專利名稱：環(huán)狀取土器卡口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)狀取土器卡口，用于土工試驗中采取土體試樣。
技術(shù)背景 室內(nèi)土工試驗是測定土體力學(xué)性質(zhì)的一種常用試驗方案，其試驗土樣采用經(jīng)切割后滿足尺寸要求的鉆探或槽探所取得的土塊；目前試驗采用的土體試樣制備流程用鉆探機具鉆至預(yù)定深度土層中，使用普通的取土器采取一個大的土體試樣；對于土體，通常在鉆掘中依靠鉆具內(nèi)壁的扭轉(zhuǎn)力距將其與原土體旋轉(zhuǎn)剪斷；之后再將土體運回并采用鋼絲鋸和切土器等專用工具將其切削修整至所需要的規(guī)格。使用普通的取土器存在的問題由于其剪斷原理為依靠內(nèi)壁的摩擦力對鉆具內(nèi)土樣施加一定的扭轉(zhuǎn)力矩，土作為一種各向異性的彈塑性體，在這個過程中其剪斷面上方及側(cè)翼受到較大的擾動，易因此而形成貫通的軟弱面，破壞土體原有結(jié)構(gòu)，從而很大程度上影響試驗數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在原鉆桿或特制的鉆孔取土器尖端加裝的環(huán)狀取土器卡口，從而減小土樣制備過程中鉆桿對土樣的擾動，并提高試樣米取成功率。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種環(huán)狀取土器卡口，包括卡刀支架、卡刀、傳動裝置和連接裝置，環(huán)狀取土器卡口整體結(jié)構(gòu)呈中環(huán)狀圓柱體狀，其中卡刀支架位于圓柱體下部；環(huán)形布置的多片卡刀置于卡刀支架之內(nèi)，呈等角度分布；卡刀轉(zhuǎn)軸位于卡刀末端，卡刀與卡刀轉(zhuǎn)軸采用剛性連接，卡刀轉(zhuǎn)軸上端置于卡刀支架的圓形孔洞之中，卡刀以卡刀轉(zhuǎn)軸為軸心轉(zhuǎn)動；傳動裝置位于卡刀支架之上，其包括環(huán)形傳動片、電動機和環(huán)形直流電源，電動機驅(qū)動齒輪與卡刀支架環(huán)形傳動片弧形鋸齒開孔相吻合；連接裝置是位于傳動裝置頂部的螺旋狀接口，用于加裝不同尺寸的轉(zhuǎn)接環(huán)。所述卡刀支架為整體環(huán)狀U型截面設(shè)計，卡刀支架分為上層、側(cè)壁及下層；卡刀支架側(cè)壁用于連接上下層支架并保護(hù)卡刀；卡刀支架上層自下而上開有一組對應(yīng)于卡刀數(shù)量且用于固定卡刀轉(zhuǎn)軸的圓形孔洞，以及一組用于卡刀連桿限位和移動的弧形孔洞；卡刀支架下層為實心環(huán)，可安裝刀片用于土體鉆進(jìn)切削。所述卡刀采用弧形單刃刀片組平均分布于環(huán)狀卡刀支架上，前一片弧形單刃刀片與后一片弧形單刃刀片在取土器卡口處于打開狀態(tài)時呈魚鱗狀重疊，取土器卡口處于閉合狀態(tài)時呈微傾斜部分重疊狀態(tài)；卡刀僅在卡口環(huán)內(nèi)側(cè)開刃，卡刀弧度與卡刀支架圓環(huán)弧度相同，在取土器卡口處于打開狀態(tài)時恰能完全隱藏于卡刀支架之中；卡刀懸臂固定端與卡刀上表面采用剛性連接，卡刀懸臂的前端連接卡刀懸臂固定端，末端連接卡刀連桿，卡刀懸臂的厚度為卡刀的一半，并鑲?cè)肟ǖ吨?；卡刀懸臂用于帶動卡刀的伸出與收回。所述環(huán)形傳動片布置于卡刀支架上表面，開孔位置與卡刀連桿吻合，且環(huán)形傳動片上有一弧形鋸齒開孔與電動機驅(qū)動齒輪吻合用于接受電動機的驅(qū)動齒輪的驅(qū)動。所述環(huán)形直流電源是充電電池呈環(huán)狀串聯(lián)置于傳動裝置內(nèi)部，充電電池串聯(lián)可為電動機提聞動力。根據(jù)所用取土設(shè)備的規(guī)格不同，可在本實用新型傳動裝置頂部預(yù)留的螺旋狀接口加裝不同尺寸的轉(zhuǎn)接環(huán)。本實用新型的有益效果是(I)采用環(huán)向均勻受力的剪切機理，大大減少土體在剪切過程中受到的因側(cè)壁摩擦扭矩造成的擾動，對了解土體原位形態(tài)和土體力學(xué)性質(zhì)提高了更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。(2)采用環(huán)形卡口切割土體，通過多片卡刀收縮孔徑，達(dá)到切削和取土的效果，對 于淤泥質(zhì)土及砂土也能達(dá)到較好的土芯采取效果。(3)考慮到工程易用性和通用性，本裝置在傳動裝置頂部留有螺旋狀接口，方便加裝不同的緊固連接結(jié)構(gòu)，從而適應(yīng)不同的工程需要。(4)本裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造及維護(hù)較為方便，將其用于工程實踐之中所需要增加的費用及維護(hù)成本較低。(5)本裝置使用方便，取土?xí)r卡刀閉合，取土之后進(jìn)行取樣時，僅需打開卡刀，即可取出土樣，使用方便；用電機和可充電電池作為驅(qū)動力，環(huán)保節(jié)能。

圖I為本實用新型裝置卡刀閉合狀態(tài)示意圖。圖2為本實用新型裝置卡刀打開狀態(tài)示意圖。圖3為本實用新型裝置傳動結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型裝置總體結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖中標(biāo)記1_卡刀支架；2_卡刀轉(zhuǎn)軸；3-卡刀；4_卡刀懸臂；5_卡刀連桿；6-卡刀懸臂固定端；7_環(huán)形傳動片；8_弧形孔洞；9_電動機；10_環(huán)形直流電源；11_螺旋狀接口。
具體實施方式
實施例一種環(huán)狀取土器卡口，包括卡刀支架I、卡刀3、傳動裝置和連接裝置，其整體結(jié)構(gòu)布置呈中環(huán)狀圓柱體狀，其中卡刀支架I置于圓柱體下部；環(huán)形布置的多片卡刀3置于卡刀支架I之內(nèi)，呈等角度分布，通過卡刀轉(zhuǎn)軸2限定位置，并通過一連串的傳動裝置帶動卡刀3，以達(dá)到卡刀3環(huán)狀開、閉的目的；傳動裝置包含電動機9、環(huán)形直流電源10、環(huán)形傳動片7，置于卡刀支架I之上，電動機9驅(qū)動齒輪與環(huán)形傳動片7弧形鋸齒開孔相吻合；連接裝置為在傳動裝置頂部的螺旋狀接口 11，用于加裝不同尺寸的轉(zhuǎn)接環(huán)。所述卡刀支架I為整體環(huán)狀U型截面設(shè)計，其對環(huán)內(nèi)部開有一近乎通透的方形水平凹槽，用于放置卡刀3及其他聯(lián)動裝置；卡刀支架上層自下而上開有一組對應(yīng)于刀片數(shù)量且用于固定卡刀轉(zhuǎn)軸2的圓形孔洞，以及一組用于卡刀連桿5限位和移動的弧形孔洞8。所述卡刀體系包括卡刀轉(zhuǎn)軸2、卡刀3、卡刀懸臂4、卡刀連桿5和卡刀懸臂固定端6 ;卡刀轉(zhuǎn)軸2安裝與卡刀3根部,并置于卡刀支架的圓形孔洞中；卡刀懸臂4置于卡刀上表面，并鑲?cè)肟ǖ?之中，其通過卡刀懸臂固定端6與卡刀3連接，并接受卡刀連桿5所傳遞的力而在水平面內(nèi)做非定軸轉(zhuǎn)動；卡刀連桿5下端連接卡刀懸臂4，上端受弧形孔洞8的約束，并與環(huán)形轉(zhuǎn)動片7所開孔洞相連接。所述傳動裝置包括環(huán)形傳動片7、電動機9和環(huán)形直流電源10，電動機9驅(qū)動齒輪與卡刀支架環(huán)形傳動片7上的弧形鋸齒開孔相吻合，環(huán)形直流電源10為化學(xué)電源，呈環(huán)狀布置于裝置的環(huán)形部分，可控制電動機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。所述連接裝置為螺旋狀接口 11，布置于傳動裝置頂部，用于加裝不同尺寸的轉(zhuǎn)接環(huán)，以適應(yīng)多樣的施工環(huán)境并擴展其易用性和通用性。本實施例的工作原理將該裝置的螺旋狀接口 11加裝尺寸合適的轉(zhuǎn)接環(huán)后安裝于鉆機的鉆桿上，鉆至所需深度后進(jìn)行取土，控制環(huán)形直流電源10對電動機9供正向電流，電動機9通過轉(zhuǎn)軸和驅(qū)動齒輪帶動環(huán)形傳動片7轉(zhuǎn)動，環(huán)形轉(zhuǎn)動片7的轉(zhuǎn)動帶動所有的卡刀連桿5做圓弧軌跡運動，在卡刀轉(zhuǎn)軸2的限制下，卡刀連桿5的圓弧軌跡運動使卡刀懸臂4伸出，卡刀懸臂4前段的卡刀懸臂固定端6帶動卡刀3整體旋轉(zhuǎn)出卡刀支架I的U型凹槽；當(dāng)卡刀連桿5運動至弧形孔洞8的末端，卡刀3停止伸出，完成由打開狀態(tài)至閉合狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，所取的土體試驗被卡刀3卡斷；之后將鉆機鉆桿或薄壁取土器提出地表，再控制環(huán)形直流電源10對電動機9供反向電流，電機反轉(zhuǎn)，從而帶動卡刀3縮回卡刀支架I的U型凹槽之中，裝置由閉合狀態(tài)轉(zhuǎn)換至打開狀態(tài)，土體取樣完成。
權(quán)利要求1.一種環(huán)狀取土器卡口，包括卡刀支架(I)、卡刀(3)、傳動裝置和連接裝置，其特征在于環(huán)狀取土器卡口整體結(jié)構(gòu)呈中環(huán)狀圓柱體狀，其中卡刀支架(I)位于圓柱體下部；環(huán)形布置的多片卡刀(3)置于卡刀支架(I)之內(nèi)，呈等角度分布，卡刀轉(zhuǎn)軸(2)位于卡刀(3)末端，卡刀(3)與卡刀轉(zhuǎn)軸(2)采用剛性連接，卡刀轉(zhuǎn)軸(2)上端置于卡刀支架(I)的圓形孔洞之中，卡刀(3)以卡刀轉(zhuǎn)軸(2)為軸心轉(zhuǎn)動；傳動裝置位于卡刀支架(I)之上；連接裝置為位于傳動裝置頂部的螺旋狀接口(11); 所述卡刀支架(I)為整體環(huán)狀U型截面設(shè)計，分為上層、側(cè)壁及下層；卡刀支架(I)上層自下而上開有一組對應(yīng)于卡刀(3)數(shù)量且用于固定卡刀轉(zhuǎn)軸(2)的圓形孔洞，以及一組用于卡刀連桿(4)限位和移動的弧形孔洞(8);卡刀支架(I)下層為實心環(huán)； 所述卡刀(3)采用弧形單刃刀片組平均分布于環(huán)狀卡刀支架(I)上，前一片弧形單刃刀片與后一片弧形單刃刀片在取土器卡口處于打開狀態(tài)時呈魚鱗狀重疊，取土器卡口處于 閉合狀態(tài)時呈微傾斜部分重疊狀態(tài)；卡刀(3)僅在卡口環(huán)內(nèi)側(cè)開刃，卡刀(3)弧度與卡刀支架(I)圓環(huán)弧度相同，在取土器卡口處于打開狀態(tài)時恰能完全隱藏于卡刀支架(I)之中；卡刀懸臂固定端(6)與卡刀(3)上表面采用剛性連接，卡刀懸臂(4)的前端連接卡刀懸臂固定端(6),末端連接卡刀連桿(5),卡刀懸臂(4)的厚度為卡刀(3)的一半,并鑲?cè)肟ǖ?3)之中； 所述傳動裝置包括環(huán)形傳動片(7)、電動機(9)和環(huán)形直流電源(10)，其中環(huán)形直流電源(10)為充電電池呈環(huán)狀串聯(lián)置于傳動裝置內(nèi)部；環(huán)形傳動片(7)置于卡刀支架(I)上表面，開孔位置與卡刀連桿(4)吻合，且環(huán)形傳動片(7)上有一弧形鋸齒開孔與電動機(9)的驅(qū)動齒輪相吻合。
專利摘要本實用新型公開了一種環(huán)狀取土器卡口。環(huán)狀取土器卡口包括卡刀支架(1)、卡刀(3)、傳動裝置和連接裝置，環(huán)狀取土器卡口整體結(jié)構(gòu)呈中環(huán)狀圓柱體狀，其中卡刀支架(1)位于圓柱體下部；環(huán)形布置的多片卡刀(3)置于卡刀支架(1)之內(nèi)，呈等角度分布，卡刀轉(zhuǎn)軸(2)位于卡刀(3)末端，卡刀(3)與卡刀轉(zhuǎn)軸(2)采用剛性連接，卡刀轉(zhuǎn)軸(2)上端置于卡刀支架(1)的圓形孔洞之中；傳動裝置位于卡刀支架(1)之上；連接裝置位于傳動裝置頂部，呈螺旋狀接口(11)。本實用新型采用環(huán)向均勻受力的剪切機理，大大減少土體在剪切過程中受到的因側(cè)壁摩擦扭矩造成的擾動，從而減小土樣制備過程中鉆桿對土樣的擾動，并提高試樣采取成功率。
文檔編號G01N1/08GK202770660SQ20122047888
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者肖桂元, 虞夢澤, 陳學(xué)軍, 雷云 申請人:桂林理工大學(xué)