CN204163070U - 一种内外套筒式真空软土取土器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内外套筒式真空软土取土器，传动装置固定在支座上，传动装置与铅垂探杆连接，真空泵连接真空表，真空表与铅垂探杆上端连接，铅垂探杆下端装有逆止阀，逆止阀下方连接着取样套筒，取样外靴的内壁设有半球形的凹洞，凹洞内镶嵌滚珠，取样内筒的外壁设有与钢珠契合的凹槽，取样外靴的下端部设有较小角度刃刀。刃刀角度较小，在取样过程中减小了土的扰动；内外套筒采用钢珠连接，有利于将内外筒分离，降低了土样的二次扰动；采用逆止阀，铅垂连接杆之间通过螺纹连接并且外部经过塑胶扣密封，提高了系统的密封性，从而保证低结构强度土体的高质量取样。本实用新型原理清晰，结构简单，操作简便，且效率高、性能稳定。

Description

一种内外套筒式真空软土取土器

技术领域

本实用新型属于软土地基加固处理前后的勘察技术领域，更具体涉及一种内外套筒式真空取土设备，该装置不仅适用于各类灵敏度高的软粘土地基加固处理前后的勘察取样，还特别适用于吹填超软淤泥土质的一、二类原状土样的获取。

背景技术

真空预压处理吹填超软淤泥土时，由于常采用无砂垫层的真空预压法，真空负载一段时间后，在0~0.5m范围内会形成一层硬壳层，为获得土体的各类物理指标和力学性能，需要对加固的土体进行取样，但一般钻机配合薄壁取土器取样无法获得硬壳层以下土体的原装样，主要原因是：硬壳层以下含水率较大，土体强度不高，无法附着于薄膜取土器；取土时土体易扰动，取土质量不高；取出的土样脱样时易导致二次扰动等。

 为了克服先前上述主要缺点和不足，有必要设计一种能有效获取吹填超软淤泥土质的一、二类原状样的装置。

发明内容

本实用新型的目的是在于为解决吹填区的软土取样问题，提供了一种内外套筒式真空软土取土器，因设备较为轻便，能够现场灵活移动，并能获得较高等级的原状土。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种内外套筒式真空软土取土器，包括真空泵、支座、传动装置、铅垂探杆和取样套筒，传动装置固定在支座上，传动装置与铅垂探杆连接，其特征在于：所述的真空泵连接真空表，真空表与中空的铅垂探杆上端连接，铅垂探杆下端装有逆止阀，逆止阀下方连接着取样套筒，所述的取样套筒包括取样外靴和取样内筒，取样外靴的内壁设有半球形的凹洞，凹洞内镶嵌滚珠，凹洞半径略大于滚珠半径，滚珠在凹洞内可滑动而不至于脱落，取样内筒的外壁设有与钢珠契合的凹槽，凹槽为沿着取样内筒轴向延伸至取样内筒底端，取样内筒的凹槽沿着滚珠套入取样外靴的筒璧内，取样外靴的顶部设有外靴顶板，外靴顶板内顶面上设有与内套筒外形一致的环形槽，外靴顶板与取样外靴的筒璧通过螺纹连接，取样外靴的下端部设有刃刀，刃刀外壁沿着与取样外靴连接处向内缩口，刃刀的内壁与取样内筒内壁在同一铅垂线上，方便内筒外靴的安装和拆卸。

所述的传动装置包括传力链条、摇杆、水平转轴，戒子及山形板，水平转轴通过轴承固定在支座上，水平转轴的两端固定连接摇杆，摇杆通过齿轮连接传力链条，山形板卡在传力链条上，戒子紧贴山形板，戒子卡在铅垂探杆的接头处。摇动摇杆，传力链条转动时，山形板推动戒子，带动铅垂探杆上下移动。

所述的铅垂探杆为内部中空的杆，铅垂探杆包括通过螺纹连接的多段0.5-1.5m的铅垂连接杆，并在连接处外部进行塑胶密封，为真空系统提供环境。铅垂探杆的长度根据所取土样所在的深度确定，即铅垂连接杆的数量也是根据所取土样所在的深度确定。

所述的滚珠与取样内筒的凹槽契合部分的圆心角为100-150°，优选地，圆心角为120°。

所述的逆止阀允许地面真空泵等设备将套筒内空气吸出，但气体不能够通过逆止阀门进入套筒，从而保证提升时套筒的密闭性，逆止阀与套筒通过螺纹连接，逆止阀旋入外靴顶板。

所述的刃刀角度不大于7.5°。

所述的滚珠的数量为2-6个，对应的取样外靴内壁的凹洞有2-6个，取样内筒外壁上的凹槽的数量为2-6个。

所述的滚珠为钢质珠。

取样外靴和取样内筒的拆装：外靴与内筒安装时，首先将内筒下端从外靴的上端口插入，使内筒的凹槽与滚珠契合后，继续推动内筒，内筒凹槽沿着滚珠方向插入外靴，直至内筒的下端口与刃刀的顶部贴合，然后将外靴顶板沿第一螺纹拧上外靴的筒壁，即完成安装，拆卸的过程与安装过程相反。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

外靴刃刀采用较小角度刃刀，在取样过程中减小了土的扰动；内外套筒采用钢珠连接，有利于将内外筒分离，降低了土样的二次扰动；阀门采用逆止阀，提高了套筒的密封性；铅垂连接杆之间通过螺纹连接并且外部经过塑胶扣密封，提高了系统的密封性，从而保证低结构强度土体的高质量取样。本实用新型原理清晰，结构简单，操作简便，且效率高、性能稳定，适合在吹填区进行取样工作。

附图说明

   下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为一种内外套筒式真空软土取土器的结构示意图。

图2为一种取土套筒的结构示意图。

图3为一种取样套筒截面示意图。

图4为一种取样套筒外靴内筒滚珠连接处局部放大图。

图5为外靴顶板结构示意图。

其中：1—真空泵（无油真空泵高真空小型隔膜泵 KVP04型）、2—真空表（微型真空负压表Y-40型）、3—传力链条、4—摇杆、5—水平转轴、6—戒子、7—山形板、8—支座、9—铅垂探杆、10—逆止阀（103YORK 止回阀）、11—取样外靴、111—外靴顶板、112—环形槽、113—第一螺纹（与外靴筒壁连接）、114—第二螺纹（与逆止阀连接）、12—取样内筒、13—刃刀、14—滚珠、15—凹槽。

具体实施方式

为了进一步了解本实用新型的内容、特征及功效，特例举以下实施例，并配合附图详细进行说明。

实施例1：

如图1所示，一种内外套筒式真空软土取土器，它由小型真空泵(无油旋片式)1、真空表（微型真空负压表）2、支座8、传动装置（包括传力链条3、摇杆4、水平转轴5、戒子6、山形板7）、铅垂探杆9、逆止阀10(升降式逆止阀)、取样套筒（包括取样外靴11、取样内筒12、刃刀13、滚珠14、凹槽15、外靴顶板111，环形槽112）组成。   如图1所示，真空泵1与真空表2连接，真空表2连接在铅垂探杆9上端，戒子6卡在铅垂探杆9的接头处，山形板7卡在传力链条3上，戒子6紧贴山形板7，传力链条3与摇杆4通过齿轮连接，摇杆4固定在水平转轴5两端，水平转轴5支撑在支座8上。摇动摇杆4，传力链条3转动时，山形板7推动戒子6，带动铅垂探杆9上下移动。铅垂探杆9下端装有逆止阀10，逆止阀10允许地面真空泵1等设备将套筒内空气吸出，但气体不能够通过逆止阀门进入套筒，从而保证提升时套筒的密闭性。逆止阀10下方连接着取样套筒。

如图2-5所示，取样套筒包括取样外靴11和取样内筒12，内筒外靴可装卸。取样外靴11内壁设有半球形的凹洞，滚珠14镶嵌在外靴内壁凹洞内，滚珠14露有120°与取样内筒12内壁的凹槽15契合，凹洞半径略大于滚珠14半径，滚珠14在凹洞内可滑动而不至于脱落，凹槽15为沿着取样内筒12轴向延伸至取样内筒12底端，取样内筒12的凹槽15沿着滚珠14套入取样外靴11的筒璧内，如图5所示，取样外靴11的顶部设有外靴顶板111，外靴顶板11内顶面上设有与内套筒12外形一致的环形槽112，外靴顶板111与取样外靴11的筒璧通过第一螺纹113连接，外靴顶板111与逆止阀10下方通过第二螺纹114连接，取样外靴11的下端部设有刃刀13，刃刀13外壁沿着与取样外靴11连接处向内缩口，刃刀13的内壁与取样内筒12内壁在同一铅垂线上，方便内筒外靴的安装和拆卸。

本例中滚珠为直径为1mm的钢珠，内筒沟槽为0.3mm。一般认为，取土器壁厚越薄，压入时的阻力越小，所取土样的扰动也越小。但壁厚太薄时，管子刚度不够，压入时会使管子发生永久变形，导致土样也变形。这样，薄壁可能反而成为缺点。另外，管靴刃角在7.5°以下时，取土管的面积比(或壁厚)就几乎没有影响，但受工艺限制，一般刃刀大于5°。本例中外靴刃刀13长度为5mm40mm，刃角大约为7°，取样内筒12壁厚为2mm，取样外靴11壁厚3mm。

其中，内置套筒（取样内筒12）建议采用白铁皮加工而成，成本低，取土后直接用配套筒盖和蜡密封后送试验室检测；取样外靴11采用钢结构，保证刃刀不会变形。

因为取土管贯入土中所引起的扰动在土样与管壁相接触的外缘部分最大，而其中心部分则几乎不受影响，故取土器直径必须足够大，以确保有足够的中心部分供试验用。因此，建议一般采用内径75~100mm的取土器，避免采用50mm以下的，而100mm以上的则限用于特殊情况。本例中，套筒外靴外径为90mm，内筒内径为80mm。在粘性土中，一般认为从取土管两端处扰动最大，故软粘土土样必须舍去两端，剩下的中段才是可供试验用的不扰动土样，本例中套筒高度为100mm，外靴顶板厚15mm。

铅垂探杆9为内部中空的杆，铅垂探杆9包括通过螺纹连接的多段0.5-1.5m的铅垂连接杆，并在连接处外部进行塑胶密封，优选地，每段长度为1m，采用合金钢无缝管。

如图4所示，滚珠的数量为4个，则对应的取样外靴内壁的凹洞有4个，取样内筒外壁上的凹槽的数量为4个。

工作原理

以上述实例为例，通过以下步骤完成取样：

1.架设地面支座平台，将取样装置通过连接接头和铅垂连接杆进行连接；

2.通过传动装置带动铅垂连接杆将取土静压入预定深度地层中；

3.取土器达到预定深度后，因取土器外靴角度较小，土体阻力因此也很小，依靠铅垂杆压力将取土器压入土体，同时真空泵将筒内空气排出，当筒内真空度达到预定标准时，停止抽气，逆止阀自动将套筒密封；

4.取样套筒切割土体取样后，反摇机架将土样向上提起；

5.取样套筒提到地面后，将套筒卸下，取土器倒置，内筒放置在取土器顶板上，外靴内筒沿钢珠与凹槽方向分离，取土后直接用配套筒盖和蜡密封后送试验室检测完成一次取样工作。

Claims (7)

1.一种内外套筒式真空软土取土器，包括真空泵（1）、支座（8）、传动装置、铅垂探杆（9）和取样套筒，传动装置固定在支座（8）上，传动装置与铅垂探杆（9）连接，其特征在于：所述的真空泵（1）连接真空表（2），真空表（2）与中空的铅垂探杆（9）上端连接，铅垂探杆（9）下端装有逆止阀（10），逆止阀（10）下方连接取样套筒，所述的取样套筒包括取样外靴（11）和取样内筒（12），取样外靴（11）的内壁设有半球形的凹洞，凹洞内镶嵌滚珠（14），凹洞半径大于滚珠（14）半径，取样内筒（12）的外壁设有与滚珠（14）契合的凹槽（15），凹槽（15）为沿着取样内筒（12）轴向延伸至取样内筒（12）底端，取样内筒（12）的凹槽（15）沿着滚珠（14）套入取样外靴（11）的筒璧内，取样外靴（11）的顶部设有外靴顶板（111），外靴顶板（111）内顶面上设有与取样内筒（12）外形一致的环形槽（112），外靴顶板（111）与取样外靴（11）的筒璧通过螺纹连接，取样外靴（11）的下端部设有刃刀（13），刃刀（13）外壁沿着与取样外靴（11）连接处向内缩口，刃刀（13）的内壁与取样内筒（12）内壁在同一铅垂线上。

2.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的传动装置包括传力链条（3）、摇杆（4）、水平转轴（5），戒子（6）及山形板（7），水平转轴（5）通过轴承固定在支座（8）上，水平转轴（5）的两端固定连接摇杆（4），摇杆（4）通过齿轮连接传力链条（3），山形板（7）卡在传力链条（3）上，戒子（6）紧贴山形板（7），戒子（6）卡在铅垂探杆（9）的接头处。

3.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的铅垂探杆（9）为内部中空的杆，铅垂探杆（9）包括通过螺纹连接的多段0.5-1.5m的铅垂连接杆，并在连接处外部进行塑胶密封。

4.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的滚珠（14）与取样内筒（12）的凹槽（15）契合部分的圆心角为100-150°。

5.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的刃刀（13）角度不大于7.5°。

6.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的滚珠（14）的数量为2-6个，对应的取样外靴（11）内壁的凹洞有2-6个，取样内筒（12）外壁上的凹槽（15）的数量为2-6个。

7.根据权利要求1所述的取土器，其特征在于：所述的滚珠（14）为钢质珠。