CN115060528A - 一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法，属于地质勘探技术领域，包括导向装置，所述导向装置内螺纹连接有扩大钻齿空心螺旋钻头，所述扩大钻齿空心螺旋钻头的顶端设置有驱动系统。本发明中，当黄土试样取样结束后，棘轮件处于静止状态，在第一支撑弹簧复位弹力的作用下，覆膜件通过缓冲槽在第二滑行连接座的表面滑动，因而覆膜件将会沿着钻头筒身的内壁旋转一周，由于覆膜件在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
Description
技术领域
本发明属于地质勘探技术领域，尤其涉及一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法。
背景技术
我国黄土地区面积约有63.5万平方公里，新建的铁路、公路、机场、房建等工程不可避免的会遇到黄土地基、黄土边坡等工程问题，而黄土类型多、性质差异大，同时原状黄土与重塑黄土性质差异大，严重影响设计标准和设计参数。如何改变普通人工取样及现有取样设备取样速度慢，对原状黄土扰动大，成样概率低等问题。
基于此，本发明设计了一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决黄土类型多、性质差异大，同时原状黄土与重塑黄土性质差异大，严重影响设计标准和设计参数。如何改变普通人工取样及现有取样设备取样速度慢，对原状黄土扰动大，成样概率低等问题，而提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，包括导向装置，所述导向装置内螺纹连接有扩大钻齿空心螺旋钻头，所述扩大钻齿空心螺旋钻头的顶端设置有驱动系统，所述扩大钻齿空心螺旋钻头内部对应供气系统的位置处还设置有覆膜组件；
所述导向装置包括导向筒；
所述扩大钻齿空心螺旋钻头包括钻头筒身，所述钻头筒身螺纹连接在导向筒的内部，所述钻头筒身的顶端焊接有锥形中间件，所述锥形中间件的顶部固定连接有联结头，所述联结头的顶端及侧端面上卡接有同一根引流管道，所述引流管道的底端沿着锥形中间件的切面接入，并且锥形中间件内部对应引流管道端口的位置处还设置有外侧转接套，所述外侧转接套的内侧壁上固定连接有若干个呈环形阵列设置的第一涡轮叶片，所述联结头的侧端面上还卡接有排污管道，并且驱动系统上对应联结头的位置处还设置有具有输气功能的供气系统。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导向装置还包括固定框架结构，所述固定框架结构的内侧嵌设有外置转接套，所述外置转接套的中上部及中下部均与固定框架结构采用杆件联结，并且外置转接套内侧壁上对应其中一个杆件的位置处开设有滑行连接口，所述滑行连接口内滑动连接有锁止座，所述锁止座的外弧面上转动连接有紧锁螺栓，所述紧锁螺栓的表面螺纹连接有螺纹连接筒内，所述螺纹连接筒卡接在固定框架结构与杆件相对一面所开设的卡接口内。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述固定框架结构下部的两侧均焊接有脚踏板，所述固定框架结构与外置转接套之间焊接横向位置设置全封闭式防护挡板，并且固定框架结构内侧临近脚踏板的位置处也焊接有防护挡板，所述固定框架结构的尺寸长*宽*高为30cm*30cm*10cm，所述固定框架结构采用截面为1cm*1cm的空心不锈钢材焊接而成。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述导向装置还包括内置关节轴，所述内置关节轴滚动连接在外置转接套内，并且内置关节轴的外球面与锁止座的内弧面连接，所述内置关节轴的底部固定连接有配重件，并且导向筒卡接在配重件和内置关节轴上，所述导向筒的竖向高度为15cm。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述钻头筒身的底端固定连接有扩大钻齿，所述扩大钻齿包括由内而外依次设置的内齿、中齿和外齿，所述外齿、中齿和内齿的顶部均焊接在钻头筒身的底部，所述外齿和中齿俯视的截面形状为矩形，所述内齿正视的截面形状为梯形，所述内齿、中齿和外齿开齿深度均为2mm。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述驱动系统包括主电机，所述主电机设置在外壳的内部，所述外壳的底端转动连接有旋转主轴，所述旋转主轴的一端与主电机的输出轴固定连接，所述旋转主轴的另一端螺纹连接在联结头上。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述主电机机身的表面通过螺栓分别装配有主把手、副把手和肩托，并且肩托、副把手和主把手均卡接在外壳上，所述外壳上还设置有用于对主电机起转速及转向调节作用的旋转转向调节口。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述供气系统包括供气通道，所述供气通道转动连接在旋转主轴的表面，并且供气通道的内侧壁上开设有环形供气槽，并且旋转主轴表面对应环形供气槽的位置处还开设有桥式通气口，并且旋转主轴的表面还卡接有快速插接接口。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述覆膜组件包括棘轮件，所述棘轮件嵌入式转动连接在钻头筒身的内侧壁上，所述棘轮件的内侧壁上固定连接有多个呈环形阵列设置的第二涡轮叶片，所述棘轮件的外弧面上开设有转接槽，所述转接槽内滑动连接有固定式支座，并且转接槽内对应固定式支座的位置处嵌入式连接有第一支撑弹簧，并且转接槽内对应第一支撑弹簧的位置处还固定连接有第一滑行连接座，所述第一滑行连接座与固定式支座之间通过第一支撑弹簧固定连接，所述转接槽内侧的底部开设有桥式口，所述桥式口内滑动连接有桥式架，桥式架的顶部固定连接在固定式支座的底部，所述桥式架的底部固定连接有第二滑行连接座，所述第二滑行连接座滑动连接在覆膜件顶部所开设的缓冲槽内，所述缓冲槽内侧的端面通过第二支撑弹簧与第二滑行连接座相近的一面固定连接，所述覆膜件嵌入式连接在钻头筒身内侧壁上所开设的扩充槽内。
一种新型便携式室内试验原状黄土取样方法，所述取样方法包括：
S1：将固定框架结构摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓在螺纹连接筒内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓将会在螺纹连接筒内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓还会带动锁止座在滑行连接口内向远离内置关节轴的方向滑动，随着作用在内置关节轴上的限制条件被解除后，因内置关节轴的底部装配有起配重作用的配重件，因而此时的内置关节轴将会因受重力作用而自发性在外置转接套内滚动，待内置关节轴停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓推送锁止座向内置关节轴的方向移动，在锁止座的锁止效果下能够保证内置关节轴在外置转接套内的稳定性，使得钻头筒身的进给方向为竖直向下，因而能够在一定程度上提高钻头筒身取样的精度；
S2：进行取样时，利用螺纹连接关系将钻头筒身旋接入导向筒的内部，工作人员一手操作主把手，另一只手操作副把手，肩部承托肩托，控制主电机运转，主电机在运行的过程中其输出轴将会通过旋转主轴将扭力传输至联结头上，并由联结头利用锥形中间件将扭力作用在钻头筒身上，钻头筒身在导向筒内快速转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，钻头筒身向下进行黄土取样工作；
S3：钻头筒身在进行黄土取样的过程中，启动与快速插接接口相连的空压机或其他供气系统运转并持续向供气通道内通入高压气流，供气通道内的高压气流通过桥式通气口进入到旋转主轴内，最后通过引流管道沿着锥形中间件的切面进入到锥形中间件内，并直接作用在第一涡轮叶片上，由于高压气流是沿着切面方向进入，再辅以第一涡轮叶片与锥形中间件表面结构的特殊性，进而会使高压气流以涡流的形态在外侧转接套以及钻头筒身内快速流动，旋涡空气流与废弃土颗粒混合形成悬浮颗粒经排污管道快速移出，不干扰扩大钻齿空心螺旋钻头深入土体，设计巧妙，且能够在一定程度上降低黄土样品的干扰源；
S4：涡流在钻头筒身内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身内快速流动的过程中，第二涡轮叶片将会驱使棘轮件单向转动，受覆膜件直角面的限制作用，覆膜件将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件在转动的过程中将会通过第一滑行连接座施压于第一支撑弹簧并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件处于静止状态，在第一支撑弹簧复位弹力的作用下，覆膜件通过缓冲槽在第二滑行连接座的表面滑动，因而覆膜件将会沿着钻头筒身的内壁旋转一周，由于覆膜件在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明中，涡流在钻头筒身内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身内快速流动的过程中，第二涡轮叶片将会驱使棘轮件单向转动，受覆膜件直角面的限制作用，覆膜件将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件在转动的过程中将会通过第一滑行连接座施压于第一支撑弹簧并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件处于静止状态，在第一支撑弹簧复位弹力的作用下，覆膜件通过缓冲槽在第二滑行连接座的表面滑动，因而覆膜件将会沿着钻头筒身的内壁旋转一周，由于覆膜件在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
2、本发明中，钻头筒身在进行黄土取样的过程中，启动与快速插接接口相连的空压机或其他供气系统运转并持续向供气通道内通入高压气流，供气通道内的高压气流通过桥式通气口进入到旋转主轴内，最后通过引流管道沿着锥形中间件的切面进入到锥形中间件内，并直接作用在第一涡轮叶片上，由于高压气流是沿着切面方向进入，再辅以第一涡轮叶片与锥形中间件表面结构的特殊性，进而会使高压气流以涡流的形态在外侧转接套以及钻头筒身内快速流动，旋涡空气流与废弃土颗粒混合形成悬浮颗粒经排污管道快速移出，不干扰扩大钻齿空心螺旋钻头深入土体，设计巧妙，且能够在一定程度上降低黄土样品的干扰源。
3、本发明中，将固定框架结构摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓在螺纹连接筒内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓将会在螺纹连接筒内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓还会带动锁止座在滑行连接口内向远离内置关节轴的方向滑动，随着作用在内置关节轴上的限制条件被解除后，因内置关节轴的底部装配有起配重作用的配重件，因而此时的内置关节轴将会因受重力作用而自发性在外置转接套内滚动，待内置关节轴停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓推送锁止座向内置关节轴的方向移动，在锁止座的锁止效果下能够保证内置关节轴在外置转接套内的稳定性，使得钻头筒身的进给方向为竖直向下，因而能够在一定程度上提高钻头筒身取样的精度。
附图说明
图1为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中导向装置的结构示意图；
图3为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中固定框架结构另一视角的结构示意图；
图4为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中扩大钻齿空心螺旋钻头的结构示意图；
图5为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中锥形中间件的剖视结构示意图；
图6为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中供气系统的结构示意图；
图7为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中覆膜组件的结构示意图；
图8为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中覆膜组件另一视角的结构示意图；
图9为本发明提出的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法中A处放大的结构示意图。
图例说明：
1、导向装置；101、固定框架结构；102、导向筒；103、脚踏板；104、挡板；105、杆件；106、外置转接套；107、内置关节轴；108、螺纹连接筒；109、紧锁螺栓；110、锁止座；111、滑行连接口；112、配重件；2、扩大钻齿空心螺旋钻头；201、扩大钻齿；2011、内齿；2012、中齿；2013、外齿；202、钻头筒身；203、联结头；204、锥形中间件；205、引流管道；206、排污管道；207、外侧转接套；208、第一涡轮叶片；3、驱动系统；301、主电机；302、外壳；303、旋转转向调节口；304、旋转主轴；305、主把手；306、副把手；307、肩托；4、供气系统；401、快速插接接口；402、供气通道；403、桥式通气口；5、覆膜组件；501、棘轮件；502、第二涡轮叶片；503、转接槽；504、固定式支座；505、第一支撑弹簧；506、第一滑行连接座；507、第二滑行连接座；508、缓冲槽；509、第二支撑弹簧；510、覆膜件。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，包括导向装置1，导向装置1内螺纹连接有扩大钻齿空心螺旋钻头2，扩大钻齿空心螺旋钻头2的顶端设置有驱动系统3，扩大钻齿空心螺旋钻头2内部对应供气系统4的位置处还设置有覆膜组件5；
导向装置1包括导向筒102；
扩大钻齿空心螺旋钻头2包括钻头筒身202，钻头筒身202螺纹连接在导向筒102的内部，钻头筒身202的顶端焊接有锥形中间件204，锥形中间件204的顶部固定连接有联结头203，联结头203的顶端及侧端面上卡接有同一根引流管道205，引流管道205的底端沿着锥形中间件204的切面接入，并且锥形中间件204内部对应引流管道205端口的位置处还设置有外侧转接套207，外侧转接套207的内侧壁上固定连接有若干个呈环形阵列设置的第一涡轮叶片208，联结头203的侧端面上还卡接有排污管道206，并且驱动系统3上对应联结头203的位置处还设置有具有输气功能的供气系统4。
具体的，如图1-5所示，导向装置1还包括固定框架结构101，固定框架结构101的内侧嵌设有外置转接套106，外置转接套106的中上部及中下部均与固定框架结构101采用杆件105联结，并且外置转接套106内侧壁上对应其中一个杆件105的位置处开设有滑行连接口111，滑行连接口111内滑动连接有锁止座110，锁止座110的外弧面上转动连接有紧锁螺栓109，紧锁螺栓109的表面螺纹连接有螺纹连接筒108内，螺纹连接筒108卡接在固定框架结构101与杆件105相对一面所开设的卡接口内，固定框架结构101下部的两侧均焊接有脚踏板103，固定框架结构101与外置转接套106之间焊接横向位置设置全封闭式防护挡板104，并且固定框架结构101内侧临近脚踏板103的位置处也焊接有防护挡板104，固定框架结构101的尺寸长*宽*高为30cm*30cm*10cm，固定框架结构101采用截面为1cm*1cm的空心不锈钢材焊接而成，导向装置1还包括内置关节轴107，内置关节轴107滚动连接在外置转接套106内，并且内置关节轴107的外球面与锁止座110的内弧面连接，内置关节轴107的底部固定连接有配重件112，并且导向筒102卡接在配重件112和内置关节轴107上，导向筒102的竖向高度为15cm，钻头筒身202的底端固定连接有扩大钻齿201，扩大钻齿201包括由内而外依次设置的内齿2011、中齿2012和外齿2013，外齿2013、中齿2012和内齿2011的顶部均焊接在钻头筒身202的底部，外齿2013和中齿2012俯视的截面形状为矩形，内齿2011正视的截面形状为梯形，内齿2011、中齿2012和外齿2013开齿深度均为2mm。
实施方式具体为：将固定框架结构101摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109在螺纹连接筒108内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓109将会在螺纹连接筒108内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓109还会带动锁止座110在滑行连接口111内向远离内置关节轴107的方向滑动，随着作用在内置关节轴107上的限制条件被解除后，因内置关节轴107的底部装配有起配重作用的配重件112，因而此时的内置关节轴107将会因受重力作用而自发性在外置转接套106内滚动，待内置关节轴107停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109推送锁止座110向内置关节轴107的方向移动，在锁止座110的锁止效果下能够保证内置关节轴107在外置转接套106内的稳定性，使得钻头筒身202的进给方向为竖直向下。
具体的，如图1和6所示，驱动系统3包括主电机301，主电机301设置在外壳302的内部，外壳302的底端转动连接有旋转主轴304，旋转主轴304的一端与主电机301的输出轴固定连接，旋转主轴304的另一端螺纹连接在联结头203上，主电机301机身的表面通过螺栓分别装配有主把手305、副把手306和肩托307，并且肩托307、副把手306和主把手305均卡接在外壳302上，外壳302上还设置有用于对主电机301起转速及转向调节作用的旋转转向调节口303。
实施方式具体为：工作人员一手操作主把手305，另一只手操作副把手306，肩部承托肩托307，控制主电机301运转，主电机301在运行的过程中其输出轴将会通过旋转主轴304将扭力传输至联结头203上，并由联结头203利用锥形中间件204将扭力作用在钻头筒身202上，钻头筒身202在导向筒102内快速转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，钻头筒身202向下进行黄土取样工作。
具体的，如图6-9所示，供气系统4包括供气通道402，供气通道402转动连接在旋转主轴304的表面，并且供气通道402的内侧壁上开设有环形供气槽，并且旋转主轴304表面对应环形供气槽的位置处还开设有桥式通气口403，并且旋转主轴304的表面还卡接有快速插接接口401，覆膜组件5包括棘轮件501，棘轮件501嵌入式转动连接在钻头筒身202的内侧壁上，棘轮件501的内侧壁上固定连接有多个呈环形阵列设置的第二涡轮叶片502，棘轮件501的外弧面上开设有转接槽503，转接槽503内滑动连接有固定式支座504，并且转接槽503内对应固定式支座504的位置处嵌入式连接有第一支撑弹簧505，并且转接槽503内对应第一支撑弹簧505的位置处还固定连接有第一滑行连接座506，第一滑行连接座506与固定式支座504之间通过第一支撑弹簧505固定连接，转接槽503内侧的底部开设有桥式口，桥式口内滑动连接有桥式架，桥式架的顶部固定连接在固定式支座504的底部，桥式架的底部固定连接有第二滑行连接座507，第二滑行连接座507滑动连接在覆膜件510顶部所开设的缓冲槽508内，缓冲槽508内侧的端面通过第二支撑弹簧509与第二滑行连接座507相近的一面固定连接，覆膜件510嵌入式连接在钻头筒身202内侧壁上所开设的扩充槽内。
实施方式具体为：涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身202的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，第二涡轮叶片502将会驱使棘轮件501单向转动，受覆膜件510直角面的限制作用，覆膜件510将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件501在转动的过程中将会通过第一滑行连接座506施压于第一支撑弹簧505并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件501处于静止状态，在第一支撑弹簧505复位弹力的作用下，覆膜件510通过缓冲槽508在第二滑行连接座507的表面滑动，因而覆膜件510将会沿着钻头筒身202的内壁旋转一周，由于覆膜件510在转动的过程中贴附在黄土试样的表面。
一种新型便携式室内试验原状黄土取样方法，取样方法包括：
S1：将固定框架结构101摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109在螺纹连接筒108内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓109将会在螺纹连接筒108内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓109还会带动锁止座110在滑行连接口111内向远离内置关节轴107的方向滑动，随着作用在内置关节轴107上的限制条件被解除后，因内置关节轴107的底部装配有起配重作用的配重件112，因而此时的内置关节轴107将会因受重力作用而自发性在外置转接套106内滚动，待内置关节轴107停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109推送锁止座110向内置关节轴107的方向移动，在锁止座110的锁止效果下能够保证内置关节轴107在外置转接套106内的稳定性，使得钻头筒身202的进给方向为竖直向下，因而能够在一定程度上提高钻头筒身202取样的精度；
S2：进行取样时，利用螺纹连接关系将钻头筒身202旋接入导向筒102的内部，工作人员一手操作主把手305，另一只手操作副把手306，肩部承托肩托307，控制主电机301运转，主电机301在运行的过程中其输出轴将会通过旋转主轴304将扭力传输至联结头203上，并由联结头203利用锥形中间件204将扭力作用在钻头筒身202上，钻头筒身202在导向筒102内快速转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，钻头筒身202向下进行黄土取样工作；
S3：钻头筒身202在进行黄土取样的过程中，启动与快速插接接口401相连的空压机或其他供气系统4运转并持续向供气通道402内通入高压气流，供气通道402内的高压气流通过桥式通气口403进入到旋转主轴304内，最后通过引流管道205沿着锥形中间件204的切面进入到锥形中间件204内，并直接作用在第一涡轮叶片208上，由于高压气流是沿着切面方向进入，再辅以第一涡轮叶片208与锥形中间件204表面结构的特殊性，进而会使高压气流以涡流的形态在外侧转接套207以及钻头筒身202内快速流动，旋涡空气流与废弃土颗粒混合形成悬浮颗粒经排污管道206快速移出，不干扰扩大钻齿空心螺旋钻头2深入土体，设计巧妙，且能够在一定程度上降低黄土样品的干扰源；
S4：涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身202的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，第二涡轮叶片502将会驱使棘轮件501单向转动，受覆膜件510直角面的限制作用，覆膜件510将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件501在转动的过程中将会通过第一滑行连接座506施压于第一支撑弹簧505并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件501处于静止状态，在第一支撑弹簧505复位弹力的作用下，覆膜件510通过缓冲槽508在第二滑行连接座507的表面滑动，因而覆膜件510将会沿着钻头筒身202的内壁旋转一周，由于覆膜件510在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件510内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
工作原理：使用时，将固定框架结构101摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109在螺纹连接筒108内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓109将会在螺纹连接筒108内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓109还会带动锁止座110在滑行连接口111内向远离内置关节轴107的方向滑动，随着作用在内置关节轴107上的限制条件被解除后，因内置关节轴107的底部装配有起配重作用的配重件112，因而此时的内置关节轴107将会因受重力作用而自发性在外置转接套106内滚动，待内置关节轴107停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓109推送锁止座110向内置关节轴107的方向移动，在锁止座110的锁止效果下能够保证内置关节轴107在外置转接套106内的稳定性，使得钻头筒身202的进给方向为竖直向下，因而能够在一定程度上提高钻头筒身202取样的精度；
进行取样时，利用螺纹连接关系将钻头筒身202旋接入导向筒102的内部，工作人员一手操作主把手305，另一只手操作副把手306，肩部承托肩托307，控制主电机301运转，主电机301在运行的过程中其输出轴将会通过旋转主轴304将扭力传输至联结头203上，并由联结头203利用锥形中间件204将扭力作用在钻头筒身202上，钻头筒身202在导向筒102内快速转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，钻头筒身202向下进行黄土取样工作；
钻头筒身202在进行黄土取样的过程中，启动与快速插接接口401相连的空压机或其他供气系统4运转并持续向供气通道402内通入高压气流，供气通道402内的高压气流通过桥式通气口403进入到旋转主轴304内，最后通过引流管道205沿着锥形中间件204的切面进入到锥形中间件204内，并直接作用在第一涡轮叶片208上，由于高压气流是沿着切面方向进入，再辅以第一涡轮叶片208与锥形中间件204表面结构的特殊性，进而会使高压气流以涡流的形态在外侧转接套207以及钻头筒身202内快速流动，旋涡空气流与废弃土颗粒混合形成悬浮颗粒经排污管道206快速移出，不干扰扩大钻齿空心螺旋钻头2深入土体，设计巧妙，且能够在一定程度上降低黄土样品的干扰源；
涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身202的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身202内快速流动的过程中，第二涡轮叶片502将会驱使棘轮件501单向转动，受覆膜件510直角面的限制作用，覆膜件510将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件501在转动的过程中将会通过第一滑行连接座506施压于第一支撑弹簧505并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件501处于静止状态，在第一支撑弹簧505复位弹力的作用下，覆膜件510通过缓冲槽508在第二滑行连接座507的表面滑动，因而覆膜件510将会沿着钻头筒身202的内壁旋转一周，由于覆膜件510在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件510内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，包括导向装置(1)，所述导向装置(1)内螺纹连接有扩大钻齿空心螺旋钻头(2)，所述扩大钻齿空心螺旋钻头(2)的顶端设置有驱动系统(3)，所述扩大钻齿空心螺旋钻头(2)内部对应供气系统(4)的位置处还设置有覆膜组件(5)，其特征在于：
所述导向装置(1)包括导向筒(102)；
所述扩大钻齿空心螺旋钻头(2)包括钻头筒身(202)，所述钻头筒身(202)螺纹连接在导向筒(102)的内部，所述钻头筒身(202)的顶端焊接有锥形中间件(204)，所述锥形中间件(204)的顶部固定连接有联结头(203)，所述联结头(203)的顶端及侧端面上卡接有同一根引流管道(205)，所述引流管道(205)的底端沿着锥形中间件(204)的切面接入，并且锥形中间件(204)内部对应引流管道(205)端口的位置处还设置有外侧转接套(207)，所述外侧转接套(207)的内侧壁上固定连接有若干个呈环形阵列设置的第一涡轮叶片(208)，所述联结头(203)的侧端面上还卡接有排污管道(206)，并且驱动系统(3)上对应联结头(203)的位置处还设置有具有输气功能的供气系统(4)。
2.根据权利要求1所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述导向装置(1)还包括固定框架结构(101)，所述固定框架结构(101)的内侧嵌设有外置转接套(106)，所述外置转接套(106)的中上部及中下部均与固定框架结构(101)采用杆件(105)联结，并且外置转接套(106)内侧壁上对应其中一个杆件(105)的位置处开设有滑行连接口(111)，所述滑行连接口(111)内滑动连接有锁止座(110)，所述锁止座(110)的外弧面上转动连接有紧锁螺栓(109)，所述紧锁螺栓(109)的表面螺纹连接有螺纹连接筒(108)内，所述螺纹连接筒(108)卡接在固定框架结构(101)与杆件(105)相对一面所开设的卡接口内。
3.根据权利要求2所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述固定框架结构(101)下部的两侧均焊接有脚踏板(103)，所述固定框架结构(101)与外置转接套(106)之间焊接横向位置设置全封闭式防护挡板(104)，并且固定框架结构(101)内侧临近脚踏板(103)的位置处也焊接有防护挡板(104)。
4.根据权利要求1所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述导向装置(1)还包括内置关节轴(107)，所述内置关节轴(107)滚动连接在外置转接套(106)内，并且内置关节轴(107)的外球面与锁止座(110)的内弧面连接，所述内置关节轴(107)的底部固定连接有配重件(112)，并且导向筒(102)卡接在配重件(112)和内置关节轴(107)上。
5.根据权利要求4所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述钻头筒身(202)的底端固定连接有扩大钻齿(201)，所述扩大钻齿(201)包括由内而外依次设置的内齿(2011)、中齿(2012)和外齿(2013)，所述外齿(2013)、中齿(2012)和内齿(2011)的顶部均焊接在钻头筒身(202)的底部，所述外齿(2013)和中齿(2012)俯视的截面形状为矩形，所述内齿(2011)正视的截面形状为梯形。
6.根据权利要求1所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述驱动系统(3)包括主电机(301)，所述主电机(301)设置在外壳(302)的内部，所述外壳(302)的底端转动连接有旋转主轴(304)，所述旋转主轴(304)的一端与主电机(301)的输出轴固定连接，所述旋转主轴(304)的另一端螺纹连接在联结头(203)上。
7.根据权利要求6所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述主电机(301)机身的表面通过螺栓分别装配有主把手(305)、副把手(306)和肩托(307)，并且肩托(307)、副把手(306)和主把手(305)均卡接在外壳(302)上，所述外壳(302)上还设置有用于对主电机(301)起转速及转向调节作用的旋转转向调节口(303)。
8.根据权利要求7所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述供气系统(4)包括供气通道(402)，所述供气通道(402)转动连接在旋转主轴(304)的表面，并且供气通道(402)的内侧壁上开设有环形供气槽，并且旋转主轴(304)表面对应环形供气槽的位置处还开设有桥式通气口(403)，并且旋转主轴(304)的表面还卡接有快速插接接口(401)。
9.根据权利要求1所述的一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备，其特征在于，所述覆膜组件(5)包括棘轮件(501)，所述棘轮件(501)嵌入式转动连接在钻头筒身(202)的内侧壁上，所述棘轮件(501)的内侧壁上固定连接有多个呈环形阵列设置的第二涡轮叶片(502)，所述棘轮件(501)的外弧面上开设有转接槽(503)，所述转接槽(503)内滑动连接有固定式支座(504)，并且转接槽(503)内对应固定式支座(504)的位置处嵌入式连接有第一支撑弹簧(505)，并且转接槽(503)内对应第一支撑弹簧(505)的位置处还固定连接有第一滑行连接座(506)，所述第一滑行连接座(506)与固定式支座(504)之间通过第一支撑弹簧(505)固定连接，所述转接槽(503)内侧的底部开设有桥式口，所述桥式口内滑动连接有桥式架，桥式架的顶部固定连接在固定式支座(504)的底部，所述桥式架的底部固定连接有第二滑行连接座(507)，所述第二滑行连接座(507)滑动连接在覆膜件(510)顶部所开设的缓冲槽(508)内，所述缓冲槽(508)内侧的端面通过第二支撑弹簧(509)与第二滑行连接座(507)相近的一面固定连接，所述覆膜件(510)嵌入式连接在钻头筒身(202)内侧壁上所开设的扩充槽内。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的新型便携式室内试验原状黄土取样方法，其特征在于，所述取样方法包括：
S1：将固定框架结构(101)摆放在待取样位点处，使用六棱柱扳手扭动紧锁螺栓(109)在螺纹连接筒(108)内转动，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，紧锁螺栓(109)将会在螺纹连接筒(108)内发生位移，且在此过程中，紧锁螺栓(109)还会带动锁止座(110)在滑行连接口(111)内向远离内置关节轴(107)的方向滑动，随着作用在内置关节轴(107)上的限制条件被解除后，因内置关节轴(107)的底部装配有起配重作用的配重件(112)，因而此时的内置关节轴(107)将会因受重力作用而自发性在外置转接套(106)内滚动，待内置关节轴(107)停止滚动行为后，再次操作六棱柱扳手扭动紧锁螺栓(109)推送锁止座(110)向内置关节轴(107)的方向移动，在锁止座(110)的锁止效果下能够保证内置关节轴(107)在外置转接套(106)内的稳定性，使得钻头筒身(202)的进给方向为竖直向下，因而能够在一定程度上提高钻头筒身(202)取样的精度；
S2：进行取样时，利用螺纹连接关系将钻头筒身(202)旋接入导向筒(102)的内部，工作人员一手操作主把手(305)，另一只手操作副把手(306)，肩部承托肩托(307)，控制主电机(301)运转，主电机(301)在运行的过程中其输出轴将会通过旋转主轴(304)将扭力传输至联结头(203)上，并由联结头(203)利用锥形中间件(204)将扭力作用在钻头筒身(202)上，钻头筒身(202)在导向筒(102)内快速转动的过程中，在扭力以及螺纹咬合力的共同作用效果下，钻头筒身(202)向下进行黄土取样工作；
S3：钻头筒身(202)在进行黄土取样的过程中，启动与快速插接接口(401)相连的空压机或其他供气系统(4)运转并持续向供气通道(402)内通入高压气流，供气通道(402)内的高压气流通过桥式通气口(403)进入到旋转主轴(304)内，最后通过引流管道(205)沿着锥形中间件(204)的切面进入到锥形中间件(204)内，并直接作用在第一涡轮叶片(208)上，由于高压气流是沿着切面方向进入，再辅以第一涡轮叶片(208)与锥形中间件(204)表面结构的特殊性，进而会使高压气流以涡流的形态在外侧转接套(207)以及钻头筒身(202)内快速流动，旋涡空气流与废弃土颗粒混合形成悬浮颗粒经排污管道(206)快速移出，不干扰扩大钻齿空心螺旋钻头(2)深入土体，设计巧妙，且能够在一定程度上降低黄土样品的干扰源；
S4：涡流在钻头筒身(202)内快速流动的过程中，由于涡流具有一定的离心力，因而涡流将会将会沿着钻头筒身(202)的内侧壁转动，因而在取样时可充分利用空气流对黄土试样进行保护，试样扰动小，取样速度快，涡流在钻头筒身(202)内快速流动的过程中，第二涡轮叶片(502)将会驱使棘轮件(501)单向转动，受覆膜件(510)直角面的限制作用，覆膜件(510)将会始终位于扩充槽内，因而棘轮件(501)在转动的过程中将会通过第一滑行连接座(506)施压于第一支撑弹簧(505)并使其发生形变，当黄土试样取样结束后，棘轮件(501)处于静止状态，在第一支撑弹簧(505)复位弹力的作用下，覆膜件(510)通过缓冲槽(508)在第二滑行连接座(507)的表面滑动，因而覆膜件(510)将会沿着钻头筒身(202)的内壁旋转一周，由于覆膜件(510)在转动的过程中贴附在黄土试样的表面，进而能够将覆膜件(510)内部收卷的薄膜包裹在黄土试样的表面上，因而能够进一步提高成样概率，取样完成后能够直接进行取样盒打包、运输，保证试样含水状态基本无变化。
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| CN202210478387.6A CN115060528A (zh) | 2022-05-05 | 2022-05-05 | 一种新型便携式室内试验原状黄土取样设备及方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN116447478A (zh) * | 2023-04-15 | 2023-07-18 | 南京科杰建设工程质量检测有限公司 | 一种建筑岩土桩基质量检测取样结构 |
| CN117949242A (zh) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 长垣市宸杰工程有限公司 | 一种水文地质工程勘察取样设备及其使用方法 |
-
2022
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Cited By (4)
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| CN116447478A (zh) * | 2023-04-15 | 2023-07-18 | 南京科杰建设工程质量检测有限公司 | 一种建筑岩土桩基质量检测取样结构 |
| CN116447478B (zh) * | 2023-04-15 | 2023-12-01 | 南京科杰建设工程质量检测有限公司 | 一种建筑岩土桩基质量检测取样结构 |
| CN117949242A (zh) * | 2024-03-27 | 2024-04-30 | 长垣市宸杰工程有限公司 | 一种水文地质工程勘察取样设备及其使用方法 |
| CN117949242B (zh) * | 2024-03-27 | 2024-06-07 | 长垣市宸杰工程有限公司 | 一种水文地质工程勘察取样设备及其使用方法 |
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