一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于隧道衬砌质量检测设备技术领域，具体是一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置。


背景技术：

[0002]
实体取芯方法作为对实体质量的最终判断依据是一种非常重要的工程质量检测手段,在隧道实体质量检测中，经常应用该方法对隧道边墙和仰拱取芯进行实体检测；但对隧道拱顶部位取芯则无法进行，因为目前取芯装置都是采用水钻机，取芯过程中需要对钻头进行水冷却，并将取芯的尘土冲洗出来。如果由下向上取芯，常规取芯装置因水倒流烧毁电机，进一步导致电机漏电伤害操作人员。
[0003]
采用现有的水钻等取芯设备进行由下朝上的拱顶取芯，主要存在以下几个问题：
[0004]
(1)由于混凝土取芯装置在工作时要持续进行加水冷却钻头，常规取芯装置是由上向下，而向上取芯时，水在重力作用下，由顶部向下流，因此冷却的污水乱溅、干扰操作人员，同时由于水的导电性，流入电机后易造成电机损坏和人员触电等安全事故；
[0005]
(2)常规水平取芯作业或者朝下的取芯作业，不需要克服设备的重力，但是朝上施工时，需要克服取芯装置的自身重力及冲击力，劳动强度大，不能持续保证位置垂直，取芯中心易歪斜，芯样极易断裂，影响芯样的整体性。
[0006]
因此，研发拱顶取芯装置对完善隧道拱顶混凝土性能检测手段是十分必要的，尤其是判别和验证拱顶混凝土的强度。


技术实现要素：

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本实用新型的目的是提供一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置，解决了冷却水回流烧毁电机及产生漏电危险等问题。
[0008]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0009]
一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置，包括升降机构和取芯机构，所述取芯机构竖直向上安装在升降机构上；所述升降机构包括底座、承载板和伸缩组件，所述伸缩组件安装在底座上，所述伸缩组件的输出端与承载板底面连接；所述取芯机构包括驱动电机和钻筒，所述钻筒的顶部开口，所述钻筒的底部与驱动电机输出端的转轴连接，所述驱动电机通过安装座安装在承载板上；所述拱顶取芯装置包括冷却装置，所述冷却装置与取芯机构连接。
[0010]
具体地，所述驱动电机的输出端设有密封轴承，所述密封轴承嵌套在驱动电机输出端的转轴外部，所述密封轴承的底面与驱动电机顶面密封连接。通过在驱动电机输出端的转轴外部设置密封轴承，可以保证转轴有效转动的同时，防止驱动电机上方的冷却水流至驱动电机内部造成电机损坏或漏电事故。
[0011]
具体地，所述冷却装置包括筒体，所述筒体顶部开口，所述筒体的内径大于钻筒的外径；所述筒体套在钻筒外部，所述筒体的中心轴线与钻筒的中心轴线重合；所述筒体的底面与驱动电机顶面密封连接；所述筒体的侧壁上方设有进水口，所述筒体的侧壁下方设有
出水口，所述进水口用于连通进水管，所述出水口用于连通出水管；通过进水口向筒体内部注入冷却水，通过出水口将筒体内部的冷却水回收再利用，既有效避免了冷却水回流至驱动电机内损坏电机或造成漏电事故，同时还对冷却水进行了循环利用，节省了水资源。
[0012]
优选地，所述筒体从上往下依次包括第一筒体、第二筒体和第三筒体，所述第一筒体、第三筒体活动套设在第二筒体外部；所述第一筒体的底面和第三筒体的顶面均设有通孔；所述第二筒体的顶端和底端均设有凸环，所述凸环的外径与第一筒体/第三筒体中段的内径相配；所述凸环的外径大于所述通孔的内径；所述通孔的内径与第二筒体中段的外径相配；所述第二筒体顶端的凸环位于第一筒体内部，沿第一筒体内壁上下滑动；所述第二筒体底端的凸环位于第三筒体内部，沿第三筒体内壁上下滑动；所述第二筒体外部套设有弹簧，所述弹簧的顶端和底端分别抵触第一筒体的底面和第三筒体的顶面。通过将筒体设计为可伸缩结构，使得取芯机构在工作时，钻筒可以钻入拱顶内部进行取芯作业，同时筒体顶端始终抵住拱顶面，避免冷却水溅出；所述取芯机构在上升的过程中，筒体被压缩，使得钻筒能伸入到拱顶内部进行取芯。
[0013]
具体地，所述第一筒体内壁设有第一限位环，所述第一限位环位于进水口下方，避免筒体压缩过度，导致第二筒体顶端挡住进水口，影响冷却水注入筒体。
[0014]
具体地，所述第三筒体内壁设有第二限位环，所述第二限位环位于出水口上方，避免筒体压缩过度，导致第二筒体底端挡住出水口，影响筒体内冷却水的排出。
[0015]
具体地，所述通孔内壁设有密封圈，通过在筒体内壁设置密封圈，可以保证筒体在伸缩的时候不会漏水。
[0016]
可选地，所述伸缩组件包括伸缩电机或液压油缸，可通过伸缩电机或液压油缸驱动承载板上的取芯机构升降进行取芯作业。
[0017]
具体地，所述底座上还设有多个竖直方向的导向柱，所述导向柱顶端贯穿承载板，通过设置导向柱，可以保证取芯机构只能沿竖直方向做升降运动，避免取芯中心歪斜导致芯样断裂。
[0018]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型通过在驱动电机的输出端设置密封轴承，并在钻筒外部设置筒体，通过向筒体内部注入冷却水，并将筒体内部经过热交换后的冷却水排出，实现对钻筒的循环水冷却；本实用新型的取芯机构在进行取芯作业时，可以有效防止冷却水倒流至电机内部损坏电机或导致漏电事故；(2)本实用新型通过设置可伸缩的筒体结构，使得取芯机构在上升的过程中，筒体顶端始终抵住拱顶面，防止筒体内的水溅出或溢出；(3)本实用新型通过在底座上设置导向柱，可以保证钻筒始终处于竖直方向，避免取芯中心歪斜导致芯样断裂。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置的整体结构示意图；
[0020]
图2为本实用新型实施例中筒体伸长状态的外部结构示意图；
[0021]
图3为本实用新型实施例中筒体收缩状态的外部结构示意图；
[0022]
图4为本实用新型实施例中筒体伸长状态的内部结构示意图；
[0023]
图5为本实用新型实施例中筒体收缩状态的内部结构示意图；
[0024]
图中：1、升降机构；2、取芯机构；3、底座；4、承载板；5、伸缩组件；6、驱动电机；7、钻
筒；8、转轴；9、安装座；10、密封轴承；11、筒体；12、进水口；13、出水口；14、第一筒体；15、第二筒体；16、第三筒体；17、凸环；18、弹簧；19、第一限位环；20、第二限位环；21、密封圈；22、导向柱。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]
如图1所示，本实施提供了一种用于隧道衬砌的拱顶取芯装置，包括升降机构1和取芯机构2，所述取芯机构2竖直向上安装在升降机构1上；所述升降机构1包括底座3、承载板4和伸缩组件5，所述伸缩组件5安装在底座3上，所述伸缩组件5的输出端与承载板4底面连接；所述取芯机构2包括驱动电机6和钻筒7，所述钻筒7的顶部开口，所述钻筒7的底部与驱动电机6输出端的转轴8连接，所述驱动电机6通过安装座9安装在承载板4上；所述拱顶取芯装置包括冷却装置，所述冷却装置与取芯机构2连接。
[0027]
具体地，所述驱动电机6的输出端设有密封轴承10，所述密封轴承10嵌套在驱动电机6输出端的转轴8外部，所述密封轴承10的底面与驱动电机6顶面密封连接。通过在驱动电机6输出端的转轴8外部设置密封轴承10，可以保证转轴8有效转动的同时，防止驱动电机6上方的冷却水流至驱动电机6内部造成电机损坏或漏电事故。
[0028]
具体地，所述冷却装置包括筒体11，所述筒体11顶部开口，所述筒体11的内径大于钻筒7的外径；所述筒体11套在钻筒7外部，所述筒体11的中心轴线与钻筒7的中心轴线重合；所述筒体11的底面与驱动电机6顶面密封连接；所述筒体11的侧壁上方设有进水口12，所述筒体11的侧壁下方设有出水口13，所述进水口12用于连通进水管，所述出水口13用于连通出水管；通过进水口12向筒体11内部注入冷却水，通过出水口13将筒体11内部的冷却水回收再利用，既有效避免了冷却水回流至驱动电机6内损坏电机或造成漏电事故，同时还对冷却水进行了循环利用，节省了水资源。
[0029]
具体实施时，所述冷却装置还包括蓄水箱、循环水泵和散热排等部件。
[0030]
优选地，如图2至5所示，所述筒体11从上往下依次包括第一筒体14、第二筒体15和第三筒体16，所述第一筒体14、第三筒体16活动套设在第二筒体15外部；所述第一筒体14的底面和第三筒体16的顶面均设有通孔；所述第二筒体15的顶端和底端均设有凸环17，所述凸环17的外径与第一筒体14/第三筒体16中段的内径相配；所述凸环17的外径大于所述通孔的内径；所述通孔的内径与第二筒体15中段的外径相配；所述第二筒体15顶端的凸环17位于第一筒体14内部，沿第一筒体14内壁上下滑动；所述第二筒体15底端的凸环17位于第三筒体16内部，沿第三筒体16内壁上下滑动；所述第二筒体15外部套设有弹簧18，所述弹簧18的顶端和底端分别抵触第一筒体14的底面和第三筒体16的顶面。通过将筒体11设计为可伸缩结构，使得取芯机构2在工作时，钻筒7可以钻入拱顶内部进行取芯作业，同时筒体11顶端始终抵住拱顶面，避免冷却水溅出；所述取芯机构2在上升的过程中，筒体11被压缩，使得钻筒7能伸入到拱顶内部进行取芯。
[0031]
具体地，所述第一筒体14内壁设有第一限位环19，所述第一限位环19位于进水口
12下方，避免筒体11压缩过度，导致第二筒体15顶端挡住进水口12，影响冷却水注入筒体11。
[0032]
具体地，所述第三筒体16内壁设有第二限位环20，所述第二限位环20位于出水口13上方，避免筒体11压缩过度，导致第二筒体15底端挡住出水口13，影响筒体11内冷却水的排出。
[0033]
具体地，所述通孔内壁设有密封圈21，通过在筒体11内壁设置密封圈21，可以保证筒体11在伸缩的时候不会漏水。
[0034]
可选地，所述伸缩组件5包括伸缩电机或液压油缸，可通过伸缩电机或液压油缸驱动承载板4上的取芯机构2升降进行取芯作业；本实施例中所述伸缩组件5采用液压油缸驱动。
[0035]
具体地，所述底座3上还设有多个竖直方向的导向柱22，所述导向柱22顶端贯穿承载板4，通过设置导向柱22，可以保证取芯机构2只能沿竖直方向做升降运动，避免取芯中心歪斜导致芯样断裂。
[0036]
本实施例中，所述筒体11的顶端还可设置硅胶垫圈(图中未示出)，一方面，在取芯机构2上升过程中，筒体11顶端抵住拱顶面时可以起到缓冲作用；另一方面，可以使筒体11顶端与拱顶面密封对接，避免冷却水溢出或溅出。
[0037]
本实施例的拱顶取芯装置在实际使用时，首先，将取芯装置安装在作业平台上，连接取芯装置的各条线路和冷却管道；再启动伸缩组件5，通过顶升承载板4带动取芯机构2上升，直到筒体11顶端抵住拱顶面；再启动驱动电机6带动钻筒7旋转，同时启动冷却装置对钻筒7进行水冷却，同时通过升降机构1缓慢顶升取芯机构2，使钻筒7边旋转边上升进行取芯作业；钻筒7在上升的过程中，筒体11持续被压缩，直到钻筒7伸入到预定深度即可完成拱顶取芯作业；在取芯过程中，筒体11内的冷却水对钻筒7进行循环冷却，保障钻筒7的可靠性；同时，由于密封轴承10和筒体11的设置，有效避免了冷却水回流至电机内损坏电机或导致漏电事故。
[0038]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。