固定活塞回转取土器的制作方法

1.本实用新型涉及海洋工程地质勘探岩样采取设备领域。更具体地说，本实用新型涉及一种固定活塞回转取土器。


背景技术：

2.在工程地质中，为了求得地基土的物理力学性能指标，需要将取土器插入地基一定的深度处取出原状土壤进行分析，从而可以得到土壤的三相状态参数，方便进行后续的工程。现有的取土器在取土管内设置活塞，将取土器下放至孔底后，对取土管施加旋转向下的力使土壤进入取土管内，其中活塞随着土壤的进入上移产生负压，可防止土壤不掉落，但这样的取土器在取土过程中对取土管中已取土壤扰动较大。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供一种固定活塞回转取土器，其通过在外管内设置内管，且对外管施加高速旋转向下的力，使外管转动，内管基本保持不动或轻微转动，可减小对已取土壤的扰动。
4.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种固定活塞回转取土器，包括：
5.外管，其内靠近上部设有上限位部，所述外管底端同轴连接管状钻头，其中，所述管状钻头的内径小于所述外管的内径，以在所述管状钻头位于外管内的顶端处形成下限位部；
6.内管，其同轴设于所述外管内，且限位于上限位部和下限位部之间，其中，所述内管不与所述外管内壁接触，所述内管的内径不小于所述管状钻头的内径，所述内管内同轴滑动密封连接有活塞，所述活塞顶面同轴设有活塞杆。
7.优选的是，还包括套管，其设在所述内管与所述活塞之间，且限位于上限位部和下限位部之间，所述活塞与所述套管内壁活动密封连接，其中，所述管状钻头与所述外管底端可拆卸连接，所述套管的内径不小于所述管状钻头的内径。
8.优选的是，所述上限位部包括：
9.连接杆，其一端与所述外管顶端连接且端部伸进所述外管内、另一端与钻杆连接，所述连接杆位于所述外管内的端部沿其轴向同轴凹陷设有缓冲槽；
10.弹簧，其设于所述缓冲槽内；
11.缓冲块，其顶端与所述弹簧底端抵接、底端凸出所述缓冲槽，凸出端与所述内管顶端连接。
12.优选的是，所述活塞杆上设有沿水平方向延伸的第一卡槽，所述连接杆侧壁上部设有沿水平方向延伸的安装槽，所述安装槽底部设有与所述第一卡槽连通的穿孔，所述安装槽内设有卡柱，所述卡柱穿过所述穿孔与所述第一卡槽卡接。
13.优选的是，位于所述安装槽内的卡柱上套设有所述回弹弹簧，所述回弹弹簧的直
径大于所述穿孔的直径；所述连接杆顶端向内凹陷形成一竖直滑槽，所述竖直滑槽与所述安装槽连通，所述竖直滑槽内设有提杆，所述滑槽的槽底设有与所述提杆相匹配的第二卡槽，所述提杆一端卡设进所述第二卡槽，另一端穿过所述连接杆顶端；所述提杆位于所述卡柱远离所述第一卡槽的一侧，当所述提杆卡设进所述第二卡槽时，带动所述卡柱卡设进所述第一卡槽内。
14.优选的是，还包括辅助取芯管，其包括依次连通的大口径上管、小口径下管，其中，所述上管的内径大于所述内管外径，所述上管自由端与所述内管外壁同轴可拆卸连接，所述下管外径小于所述管状钻头的内径，所述下管自由端伸出所述管状钻头，所述下管自由端处设有刀刃。
15.优选的是，所述辅助取芯管内沿周向设有多个间隔均匀的弹性片，多个弹性片形成一锥形体，所述锥形体的尖端不闭合，所述锥状体的尖端靠近所述套管。
16.优选的是，所述套管包括一对相对设置的半圆形板、螺杆、防脱螺母；每一半圆形板沿其轴向的其中一端面设有第二安装槽，另一端面设有多个安装板，所述第二安装槽的延伸方向与所述半圆形板的轴向平行，多个安装板沿所述半圆形板轴向设置；所述第二安装槽的两侧壁设有贯穿的第一通孔，每一安装板上设有贯穿的第二通孔；其中一半圆形板上的第二安装槽对应另一半圆形板上的多个安装板，当多个安装板插设在对应的第二安装槽时，所述第一通孔与对应的第二通孔同轴，所述螺杆的底端穿过所述第一通孔和所述第二通孔，所述螺杆的底端设有所述防脱螺母。
17.本实用新型至少包括以下有益效果：
18.第一、本实用新型通过设计外管、上限位部、管状钻头、内管、活塞、活塞杆，当需要取土时，使活塞下降至内管底端口处，然后下放取土器，在此过程中，内管下降至下限位部，下限位部阻挡内管掉出外管，当外管接触到土壤后，对外管施加旋转向下的力，外管带动管状钻头旋转向下运动，土壤推动活塞上移，带动内管上移，当内管与上限位部抵接时，土壤进入内管，上限位部与内挂之间的抵接摩擦力较小，远小于外管的旋转力，故内管基本保持不动或有轻微转动，可减小对已取土壤的扰动；当取土完毕后，利用活塞杆推动活塞将土壤推出内管，可进行后续检测；整体上设计合理，可有效减小取土时对已取土壤的扰动，提高了土壤检测的准确性。
19.第二、本实用新型通过设计套管且将管状钻头与外管底端设计成可拆卸连接，在取土完毕后，可将管状钻头拆下，然后将套管取出，将套管包裹的土壤样品转移至实验室等地方进行储存，待需要检测时可取出检测，设计合理，有利于土壤样品的保存。
20.第三、本实用新型通过设计连接杆、弹簧、缓冲块形成上限位部，提供了一个弹性缓冲的作用，避免在取土过程中，内管直冲上限位部，损伤内管，提高了装置的稳定性。
21.第四、本实用新型通过设计第一卡槽、安装槽、穿孔、卡柱，可对活塞杆进行锁定和解锁，当活塞杆下放过程中，将活塞固定，可避免钻孔中的水或其他杂质进入套管内，当取土器位于目标孔底后，将卡柱从第一卡槽内取出，可方便进行后续的取土工作。
22.第五、本实用新型通过设计回弹弹簧、滑槽、第二卡槽、提杆，当将活塞下移至套管底端时，将提杆向下移动，使提杆卡设进第二卡槽，进而带动卡柱卡进第一卡槽，活塞位置固定；当取土器下方至孔底后，将提杆上拉，提杆脱离第二卡槽，在回弹弹簧的拉动下，卡柱脱离第一卡槽，活塞解除固定，可进行取土工作。
23.第六、本实用新型通过设计大口径上管、小口径下管且下管自由端伸出所述管状钻头，下管设有刀刃，刀刃可辅助切取土壤，提高了取土的效率。
24.第七、本实用新型通过设计多个弹性片，在取土过程中，在土壤的推动下，多个弹性片张开使土壤进入套管，当取土完毕，在弹性片回弹作用下，多个弹性片闭合，防止已取的土壤掉出套管，进一步提高了取土的稳定性。
25.第八、本实用新型通过设计半圆形板、螺杆、防脱螺母、第二安装槽、安装板、第一通孔、第二通孔，组装套管时，将其中一半圆形板上的多个安装板插设进另一半圆形板上安装槽的位置，然后将螺杆依次穿过安装槽顶面的第一通孔、第二通孔、安装槽底面的第一通孔后，利用防脱螺母将螺杆的位置固定，然后进行后续的取土工作；当需要将土壤取出时，依次取下防脱螺母、螺杆，此时可轻松地一对半圆形板分开，对贮藏在套管中的土壤扰动较小，可提高后续的检测精确性。
26.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
27.图1为本实用新型其中一种技术方案所述固定活塞回转取土器的结构示意图；
28.图2为图1中a处放大图；
29.图3为图1中b处放大图；
30.图4为图1中d处放大图；
31.图5为本实用新型其中一种技术方案一对半圆形板的结构示意图；
32.图6为本实用新型其中一种技术方案所述套管的结构示意图。
33.图7为图6中c处放大图。
34.附图标记：1-管状钻头；2-辅助取芯管；3-套管；4-内管；5-外管；6-活塞；7-活塞套；8-卡柱；9-缓冲块；12-缓冲弹簧；13-弹性片；14-杆体；16-第一卡槽；17-钻杆连接套；18-第二卡槽；19-回弹弹簧；20-安装槽；21-提杆；22-活塞杆；23-半圆形板；24-安装板；25-第一通孔；26-第二通孔；27-螺杆；28-防脱螺母。
具体实施方式
35.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
36.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
37.如图1-7所示，本实用新型提供一种固定活塞回转取土器，包括：
38.外管5，其内靠近上部设有上限位部，所述外管5底端同轴连接管状钻头1，其中，所述管状钻头1的内径小于所述外管5的内径，以在所述管状钻头1位于外管5内的顶端处形成下限位部；
39.内管4，其同轴设于所述外管5内，且限位于上限位部和下限位部之间，其中，所述内管4不与所述外管5内壁接触，所述内管4的内径不小于所述管状钻头1的内径，所述内管4内同轴滑动密封连接有活塞6，所述活塞6顶面同轴设有活塞杆22；
40.具体地，所述上限位部可以是外管5内设有环形的限位板，环形限位板的内径小于内管4的内径，防止内管4伸出外管5，还可以是外管5内设有水平的限位杆，限位杆的长度等于外管5的内径；管状钻头1与外管5底端可以是固接也可以是可拆卸连接，本技术方案中，管状钻头1通过螺接或焊接的方式与所述外管5内壁连接，所述管状钻头1螺接进外管5内的顶端形成下限位部；所述外管与钻杆连接；
41.在这种技术方案中，使用过程中，当需要取土时，使活塞6下降至内管4底端口处，然后下放取土器，在此过程中，内管4下降至下限位部，下限位部阻挡内管4掉出外管5，当外管5接触到土壤后，对外管5施加高速旋转向下的力，外管5带动管状钻头1、上限位部旋转向下运动，土壤推动活塞6上移，带动内管4上移，当内管4与上限位部抵接时，土壤进入内管4，上限位部与内管4之间的抵接摩擦力较小，远小于钻杆施加给外管的旋转力，故内管4基本保持不动或有轻微转动，可减小对已取土壤的扰动；当取土完毕后，利用活塞杆22推动活塞6将土壤推出内管4，可进行后续检测；
42.采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计外管5、上限位部、管状钻头1、内管4、活塞6、活塞杆22，可有效减小取土时对已取土壤的扰动，整体上设计合理，提高了土壤检测的准确性。
43.在另一种技术方案中，还包括套管3，其设在所述内管4与所述活塞6之间，且限位于上限位部和下限位部之间，所述活塞6与所述套管3内壁活动密封连接，其中，所述管状钻头1与所述外管5底端可拆卸连接，所述套管3的内径不小于所述管状钻头1的内径；具体地，所述管状钻头1与所述外管5可拆卸连接的方式可以是螺接也可以是卡接，本技术方案中，所述管状钻头1与所述外管5螺接；所述套管3的内径不小于所述管状钻头1的内径，可防止套管3掉出；
44.采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计套管3且将管状钻头1与外管5底端设计成可拆卸连接，在取土完毕后，可将管状钻头1拆下，然后将套管3取出，将套管3包裹的土壤样品转移至实验室等地方进行储存，待需要检测时可取出检测，设计合理，有利于土壤样品的保存。
45.在另一种技术方案中，所述上限位部包括：
46.连接杆，其一端与所述外管5顶端连接且端部伸进所述外管5内、另一端与钻杆连接，所述连接杆位于所述外管5内的端部沿其轴向同轴凹陷设有缓冲槽；
47.弹簧，其设于所述缓冲槽内，此弹簧为缓冲弹簧12；
48.缓冲块9，其顶端与所述弹簧底端抵接、底端凸出所述缓冲槽，凸出端与所述内管4顶端连接；
49.具体地，上述技术方案中，所述连接杆与所述钻杆连接，钻杆提供了旋转向下的力；凸出端与内管4顶端的连接可以是固接也可以是可拆卸连接，本技术方案中，凸出端与内管4顶端为螺接；
50.采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计连接杆、缓冲弹簧12、缓冲块9形成上限位部，提供了一个弹性缓冲的作用，避免在取土过程中，内管4直冲上限位部，损伤内管4，提高了装置的稳定性。
51.在另一种技术方案中，所述活塞杆22上设有沿水平方向延伸的第一卡槽16，所述连接杆侧壁上部设有沿水平方向延伸的安装槽20，所述安装槽20底部设有与所述第一卡槽
16连通的穿孔，所述安装槽20内设有卡柱8，所述卡柱8穿过所述穿孔与所述第一卡槽16卡接；采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计第一卡槽16、安装槽20、穿孔、卡柱8，可对活塞杆22进行锁定和解锁，当活塞杆22下放过程中，将活塞6锁定，可避免取土器在下方过程中，孔中的水或其他杂质进入套管3内，影响土壤质量；当取土器下方至孔底后，将卡柱8从第一卡槽16内取出，解除活塞杆22的锁定，可方便进行后续的取土工作。
52.在另一种技术方案中，位于所述安装槽20内的卡柱8上套设有所述回弹弹簧19，所述回弹弹簧19的直径大于所述穿孔的直径；所述连接杆顶端向内凹陷形成一竖直滑槽，所述竖直滑槽与所述安装槽20连通，所述竖直滑槽内设有提杆21，所述滑槽的槽底设有与所述提杆21相匹配的第二卡槽18，所述提杆21一端卡设进所述第二卡槽18，另一端穿过所述连接杆顶端；所述提杆21位于所述卡柱8远离所述第一卡槽16的一侧，当所述提杆21卡设进所述第二卡槽18时，带动所述卡柱8卡设进所述第一卡槽16内；
53.采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计回弹弹簧19、滑槽、第二卡槽18、提杆21，当将活塞6下移至套管3底端时，将提杆21向下移动，使提杆21卡设进第二卡槽18，进而带动卡柱8卡进第一卡槽16，活塞6位置固定；当取土器下方至孔底后，将提杆21上拉，提杆21脱离第二卡槽18，在回弹弹簧19的拉动下，卡柱8脱离第一卡槽16，活塞6解除固定，可进行取土工作。
54.在另一种技术方案中，还包括辅助取芯管2，其包括依次连通的大口径上管、小口径下管，其中，所述大口径上管与小口径下管之间通过过渡管连接，所述过渡管呈圆台状，形成下限位部；所述上管的内径大于所述内管4外径，所述上管自由端与所述内管4外壁同轴可拆卸连接，可拆卸连接的方式可以是螺接也可以是卡接，本技术方案中使用螺接将上管自由端与内管4连接；所述下管外径小于所述管状钻头1的内径，所述下管自由端伸出所述管状钻头1，所述下管自由端处设有刀刃；在取土器下降过程中，采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计大口径上管、小口径下管且下管自由端伸出所述管状钻头1，下管设有刀刃，一方面提供了下限位部，可防止内管和套管掉出外管，另一方面，刀刃可辅助切取土壤，提高了取土的效率。
55.在另一种技术方案中，所述辅助取芯管2内沿周向设有多个间隔均匀的弹性片13，多个弹性片13形成一锥形体，所述锥形体的尖端不闭合，所述锥状体的尖端靠近所述套管3；采用该技术方案，通过设计多个弹性片13，在取土过程中，在土壤的推动下，多个弹性片13张开使土壤进入套管3，当取土完毕，在弹性片13回弹作用下，多个弹性片13闭合，防止已取的土壤掉出套管3，进一步提高了取土的稳定性。
56.在另一种技术方案中，所述套管3包括一对相对设置的半圆形板23、螺杆27、防脱螺母28；每一半圆形板23沿其轴向的其中一端面设有第二安装槽20，另一端面设有多个安装板24，所述第二安装槽20的延伸方向与所述半圆形板23的轴向平行，每一安装板24水平设置，多个安装板24沿所述半圆形板23轴向设置；所述第二安装槽20的两侧壁设有贯穿的第一通孔25，每一安装板24上设有贯穿的第二通孔26；其中一半圆形板23上的第二安装槽20对应另一半圆形板23上的多个安装板24，当多个安装板24插设在对应的第二安装槽20时，一对半圆形板23形成一圆柱状套管3；所述第一通孔25与对应的第二通孔26同轴，所述螺杆27的底端穿过所述第一通孔25和所述第二通孔26，所述螺杆27的底端设有所述防脱螺母28；
57.采用该技术方案，组装套管3时，将其中一半圆形板23上的多个安装板24插设进另一半圆形板23上安装槽20的位置，然后将螺杆27依次穿过安装槽20顶面的第一通孔25、第二通孔26、安装槽20底面的第一通孔25后，利用防脱螺母28将螺杆27的位置固定，然后进行后续的取土工作；当需要将土壤取出时，依次取下防脱螺母28、螺杆27，此时可轻松地一对半圆形板23分开，对贮藏在套管3中的土壤扰动较小，可提高后续的检测精确性。
58.在另一种技术方案中，取土器所在的孔内设有冲洗液；所述内管4的外壁不与所述外管5内壁接触，即所述内管4与所述外管5之间存在有缝隙，记此缝隙为第一走液缝隙；所述连接杆包括与所述外管5连接的杆体14以及与所述杆体14匹配连接的钻杆连接套17，伸进所述外管5内的杆体14的外壁不与所述外管5内壁接触形成第二走液缝隙，所述钻杆连接套17为本领域技术人员熟知的结构；所述杆体14、所述钻杆连接套17的依次设有贯穿孔，所述活塞杆22依次穿过杆体14和钻杆连接套17上的贯穿孔；所述杆体14远离所述缓冲槽的一端内部设有冲洗槽，所述杆体14靠近所述冲洗槽底部处设有连接孔，将所述冲洗槽与所述外管5内部连通；其中，所述冲洗槽与所述钻杆连接套17上的贯穿孔连通，所述贯穿孔的直径大于所述活塞杆22的直径，所述贯穿孔内壁与所述活塞杆22外壁之间形成第三走液通道，所述第三走液通道、所述冲洗槽、所述连接孔、所述第一走液缝隙、所述第二走液缝隙形成走液通道，在取土过程中，冲洗液不停地由第三走液通道进入，经由冲洗槽、连接孔、第一走液通道、第二走液通道后排出，避免土壤进入走液通道，提高了取土的可靠性和稳定性。
59.在另一种技术方案中，所述活塞6上套设有活塞套7，所述活塞套7与所述套管3内壁滑动密封连接；采用该技术方案，得到的有益效果是，通过设计活塞套7，可保护活塞6。
60.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型固定活塞回转取土器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
61.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。