CN116296562B - 一种公路柱芯样品切取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及取样装置领域，具体为一种公路柱芯样品切取装置，包括取样容器，取样容器具有取样环腔，取样环腔的下端为取样口，取样容器能够周向转动并沿取样环腔轴向移动，取样容器内开设有转动孔，转动孔的底端贯通，转动孔的侧面与取样环腔连通。本发明设置了取样容器和感应杆，当感应杆将样品层钻穿后，样品层的取样完成，需要取样容器停止下移，由于感应杆向下移动的距离增加，因此可检测感应杆每次下移的距离，当检测感应杆的下移距离增加时，通过检测装置对工作人员发出提示信号，使得取样容器停止向下进给，从而能够避免取样容器过度下移而对泥土层无效取样，同时也不会出现柱芯样品未与样品层完全分离的情况，操作简单，使用便捷。

Description

一种公路柱芯样品切取装置

技术领域

本发明涉及取样装置领域，特别是涉及一种公路柱芯样品切取装置。

背景技术

在公路施工过程中，需要在不同的施工阶段对公路工程的路基进行取样。现有技术中多使用路面取样装置完成对公路路基的取样工作。

如授权公告号为217845679U的中国专利文献公开了一种公路施工用基层取样装置，在进行取样时，使用者手握转盘转动，转盘转动后带动丝杠在轴座内部旋转下降，丝杠旋转下降时通过轴承带动取样筒沿着直线下移，直至取样筒伸入地面中，从而达到便于取样的目的。但该装置在对公路路面进行取样时需要人为判断取样深度，但在不同的地基环境下，公路路面的厚度也并不完全一致，故会出现取样后的样芯未与路面分离或取样筒过度贯穿到公路基底层的泥土中的情况。因此实际取样作业中，该装置使用的便捷性不佳。

发明内容

基于此，有必要针对目前的公路路面取样装置所存在的问题，提供一种公路柱芯样品切取装置，能够在公路路基钻穿后及时给工作人员发出提示信号，提醒工作人员停止向下钻进取样。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种公路柱芯样品切取装置包括取样容器，取样容器具有取样环腔，取样环腔的下端为取样口，取样容器能够周向转动并沿自身轴向移动；

取样容器内周壁上开设有转动孔，转动孔的底端贯通，转动孔的侧面与取样环腔连通，转动孔内设置有感应杆，感应杆能够沿转动孔的轴向往复移动；当检测到感应杆当前的移动行程与前一次的移动行程的差值大于预设值时取样容器停止移动。

在其中一个实施例中，所述公路柱芯样品切取装置还包括固定套管，固定套管能够与取样容器同步移动；感应杆包括杆体，固定套管和杆体之间设置有连接结构，连接结构能够将取样容器的转动转化为杆体在轴向预设范围内的往复移动；

连接结构包括第一振动齿环、第二振动齿环和连接环，第二振动齿环设置在连接环上，连接环与固定套管相对转动，固定套管内设置有第一振动齿环，第一振动齿环和第二振动齿环配合，杆体与连接环套接，杆体能够带动连接环在轴向同步移动；第二振动齿环的齿牙为棘齿状；

固定套管内且位于第一振动齿环的齿根所在平面设置有检测器，当样品层被钻穿后，第二振动齿环与检测器接触，检测器动作。

在其中一个实施例中，所述固定套管内设置有压簧。

在其中一个实施例中，所述杆体在转动孔内轴向移动时能够相对于取样容器转动，在样品层被钻穿前，杆体往复移动一次转动的角度值为第一值，在样品层被钻穿后，杆体往复移动一次转动的角度值为第二值，第二值大于第一值；

杆体的外周壁一侧设置有螺旋摩擦凸起，当感应杆往复移动一次转动的角度值为第二值时，螺旋摩擦凸起能够转动至取样环腔内。

在其中一个实施例中，所述杆体的周向且位于连接环的上端固定设置有第一螺旋环，固定套管的下部转动连接有同步环，同步环与连接环能够同步转动且相对滑动，同步环的下端面设置有第一导向凸起，第一导向凸起能够与第一螺旋环配合，第一导向凸起与第一螺旋环配合用于驱动杆体沿第一方向转动；所述杆体的周向且位于连接环的下端固定设置有第二螺旋环，第二螺旋环与第一螺旋环旋向相反，取样容器的外部上端面固定设置有第二导向凸起，第二螺旋环能够与第二导向凸起配合，第二导向凸起与第二螺旋环配合用于驱动杆体沿第二方向转动，第二方向与第一方向相反。

在其中一个实施例中，所述取样容器内沿轴向方向滑动连接有观察杆，对样品层取样时，观察杆始终与样品层上表面接触。

在其中一个实施例中，所述公路柱芯样品切取装置还包括升降组件，升降组件用于驱动取样容器轴向移动。

在其中一个实施例中，所述公路柱芯样品切取装置还包括动力组件，动力组件用于驱动取样容器转动。

在其中一个实施例中，所述公路柱芯样品切取装置还包括移动组件，移动组件用于将取样容器移动至样品层的取样孔所在位置。

本发明的有益效果是：

本发明设置了取样容器和感应杆，当感应杆将样品层钻穿后，样品层的取样完成，需要取样容器停止下移，由于感应杆将样品层钻穿时感应杆向下移动的距离增加，因此可检测感应杆每次下移的距离，当检测感应杆的下移距离增加时，通过检测装置对工作人员发出提示信号，使得取样容器停止向下进给，从而能够避免取样容器过度下移而对泥土层无效取样，同时也不会出现柱芯样品未与样品层完全分离的情况，操作简单，使用便捷，可在实际作业中推广使用。

附图说明

图1为本发明一种公路柱芯样品切取装置的整体结构示意图；

图2为本发明一种公路柱芯样品切取装置的主视图结构示意图；

图3为图2中A-A方向的剖视图结构示意图；

图4为本发明一种公路柱芯样品切取装置中取样容器连接结构示意图；

图5为本发明一种公路柱芯样品切取装置中取样容器的剖视图结构示意图；

图6为本发明一种公路柱芯样品切取装置中连接结构的连接示意图；

图7为本发明一种公路柱芯样品切取装置中连接结构的结构示意图；

图8为本发明一种公路柱芯样品切取装置中固定套管的半剖立体图示意图；

图9为本发明一种公路柱芯样品切取装置中感应杆的结构示意图；

图10为本发明一种公路柱芯样品切取装置中螺旋摩擦凸起的结构示意图；

图11为本发明一种公路柱芯样品切取装置中避让槽的结构示意图。

其中：

100、取样容器；110、取样环腔；111、取样口；112、转动孔；1121、避让槽；120、第二导向凸起；200、感应杆；210、杆体；220、螺旋摩擦凸起；230、第一螺旋环；240、第二螺旋环；300、移动载板；310、固定套管；320、同步环；330、第一导向凸起；400、连接结构；410、第一振动齿环；420、第二振动齿环；430、连接环；500、检测器；600、压簧；700、观察杆；800、升降组件；810、丝杠；820、手柄；830、导向柱；900、动力组件；910、电机；920、第一齿轮；930、第二齿轮；940、转动主轴；1000、移动组件；1001、移动架；1002、转动轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图11所示，一种公路柱芯样品切取装置包括取样容器100，取样容器100为柱体外形，其具有取样环腔110，取样环腔110的下端为取样口111，样品层从取样口111逐渐进入到取样环腔110内，取样容器100能够周向转动并沿自身轴向移动，取样容器100的转动并沿自身轴向向下进给用于实现柱芯样品与路基的分离；

如图5所示，取样容器100内开设有转动孔112，转动孔112的底端贯通，转动孔112的侧面与取样环腔110连通，转动孔112内设置有感应杆200，感应杆200能够沿转动孔112的轴向往复移动。在样品层被钻穿前，因为样品层剩余厚度较厚，感应杆200无法将样品层钻穿，因此感应杆200冲击在样品层上后便无法沿继续下移，当样品层剩余的厚度较小时，此时感应杆200冲击在样品层上后能够将剩余的样品层钻穿并继续下移进入到泥土层，此时感应杆200向下移动的距离大于样品层未被钻穿之前。在样品层被感应杆200钻穿后，样品层的取样完成，需要取样容器100停止下移。因此可通过检测感应杆200下移的距离，判断取样容器100的取样是否完成，当检测到感应杆200当前的移动行程与前一次的移动行程差值大于预设值时，说明样品层钻透，此时使得取样容器100停止向下进给，从而能够避免取样容器100过度下移而对泥土层无效取样。

可以理解的是，在感应杆200沿自身轴向往复移动的过程中，感应杆200能够往复的对柱芯样品的外围区域进行冲击，使得柱芯样品更容易从路面样品层中分割出来。

如图6、图7和图8所示，在进一步的实施例中，公路柱芯样品切取装置还包括固定套管310，固定套管310与移动载板300固定连接，而移动载板300是能够带动取样容器100同步向下移动的，因此固定套管310能够与取样容器100同步移动，感应杆200包括杆体210，固定套管310和杆体210之间设置有连接结构400，连接结构400能够将取样容器100的转动转化为杆体210在轴向预设范围内的往复移动。连接结构400包括第一振动齿环410、第二振动齿环420和连接环430，连接环430和固定套管310相对转动，第二振动齿环420设置在连接环430上，连接环430与固定套管310相对转动，固定套管310内周向设置有第一振动齿环410，第一振动齿环410和第二振动齿环420配合，第一振动齿环410的和第二振动齿环420的齿牙均为棘齿状外形，从而当第一振动齿环410和第二振动齿环420相对转动后，能够使得第一振动齿环410和第二振动齿环420之间的竖直间距发生改变。杆体210与连接环430套接，杆体210能够带动连接环430在轴向同步移动，固定套管310内且位于第一振动齿环410的齿根所在平面设置有检测装置，该检测装置为检测器500，当样品层被钻穿后，第二振动齿环420与检测器500接触，检测器500动作。

当取样容器100转动时，取样容器100带动感应杆200同步转动，感应杆200带动连接环430同步转动，连接环430带动第二振动齿环420转动，而第一振动齿环410是固定在固定套管310底部的，因此第二振动齿环420和第一振动齿环410此时能够相对转动，从而第一振动齿环410和第二振动齿环420之间的竖直间距改变。在连接环430以及第二振动齿环420的持续转动作用下，第一振动齿环410和第二振动齿环420之间的竖直间距往复变化，因此第二振动齿环420和感应杆200能够同步轴向移动，从而实现感应杆200在轴向上的往复移动。在感应杆200未将样品层钻穿前，此时杆体210冲击在样品层上后停止下移，此时第二振动齿环420与固定套管310的底面之间具有一段距离（该距离为预设值），因此第二振动齿环420无法接触到位于固定套管310底部的检测器500；当感应杆200将样品层钻穿后，此时杆体210的下移距离增加，因此杆体210能够带动连接环430以及第二振动齿环420下移至第二振动齿环420与检测器500接触，在检测器500与第二振动齿环420接触后，检测器500动作，将电信号发送至控制器，控制器控制终端（如蜂鸣报警器或报警灯或喇叭等），从而工作人员便可根据终端发出的提示控制取样容器100停止向下钻进。在其它实施例中，连接结构400的第二振动齿环420还可由斜凸块或斜凹槽等结构代替，同样可以使得第一振动齿环410与第二振动齿环420同步转动时，第一振动齿环410与第二振动齿环420之间的竖直间距往复变化。

在进一步的实施例中，如图3所示，在第二振动齿环420转动至第一振动齿环410的齿顶位置后，连接环430以及第二振动齿环420在重力作用下回落，为了增加回落速度和回落时杆体210对样品层的冲击力，可在固定套管310内设置压簧600，当第二振动齿环420沿第一振动齿环410的齿侧斜面向第一振动齿环410的齿顶位置滑动时，压簧600逐渐压缩蓄力，当连接环430以及第二振动齿环420回落时，压簧600恢复形变对连接环430施加竖直向下的作用力，使得连接环430以及第二振动齿环420以更快的速度和更大的冲击力向下移动，从而使得杆体210对样品层的冲击作用力更加显著。

在其中一个实施例中，如图5、图6和图7所示，杆体210还能够在转动孔112内轴向移动的同时转动。在样品层被钻穿前，杆体210每次冲击在样品层上后便停止向下移动，因此杆体210无法继续转动，此时杆体210往复移动一次转动的角度值为第一值；在样品层被钻穿后，杆体210能够继续下移到样品层下的泥土中，此时杆体210的下移量增加，此时杆体210往复移动一次转动的角度值为第二值，因此第二值是大于第一值的。感应杆200还包括螺旋摩擦凸起220，螺旋摩擦凸起220设置在杆体210的周向一侧区域，当感应杆200往复移动一次转动的角度值为第二值时，此时表明样品层已经被钻穿，样品层取样完成，此时需要将取样后的柱芯样品连同取样容器100从取样孔内取出，此时使得螺旋摩擦凸起220转动至取样环腔110内，能够使得螺旋摩擦凸起220与柱芯样品侧面之间的压力增加，从而螺旋摩擦凸起220与柱芯样品之间的摩擦力增加，柱芯样品能够跟随取样容器100从取样孔内移出。

还要进行补充说明的是，螺旋摩擦凸起220为螺旋状，能够在杆体210转动时通过螺旋摩擦凸起220施加给柱芯样品螺旋向上的驱动力，促使柱芯样品与样品层分离。

在进一步的实施例中，如图9所示，杆体210的周向且位于连接环430的上端固定设置有第一螺旋环230，固定套管310的下部转动连接有同步环320，同步环320与连接环430能够同步转动且相对滑动，此处同步环320与连接环430可以采用花键配合连接也可采用长键块与键槽配合的结构来代替花键，同样能够使得同步环320与连接环430同步转动且相对滑动。同步环320的下端面设置有第一导向凸起330，第一导向凸起330能够与第一螺旋环230配合，当杆体210跟随连接环430同步向上移动至第一导向凸起330与第一螺旋环230接触后，在第一螺旋环230和第一导向凸起330的导向配合作用下，第一螺旋环230带动杆体210转动，此时杆体210转动方向为第一方向；杆体210的周向且位于连接环430的下端固定设置有第二螺旋环240，第二螺旋环240与第一螺旋环230旋向相反，取样容器100的外部上端面固定设置有第二导向凸起120，第二螺旋环240能够与第二导向凸起120配合，当样品层被钻穿后，杆体210的下移距离增加，此时杆体210能够带动第二螺旋环240下移至第二螺旋环240与第二导向凸起120接触，此时在第二螺旋环240与第二导向凸起120的导向配合作用下，第二螺旋环240带动杆体210转动，此时杆体210的转动方向为第二方向，因此第二方向与第一方向是相反的。如图11所示，转动孔112连通有避让槽1121，当第二螺旋环240带动杆体210沿第二方向转动时，螺旋摩擦凸起220能够从避让槽1121中逐渐转动至取样环腔110内，从而螺旋摩擦凸起220与柱芯样品之间的压力逐渐增加，取样容器100能够带动柱芯样品从取样孔内移出。

如图6和图7所示，当取样容器100以及柱芯样品从样品层上开设的取样孔内取出后，为将柱芯样品从取样环腔110内取出，此时工作人员手动转动第二螺旋环240，使得第二螺旋环240带动杆体210向与第二方向相反的方向转动，从而螺旋摩擦凸起220从取样环腔110中转动至避让槽1121内，螺旋摩擦凸起220不再与柱芯样品接触，此时取样环腔110与柱芯样品之间的摩擦力小于柱芯样品自身的重力，柱芯样品从取样口111中自动落出。

在进一步的实施例中，如图3所示，取样容器100内沿轴向方向滑动连接有观察杆700，对样品层取样时，观察杆700始终与样品层上表面接触。设置观察杆700的目的在于方便工作人员观察柱芯样品是否已经完全与样品层分离，在柱芯样品未与样品层完全分离时，此时观察杆700的轴向位置不变；当使得柱芯样品与样品层完全分离后（通过螺旋摩擦凸起220的多次旋拉能够促使柱芯样品与样品层完全分离），此时柱芯样品在螺旋摩擦凸起220的作用下沿取样环腔110内腔向上少量移动，当螺旋摩擦凸起220跟随杆体210沿第一方向旋转至螺旋摩擦凸起220进入避让槽1121内后，此时柱芯样品从取样环腔110内向下滑落至与泥土层表面接触。因此当柱芯样品与样品层之间分离后，杆体210的往复移动且转动能够使得柱芯样品沿取样环腔110往复上下移动，而观察杆700始终与柱芯样品的上表面接触，因此观察杆700也会往复的上下移动，当工作人员观察到观察杆700上下往复移动后，便说明此时柱芯样品与样品层之间完全分离，此时工作人员可在观察杆700上移后使得取样容器100停止转动，此时螺旋摩擦凸起220与柱芯样品接触，从而取样容器100从样品层的取样孔内移出时能够带动柱芯样品一同移出。

在其中一个实施例中，如图1所示，移动组件1000包括移动架1001，移动架1001的下端四角设置有转动轮1002，设置转动轮1002能够便于工作人员将该装置移动到样品层的取样孔所在位置。

在其它实施例中，如图1所示，公路柱芯样品切取装置还包括升降组件800，升降组件800用于驱动取样容器100轴向移动，升降组件800包括丝杠810和导向柱830，丝杠810与移动载板300螺纹连接，丝杠810的一端设置有手柄820，手柄820用于驱动丝杠810转动，移动载板300的两侧还滑动连接有导向柱830，导向柱830的下端固定设置在移动架1001上，导向柱830用于对移动载板300的移动进行导向。

在其它实施例中，如图3所示，公路柱芯样品切取装置还包括动力组件900，动力组件900用于驱动取样容器100转动，动力组件900包括电机910、第一齿轮920、第二齿轮930和转动主轴940，电机910固定设置在移动载板300上，电机910的输出轴固定连接有第一齿轮920，第一齿轮920与第二齿轮930啮合，第二齿轮930固定设置在转动主轴940的一端，转动主轴940的另一端与取样容器100固定连接。取样时电机910转动，电机910带动第一齿轮920转动，第一齿轮920带动第二齿轮930转动，第二齿轮930带动转动主轴940转动，转动主轴940与取样容器100同步转动。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，包括：

取样容器，取样容器具有取样环腔，取样环腔的下端为取样口，取样容器能够周向转动并沿自身轴向移动；

取样容器内周壁上开设有转动孔，转动孔的底端贯通，转动孔的侧面与取样环腔连通，转动孔内设置有感应杆，感应杆能够沿转动孔的轴向往复移动；当检测到感应杆当前的移动行程与前一次的移动行程的差值大于预设值时取样容器停止移动；所述公路柱芯样品切取装置还包括固定套管，固定套管能够与取样容器同步移动；感应杆包括杆体，固定套管和杆体之间设置有连接结构，连接结构能够将取样容器的转动转化为杆体在轴向预设范围内的往复移动；

连接结构包括第一振动齿环、第二振动齿环和连接环，第二振动齿环设置在连接环上，连接环与固定套管相对转动，固定套管内设置有第一振动齿环，第一振动齿环和第二振动齿环配合，杆体与连接环套接，杆体能够带动连接环在轴向同步移动；第二振动齿环的齿牙为棘齿状；

固定套管内且位于第一振动齿环的齿根所在平面设置有检测器，当样品层被钻穿后，第二振动齿环与检测器接触，检测器动作。

2.根据权利要求1所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述固定套管内设置有压簧。

3.根据权利要求2所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述杆体在转动孔内轴向移动时能够相对于取样容器转动，在样品层被钻穿前，杆体往复移动一次转动的角度值为第一值，在样品层被钻穿后，杆体往复移动一次转动的角度值为第二值，第二值大于第一值；

杆体的外周壁一侧设置有螺旋摩擦凸起，当感应杆往复移动一次转动的角度值为第二值时，螺旋摩擦凸起能够转动至取样环腔内。

4.根据权利要求3所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述杆体的周向且位于连接环的上端固定设置有第一螺旋环，固定套管的下部转动连接有同步环，同步环与连接环能够同步转动且相对滑动，同步环的下端面设置有第一导向凸起，第一导向凸起能够与第一螺旋环配合，第一导向凸起与第一螺旋环配合用于驱动杆体沿第一方向转动；所述杆体的周向且位于连接环的下端固定设置有第二螺旋环，第二螺旋环与第一螺旋环旋向相反，取样容器的外部上端面固定设置有第二导向凸起，第二螺旋环能够与第二导向凸起配合，第二导向凸起与第二螺旋环配合用于驱动杆体沿第二方向转动，第二方向与第一方向相反。

5.根据权利要求4所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述取样容器内沿轴向方向滑动连接有观察杆，对样品层取样时，观察杆始终与柱芯样品上表面接触。

6.根据权利要求1所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述公路柱芯样品切取装置还包括升降组件，升降组件用于驱动取样容器轴向移动。

7.根据权利要求1所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述公路柱芯样品切取装置还包括动力组件，动力组件用于驱动取样容器转动。

8.根据权利要求1所述的一种公路柱芯样品切取装置，其特征在于，所述公路柱芯样品切取装置还包括移动组件，移动组件用于将取样容器移动至样品层的取样孔所在位置。