一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器，傳動(dòng)裝置固定在支座上，傳動(dòng)裝置與鉛垂探桿連接，真空泵連接真空表，真空表與鉛垂探桿上端連接，鉛垂探桿下端裝有逆止閥，逆止閥下方連接著取樣套筒，取樣外靴的內(nèi)壁設(shè)有半球形的凹洞，凹洞內(nèi)鑲嵌滾珠，取樣內(nèi)筒的外壁設(shè)有與鋼珠契合的凹槽，取樣外靴的下端部設(shè)有較小角度刃刀。刃刀角度較小，在取樣過(guò)程中減小了土的擾動(dòng)；內(nèi)外套筒采用鋼珠連接，有利于將內(nèi)外筒分離，降低了土樣的二次擾動(dòng)；采用逆止閥，鉛垂連接桿之間通過(guò)螺紋連接并且外部經(jīng)過(guò)塑膠扣密封，提高了系統(tǒng)的密封性，從而保證低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度土體的高質(zhì)量取樣。本實(shí)用新型原理清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且效率高、性能穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于軟土地基加固處理前后的勘察【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體涉及一種內(nèi)外套筒式真空取土設(shè)備，該裝置不僅適用于各類靈敏度高的軟粘土地基加固處理前后的勘察取樣，還特別適用于吹填超軟淤泥土質(zhì)的一、二類原狀土樣的獲取。

【背景技術(shù)】
[0002]真空預(yù)壓處理吹填超軟淤泥土?xí)r，由于常采用無(wú)砂墊層的真空預(yù)壓法，真空負(fù)載一段時(shí)間后，在(T0.5m范圍內(nèi)會(huì)形成一層硬殼層，為獲得土體的各類物理指標(biāo)和力學(xué)性能，需要對(duì)加固的土體進(jìn)行取樣，但一般鉆機(jī)配合薄壁取土器取樣無(wú)法獲得硬殼層以下土體的原裝樣，主要原因是:硬殼層以下含水率較大，土體強(qiáng)度不高，無(wú)法附著于薄膜取土器；取土?xí)r土體易擾動(dòng)，取土質(zhì)量不高；取出的土樣脫樣時(shí)易導(dǎo)致二次擾動(dòng)等。
[0003]為了克服先前上述主要缺點(diǎn)和不足，有必要設(shè)計(jì)一種能有效獲取吹填超軟淤泥土質(zhì)的一、二類原狀樣的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是在于為解決吹填區(qū)的軟土取樣問(wèn)題，提供了一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器，因設(shè)備較為輕便，能夠現(xiàn)場(chǎng)靈活移動(dòng)，并能獲得較高等級(jí)的原狀土。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)措施:
[0006]一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器，包括真空泵、支座、傳動(dòng)裝置、鉛垂探桿和取樣套筒，傳動(dòng)裝置固定在支座上，傳動(dòng)裝置與鉛垂探桿連接，其特征在于:所述的真空泵連接真空表，真空表與中空的鉛垂探桿上端連接，鉛垂探桿下端裝有逆止閥，逆止閥下方連接著取樣套筒，所述的取樣套筒包括取樣外靴和取樣內(nèi)筒，取樣外靴的內(nèi)壁設(shè)有半球形的凹洞，凹洞內(nèi)鑲嵌滾珠，凹洞半徑略大于滾珠半徑，滾珠在凹洞內(nèi)可滑動(dòng)而不至于脫落，取樣內(nèi)筒的外壁設(shè)有與鋼珠契合的凹槽，凹槽為沿著取樣內(nèi)筒軸向延伸至取樣內(nèi)筒底端，取樣內(nèi)筒的凹槽沿著滾珠套入取樣外靴的筒璧內(nèi)，取樣外靴的頂部設(shè)有外靴頂板，外靴頂板內(nèi)頂面上設(shè)有與內(nèi)套筒外形一致的環(huán)形槽，外靴頂板與取樣外靴的筒璧通過(guò)螺紋連接，取樣外靴的下端部設(shè)有刃刀，刃刀外壁沿著與取樣外靴連接處向內(nèi)縮口，刃刀的內(nèi)壁與取樣內(nèi)筒內(nèi)壁在同一鉛垂線上，方便內(nèi)筒外靴的安裝和拆卸。
[0007]所述的傳動(dòng)裝置包括傳力鏈條、搖桿、水平轉(zhuǎn)軸，戒子及山形板，水平轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承固定在支座上，水平轉(zhuǎn)軸的兩端固定連接搖桿，搖桿通過(guò)齒輪連接傳力鏈條，山形板卡在傳力鏈條上，戒子緊貼山形板，戒子卡在鉛垂探桿的接頭處。搖動(dòng)搖桿，傳力鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，山形板推動(dòng)戒子，帶動(dòng)鉛垂探桿上下移動(dòng)。
[0008]所述的鉛垂探桿為內(nèi)部中空的桿，鉛垂探桿包括通過(guò)螺紋連接的多段0.5-1.5m的鉛垂連接桿，并在連接處外部進(jìn)行塑膠密封，為真空系統(tǒng)提供環(huán)境。鉛垂探桿的長(zhǎng)度根據(jù)所取土樣所在的深度確定，即鉛垂連接桿的數(shù)量也是根據(jù)所取土樣所在的深度確定。
[0009]所述的滾珠與取樣內(nèi)筒的凹槽契合部分的圓心角為100-150°，優(yōu)選地，圓心角為 120。。
[0010]所述的逆止閥允許地面真空泵等設(shè)備將套筒內(nèi)空氣吸出，但氣體不能夠通過(guò)逆止閥門進(jìn)入套筒，從而保證提升時(shí)套筒的密閉性，逆止閥與套筒通過(guò)螺紋連接，逆止閥旋入外靴頂板。
[0011]所述的刃刀角度不大于7.5°。
[0012]所述的滾珠的數(shù)量為2-6個(gè)，對(duì)應(yīng)的取樣外靴內(nèi)壁的凹洞有2-6個(gè)，取樣內(nèi)筒外壁上的凹槽的數(shù)量為2-6個(gè)。
[0013]所述的滾珠為鋼質(zhì)珠。
[0014]取樣外靴和取樣內(nèi)筒的拆裝:外靴與內(nèi)筒安裝時(shí)，首先將內(nèi)筒下端從外靴的上端口插入，使內(nèi)筒的凹槽與滾珠契合后，繼續(xù)推動(dòng)內(nèi)筒，內(nèi)筒凹槽沿著滾珠方向插入外靴，直至內(nèi)筒的下端口與刃刀的頂部貼合，然后將外靴頂板沿第一螺紋擰上外靴的筒壁，即完成安裝，拆卸的過(guò)程與安裝過(guò)程相反。
[0015]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0016]外靴刃刀采用較小角度刃刀，在取樣過(guò)程中減小了土的擾動(dòng)；內(nèi)外套筒采用鋼珠連接，有利于將內(nèi)外筒分離，降低了土樣的二次擾動(dòng)；閥門采用逆止閥，提高了套筒的密封性；鉛垂連接桿之間通過(guò)螺紋連接并且外部經(jīng)過(guò)塑膠扣密封，提高了系統(tǒng)的密封性，從而保證低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度土體的高質(zhì)量取樣。本實(shí)用新型原理清晰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，且效率高、性能穩(wěn)定，適合在吹填區(qū)進(jìn)行取樣工作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018]圖1為一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為一種取土套筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為一種取樣套筒截面不意圖。
[0021]圖4為一種取樣套筒外靴內(nèi)筒滾珠連接處局部放大圖。
[0022]圖5為外靴頂板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中:I一真空泵(無(wú)油真空泵高真空小型隔膜泵KVP04型)、2—真空表(微型真空負(fù)壓表Y-40型)、3—傳力鏈條、4一搖桿、5—水平轉(zhuǎn)軸、6—戒子、7—山形板、8—支座、9一鉛垂探桿、10—逆止閥(103Y0RK止回閥)、11 一取樣外靴、111 一外靴頂板、112—環(huán)形槽、113—第一螺紋(與外靴筒壁連接)、114 一第二螺紋(與逆止閥連接)、12—取樣內(nèi)筒、13—刃刀、14 一滾珠、15—凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0024]為了進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容、特征及功效，特例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]如圖1所示，一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器，它由小型真空泵(無(wú)油旋片式)1、真空表(微型真空負(fù)壓表)2、支座8、傳動(dòng)裝置(包括傳力鏈條3、搖桿4、水平轉(zhuǎn)軸5、戒子6、山形板7)、鉛垂探桿9、逆止閥10 (升降式逆止閥)、取樣套筒(包括取樣外靴11、取樣內(nèi)筒12、刃刀13、滾珠14、凹槽15、外靴頂板111，環(huán)形槽112)組成。如圖1所示，真空泵I與真空表2連接，真空表2連接在鉛垂探桿9上端，戒子6卡在鉛垂探桿9的接頭處，山形板7卡在傳力鏈條3上，戒子6緊貼山形板7，傳力鏈條3與搖桿4通過(guò)齒輪連接，搖桿4固定在水平轉(zhuǎn)軸5兩端，水平轉(zhuǎn)軸5支撐在支座8上。搖動(dòng)搖桿4，傳力鏈條3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，山形板7推動(dòng)戒子6，帶動(dòng)鉛垂探桿9上下移動(dòng)。鉛垂探桿9下端裝有逆止閥10，逆止閥10允許地面真空泵I等設(shè)備將套筒內(nèi)空氣吸出，但氣體不能夠通過(guò)逆止閥門進(jìn)入套筒，從而保證提升時(shí)套筒的密閉性。逆止閥10下方連接著取樣套筒。
[0027]如圖2-5所示，取樣套筒包括取樣外靴11和取樣內(nèi)筒12，內(nèi)筒外靴可裝卸。取樣外靴11內(nèi)壁設(shè)有半球形的凹洞，滾珠14鑲嵌在外靴內(nèi)壁凹洞內(nèi)，滾珠14露有120°與取樣內(nèi)筒12內(nèi)壁的凹槽15契合，凹洞半徑略大于滾珠14半徑，滾珠14在凹洞內(nèi)可滑動(dòng)而不至于脫落，凹槽15為沿著取樣內(nèi)筒12軸向延伸至取樣內(nèi)筒12底端，取樣內(nèi)筒12的凹槽15沿著滾珠14套入取樣外靴11的筒璧內(nèi)，如圖5所示，取樣外靴11的頂部設(shè)有外靴頂板111，外靴頂板11內(nèi)頂面上設(shè)有與內(nèi)套筒12外形一致的環(huán)形槽112，外靴頂板111與取樣外靴11的筒璧通過(guò)第一螺紋113連接，外靴頂板111與逆止閥10下方通過(guò)第二螺紋114連接，取樣外靴11的下端部設(shè)有刃刀13，刃刀13外壁沿著與取樣外靴11連接處向內(nèi)縮口，刃刀13的內(nèi)壁與取樣內(nèi)筒12內(nèi)壁在同一鉛垂線上，方便內(nèi)筒外靴的安裝和拆卸。
[0028]本例中滾珠為直徑為Imm的鋼珠，內(nèi)筒溝槽為0.3mm? 一般認(rèn)為,取土器壁厚越薄，壓入時(shí)的阻力越小，所取土樣的擾動(dòng)也越小。但壁厚太薄時(shí)，管子剛度不夠，壓入時(shí)會(huì)使管子發(fā)生永久變形，導(dǎo)致土樣也變形。這樣，薄壁可能反而成為缺點(diǎn)。另外，管靴刃角在7.5°以下時(shí)，取土管的面積比(或壁厚)就幾乎沒(méi)有影響，但受工藝限制，一般刃刀大于5°。本例中外靴刃刀13長(zhǎng)度為5mm40mm，刃角大約為V，取樣內(nèi)筒12壁厚為2mm，取樣外靴11壁厚 3mm η
[0029]其中，內(nèi)置套筒(取樣內(nèi)筒12)建議采用白鐵皮加工而成，成本低，取土后直接用配套筒蓋和蠟密封后送試驗(yàn)室檢測(cè)；取樣外靴11采用鋼結(jié)構(gòu)，保證刃刀不會(huì)變形。
[0030]因?yàn)槿⊥凉茇炄胪林兴鸬臄_動(dòng)在土樣與管壁相接觸的外緣部分最大，而其中心部分則幾乎不受影響，故取土器直徑必須足夠大，以確保有足夠的中心部分供試驗(yàn)用。因此，建議一般采用內(nèi)徑75?10mm的取土器,避免采用50mm以下的，而10mm以上的則限用于特殊情況。本例中，套筒外靴外徑為90mm,內(nèi)筒內(nèi)徑為80mm。在粘性土中，一般認(rèn)為從取土管兩端處擾動(dòng)最大，故軟粘土土樣必須舍去兩端，剩下的中段才是可供試驗(yàn)用的不擾動(dòng)土樣，本例中套筒高度為100_，外靴頂板厚15_。
[0031]鉛垂探桿9為內(nèi)部中空的桿，鉛垂探桿9包括通過(guò)螺紋連接的多段0.5-1.5m的鉛垂連接桿，并在連接處外部進(jìn)行塑膠密封，優(yōu)選地，每段長(zhǎng)度為lm，采用合金鋼無(wú)縫管。
[0032]如圖4所示，滾珠的數(shù)量為4個(gè)，則對(duì)應(yīng)的取樣外靴內(nèi)壁的凹洞有4個(gè)，取樣內(nèi)筒外壁上的凹槽的數(shù)量為4個(gè)。
[0033]工作原理
[0034]以上述實(shí)例為例，通過(guò)以下步驟完成取樣:
[0035]1.架設(shè)地面支座平臺(tái)，將取樣裝置通過(guò)連接接頭和鉛垂連接桿進(jìn)行連接；
[0036]2.通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)鉛垂連接桿將取土靜壓入預(yù)定深度地層中；
[0037]3.取土器達(dá)到預(yù)定深度后，因取土器外靴角度較小，土體阻力因此也很小，依靠鉛垂桿壓力將取土器壓入土體，同時(shí)真空泵將筒內(nèi)空氣排出，當(dāng)筒內(nèi)真空度達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，停止抽氣，逆止閥自動(dòng)將套筒密封；
[0038]4.取樣套筒切割土體取樣后，反搖機(jī)架將土樣向上提起；
[0039]5.取樣套筒提到地面后，將套筒卸下，取土器倒置，內(nèi)筒放置在取土器頂板上，夕卜靴內(nèi)筒沿鋼珠與凹槽方向分離，取土后直接用配套筒蓋和蠟密封后送試驗(yàn)室檢測(cè)完成一次取樣工作。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)外套筒式真空軟土取土器，包括真空泵(I)、支座(8)、傳動(dòng)裝置、鉛垂探桿(9)和取樣套筒，傳動(dòng)裝置固定在支座(8)上，傳動(dòng)裝置與鉛垂探桿(9)連接，其特征在于:所述的真空泵(I)連接真空表(2)，真空表(2)與中空的鉛垂探桿(9)上端連接，鉛垂探桿(9)下端裝有逆止閥(10)，逆止閥(10)下方連接取樣套筒，所述的取樣套筒包括取樣外靴(11)和取樣內(nèi)筒(12)，取樣外靴(11)的內(nèi)壁設(shè)有半球形的凹洞，凹洞內(nèi)鑲嵌滾珠(14)，凹洞半徑大于滾珠(14)半徑，取樣內(nèi)筒(12)的外壁設(shè)有與滾珠(14)契合的凹槽(15)，凹槽(15)為沿著取樣內(nèi)筒(12)軸向延伸至取樣內(nèi)筒(12)底端，取樣內(nèi)筒(12)的凹槽(15)沿著滾珠(14 )套入取樣外靴(11)的筒璧內(nèi)，取樣外靴(11)的頂部設(shè)有外靴頂板(111)，外靴頂板(111)內(nèi)頂面上設(shè)有與取樣內(nèi)筒(12)外形一致的環(huán)形槽(112)，外靴頂板(111)與取樣外靴(11)的筒璧通過(guò)螺紋連接，取樣外靴(11)的下端部設(shè)有刃刀(13)，刃刀(13)外壁沿著與取樣外靴(11)連接處向內(nèi)縮口，刃刀(13)的內(nèi)壁與取樣內(nèi)筒(12)內(nèi)壁在同一鉛垂線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取土器，其特征在于:所述的傳動(dòng)裝置包括傳力鏈條(3)、搖桿(4)、水平轉(zhuǎn)軸(5)，戒子(6)及山形板(7)，水平轉(zhuǎn)軸(5)通過(guò)軸承固定在支座(8)上，水平轉(zhuǎn)軸(5)的兩端固定連接搖桿(4),搖桿(4)通過(guò)齒輪連接傳力鏈條(3),山形板(7)卡在傳力鏈條(3 )上，戒子(6 )緊貼山形板(7 )，戒子(6 )卡在鉛垂探桿(9 )的接頭處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取土器，其特征在于:所述的鉛垂探桿(9)為內(nèi)部中空的桿，鉛垂探桿(9)包括通過(guò)螺紋連接的多段0.5-1.5m的鉛垂連接桿，并在連接處外部進(jìn)行塑膠密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取土器，其特征在于:所述的滾珠(14)與取樣內(nèi)筒(12)的凹槽(15)契合部分的圓心角為100-150°。
5.根據(jù)權(quán)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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取土器，其特征在于:所述的滾珠(14)的數(shù)量為2-6個(gè)，對(duì)應(yīng)的取樣外靴(11)內(nèi)壁的凹洞有2-6個(gè)，取樣內(nèi)筒(12)外壁上的凹槽(15)的數(shù)量為2-6個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取土器，其特征在于:所述的滾珠(14)為鋼質(zhì)珠。
【文檔編號(hào)】E02D1/04GK204163070SQ201420575966
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】林融冰, 王仕勇, 朱棟梁, 柏巍 申請(qǐng)人:湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所