步运动，摩擦块35与从动环34之间设置有弹簧342，弹簧342促使摩擦块35向远离从动环34轴线的方向运动，取芯筒2的侧壁设置有用于摩擦块35穿出的周向延伸的弧形孔23，弧形孔23的长度和宽度均大于摩擦块35的尺寸，初始状态下，摩擦块35位于弧形孔23顺时针方向侧的前端，且在左右方向位于弧形孔23的右侧。

钻取初期，驱动环3带动取芯筒2、钻头4以及内框架同步运动，钻头4以切割棱对墙体1进行切割，在钻进至摩擦块35与阻力垫片11接触后摩擦块35能够被阻力垫片11挤压，且两者之间会产生摩擦阻力，摩擦块35在摩擦阻力的作用下带动从动杆36相对于取芯筒2逆时针转动发生滞后，使得扭杆32发生扭转以带动钻头4发生偏转，从动杆36和取芯筒2内周壁面之间设置有导向结构，在从动杆36相对于取芯筒2逆时针转动时使取芯筒2具有向右运动的趋势，以此使驱动环3对取芯筒2向左的推进力和取芯筒2向右运动的力相平衡，取芯筒2和钻头4保持当前位置，驱动环3的进给量等于扭杆32扭转的压缩量，钻头4向左伸出以其切割角对墙体1进行切割，将墙体1钻进出一个锥槽。如果此时墙体1打通，钻取结束，钻头4以切割角切割增加切割应力配合扭杆32扭转对样芯前端的包裹，更有利于样芯的完整取出，同时减小对墙体1钻通端的破坏，如果墙体1未打通，摩擦块35进入墙体1，摩擦阻力消失(或者减小)，扭杆32复位，钻头4复位，将上阶段的锥槽补齐，等待下一个摩擦块35的进入。以此在第一个摩擦块35进入墙体1之后，钻头4以试探式的钻进方式前进，避免持续大力钻进造成墙体1即将贯穿的一端被撕裂，保护墙体1同时保证样芯完整。

摩擦块35的左侧面设置有防脱挡板352，驱动环3的内侧壁设置有限位轨道22，限位轨道22从起点至终点沿顺时针方向厚度逐渐增加。摩擦块35的外侧面的每个棱边均设置有倒角，便于摩擦块35与阻力垫片11配合同时便于摩擦块35进入墙体1，摩擦块35进入墙体1后与阻力垫片11脱离，随即防脱挡板352与限位轨道22的内周壁面配合，摩擦块35与阻力垫片11的阻力消失进而在扭杆32的作用下顺时针转动复位，防脱挡板352沿限位轨道22滑动并逐渐被限位轨道22挤压，进而脱离与墙体1的接触，减小与墙体1之间的摩擦力。

限位轨道22的内周壁面从右至左向外倾斜，防脱挡板352从右至左向外倾斜，以此使得防脱挡板352与限位轨道22贴合后，取芯筒2能够即刻带动摩擦块35向左运动，避免摩擦块35在墙体1内停留。

导向结构包括设置于传动杆上的推块361和设置于取芯筒2内周壁的导向轨道21，推块361位于导向轨道21内，导向轨道21从起点至终点沿逆时针方向向左延伸。初始状态下推块361位于导向轨道21的起点处，在钻取初期，从动杆36与取芯筒2同步转动，推块361在导向轨道21内静止；在摩擦块35与阻力垫片11接触后，从动杆36相对于取芯筒2逆时针转动，推块361沿导向轨道21运动，使取芯筒2具有向右运动的趋势。

摩擦块35左右方向的中心处设置有周向两侧面以及内侧面三面贯通的中央通槽，左右侧壁均对应设置有三个连通中央通槽的伸缩槽351，从动环34对应摩擦块35的左右两侧均设置有两个限位块341，限位块341位于两侧的伸缩槽351内且能够沿两侧的伸缩槽351径向滑动，以使得摩擦块35与从动环34完成卡装，从动杆36滑动穿过摩擦块35上位于中部的伸缩槽351且同时从动环34内部穿过，弹簧342位于中央通槽内且沿径向方向连接从动环34和摩擦块35。

从动杆36上设置有棘齿，摩擦块35位于中部的伸缩槽351内靠近棘齿的一侧设置有锁止板353，摩擦块35在弹簧342的作用下向外移动时锁止板353位于相邻两个棘齿的齿槽之间，在从动杆36向左运动时，棘齿通过推动锁止板353带动摩擦块35向左移动，在摩擦块35下压进入墙体1内之后，锁止板353与棘齿槽脱离，进而使得从动杆36与摩擦块35脱离，棘齿和锁止板353构成上述单向传动结构。

以下详细描述本发明的工作原理和工作过程，装置工作时，初始状态如图8所示，扭杆32处于伸直状态，钻头4的平推面42与墙体1平行，摩擦块35位于取芯筒2侧壁弧形孔23顺时针方向侧的前端，摩擦块35在弹簧342的弹力作用下向远离取芯筒2轴线的方向运动且延伸出取芯筒2的侧壁，此时，摩擦块35的外圆直径大于阻力垫片11的通孔直径。

装置工作时，启动钻机5并将钻机5向左推进，钻机5通过驱动环3带动取芯筒2、钻头4以及内框架同步转动，并通过内框架带动取芯筒2和钻头4向左推进，钻头4在向左推进且顺时针转动时其平推面42的切割棱(较宽的棱边)对墙体1进行切割。此时，推块361位于导向轨道21内的起始端，且与导向轨道21的相对位置保持不变。

当钻取至预设深度后，第一个摩擦块35逐渐与阻力垫片11接触并被阻力垫片11下压，摩擦块35与阻力垫片11摩擦配合产生摩擦阻力，因摩擦阻力的作用，摩擦块35带动扭转环、从动环34、从动杆36和自由环37相对于取芯筒2逆时针转动而产生滞后，摩擦块35逐渐靠近取芯筒2侧壁弧形孔23顺时针方向侧的后端，使钻头4底座的转动逐渐快于扭转环，进而使扭杆32产生扭转，钻头4底座和扭转环之间的距离减小。

此时，驱动环3处于持续推进状态，由于推块361与导向轨道21配合，推块361在限位轨道22内逆时针转动并向前移动使取芯筒2具有向右的运动趋势，因此驱动环3继续推进，但取芯筒2不再推进，相当于钻头4不再推进，且驱动环3的推进量等于扭杆32扭转产生的压缩量，钻头4底座保持在当前的钻进深度，由于扭杆32与钻头4连接，扭杆32发生扭转会使钻头4发生偏转，钻头4偏转时可视为头部相对钻头4底座伸出，也就是钻头4上的切割角(锥面41与其他三面形成的顶点)向前伸出(如图9所示)，钻头4转动时会将墙体1钻进出了一个锥槽。同时在钻头4改变形态进行钻进的时候，扭杆32在扭转的过程中也会对样芯进行包裹并施加更大的转矩。

如果此时墙体1即将打通，那么改变钻头4的钻进方式(以尖部钻进)能够使得钻进时应力更加集中，同时扭杆32对样芯的前端施加更大的转矩，在钻通墙体1时更利于将墙体1完整打通，使出口处的墙体1被破坏的程度降低，保证所取样芯的完整性。

如果此时墙体1未能打通，那么摩擦块35将进入墙体1内与阻力垫片11逐渐脱离，同时摩擦块35被墙体1挤压后其上的锁止板353与从动杆36上的棘齿脱离配合，从动杆36的移动不再推动进入墙体1内的摩擦块35的移动。摩擦块35进入墙体1后，由于摩擦阻力消失或减小，扭杆32复位，钻头4旋转复位，取芯筒2在推块361与导向轨道21的配合作用下以快于驱动坏的速度向前运动且其后端逐渐与驱动环3对齐，钻头4会将上个阶段钻进的锥槽再次钻进为平槽，然后进入到下一个摩擦块35与阻力垫片11配合、钻头4状态改变的过程。此处需要说明的是，摩擦块35进入墙体1后，防脱挡板352随即进入摩限位轨道22内，在扭杆32带动摩擦块35顺时针回位的过程中，防脱挡板352沿摩限位轨道22运动，因限位轨道22在防脱挡板352的运动方向逐渐加厚，摩擦块35被限位轨道22进一步挤压，进而与墙壁脱离接触以减小摩擦，同时因防脱挡板352与限位轨道22的配合，取芯筒2向左移动时带动墙体1内部的摩擦块35同步向左运动，等待下一个摩擦块35进入墙体1。

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)

1.一种智能建筑物混凝土强度检测装置，包括取样装置和测评装置，其特征在于：取样装置包括钻机和取芯组件，钻机顺时针转动并向左侧推进，带动取芯组件对墙体钻取样芯；

取芯组件包括取芯筒、钻头、同轴设置于取芯筒内部的内框架以及阻力垫片；阻力垫片设置于墙体且其中心开设有用于取芯筒穿过的圆孔；取芯筒内部左端固定连接有钻头底座，钻头沿圆周方向均布铰接于钻头底座，钻头具有平行于墙体的、三角形的平推面，平推面沿顺时针方向位于前侧的棱边为切割棱、远离切割棱的角为切割角，钻头与钻头底座的铰接处位于切割棱对应的顶角处且铰接轴的轴线沿钻头底座的径向延伸；取芯筒的内部右端通过花键连接有驱动环，驱动环与钻机的输出轴连接；

内框架包括扭转环，扭转环的左端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的扭杆，每一个扭杆的左端分别与一个钻头连接，扭杆初始为伸直状态；扭转环的右端连接有若干径向延伸且沿圆周方向均布的从动杆，从动杆的右端连接有自由环，自由环可转动地设置于驱动环，从动杆和取芯筒内周壁面之间设置有导向结构，在从动杆相对于取芯筒逆时针转动时使取芯筒具有向右运动的趋势；

从动杆上间隔设有若干从动环，每个从动环与从动杆的交接处均设置有摩擦块，摩擦块卡装在从动环上、且从动杆滑动穿过从动环和摩擦块，从动杆和摩擦块之间设置有单向传动结构，以使从动杆仅能带动未进入墙体的摩擦块同步运动，摩擦块与从动环之间设置有弹簧，取芯筒的侧壁设置有周向延伸的弧形孔，弧形孔的长度和宽度均大于摩擦块的尺寸；

钻取初期，驱动环带动取芯筒、钻头以及内框架同步运动，钻头以切割棱对墙体进行切割，在钻进至摩擦块与阻力垫片接触后摩擦块被阻力垫片挤压摩擦，摩擦块带动从动杆相对于取芯筒逆时针转动发生滞后，使扭杆发生扭转以带动钻头发生偏转，钻头向左伸出以其切割角切割墙体，摩擦块进入墙体后扭杆复位带动钻头复位。

2.根据权利要求1所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：摩擦块的左侧面设置有防脱挡板，驱动环的内侧壁设置有限位轨道，限位轨道从起点至终点沿顺时针方向厚度逐渐增加，摩擦块进入墙体后防脱挡板与限位轨道的内周壁面配合。

3.根据权利要求1所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：导向结构包括设置于传动杆上的推块和设置于取芯筒内周壁的导向轨道，推块位于导向轨道内，导向轨道从起点至终点沿逆时针方向向左延伸，初始状态下推块位于导向轨道的起点处。

4.根据权利要求1所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：摩擦块左右方向的中心处设置有周向两侧面以及内侧面三面贯通的中央通槽，左右侧壁均对应设置有三个连通中央通槽的伸缩槽，从动环的左右两侧设置有两个限位块，限位块位于两侧的伸缩槽内且能够沿两侧的伸缩槽径向滑动，从动杆滑动穿过摩擦块上位于中部的伸缩槽且同时从动环内部穿过。

5.根据权利要求4所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：单向传动结构设置于从动杆上的棘齿，摩擦块位于中部的伸缩槽内靠近棘齿的一侧设置有锁止板，摩擦块在弹簧的作用下向外移动时锁止板位于相邻两个棘齿的齿槽之间，在从动杆向左运动时，棘齿通过推动锁止板带动摩擦块向左移动。

6.根据权利要求2所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：限位轨道的内周壁面从右至左向外倾斜，防脱挡板从右至左向外倾斜。

7.根据权利要求1所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：摩擦块的外侧面的每个棱边均设置有倒角。

8.根据权利要求1所述的一种智能建筑物混凝土强度检测装置，其特征在于：取样装置还包括钻机固定座，钻机固定座上设置有进给装置，钻机安装于进给装置，进给装置上设置有用于操作进给装置进给的推柄。

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