CN114136691B - 一种灵便钻进式取土仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灵便钻进式取土仪器，包括取样筒、升降顶杆、拼接筒、上驱动机构、动力转换机构和固定座；上驱动机构包括上固定架、手摇轮和摇柄，动力转换机构包括传动轮、锥齿轮组、传动轴、螺杆和升降齿架；传动轮与手摇轮传动连接，锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮；传动轴的上端固定在第二锥齿轮的中部，其下端固定在螺杆的中部，传动筒侧壁上设置有限位架，所述升降齿架的内外两侧分别设置有螺齿和限位块，限位块匹配套装在限位槽，螺杆的下部设置有升降顶杆，升降顶杆固定在取样筒的上部；固定座卡装在固定筒的外侧；本发明通过构件的简单装置组合，整体结构可以拆卸，操作简单，便于携带，使得取土更加高效便捷。

Description

一种灵便钻进式取土仪器

技术领域

本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种灵便钻进式取土仪器。

背景技术

在进行土体实验之前首要的任务是土样的获取。在获取原状土体时，一般选择在现场取样。当土体不易获取时，通常采用辅助工具进行钻孔取样。在钻孔取样过程中，取土器是保证从钻孔中采取原状土样的重要工具，而取土器的设计又受着多种因素的影响。近年来其取土器的是朝着管壁薄、密封性能好，能有较强的抽吸力的方向发展。只有较好的取样工具，才能取出有真实性，代表性的土样，尤其是软土地层的取样更为重要。

①在现有取土器的结构及与操作方式的组合不足以有效克服土体阻力—取样困难，未能发挥出取土器省时省力的特点。②现有结构及与操作方式组合不足以有效减小土样扰动压缩，在一些简单、常规取土器应用时，其取土效果也不甚理想。有效克服土体阻力是取土器研究及发展的关键，要使取土器应用得心应手，真正发挥其取土省时、省力、省费用的特点，还必须具备扰动小、易脱土功能。③进行5米及以下土体取样时，常规简易取样工具如－洛阳铲，由于工艺制作等原因，其端头与土体接触时在很大程度上不能满足取土要求。而专用的取土仪器移动较为不便，且价格昂贵，不能满足其适用性、经济性。

基于此，研究一种灵便钻进式取土仪器是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种灵便钻进式取土仪器，有效的解决了现有设备中存在的操作不便，使用耗时，外出采用携带不便和使用费力的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种灵便钻进式取土仪器，包括取样筒、升降顶杆、拼接筒、上驱动机构、动力转换机构和固定座；所述拼接筒包括由下至上依次拼接的固定筒、传动筒和驱动筒；所述上驱动机构包括上固定架、手摇轮和摇柄，所述上固定架固定在驱动筒上，其上通过转轴设置有手摇轮，手摇轮上设置有摇柄；所述动力转换机构包括传动轮、锥齿轮组、传动轴、螺杆和升降齿架；所述传动轮的中心固定有转轴，转轴的端部通过轴承或轴套安装在传动筒的内壁上，所述传动轮与手摇轮传动连接，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中第一锥齿轮固定在转轴上，第二锥齿轮处于转轴的下部，并与第一锥齿轮啮合；所述传动轴的上端固定在第二锥齿轮的中部，其下端固定在螺杆的中部，所述传动筒侧壁上设置有限位架，其上沿竖向设置有限位槽，所述升降齿架的内外两侧分别设置有螺齿和限位块，限位块匹配套装在限位槽，螺齿与螺杆的螺纹槽匹配嵌套；所述螺杆的下部设置有升降顶杆，所述升降顶杆固定在取样筒的上部；所述固定座卡装在固定筒的外侧。

进一步的，所述固定座包括锚固板、C形包套、调节架、调节螺杆、定位杆和顶板；所述C形包套的外侧固定有锚固板和调节架，锚固板的底部设置有防滑齿或和锚固杆；所述调节架内设置有调节板，调节螺杆同时螺纹连接在调节架和调节板上，顶板位于C形包套的内侧，C形包套上设置有定位孔，所述定位杆贯穿定位孔，并连接顶板和调节板。

进一步的，所述第一锥齿轮设置有两个，两个第一锥齿轮对称设置在传动轮的两侧，并同时与第二锥齿轮啮合。

进一步的，升降齿架为螺纹管，其内侧设置有内螺纹，外侧设置有限位块，所述内螺纹和限位块分别与螺杆和限位槽适配。

进一步的，所述驱动筒内设置有加固组件，所述加固组件包括中心螺杆、升降螺套、转套、折叠臂、内加固板和外加固板；所述驱动筒沿竖向设置有让位孔，所述内加固板的上下两侧通过伸缩杆连接有转套，所述转套内转动设置有中心螺杆，所述升降螺套螺纹连接在中心螺杆上，所述折叠臂的两端铰接在升降螺套和下部的转套上，其中部穿过让位孔，并通过铰接座连接在外加固板上。

进一步的，所述取样筒的上部设置有顶孔，其内部设置有顶板，所述固定筒的侧壁设置有顶杆，顶杆与顶孔适配。

进一步的，所述升降顶杆上固定有安装板，所述安装板上设置有电机，电机的转轴上设置有动力齿轮，所述升降顶杆通过轴套转动设置在取样筒的上部，取样筒的上部设置有齿圈，所述齿圈与动力齿轮啮合。

进一步的，所述传动轮与手摇轮通过皮带传动连接，在驱动筒内设置有隔板，隔板上设置有让皮带通过的通孔。

进一步的，所述手摇轮的两侧均设置有摇柄。

进一步的，所述取样筒的上部设置有连接座，所述升降顶杆套装在连接座内，并通过贯穿的锁丝锁死。

本发明的有益效果：本发明针对外出便携式取土的使用场景设置了能够多组对接式的拼接筒结构，拼接筒基本包括三部分，即位于下部的固定筒、中部的传动筒和上部的驱动筒，其中驱动筒上设置有手摇轮结构，传动筒内设置有锥齿轮组和螺杆结构，本发明着重与利用上部的上部旋转动力，并通过锥齿轮组和螺杆结构转换为向下的压力，由操作者站立操作摇柄，并通过动力转换后变为向下顶压取样筒的动力，具体的首先由竖向旋转通过锥齿轮组变为水平旋转，利用水平旋转将动力施加给螺杆，螺杆带动升降齿架上下移动，进而将水平旋转转换为竖直向下的压力或者竖直向上的拔力，且整体结构能够在任意状态下具有自锁能力。

同时本发明在驱动筒内设置有加强组件，在面对操作者摇动摇柄时，遥杆将作用力传递给驱动筒，加强组件能够提高驱动筒的整体结构强度，避免驱动筒变形。

同时，本发明中取样筒的内设置有顶板，其上部设有顶孔，利用取样筒的上下升降功能，使取样筒深入土层或者从土层提升至高处，然后使顶杆深入顶孔，并顶触顶板，将土样从取样筒内自动顶出。

同时本发明中对取样筒的结构进一步改进，在取样筒的上部设置了齿圈，利用电机驱动动力齿轮转动，使取样筒能够以一定的旋转姿态进入土层，不单单依靠取样筒前端的刀头下压深入土层，还具有一定的自旋能力，提高了深入土层的效率和强度。

由此，本发明提供一种灵便钻进式取土仪器，通过构件的简单装置组合，使得取土更加高效便捷。利用与手摇式驱动装置相连接的链条向下传力，通过传动轮与锥齿轮组的齿轮咬合力带动螺栓杆件旋转，进而带动取样筒下压取土， 操作者可以站立摇动摇柄，操作简单，并通过传动转换为向下的取土压力，并利用固定在锚固与土层克服反作用力，实现向下取土的目的，整体结构可以拆卸，便于携带，为人们提供了便利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为图2的正视图。

图4为升降齿架的结构进一步说明。

图5为加固组件的结构示意图。

图6为加固组件的剖视图。

图7为本发明的使用状态图。

图8为顶杆和顶板的结构示意图。

图9为顶孔的结构示意图。

图10为取样筒驱动旋转的结构示意图。

图11为齿圈以及动力齿轮的结构示意图。

图12为固定座的结构示意图。

图中的标号为：1为取样筒，2为固定筒，3为传动筒，4为驱动筒，5为手摇轮，6为上固定架，7为摇柄，8为皮带，9为传动轮，10为第一锥齿轮，11为第二锥齿轮，12为传动轴，13为螺杆，14为限位架，15为升降齿架，151为螺纹管，152为限位块，153为设内螺纹，16为升降顶杆，17为中心螺杆，18为外加固板，19为转套，20为内加固板，21为伸缩杆，22为升降螺套、23为折叠臂，24为固定座，241为C形包套，242为锚固板，243为调节架，244为调节板，245为调节螺杆，246为定位杆，247为顶板；25为锚固杆，26为顶孔，27为顶板，28为顶杆，29为电机，30为动力齿轮，31为齿圈，32为隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：具体实施本实施例旨在提供一种灵便钻进式取土仪器，主要用于建筑技术领域软土层取原状土，针对常规取土器具中由于制作工艺等因素存在的缺陷，致使取土器在土样获取时，由于取土器的结构形式限制难以获取完整的原状土样。同时常规取土器在取土时由于土样的物理状态，致使取土难度增大，取土次数的增加，进而导致取土效益降低。此外取土器提升过程中由于与孔壁的摩擦带动孔壁土，也会造成土体的扰动。基于此，本实施例通过设置普通空心钻头加装螺栓，依靠螺帽与螺栓杆件的相互作用带动钻头向下切土。由于钻头设计结构形式呈现闭合环形式，则尽可能地满足取土时原状土样的要求，同时能够保证土样的完整性。

如图1中所示，一种灵便钻进式取土仪器，包括取样筒1、升降顶杆16、拼接筒、上驱动机构、动力转换机构和固定座；拼接筒为外部固定结构，其底部与固定座24连接，固定座24固定与地面上并克服取样筒1的反作用力，整体结构有上部施加动力手摇旋转动力，并通过一系列的传动转换，将手摇动力转换为向下的推力，驱动取样筒向下深入土层内部，反转手摇轮即可将取样筒反向提升。

具体的结构中，拼接筒为可拼接结构，这种结构可以便于拆除携带，针对与户外采用较为适用，拆除后放置于工具包内携带，占地空间小，较为适用，具体的结构中，拼接筒包括由下至上依次拼接的固定筒2、传动筒3和驱动筒4，各筒之间的连接可以拼接然后通过螺栓固定，或者螺纹拼接等方式实现。

上驱动机构作为动力的施加结构，其为手动摇动结构，本实施例通过拼接筒将高度提升，并适配与操作者基本身高，其中上驱动机构包括上固定架6、手摇轮5和摇柄7，上固定架6的支腿固定在驱动筒4上，支腿与驱动筒可以为一体结构或者可拆除结构，上固定架6设置有轴座，轴座上架设有转轴，转轴的中部设置有手摇轮5，手摇轮上设置有摇柄7；如图1中展示，手摇轮的两侧均设置有摇柄，操作者双手摇动摇柄能够驱使手摇轮转动。

为了进一步提高驱动筒的结构强度，在驱动筒4内设置有隔板32，隔板32顶撑在驱动筒4的侧壁上，传动轮9与手摇轮5通过皮带8传动连接，隔板32上设置有让皮带通过的通孔，该隔板结构还能避免皮带相互缠绕。

动力转换机构包括传动轮9、锥齿轮组、传动轴、螺杆和升降齿架15；本实施例中动力转转结构分为两部分，竖向旋转转换为水平旋转，水平旋转转换为竖向压力。

其中为了实现竖向旋转转换为水平旋转，本实施例主要利用锥齿轮组实现，在传动轮9的中心固定有转轴，转轴的端部通过轴承或轴套安装在传动筒的内壁上，传动轮9与手摇轮5传动连接，锥齿轮组包括第一锥齿轮10和第二锥齿轮11，其中第一锥齿轮10固定在转轴上，手摇轮5转动带动传动轮9以及转轴旋转，进而带动第一锥齿轮10旋转，第二锥齿轮11处于转轴的下部，并与第一锥齿轮10啮合，具体的第一锥齿轮10设置有两个，两个第一锥齿轮对称设置在传动轮的两侧，并同时与第二锥齿轮啮合驱动第二锥齿轮11转动。

第二阶段的动力转换为水平旋转转换为竖向压力，在结构上利用螺杆结构实现，具体的将传动轴12的上端固定在第二锥齿轮11的中部，传动轴11下端固定在螺杆13的中部，第二锥齿轮11带动传动轴12旋转，进而驱使螺杆13旋转，在传动筒3侧壁上设置有限位架14，其上沿竖向设置有限位槽，升降齿架15的内外两侧分别设置有螺齿和限位块152，限位块152匹配套装在限位槽，螺齿与螺杆13的螺纹槽匹配嵌套；限位槽与限位块现在升降齿轮结构，使螺杆自转，进而使升降齿轮向下运动。

本实施例在向下运动的螺杆13的下部设置有升降顶杆16，升降顶杆16固定在取样筒1的上部，所述固定座24卡装在固定筒2的外侧，取样筒1的结构中，其前端这种为刀头，便于深入土层，在连接结构中，可以在取样筒的上部设置有连接座，升降顶杆套装在连接座内，并通过贯穿的锁丝锁死，这种结构能够允许取样筒进行拆卸，来更换不同的取样筒，或者在取样完毕后将取样筒取下。

由此，本实施例利用上部旋转动力，并通过锥齿轮组和螺杆结构转换为向下的压力，由操作者站立操作摇柄，并通过动力转换后变为向下顶压取样筒的动力，首先由竖向旋转通过锥齿轮组变为水平旋转，利用水平旋转将动力施加给螺杆，螺杆带动升降齿架上下移动，进而将水平旋转转换为竖直向下的压力或者竖直向上的拔力，且整体结构能够在任意状态下具有自锁能力，并可适当的设置手摇轮、传动轮和锥齿轮组轮径大小，操作省力，且整体可拆卸，便于携带。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对固定座的结构进一步说明。

如图12中所示，固定座24包括锚固板242、C形包套241、调节架243、调节螺杆245、定位杆246和顶板247； C形包套241的外侧固定有锚固板242和调节架243，锚固板242的底部设置有防滑齿或和锚固杆25，其用于固定与地面上建立固定连接关系，使拼接筒能够克服取样筒深入土层产生的反作用力，使拼接筒在竖向能够保持。

为了与拼接筒建立固定关系，调节架243固定在C形包套241上，并在其内设置有调节板244，调节螺杆245同时螺纹连接在调节架243和调节板244上，顶板247位于C形包套241的内侧，C形包套241上设置有定位孔，定位杆246贯穿定位孔，并连接顶板247和调节板244。

本实施例中能够允许拼接筒适当深入地下，能够采集更深处的土样，固定座与拼接筒的连接关系中，并不限于单单与固定筒连接，利用锚固板的固定能力，建立固定基础，允许拼接筒向下深入取深层土，采集深层图的目的，然后利用调节结构顶紧。

同时进一步的方案中，为了加强顶板与拼接筒之间的固定强度，可以在拼接筒的外侧设置向上的上倒齿，顶板247上设置向下的下倒齿，上倒齿和下倒齿匹配拼接在一起，并借助于顶板的推力实现锁紧。

实施例3：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对升降齿架15的结构进一步说明。

本实施例如4中展示，升降齿架15为螺纹管151，其内侧设置有内螺纹153，外侧设置有限位块152，所述内螺纹153和限位块152分别与螺杆13和限位槽适配。

本实施例利用内螺纹与升降齿架建立螺纹连接关系，利用限位块与限位槽的适配限制螺纹管的位置，避免其自转，实现水平旋转动力转换为竖向推力的目的。

实施例4：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对增设了加固组件。

如图5-6中展示，驱动筒内设置有加固组件，加固组件包括中心螺杆17、升降螺套22、转套19、折叠臂23、内加固板18和外加固板20；驱动筒4沿竖向设置有让位孔，内加固板20的上下两侧通过伸缩杆21连接有转套19，转套19内转动设置有中心螺杆17，升降螺套22螺纹连接在中心螺杆17上，折叠臂23的两端铰接在升降螺套和下部的转套19上，其中部穿过让位孔，并通过铰接座连接在外加固板18上。

本实施例利用中心螺杆17作为驱动，其实上端可施加旋转动力，并驱使升降螺套22沿中心螺杆17升降，进而使折叠臂展开或者折叠，在展开状态下，折叠臂23的外端向内移动，并使其外端的外加固板顶紧驱动筒的外侧，而内加固板20通过伸缩杆21顶触在驱动筒4的内壁上，伸缩杆21的结构中，可以为中部螺套，两侧反螺纹螺杆的结构，转动中部螺套能够使两两侧的反螺纹螺杆同步向内，由此，本实施例在驱动筒的外侧和内侧设置了加强板结构，提高了驱动筒的整体结构强度，在面对操作者摇动摇柄时，遥杆将作用力传递给驱动筒，加强组件能够提高驱动筒的整体结构强度，避免驱动筒变形。

实施例5：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对取样筒的结构进一步说明。

本实施例如图7中展示，在取样筒的上部设置有顶孔26，其内部设置有顶板27，固定筒2的侧壁设置有顶杆28，顶杆28与顶孔26适配。

本实施例中，主要用于实现自动取土作业，利用取样筒的上下升降功能，使取样筒深入土层或者从土层提升至高处，然后使顶杆深入顶孔，并顶触顶板，将土样从取样筒内自动顶出。

实施例6：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例能够允许取样筒旋转。

如图8-9中展示，升降顶杆上固定有安装板，所述安装板上设置有电机29，电机29的转轴上设置有动力齿轮30，升降顶杆16通过轴套转动设置在取样筒1的上部，取样筒1的上部设置有齿圈31，所述齿圈31与动力齿轮30啮合。

本实施例利用安装板与升降顶杆固定连接，并跟随其同步运动，并以安装板为固定基础设置了电机29，电机29驱动动力齿轮30旋转，动力齿轮30与齿圈啮合，使取样筒能够转动，并利用轴套克服旋转，并提供向下压力。

进一步的实施方式中，取样筒1可以包括内筒和外筒，内筒和外筒通过可转动套装在一起，具体的可以在内筒和外筒的侧壁上交替设置有环形槽和环形块，并根据需要加装在环形块的内侧加装滚珠，环形块与环形槽适配套装，且能相互转动，从而使外筒绕内筒旋转，并与齿圈31，升降顶杆16与内筒固定连接，并可将动力齿轮30的转轴通过轴承连接在内筒的上壁上，由此，由内筒接收向下压力，外筒接收旋转动力，连着连接由内筒带动外筒沿竖向上下运动。

实施例7：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例进一步对取样筒的结构进一步说明。。

本实施例根据需要可在外筒的外侧沿轴向设置有肋条，肋条上可设置有气孔，气孔可外接气管，其设置目的为避免取样筒在向上提起时，其侧壁与土层过分接触，造成取样筒的前端与土层之间产生真空，造成取样筒提出困难。

Claims (8)

1.一种灵便钻进式取土仪器，其特征在于：包括取样筒、升降顶杆、拼接筒、上驱动机构、动力转换机构和固定座；所述拼接筒包括由下至上依次拼接的固定筒、传动筒和驱动筒；所述上驱动机构包括上固定架、手摇轮和摇柄，所述上固定架固定在驱动筒上，其上通过转轴设置有手摇轮，手摇轮上设置有摇柄；所述动力转换机构包括传动轮、锥齿轮组、传动轴、螺杆和升降齿架；所述传动轮的中心固定有转轴，转轴的端部通过轴承或轴套安装在传动筒的内壁上，所述传动轮与手摇轮传动连接，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中第一锥齿轮固定在转轴上，第二锥齿轮处于转轴的下部，并与第一锥齿轮啮合；所述传动轴的上端固定在第二锥齿轮的中部，其下端固定在螺杆的中部，所述传动筒侧壁上设置有限位架，其上沿竖向设置有限位槽，所述升降齿架的内外两侧分别设置有螺齿和限位块，限位块匹配套装在限位槽，螺齿与螺杆的螺纹槽匹配嵌套；所述螺杆的下部设置有升降顶杆，所述升降顶杆固定在取样筒的上部；所述固定座卡装在固定筒的外侧，所述固定座包括锚固板、C形包套、调节架、调节螺杆、定位杆和顶板；所述C形包套的外侧固定有锚固板和调节架，锚固板的底部设置有防滑齿或和锚固杆；所述调节架内设置有调节板，调节螺杆同时螺纹连接在调节架和调节板上，顶板位于C形包套的内侧，C形包套上设置有定位孔，所述定位杆贯穿定位孔，并连接顶板和调节板，所述驱动筒内设置有加固组件，所述加固组件包括中心螺杆、升降螺套、转套、折叠臂、内加固板和外加固板；所述驱动筒沿竖向设置有让位孔，所述内加固板的上下两侧通过伸缩杆连接有转套，所述转套内转动设置有中心螺杆，所述升降螺套螺纹连接在中心螺杆上，所述折叠臂的两端铰接在升降螺套和下部的转套上，其中部穿过让位孔，并通过铰接座连接在外加固板上。

2.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述第一锥齿轮设置有两个，两个第一锥齿轮对称设置在传动轮的两侧，并同时与第二锥齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：升降齿架为螺纹管，其内侧设置有内螺纹，外侧设置有限位块，所述内螺纹和限位块分别与螺杆和限位槽适配。

4.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述取样筒的上部设置有顶孔，其内部设置有顶板，所述固定筒的侧壁设置有顶杆，顶杆与顶孔适配。

5.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述升降顶杆上固定有安装板，所述安装板上设置有电机，电机的转轴上设置有动力齿轮，所述升降顶杆通过轴套转动设置在取样筒的上部，取样筒的上部设置有齿圈，所述齿圈与动力齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述传动轮与手摇轮通过皮带传动连接，在驱动筒内设置有隔板，隔板上设置有让皮带通过的通孔。

7.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述手摇轮的两侧均设置有摇柄。

8.根据权利要求1所述的灵便钻进式取土仪器，其特征在于：所述取样筒的上部设置有连接座，所述升降顶杆套装在连接座内，并通过贯穿的锁丝锁死。