CN115307966B - 一种岩土取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩土取样装置，包括机架，机架上安装有可转动的转动带，转动带上固定有转轴，转轴上设有纠正机构，纠正机构包括杆体、夹紧装置和触发装置，杆体套在所述转轴上，夹紧装置上安装有取样器，触发装置用于触发夹紧装置使其释放取样器，触发装置通过浮动板与挡块的碰撞，引起纠正机构振动，使得纠正机构在转轴上的压力减小，有助于纠正机构向竖直方向移动，最后使夹紧装置释放取样器，保证了竖直向下取样，从而准确获得岩土信息，操作方便。

Description

一种岩土取样装置

技术领域

本发明涉及岩土勘探技术领域，具体涉及一种岩土取样装置。

背景技术

工程地质勘探是在工程地质测绘基础上，为进一步查明地表以下工程地质情况，如岩土层的空间分布及变化情况等需要进行的工作。取样是为给岩土特性进行鉴定和各种室内试验提供所需要的样品而进行的工作。

在岩土取样过程中，将岩土取样装置架设在需要取样的岩土的表面对岩土进行取样。但是由于岩土的表面一般为不平整的表面。所以在将岩土取样装置架设在岩土表面的时候，取样器常处于歪斜的状态，需要检测人员手动保持取样器竖直，然后通过冲击向下打孔，以对不同岩土层进行取样。或者是采用敲击的方式使取样器竖直，存在难以控制力度和稳定程度的问题，无法获得准确的岩土信息。

发明内容

根据现有技术的至少一个不足之处，本发明提供了一种岩土取样装置，以解决竖直取样难以控制的技术问题。

本发明的一种岩土取样装置采用如下技术方案：包括机架，机架上安装有可转动的转动带，转动带上固定有转轴，转轴上设有纠正机构，纠正机构包括杆体、夹紧装置和触发装置，杆体套在所述转轴上，夹紧装置上安装有取样器，触发装置用于触发夹紧装置使其释放取样器，触发装置包括锁体，锁体上设有两个滑动块，两个滑动块之间连接有两个浮动弹簧和位于两个浮动弹簧之间的浮动板，滑动块和浮动板能够在锁体上沿着垂直杆体的方向移动，浮动板与锁体在沿着杆体的方向同步移动，两个滑动块的远端分别铰接有上连接杆，两个上连接杆的下端分别铰接连接有下连接杆，两个下连接杆的下端铰接连接，下连接杆的铰接处设有导柱，锁体上固定有导向板，杆体上设有沿杆体方向延伸的导向槽，导向板和导柱在导向槽中导向移动，导向槽的两侧设有成对的挡块，浮动板居中时能够通过每对挡块之间的缺口。

可选地，所述夹紧装置包括铰接在杆体两侧的两个的夹紧臂、连接在两个夹紧臂之间的拉紧弹簧和两个撑杆，两个撑杆首尾相接地铰接在两个夹紧臂之间，并且两个撑杆之间的铰接点朝上凸起，供触发装置下压触发。

可选地，所述锁体内固定有隔板，隔板与左右两侧的滑动块之间设有平衡弹簧，锁体的顶部设有限位槽，浮动板和滑动块沿限位槽导向移动，导柱与锁体之间连接有调整弹簧。

可选地，上连接杆的下端设有配重块。

可选地，多对挡块沿着杆体的长度方向间隔设置。

可选地，上连接杆和下连接杆之间设有限位台，使得调整弹簧复位时，上连接杆和下连接杆之间保持最小夹角，浮动板居中。

可选地，所述转动带上设有用于限制纠正机构的摆动角度的限位杆。

可选地，所述杆体上设有用于将触发装置固定在杆体上以及解除固定的销杆。

可选地，所述转动带上固定有多个转轴，各转轴上均设有纠正机构，机架的底部设有移动轮。

可选地，所述机架上安装有电机、两组左右间隔的导向轮，各组导向轮包括前后两个导向轮，前后两个转动带分别绕经两组导向轮。

本发明还提供了一种岩土取样装置的调平方法，具体包括以下步骤：

（1）将取样器夹在夹紧装置上，在纠正机构转动预设位置时停止转动带的转动；

（2）触发装置随杆体摆动，浮动板下落撞在挡块上，直至浮动板居中时，浮动板向下通过挡块之间的缺口继续下落；

（3）触发装置运动至底部，触发夹紧装置解锁使取样器释放取样器；

（4）取样器向下弹出并固定于地面上；

（5）移动机架，使转动带上各工位的纠正机构依次工作，进行多次取样。

本发明的有益效果是：本发明的岩土取样装置，触发装置通过浮动板与挡块的碰撞，引起纠正机构振动，同时，触发机构通过一个挡块到达下一个挡块之间的过程，其对转轴的压力减小，摩擦力减小，有助于纠正机构向竖直方向移动，最后使夹紧装置释放取样器，保证了竖直向下取样，从而准确获得岩土信息，操作方便。

在使取样器变为竖直的过程中，物体越倾斜，其重力在垂直于杆体方向上的分力越大，即摆正力越大，当物体趋近于竖直时，其摆正力慢慢减小，即摆正力可自动根据倾斜方向自调整，可防止使物体摆正到另一边，而且摆正过程中，内部的浮动板撞击挡块时也增加了整体的摆正力。

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为岩土取样装置的整体示意图；

图2为图1中纠正机构的结构示意图；

图3为图2中M处放大图；

图4为触发装置的结构示意图；

图5为夹紧装置的结构示意图；

图6为锁扣的结构示意图；

图7为图6中的剖面图；

图8为触发装置的连接杆轨迹示意图；

图中：1、机架；2、移动轮；3、取样器；4、纠正机构；40、上导向段；41、杆体；410、夹紧臂；411、拉紧弹簧；412、撑杆；42、释放弹簧；43、导向槽；44、调整弹簧；45、挡块；46、导柱；47、下连接杆；48、上连接杆；49、销杆；5、限位杆；6、转动带；7、电机；8、转轴；9、锁扣；91、导向板；92、锁体；93、滑动块；94、限位槽；95、浮动板；96、浮动弹簧；97、隔板；98、平衡弹簧。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图8所示，一种岩土取样装置，包括机架1，机架1的底部安装有移动轮2，移动轮2为可转向的万向轮。机架1上安装有电机7、两组左右间隔的导向轮和绕在导向轮上的环形的转动带6，各组导向轮包括前后两个导向轮，前后两个转动带6分别绕经两组导向轮，电机7驱动导向轮转动，从而带动转动带6同步转动。前后两个转动带6上固定有四个均匀分布的转轴8，转轴8上设有可摆动的纠正机构4和限制纠正机构4的摆动角度的限位杆5，纠正机构4上安装有取样器3。

纠正机构4包括杆体41，杆体41套在转轴8上，并与两侧的限位杆5挡止限位配合。杆体41上设有夹紧装置，夹紧装置包括铰接在杆体41两侧的两个的夹紧臂410、连接在两个夹紧臂410之间的拉紧弹簧411和两个撑杆412，两个撑杆412首尾相接地铰接在两个夹紧臂410之间，并且两个撑杆412之间的铰接点朝上凸起，形成触发点。夹紧臂410的上端铰接，下端内侧设有橡胶垫片。在拉紧弹簧411的作用下，两个夹紧臂410夹紧在取样器3上。取样器3的顶部与杆体41的底部之前设有释放弹簧42，在夹紧臂410松开取样器3后，释放弹簧42的弹力使取样器3向下弹出并固定于地面上。

纠正机构4还包括位于夹紧装置上方的触发装置，触发装置包括锁扣9，锁扣9包括锁体92，锁体92的前后两侧固定有凸起的导向板91，锁体92包括空腔，锁体92上设有两个左右间隔的滑动块93，滑动块93在锁体92上左右滑动。锁体92的空腔中部固定有隔板97，隔板97与左右两侧的滑动块93之间设有平衡弹簧98，两个滑动块93之间连接有两个浮动弹簧96和位于两个浮动弹簧96之间的浮动板95，浮动板95、浮动弹簧96位于隔板97和平衡弹簧98的上方。锁体92的顶部设有左右横向延伸的限位槽94，浮动板95、滑动块93在限位槽94的导向作用下左右移动，且浮动板95与限位槽94之间设有上下方向的限位结构，使得随锁体92同步上下移动。两个滑动块93的远端分别铰接连接有向下倾斜的上连接杆48，两个上连接杆48的下端分别铰接连接有下连接杆47，两个下连接杆47的下端铰接连接，且铰接处设有前后凸起的导柱46，导柱46与锁体92之间连接有调整弹簧44，调整弹簧44的下端与导柱46之间转动连接。本实施例中，上连接杆48的下端设有配重块。上连接杆48和下连接杆47之间设有限位台，使得调整弹簧44最短（即恢复原长的复位状态）时，下连接杆47通过限位台撞到上连接杆48，两者之间夹角最小（图8中的F处），瞬时平衡掉配重块的重力对锁扣的拉力，不考虑浮动弹簧96和平衡弹簧98的轻微浮动，使浮动板95自动居中。上连接杆48和下连接杆47的夹角限制在图8中的F处与G处范围之间。

杆体41内设有安装腔，触发装置位于安装腔中，安装腔的左右两侧与外界相通，供上连接杆48、下连接杆47向外伸出。安装腔的前后侧壁上设有沿杆体41长度方向（即上下方向）延伸的导向槽43，导向槽43的左右两侧设有成对的挡块45，多对挡块45沿上下方向间隔设置，浮动板95能够通过每对挡块45之间的缺口，导向板91和导柱46能够在导向槽43中导向移动。本实施例中，导向槽43分为供导向板91移动的上导向段40和供导柱46移动的下导向段，下导向段的槽宽大于上导向段40的槽宽，每对挡块45之间的缺口大于浮动板95的宽度，使得浮动板95在一定摆动范围内（考虑浮动弹簧96和平衡弹簧98的轻微浮动的话）能够通过挡块45之间的缺口，定义此状态为浮动板95的居中状态。

杆体41上设有可插拔的销杆49，用于将触发装置固定在杆体41上以及解除固定，初始位置时销杆49位于浮动板95的底部，阻止触发装置下落。

触发装置下落后，能够下压两个撑杆412之间的铰接点，使得夹紧臂410克服拉紧弹簧411的弹力而松开取样器3。

本发明的使用原理和工作过程为：

如图1所示，首先在纠正机构4转动至A位置不再摆动时，由于杆体41与转轴8间存在摩擦力，杆体4可能处于倾斜状态。随后拔出销杆49，纠正机构4开始工作。工作完成后，启动电机7，转动带6带动转轴8旋转，纠正机构4转动至B位置时，在限位杆5的作用下，纠正机构4倾斜一定角度。同时下一纠正机构4转动至A位置开始工作，重复工作过程。当纠正机构4转动至C位置时，触发装置在重力作用下恢复至初始位置，待转动至D位置时，人工加上销杆49，安装好取样器3，并重复前述过程。

其中，浮动板95居中时，和隔板97、导向板91基本处于同一平面，能够通过挡块45之间的缺口。浮动板95的重量和尺寸较小，且左右两侧的结构一致，铰接连接的上连接杆48和下连接杆47形成的机构接近于四连杆机构。

如图8所示，其中，触发装置处于F处时，调整弹簧44处于原长状态，锁扣9中的浮动弹簧96和平衡弹簧98也处于原长的状态，浮动板95处于居中状态。当杆体41倾斜但静止时，触发装置初始位于E处，在重力作用下，调整弹簧44处于拉伸状态，浮动板95不居中。当把销杆49去掉后，在重力作用下，触发装置下落直至浮动板95撞击在第一个挡块45上，在两侧配重块的重力和惯性的作用下，触发装置首先运动至G处，调整弹簧44的长度最大，随后在调整弹簧44的作用下，触发装置运动至F处，此时调整弹簧44复位，下连接杆47与上连接杆48之间保持最小夹角，浮动板95能够在中点附近运动从而通过挡块45下落，触发装置整体在重力的作用下继续下落，在下落过程中，调整弹簧44恢复受力平衡状态，浮动板95不居中，待到达下一挡块45时，浮动板95再次撞上挡块45，两侧配重块在惯性作用下继续下落至G处，此时浮动板95不位于中点，调整弹簧44处于拉伸状态，然后在弹簧拉力作用下，触发装置又运动至F处，浮动板95居中时再次通过挡块45中间的缺口下落，进入下一个周期。当取样器3处于竖直的时候，浮动板95始终处于中点，可不受限制地往下落。

在以上触发装置下落过程中，销杆49的安装位置与第一个挡块45之间的间距、两个挡块45之间的间距都足够大，使得浮动板95撞击挡块45时的速度足够大，配重块的动能较大，转化为调整弹簧44的弹性势能较大，能够将上连接杆48及其配重块拉回F处。另外，当杆体41倾斜，那么触发装置的导向板91沿着倾斜的导向槽43下落，有向右或左的加速度，使得浮动板95不会位于中线。

当触发装置运动至底部时，会对撑杆412产生压力和冲击力，使其释放取样器3，释放弹簧42产生的弹力使取样器固定于地面。当纠正机构4位于C位置时，由于触发装置受力反转，其会一直位于F处，浮动板95可一直通过挡块45而复位。

本发明还提供了一种岩土取样装置的调平方法，具体包括以下步骤：

步骤一、将取样器3夹在夹紧装置上，在纠正机构4转动至预设位置时停止转动带6的转动；

步骤二、触发装置随杆体41摆动，浮动板95下落，撞击在挡块45上，直至浮动板95居中时，浮动板95向下通过挡块45之间的缺口继续下落；

步骤三、触发装置运动至底部，使夹紧装置解锁并释放取样器3；

步骤四、取样器3向下弹出并固定于地面上；

步骤五、移动机架1，使转动带6上各工位的纠正机构依次工作，进行多次取样。

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 (6)

1.一种岩土取样装置，包括机架，其特征在于：机架上安装有可转动的转动带，转动带上固定有转轴，转轴上设有纠正机构，纠正机构包括杆体、夹紧装置和触发装置，杆体套在所述转轴上，夹紧装置上安装有取样器，触发装置用于触发夹紧装置使其释放取样器，触发装置包括锁体，锁体上设有两个滑动块，两个滑动块之间连接有两个浮动弹簧和位于两个浮动弹簧之间的浮动板，滑动块和浮动板能够在锁体上沿着垂直杆体的方向移动，浮动板与锁体在沿着杆体的方向同步移动，两个滑动块的远端分别铰接有上连接杆，两个上连接杆的下端分别铰接连接有下连接杆，两个下连接杆的下端铰接连接，下连接杆的铰接处设有导柱，锁体上固定有导向板，杆体上设有沿杆体方向延伸的导向槽，导向板和导柱在导向槽中导向移动，导向槽的两侧设有成对的挡块，浮动板居中时能够通过每对挡块之间的缺口；所述锁体内固定有隔板，隔板与左右两侧的滑动块之间设有平衡弹簧，锁体的顶部设有限位槽，浮动板和滑动块沿限位槽导向移动，导柱与锁体之间连接有调整弹簧，上连接杆的下端设有配重块，多对挡块沿着杆体的长度方向间隔设置，上连接杆和下连接杆之间设有限位台，使得调整弹簧复位时，上连接杆和下连接杆之间保持最小夹角，浮动板居中。

2.根据权利要求1所述的一种岩土取样装置，其特征在于：所述夹紧装置包括铰接在杆体两侧的两个的夹紧臂、连接在两个夹紧臂之间的拉紧弹簧和两个撑杆，两个撑杆首尾相接地铰接在两个夹紧臂之间，并且两个撑杆之间的铰接点朝上凸起，供触发装置下压触发。

3.根据权利要求1或2所述的一种岩土取样装置，其特征在于：所述转动带上设有用于限制纠正机构的摆动角度的限位杆。

4.根据权利要求1或2所述的一种岩土取样装置，其特征在于：所述杆体上设有用于将触发装置固定在杆体上以及解除固定的销杆。

5.根据权利要求1或2所述的一种岩土取样装置，其特征在于：所述转动带上固定有多个转轴，各转轴上均设有纠正机构，机架的底部设有移动轮。

6.根据权利要求5所述的一种岩土取样装置，其特征在于：所述机架上安装有电机、两组左右间隔的导向轮，各组导向轮包括前后两个导向轮。

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