CN201265156Y - 冻土试样制备机 - Google Patents

Abstract

一种冻土式样制备机，属于岩土工程地质勘察中冻土实验试样制备专用机具。主要解决了实验数据的可靠性差，工人劳动强度大，工作效率低的问题。包括支架(2)、电机(7)，支架(2)上端有齿轮、齿条及操纵手柄组成的加压装置(1)，电机(7)依次连接传动杆(6)及取样器(5)，而取样器(5)由单动的内外管、连接于内外管下端的环形取样器刃口(23)及牙轮切削钻头(24)以及套管(20)孔内的衬管(21)组成。该机可缩短冻土试样制作时间，保持良好的冻土原状，使试验数据可靠性提高，降低劳动强度低，提高工作效率。

Description

冻土试样制备机

技术领域

本实用新型涉及岩土工程地质勘察中冻土试样制备专用机具，特别是室内冻土试样制备机。

背景技术

在我国东北、内蒙、西藏、新疆等地区，季节性冻土和多年冻土分布较广，在上述地区正在建设和将要建设的国家各重点工程很多，为确保工程安全可靠，在设计、施工前都要进行岩土工程地质勘察和冻土研究，目的是为地面建设施工提供大量可靠的分析数据。而数据的获得除在冻土原地做大量的实验外，还要在野外采集大量的原状冻土，在实验室内进行各种冻土试样的制作，然后对试样进行大量的试验分析，将获取的分析数据提供给相关部门。而常用的试验室制备冻土试样都是采用人工方法，用人力将试验用的标准衬管反复压入冻土中，再用开土刀或开土据来修整，由于此过程中，钻头与冻土接触时间长，切屑时产生的热量使所制备成的冻土试样很难保持原始状态，所以试验数据可靠性较差，满足不了试验要求，并且每天每人只能制备2件冻土试样，工人劳动强度大，工作效率低。

实用新型内容

为了提高实验数据的可靠性，降低工人劳动强度，提高工作效率，本实用新型提供一种室内冻土试样制备机，该机可缩短冻土试样制作时间，保持良好的冻土原状，使试验数据可靠性提高，并且劳动强度低，工作效率高。

本实用新型的技术方案是：一种冻土试样制备机，包括支架及电机，支架上端有加压装置，电机依次连接传动杆及取样器；所述的加压装置包括固定在支架上的齿条及与其啮合的齿轮、齿轮轴固定在移动支架上，移动支架一端固定在电机的外壳上，另一端套在固定支架上，齿轮轴轴端固定操纵手柄；所述的取样器包括中间置有轴承的外管及内管，外管的上端与传动杆连接、中间与若干接管连接、下端连接环形牙轮切削钻头，而中管依次连接套管及环形取样器刃口，套管孔内装有衬管及分割块，取样器刃口的下平面比牙轮切削钻头的下平面低50mm。

所述的环形取样器刃口的切削刃为径向连续且刃口的内径与衬管的内径形同；牙轮切削钻头齿尖向内径向均布，且内齿面与取样器刃口的外锥面相对应；套管为两半相互插接的半合管结构；分割块为两半相互插接的半合管结构；在外管及内管置有轴承的位置分别有上限位台阶及下限位台阶。

本实用新型的有益效果是：该冻土试样制备机由于采用上述技术方案，利用内外管单动的形式，内管只保持垂直向下移动，外管与内管同步向下移动的同时还快速转动，且孔内置有成组衬管的套管下端的冻土取样器刃口比牙轮切屑钻头长，在加压装置的作用下冻土取样器刃口先压入土中，与冻土间没有钻削摩擦，避免钻削时产生的热量；而牙轮切屑钻头在外管的带动下单独转动，并采用切磨的方式，与内管同步向下移动，外管下端的牙轮切屑钻头以切磨的形式快速转动，热量产生少，且与内管间的间隙，起到隔热作用，辟免冻土融变产生，提高实验数据的可靠性。衬管的数量及规格可根据工程实验需要进行调整。该冻土试样制备机在2分钟就可制作至少4件试样，大大提高了工作效率，降低了操作工人的劳动强度。

附图说明

附图1为冻土试样制备机的结构示意图；

附图2为加压装置结构示意图；

附图3为取样器结构示意图；

附图4为取样器刃口轴向剖面结构示意图；

附图5为牙轮切削钻头轴向剖面结构示意图；

附图6为套管轴向剖面结构示意图；

附图7为分割块轴向剖面结构示意图。

1-加压装置  2-固定支架  3-工作平台  4-野外冻土样品  5-取样器  6-传动杆  7-电机  8-移动支架  9-齿轮  10-固定螺栓11-齿条  12-操纵手柄  13-齿轮轴  14-外管  15-上限位台阶16-轴承  17-下限位台阶  18-内管  19-接管  20-套管  21-衬管22-分割块  23-取样器刃口  24-牙轮切削钻头  25-插接口  26-内齿面  27-外齿面

实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由附图1所示，一种冻土试样制备机，包括工作平台3，固定支架2垂直固定在平台3上，固定支架2的上端有加压装置1，一端固定在电机7的外壳上，而电机7的动力输出轴依次连接传动杆6及取样器5，取样器5下面的工作平台3上放置野外所送冻土样品4。起动电动7，操纵手柄12向下加压，当取样器5完全压入野外所送冻土样品4，关闭电机7抬起操纵手柄12，卸下取样器刃口23、套管20及其内的衬管机21及分割块22，对冻土试样进行切割、清理修整，即完成冻土试样制作。

由附图2所示，加压装置包括齿条11及与其啮合的齿轮9，齿条11由上下螺栓10固定在固定支架2的一侧，齿轮9上的齿轮轴13固定在移动支架8上，移动支架8一端固定在电机7的外壳上，另一端套在固定支架2上，齿轮轴13轴端固定加压手柄12；电机7开启后，操纵手柄12向下搬动加压，齿轮9在齿条11上向下转动，电机7在自身重力及压力的作用下向下移动；当操纵手柄向上搬动时，齿轮9在齿条11上向上转动，带动电机7向上移动。

由附图3所示，取样器5包括中间置有轴承16的外管14及内管18，轴承16的外圈顶在外管14内孔的上限位台阶15上、轴承16的内圈坐在内管18小径外圆的下限位台阶17上，防止作业时内外管间产生轴向串动；外管14的上端与传动杆6螺纹连接，下端依次与若干接管19螺纹连接，接管19下端螺纹连接环形牙轮切削钻头24；而内管18大径的下端依次连接套管20及环形取样器刃口23，套管20孔内装有一组内外径相同的衬管21及分割快22，最上边的衬管顶在内管大径的台阶上；而内管18只做垂直上下移动，外管14随内管18移动的同时并单独快速转动；接管19与套管20有一定的径象间隙，可以隔绝因外管14转动切屑时产生的部分热量；而环形取样器刃口23的下平面比环形牙轮切削钻头24的下平面低50mm，使冻土取样器刃口23先压入土中，并垂直向下移动，牙轮切屑钻头24采用牙轮切磨方式，快速切掉周边没有进入刃口的岩土，由于切屑速度快，热量产生少，辟免冻土融变产生；衬管21及分割快22的数量、型号可以根据工程要求进行调整，且取样器刃口23内径、衬管21及分割块22内径、与衬管21顶端配合的内管18的内径均相同；套管20及接管19的径向尺寸及数量可根据据衬管21及分割快22的规格进行调整，而内外管的连接部位的尺寸也可作出相应的调整。

由图4所示，取样器刃口23的切削刃为连续环形线性刃口，刃口以上的内径与衬管21的内径形同，使得垂直向加下加压切削岩土时减少内壁摩擦力，并使制作出的岩土试样外表面平滑规整；刃口向上的外径为锥面，保证取样器刃口垂直向下切削时的强度，锥角α可根据所切削岩土的阻力进行设置，内径的上部有连接螺纹。

由附图5所示，牙轮切削钻头24为牙型齿刃，并且齿尖向内径向均布，内齿面26与取样器刃口23的外锥面相对应，外齿面27与内齿面26成楔形，夹角β可根据所切削岩土的阻力进行设置，内径的上部有连接螺纹。

由附图6所示，套管20为两半圆管组合连接的半合管结构，上下端分别有连接螺纹，在两半圆管轴向结合面上设置有方便开合的插接口25，这种结构不改变管体直径，不用其它连接件，结构简单且易于加工，不使用其它辅助工具就可以方便的将衬管组装入或取出，从而减轻劳动强度，减化工序提高功效。

由图7所示，分割快22为两半圆管组合连接的半合管结构，在两半圆管轴向结合面上设置有方便开合的插接口25，在取出衬管组及其内的冻土试样后，卸下分割快22，然后在试样上的分割块处切割修整后，从衬管中取出试样，使得试样保持完好。

该机的正常使用环境在-5℃以下的室内，制作试样时，首先将外管14与传动杆6连接，依次将套管20连接于内管18上、将衬管21及分割块22间隔装入套管20中，再将接管19与外管14连接，最后分别连接取样器刃口23及牙轮切削钻头24；在工作平台上正对取样器5的下方放置野外所送冻土样品4，启动电机7，操纵手柄12向下加压，齿轮9与齿条11啮合，齿轮9向下转动，通过齿轮轴13带动电机7、传动杆6及取样器5向下移动，而取样器5中的内管18及套管20孔内的衬管组(21、22)、下端的取样器刃口23只作垂直向下移动并先压入冻土，使冻土不受扰动而保持原状；而外管14与内管18同步向下移动的同时还在传动杆6的带动下单独转动，下端的环形牙轮切削钻头24随着外管14的旋转，把没有进入衬管21中多余的冻土切削掉，由于切削速度快，且环形牙轮切削钻头24的内齿面26与取样器刃口23的外锥面间有间隙，故对冻土温度影响很小。当套管20全部进入冻土4后，电机7关闭，操纵手柄12向上搬动，带动电机7、传动杆6及取样器5向上移动，使取样器5从冻土样品中移出，卸下取样器刃口23、套管20及分割块22后，对冻土试样进行切割、清理修整，从衬管21中取出，完成实验试样的制作。

该冻土试样制备机由于采用内外管单动的方式，取样器刃口23内壁及衬管21内壁与冻土间没有钻削摩擦，避免钻削时产生的热量；而牙轮切屑钻头24在外管14的带动下单独速度转动，并采用切磨的方式，热量产生少，且内外管间有一定间隙，起到隔热作用，辟免冻土融变产生，从而提高实验数据的可靠性；并且衬管的数量及规格可根据工程实验需要进行调整，扩大了该机的使用范围。该冻土试样制备机2分钟就可制作至少4件试样，大大提高了工作效率，降低了工人的劳动强度。

Claims (6)

1、一种冻土试样制备机，包括支架(2)及电机(7)，其特征在于：支架(2)上端有加压装置(1)，电机(7)依次连接传动杆(6)及取样器(5)；所述的加压装置(1)包括固定在支架(2)上的齿条(11)及与其啮合的齿轮(9)、齿轮轴(13)固定在移动支架(8)上，移动支架(8)一端固定在电机(7)的外壳上，另一端套在固定支架(2)上，齿轮轴(13)轴端固定加压手柄(12)；

所述的取样器(5)包括中间置有轴承(16)的外管(14)及内管(18)，外管(14)的上端与传动杆(6)连接、中间与若干接管(19)连接、下端连接环形牙轮切削钻头(24)，而中管(18)依次连接套管(20)及环形取样器刃口(23)，套管(20)孔内有衬管(21)及分割快(22)，取样器刃口(23)的下平面比牙轮切削钻头(24)的下平面低50mm。

2、根据权利要求1所述的冻土试样制备机，其特征在于：环形取样器刃口(23)的切削刃为径向连续且刃口的内径与衬管(21)的内径形同。

3、根据权利要求1所述的冻土试样制备机，其特征在于：牙轮切削钻头(24)齿尖向内径向均布，且内齿面(26)与取样器刃口(23)的外锥面相对应。

4、根据权利要求1所述的冻土试样制备机，其特征在于：套管(20)为两半相互插接的半合管结构。

5、根据权利要求1所述的冻土试样制备机，其特征在于：分割块(22)为两半相互插接的半合管结构。

6、根据权利要求1所述的冻土试样制备机，其特征在于：在外管(14)及内管(18)置有轴承的位置分别有上下限位台阶(15、17)。

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