CN115929240A - 一种隧洞钻岩取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土钻探技术领域，公开了一种隧洞钻岩取样装置，包括转动座，转动座沿其周向开设有弧形旋转口且转动座内设有一转动腔，转动腔内设有可转动的转动件，转动件与设于转动座上的驱动部件传动连接；所述转动件具有穿过弧形旋转口的安装部，安装部通过弹簧减震件连接有液压伸缩杆，液压伸缩杆连接有取芯组件；所述转动腔内还设有与所述转动件同轴且平行的制动盘，制动盘具有第一摩擦面，转动件具有与第一摩擦面配合的第二摩擦面；所述制动盘连接有轴向驱动组件。本发明通过可伸缩的液压伸缩杆和转动座的转动配合，可使得液压伸缩杆上的取芯组件能够进行在周向上不同角度方向的隧道钻岩取样，也更适于不同大小的隧道。

Description

一种隧洞钻岩取样装置

技术领域

本发明属于岩土钻探技术领域，具体涉及一种隧洞钻岩取样装置。

背景技术

岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制，岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括隧道、地基与基础、边坡和地下工程等问题，关于岩土工程中的隧道问题，在隧道施工过程中需要开展围岩质量评价和围岩分级工作，其中获取相关的物理力学参数是开展围岩质量评价及分级的必要条件，此时一般需要对岩体进行岩石取样进一步开展室内相关实验，来准确获取岩体相关的物理力学参数，比如：岩石的抗压强度、岩石的抗拉强度。

而现有的隧道取样设备大多体型较大，无法进入隧道中进行取样，或者取样较为繁琐，并且因为只能垂直取样，导致不满足洞身两侧的取样需求，当然也有一些便携式的小型取样设备，而这些小型的取样设备则会存在安装不便、准备工作复杂等问题。

因此，需要一种能够对洞身多角度进行钻岩取样且便于操作的钻岩取样装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供的一种隧洞钻岩取样装置，以解决现有钻岩取样设备不适于对隧道不同位置进行钻岩取样的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隧洞钻岩取样装置，包括转动座，转动座沿其周向开设有弧形旋转口且转动座内设有一转动腔，转动腔内设有可转动的转动件，转动件与设于转动座上的驱动部件传动连接；所述转动件具有穿过弧形旋转口的安装部，安装部通过弹簧减震件连接有液压伸缩杆，液压伸缩杆连接有取芯组件；

所述转动腔内还设有与所述转动件同轴且平行的制动盘，制动盘具有第一摩擦面，转动件具有与第一摩擦面配合的第二摩擦面；所述制动盘连接有轴向驱动组件，以通过轴向驱动部件使制动盘在转动腔内轴向移动时，制动盘的第一摩擦面可与转动件的第二摩擦面摩擦配合以制动。

在可能的实现方式中，所述第一摩擦面沿周向设有多个第一限位齿，所述第二摩擦面沿周向设有多个第二限位齿，第二限位齿与第一限位齿啮合。

在可能的实现方式中，所述制动盘背离第一摩擦面的一侧开设有至少一个导向孔，所述转动腔的腔壁设有滑动配合一个导向孔的至少一个导向轴。

在可能的实现方式中，所述转动件包括异形转动盘，异形转动盘固定于一转轴且通过转轴转动安装在所述转动腔内，转轴的一端连接所述驱动部件；所述制动盘的中心开设有直径大于转轴的中心孔；

所述异形转动盘具有沿一径向方向延伸且穿过所述弧形旋转口的延伸部，延伸部构成所述安装部。

在可能的实现方式中，所述转动腔内还设有圆形随动盘，圆形随动盘转动连接于所述转轴且与异形转动盘平行。

在可能的实现方式中，所述圆形随动盘和所述制动盘的直径相等且大于所述异形转动盘的直径，所述转动座的弧形旋转口两侧具有向圆形随动盘和所述制动盘之间弯折形成的限位部，两侧的限位部分别与圆形随动盘和所述制动盘构成限位关系。

在可能的实现方式中，所述轴向驱动组件包括安装盖、轴向驱动部件、传动架和顶杆；

所述安装盖固定于所述转动座的一侧外壁且靠近所述制动盘，并于安装盖与转动座之间形成安装腔，安装腔内设有所述传动架，传动架受所述轴向驱动部件驱使以轴向移动，且传动架的两端分别固定有与轴向平行的所述顶杆，顶杆穿入所述转动腔与制动盘连接。

在可能的实现方式中，所述转动座的下方设有固定座，固定座的底部设有多个固定钉和若干列固定齿。

在可能的实现方式中，所述液压伸缩杆固定有连接套，连接套位于液压伸缩杆靠近所述弹簧减震件的一端，连接套的两侧对称设有两个连接耳，连接耳铰接有液压支撑杆，液压支撑杆与所述安装部铰接。

在可能的实现方式中，所述取芯组件包括固定于所述液压伸缩杆端头的钻杆电机，钻杆电机的输出端连接有钻杆，钻杆与取样钻头连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的隧洞钻岩取样装置，通过可伸缩的液压伸缩杆和转动座的转动配合，可使得液压伸缩杆上的取芯组件能够进行在周向上不同角度方向的隧道钻岩取样，也更适于不同大小的隧道，并且通过配置与转动件配合的制动结构，可在轴向驱动组件的驱动下使得转动盘靠近转动件实现制动配合，在制动状态下，能够使得液压伸缩杆更为稳定，利于实现更为精确的钻岩。

而且，作为转动件的异形转动盘能够与制动盘和圆形随动盘构成相互配合的结构，随动盘能够为异形转动盘在受到轴向力时提供一定的支撑，在异形转动盘转动时可随其一并转动而减小转动阻力，更为方便、实用。

同时，转动座能够与液压伸缩杆形成一个较为稳固的支撑结构，重心低，可提供较好的支撑力，并且配合固定座可进一步提高装置整体的固定效果。

此外，液压伸缩杆通过弹簧减震件与安装部连接，可起到轴向的缓冲和支撑，并且通过连接套和液压支撑杆的支撑结构，可使得取芯组件在钻岩取样过程中可提供可调的支撑力，使得钻岩更为有力，缓冲效果又更好。

附图说明

图1为本申请实施例的正视图；

图2为本申请实施例的转动座的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例的制动盘的剖视图；

图4为本申请实施例的异形转动盘的结构示意图；

图5为本申请实施例的转动座正视图；

图6为本申请实施例在安装有固定座时的结构示意图。

图中：1-转动座；11-转动腔；12-异形转动盘；13-圆形随动盘；14-转轴；15-轴向驱动组件；151-安装盖；152-轴向驱动部件；153-传动架；154-顶杆；155-制动盘；1551-中心孔；1552-导向孔；1553-第一限位齿；156-导向轴；16-驱动部件；17-第二限位齿；18-弧形旋转口；2-弹簧减震件；3-液压伸缩杆；4-取芯组件；41-钻杆电机；42-钻杆；43-取样钻头；5-液压支撑杆；6-连接套；7-固定座；71-固定钉；72-固定齿。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

请参照图1-5所示，本申请的实施例提供了一种隧洞钻岩取样装置，包括转动座1，转动座1沿其周向开设有弧形旋转口18且转动座1内设有一转动腔11，转动腔11内设有可转动的转动件，转动件与设于转动座1上的驱动部件16传动连接；所述转动件具有穿过弧形旋转口18的安装部，安装部通过弹簧减震件2连接有液压伸缩杆3，液压伸缩杆3连接有取芯组件4。

转动座1内的转动件通过安装部与弹簧减震件2连接，而弹簧减震件2又与液压伸缩杆3同轴连接，这样既可使得安装于液压伸缩杆3上的取芯组件4可周向转动，实现多角度的转动调节，又能够具有较好的轴向减震效果。转动腔11的弧形旋转口18可便于安装部在其限定的角度范围内转动，其可供转动的角度范围可以是90°以内，也可以是180度以内，并不做限制。取芯组件4用于钻岩取芯，其通过液压伸缩杆3调节角度和位置后便可进行钻进作业并取样。

所述转动腔11内还设有与所述转动件同轴且平行的制动盘155，制动盘155具有第一摩擦面，转动件具有与第一摩擦面配合的第二摩擦面；所述制动盘155连接有轴向驱动组件15，以通过轴向驱动部件152使制动盘155在转动腔11内轴向移动时，制动盘155的第一摩擦面可与转动件的第二摩擦面摩擦配合以制动。

制动盘155用于使得转动件被制动，即使其在需要停止转动时使其固定，这样便可在钻岩取样时能够以更为稳定的结构性使得钻岩取样更为准确。具体的制动原理是：

轴向驱动组件15可驱使制动盘155靠近或远离制动盘155，制动盘155通过第一摩擦面可与转动件的第二摩擦面接触，通过两者之间形成较大的摩擦力可使得两者在周向上不能相对转动，以此达到制动的目的，进而可使得液压伸缩杆3的姿态维持更为稳定、有效。

通过上述的技术方案，可伸缩的液压伸缩杆3和转动座1的转动配合，可使得液压伸缩杆3上的取芯组件4能够进行在周向上不同角度方向的隧道钻岩取样，也更适于不同大小的隧道，并且通过配置与转动件配合的制动结构，可在轴向驱动组件15的驱动下使得转动盘靠近转动件实现制动配合，在制动状态下，能够使得液压伸缩杆3更为稳定，利于实现更为精确的钻岩。

在一实施方式中，所述第一摩擦面沿周向设有多个第一限位齿1553，所述第二摩擦面沿周向设有多个第二限位齿17，第二限位齿17与第一限位齿1553啮合。

第一限位齿1553设置有一圈，相应的，第二限位齿17也设有一圈且能够与第一限位齿1553在相互靠近时相互啮合，在啮合后，便可使得制动盘155与转动件不可相对转动，实现制动。

进一步的，为了使得制动盘155的轴向移动更为稳定，所述制动盘155背离第一摩擦面的一侧开设有至少一个导向孔1552，所述转动腔11的腔壁设有滑动配合一个导向孔1552的至少一个导向轴156。

更进一步的，所述转动件包括异形转动盘12，异形转动盘12固定于一转轴14且通过转轴14转动安装在所述转动腔11内，转轴14的一端连接所述驱动部件16；所述制动盘155的中心开设有直径大于转轴14的中心孔1551；所述异形转动盘12具有沿一径向方向延伸且穿过所述弧形旋转口18的延伸部，延伸部构成所述安装部。

这样一来，异形转动盘12通过连接有驱动部件16的转轴14便可实现转动，并通过其延伸形成的延伸部可便于液压伸缩杆3等部件的安装；制动盘155通过在中心开设直径大于转轴14的中心孔1551，可使得制动盘155能够不随转轴14转动，以更好的进行轴向移动。在具体的实施过程中，驱动部件16为伺服电机。

在一些实施方式中，所述转动腔11内还可设有圆形随动盘13，圆形随动盘13转动连接于所述转轴14且与异形转动盘12平行。

作为转动件的异形转动盘12能够与制动盘155和圆形随动盘13构成相互配合的结构，随动盘能够为异形转动盘12在受到轴向力时提供一定的支撑，在异形转动盘12转动时可随其一并转动而减小转动阻力，更为方便、实用。

在具体的实施过程中，所述圆形随动盘13和所述制动盘155的直径相等且大于所述异形转动盘12的直径，所述转动座1的弧形旋转口18两侧具有向圆形随动盘13和所述制动盘155之间弯折形成的限位部，两侧的限位部分别与圆形随动盘13和所述制动盘155构成限位关系。这样一来，转动座1的转动腔11可更便于圆形随动盘13、制动盘155和异形转动盘12的转动或移动，可通过限位部起到较好的限位作用。

在关于轴向驱动组件15的一种优选实施方式中，所述轴向驱动组件15包括安装盖151、轴向驱动部件152、传动架153和顶杆154；所述安装盖151固定于所述转动座1的一侧外壁且靠近所述制动盘155，并于安装盖151与转动座1之间形成安装腔，安装腔内设有所述传动架153，传动架153受所述轴向驱动部件152驱使以轴向移动，且传动架153的两端分别固定有与轴向平行的所述顶杆154，顶杆154穿入所述转动腔11与制动盘155连接。

安装盖151可与转动座1构成安装腔，在安装腔内可便于安装相关部件。传动架153为传动作用，主要用于将轴向驱动部件152的作用力传递给顶杆154，然后通过顶杆154作用于制动盘155，使得制动盘155可沿轴向移动作制动动作或接触制动动作。这样的结构具有更好的驱动效果，结构简单。在具体的实施过程中，轴向驱动部件152为伺服电机。

请参照图6所示，在本申请的实施例中，所述转动座1的下方设有固定座7，固定座的底部设有多个固定钉71和若干列固定齿72。

固定座7通过底部的固定钉71可固定齿72可实现较好的固定效果，使得钻岩取样更为稳定、准确。

进一步的，为了给取芯组件4提供更好的支撑力和缓冲力，所述液压伸缩杆3固定有连接套6，连接套6位于液压伸缩杆3靠近所述弹簧减震件2的一端，连接套6的两侧对称设有两个连接耳，连接耳铰接有液压支撑杆5，液压支撑杆5与所述安装部铰接。液压伸缩杆3通过弹簧减震件2与安装部连接，可起到轴向的缓冲和支撑，并且通过连接套6和液压支撑杆5的支撑结构，可使得取芯组件4在钻岩取样过程中可提供可调的支撑力，使得钻岩更为有力，缓冲效果又更好。

更进一步的，所述取芯组件4包括固定于所述液压伸缩杆3端头的钻杆电机41，钻杆电机41的输出端连接有钻杆42，钻杆42与取样钻头43连接。钻杆电机41可驱使钻杆42转动，钻杆42带动具有取样功能的取样钻头43钻岩取样，便可实现取样作业。值得说明的是，所采用的取样钻头43为现有钻头，对其并未做改进，故而不再赘述。

本申请实施例的一种隧洞钻岩取样装置，具有以下有益效果：

通过可伸缩的液压伸缩杆3和转动座1的转动配合，可使得液压伸缩杆3上的取芯组件4能够进行在周向上不同角度方向的隧道钻岩取样，也更适于不同大小的隧道，并且通过配置与转动件配合的制动结构，可在轴向驱动组件15的驱动下使得转动盘靠近转动件实现制动配合，在制动状态下，能够使得液压伸缩杆3更为稳定，利于实现更为精确的钻岩。

而且，作为转动件的异形转动盘12能够与制动盘155和圆形随动盘13构成相互配合的结构，随动盘能够为异形转动盘12在受到轴向力时提供一定的支撑，在异形转动盘12转动时可随其一并转动而减小转动阻力，更为方便、实用。

同时，转动座1能够与液压伸缩杆3形成一个较为稳固的支撑结构，重心低，可提供较好的支撑力，并且配合固定座7可进一步提高装置整体的固定效果。

此外，液压伸缩杆3通过弹簧减震件2与安装部连接，可起到轴向的缓冲和支撑，并且通过连接套6和液压支撑杆5的支撑结构，可使得取芯组件4在钻岩取样过程中可提供可调的支撑力，使得钻岩更为有力，缓冲效果又更好。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。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 (10)

1.一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：包括转动座（1），转动座（1）沿其周向开设有弧形旋转口（18）且转动座（1）内设有一转动腔（11），转动腔（11）内设有可转动的转动件，转动件与设于转动座（1）上的驱动部件（16）传动连接；所述转动件具有穿过弧形旋转口（18）的安装部，安装部通过弹簧减震件（2）连接有液压伸缩杆（3），液压伸缩杆（3）连接有取芯组件（4）；

所述转动腔（11）内还设有与所述转动件同轴且平行的制动盘（155），制动盘（155）具有第一摩擦面，转动件具有与第一摩擦面配合的第二摩擦面；所述制动盘（155）连接有轴向驱动组件（15），以通过轴向驱动部件（152）使制动盘（155）在转动腔（11）内轴向移动时，制动盘（155）的第一摩擦面可与转动件的第二摩擦面摩擦配合以制动。

2.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述第一摩擦面沿周向设有多个第一限位齿（1553），所述第二摩擦面沿周向设有多个第二限位齿（17），第二限位齿（17）与第一限位齿（1553）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述制动盘（155）背离第一摩擦面的一侧开设有至少一个导向孔（1552），所述转动腔（11）的腔壁设有滑动配合一个导向孔（1552）的至少一个导向轴（156）。

4.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述转动件包括异形转动盘（12），异形转动盘（12）固定于一转轴（14）且通过转轴（14）转动安装在所述转动腔（11）内，转轴（14）的一端连接所述驱动部件（16）；所述制动盘（155）的中心开设有直径大于转轴（14）的中心孔（1551）；

所述异形转动盘（12）具有沿一径向方向延伸且穿过所述弧形旋转口（18）的延伸部，延伸部构成所述安装部。

5.根据权利要求4所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述转动腔（11）内还设有圆形随动盘（13），圆形随动盘（13）转动连接于所述转轴（14）且与异形转动盘（12）平行。

6.根据权利要求5所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述圆形随动盘（13）和所述制动盘（155）的直径相等且大于所述异形转动盘（12）的直径，所述转动座（1）的弧形旋转口（18）两侧具有向圆形随动盘（13）和所述制动盘（155）之间弯折形成的限位部，两侧的限位部分别与圆形随动盘（13）和所述制动盘（155）构成限位关系。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述轴向驱动组件（15）包括安装盖（151）、轴向驱动部件（152）、传动架（153）和顶杆（154）；

所述安装盖（151）固定于所述转动座（1）的一侧外壁且靠近所述制动盘（155），并于安装盖（151）与转动座（1）之间形成安装腔，安装腔内设有所述传动架（153），传动架（153）受所述轴向驱动部件（152）驱使以轴向移动，且传动架（153）的两端分别固定有与轴向平行的所述顶杆（154），顶杆（154）穿入所述转动腔（11）与制动盘（155）连接。

8.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述转动座（1）的下方设有固定座（7），固定座的底部设有多个固定钉（71）和若干列固定齿（72）。

9.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述液压伸缩杆（3）固定有连接套（6），连接套（6）位于液压伸缩杆（3）靠近所述弹簧减震件（2）的一端，连接套（6）的两侧对称设有两个连接耳，连接耳铰接有液压支撑杆（5），液压支撑杆（5）与所述安装部铰接。

10.根据权利要求1所述的一种隧洞钻岩取样装置，其特征在于：所述取芯组件（4）包括固定于所述液压伸缩杆（3）端头的钻杆电机（41），钻杆电机（41）的输出端连接有钻杆（42），钻杆（42）与取样钻头（43）连接。

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