TWI567410B - Gravity torsional shear drive sleeve structure - Google Patents

Description

重力式扭剪驅動套筒結構

本發明係應用於扭剪試驗結構之技術領域，尤指一種重力式扭剪驅動套筒結構，以自由落體之方式落下至定位時，藉由該重力套筒之慣性力向該重力柱移動，此時各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，使該重力柱；該桿件及該中空管件同步旋轉，帶動下方結構扭剪轉動進行鑽探，以達成進行試驗操時作無需自船舶上連接動力之目的。

地球表面約略七成為海洋並蘊含豐富天然資源，海域大地工程中於能源探採、離岸風力發電等領域，皆必須運用先行調查所獲致之地工參數與環境地質資料，以進行後續工作之規劃、設計、施工、營運維護等作業；其中現地試驗之操作對於獲致地工參數至為重要，現地試驗設備的研發與應用，以其更具效率、節省經費並獲致合理參數，更是該產業重要工作；目前海域大地工程現地試驗之操作由於探測海床深度可由水深20m至2000m之間，且需同時考量船隻載具之負載容量，由於操作試驗的考量因子不同於陸地的操作環境，設備、管線、電力供應、重量皆有其限制。

按，習知之現地扭剪試驗操作，必須藉由鑽桿前端的扭剪套件連接至船舶的扭力把手，以人工或連接船舶上之機械扭轉把手的方式，進行扭剪試驗的操作；然而上述操作方式，對於水深達數百至數千公尺的海床所欲 操作的扭剪試驗，由於距離過長過遠而無法實施；因此，我國在海域大地工程的各項試驗技術，仍高度依賴國外工程團隊，但不僅費用高昂且須配合其工作期程，故傳統之現地扭剪試驗結構，實有改良之必要。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關領域之研究開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

欲解決上述技術問題點為：必須以人工或連接船舶上之機械扭轉把手的方式，來進行扭剪試驗的操作，但當探測較深的海床所欲操作的扭剪試驗，由於距離過長過遠而難以驅動來實施探鑽。

針對上述習知所存在之問題點，本發明係提供一種重力式扭剪驅動套筒結構，係包含：一桿件，該桿件表面軸向固設一凸鍵，且該桿件一端固設一重力柱，該重力柱外周面設一螺旋溝槽；一重力套筒，該重力套筒軸向設一貫穿孔，且該重力套筒圓周壁徑向穿設數穿孔，各該穿孔呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽，且各該穿孔內分別設一定位珠後，於各該穿孔外表面再螺固數定位凸柱，並於該重力套筒一端之內徑設一軸承；一中空管件，該中空管件套設該桿件，且內壁軸向設一凹槽，該凹槽對應於該凸鍵，並於朝向該重力套筒一端設一外環緣，該外環緣套設一ㄇ形螺帽，該ㄇ形螺帽螺固於該重力套筒之一端，令該外環緣抵靠該軸承； 藉由上述之結構，當該重力柱及該桿件以自由落體之方式落下至定位時，該重力套筒以慣性力垂直向下位移，使各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，令該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。

其中，該桿件固設一吊環於相對該重力柱之另一端。

其中，該重力柱固設至少一個扭力桿於相對該桿件之另一端。

其中，該扭力桿固設一採樣柱於相對該重力柱的另一末端，且該採樣柱再固設一探鑽頭於相對該採樣柱的另一端。

對照先前技術本發明結構之功效為：整體以自由落體之方式落下至定位時，藉由該卡合套筒釋放使該重力套筒之慣性力向該重力柱移動，此時各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，使該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉，帶動下方結構扭剪轉動進行鑽探，以達成進行試驗操時作無需自船舶上連接動力之目的。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式及圖號詳細說明於後，期能使 貴審查委員對本發明有更詳細的瞭解，並使熟悉該項技術者能據以實施，以下所述者僅在於解釋較佳實施例而非在於限制本發明之範圍，故凡有以本發明之創作精神為基礎，而為本發明之創作任何形式的變更或修飾，皆屬於本發明意圖保護之範疇。

10‧‧‧桿件

11‧‧‧凸鍵

12‧‧‧吊環

20‧‧‧重力柱

21‧‧‧螺旋溝槽

30‧‧‧重力套筒

31‧‧‧貫穿孔

32‧‧‧穿孔

33‧‧‧定位珠

34‧‧‧定位凸柱

35‧‧‧軸承

40‧‧‧中空管件

41‧‧‧凹槽

42‧‧‧外環緣

43‧‧‧ㄇ形螺帽

50‧‧‧扭力桿

60‧‧‧採樣柱

70‧‧‧探鑽頭

第1圖：係本發明之外觀立體圖。

第2圖：係本發明之立體分解圖。

第3圖：係本發明之中空管件立體剖面示意圖。

第4圖：係本發明之重力套筒分解剖面圖。

第5圖：係本發明之部分剖面示意圖。

第6圖：係本發明之部分作動示意圖。

請參閱第1至第6圖如下所示，本發明係提供一種重力式扭剪驅動套筒結構，係包含：一桿件10，該桿件10表面軸向固設一凸鍵11，且該桿件10一端固設一重力柱20，該重力柱20外周面設一螺旋溝槽21；一重力套筒30，該重力套筒30軸向設一貫穿孔31，且該重力套筒30圓周壁徑向穿設數穿孔32，各該穿孔32呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽21，且各該穿孔32內分別設一定位珠33後，於各該穿孔32外表面再螺固數定位凸柱34，並於該重力套筒30一端之內徑設一軸承35；一中空管件40，該中空管件40套設該桿件10，且該中空管件40之內壁軸向設一凹槽41，該凹槽41對應於該凸鍵11，並於朝向該重力套筒30一端設一外環緣42，該外環緣42套設一ㄇ形螺帽43，該ㄇ形螺帽43螺固於該重力套筒30之一端，令該外環緣42抵靠該軸承35；藉由上述之結構，當該重力柱20及該桿件10以自由落體之方式落下至定位時，該重力套筒30以慣性力垂直向下位移，使各該定位珠33向下推壓驅動該螺旋溝槽21，令該重力柱20、該桿件10及該中空管件40同步旋轉，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。

其中，該桿件10固設一吊環12於相對該重力柱20之另一端。

其中，該重力柱20固設至少一個扭力桿50於相對該桿件10之另一端。

其中，該扭力桿50固設一採樣柱60於相對該重力柱20的另一末端，且該採樣柱60再固設一探鑽頭70於相對該採樣柱60的另一端。

本發明操作時，首先以絞機之鋼纜勾設該吊環12吊放至待測海床上方約一百公尺處，當控制解放該吊環12後，運用自由落體之慣性力使整體垂直下墜貫入海床中，當該探鑽頭70抵靠於底部時，利用慣性力使該重力套筒30中之各該穿孔32內的各該定位珠33向下推壓該重力柱20之該螺旋溝槽21，使該重力柱20旋轉連動上方固設該桿件10，該桿件10外表面軸向之該凸鍵11同時連動該中空管件40，形成該重力柱20、該桿件10及該中空管件40同步旋動帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以進行試驗操作與數據量測，同時使該採樣柱60取得所需土壤之樣本。

特別值得注意之處在於：當該重力套筒30利用重力之慣性力垂直向下推抵該重力柱20時，該重力套筒30與該中空管件40之間設該軸承35，使該重力套筒30僅垂直向下推抵不產生旋轉；如此一來，無需另外連接動力源即可使該重力柱20、該桿件10及該中空管件40旋轉鑽探，對不同深度土層的試驗操作，可節省大量之操作時間、人力及克服動力來源提供困難等問題，並獲得寶貴的試驗數據以提供設計分析使用。

歸納上述所說，本發明同時具有上述眾多效能與實用價值，並可有效提升整體的經濟效益，因此本發明確實為一結構極佳之發明，不 僅無須另外連接動力來源、同時節省操作；且在相同領域技術中未見相同或近似之產品公開使用，應已符合發明專利之要件，爰依法提出申請，並請賜予本發明專利。

10‧‧‧桿件

11‧‧‧凸鍵

12‧‧‧吊環

20‧‧‧重力柱

21‧‧‧螺旋溝槽

30‧‧‧重力套筒

32‧‧‧穿孔

35‧‧‧軸承

40‧‧‧中空管件

42‧‧‧外環緣

43‧‧‧ㄇ形螺帽

50‧‧‧扭力桿

60‧‧‧採樣柱

70‧‧‧探鑽頭

Claims (4)

1. 一種重力式扭剪驅動套筒結構，係包含：一桿件，該桿件表面軸向固設一凸鍵，且該桿件一端固設一重力柱，該重力柱外周面設一螺旋溝槽；一重力套筒，該重力套筒軸向設一貫穿孔，且該重力套筒圓周壁徑向穿設數穿孔，各該穿孔呈螺旋排列相對應於該螺旋溝槽，且各該穿孔內分別設一定位珠後，於各該穿孔外表面再螺固數定位凸柱，並於該重力套筒一端之內徑設一軸承；一中空管件，該中空管件套設該桿件且內壁軸向設一凹槽，該凹槽對應於該凸鍵，並於朝向該重力套筒一端設一外環緣，該外環緣套設一ㄇ形螺帽，該ㄇ形螺帽螺固於該重力套筒之一端，令該外環緣抵靠該軸承；藉由上述之結構，當該重力柱及該桿件以自由落體之方式落下至定位時，該重力套筒以慣性力垂直向下位移，使各該定位珠向下推壓驅動該螺旋溝槽，令該重力柱、該桿件及該中空管件同步旋轉帶動下方結構扭剪轉動進行探鑽，以達成進行試驗操作時無需連接船舶動力之目的。
2. 如請求項1所述之重力式扭剪驅動套筒結構，其中該桿件固設一吊環於相對該重力柱之另一端。
3. 如請求項1所述之重力式扭剪驅動套筒結構，其中該重力柱固設至少一個扭力桿於相對該桿件之另一端。
4. 如請求項3所述之重力式扭剪驅動套筒結構，其中該扭力桿固設一採樣柱於相對該重力柱的另一末端，且該採樣柱再固設一探鑽頭於相對該採樣 柱的另一端。