一种混凝土钻孔取样机的制作方法

本发明涉及实验室设备，具体说涉及实验室的混凝土取样设备，是一种混凝土钻孔取样机。

背景技术：

对于各种建筑用的混凝土，需要在实验室进行各项力学性能及抗氯离子渗透性能的检测，用于评定混凝土的质量，例如对于实体混凝土结构抗压强度的检测常采用直接从混凝土上钻取芯样，通过芯样的表观质量和抗压强度评定混凝土质量；测试氯离子渗透性常用的试验方法中，电通量法，氯化物快速迁移法，NEL法和ACMT法的试验样品均为圆柱体试块。混凝土取样是实验室进行混凝土检测的第一步，通常混凝土取样是采用混凝土标准立方体试块钻机钻孔取芯的方法获得试样。

在混凝土取样的实际操作中，使用钻机钻取到预定深度后，试样极易卡在钻头中不易取出，通常采用在外壁敲打钻头或者用扁钢、螺丝刀插入钻孔缝隙中，用小锤敲击扁钢或螺丝刀的方法将试样从孔中取出，这种取样方式一方面极易造成钻头损伤和钻头与电机连接处轴承润滑油外溢，另一方面，一旦操作不当会使试样侧表面发生缺失，影响实验的操作性及实验数据的准确的性。另外，由于钻头高速运转时产生较多热量，需要连接上下水管、通过冷却水使钻头降温，冷却水往往会四处飞溅，不但造成周围工作环境的污染，还会弄脏工作者的衣物，与此同时由于需要外接水管便限制了钻机的工作环境不能远离水源或者需要外接很长的水管，并且在未进行钻取的间隙，冷却水也一直流淌，这造成了水资源的严重浪费。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种结构合理、能够自带取芯装置和循环冷却装置的一种混凝土钻孔取样机，既能够解决试样取出困难的问题，又能够解决外接水管限制钻机的工作环境，冷却水浪费严重的问题，还能够防止冷却水四处飞溅，不污染周围工作环境的问题。

本发明解决技术问题的方案是：一种混凝土钻孔取样机，它包括钻机，其特征是：还包括平台、钻头、取芯装置、冷却循环装置和防溅罩，所述平台中间设置内腔，平台的顶面设置若干个过流孔与内腔连通，钻机置于平台的上面、若干个过流孔之间并固连，所述钻头的上端与钻机的动力输出轴固连，所述取芯装置置于钻头内，取芯装置的一端伸出钻头外，所述冷却循环装置下端置于平台内腔中、上端置于钻头内并与钻头固连、中间与钻机固连，所述防溅罩套接在钻头上并滑动连接。

所述钻机的结构是：它包括立柱、底座、横臂、升降装置、电动机、减速器和进给手柄，所述立柱置于底座的上面并与底座固连，所述横臂套接在立柱上并滑动连接，所述升降装置置于横臂内，升降装置的一端与立柱固连、另一端与横臂固连，所述电动机和减速器由上至下置于横臂的上面并固连，电动机的动力轴与减速器的动力输入轴固连，所述进给手柄置于横臂的侧面、与横臂内置的升降装置固连。

所述平台的过流孔设置过滤网。

所述钻头的结构是：其为圆柱形，钻头的底端为刃口、顶端为缩颈的连接端，钻头的连接端与减速器的动力输出轴固连，进水管穿装在连接端，进水管的上端伸出钻头顶面、下端伸入钻头内，钻头的中间设置轴向的滑槽。

所述取芯装置的结构是：它包括水平杆、垂直杆、螺母和橡胶套，所述水平杆穿装在钻头轴向的滑槽内，水平杆的一端伸入钻头内、与钻头内壁接触，水平杆的另一端伸出钻头外，所述垂直杆置于钻头内、水平杆的下方与水平杆固连，所述两个螺母分别置于钻头的内侧和外侧、同时套接在水平杆上并螺纹连接，所述橡胶套套接在垂直杆的下端并固连。

所述冷却循环装置的结构是：它包括水槽、水泵，所述水槽置于平台的内腔中，所述水泵置于底座上面、立柱的侧面与钻头对应并与底座固连，所述进水软管的下端穿过平台与水槽密封连接、上端与水泵的进水口密封连接，所述出水软管的下端与水泵的出水口密封连接、上端与钻头的进水管密封连接，所述离心开关置于钻头内与钻头固连。

所述离心开关的结构是：它包括滑筒、定滑片和弹簧，所述滑筒为圆环体，滑筒的外壁设置一个半球状凸起，滑筒上的半球状凸起与钻头的进水管密封接触，所述定滑片由凸缘与直杆固连组成，滑筒套接在定滑片的直杆上并滑动连接，直杆的端头与钻头内壁固连，所述弹簧置于滑筒和钻头内壁之间，弹簧的一端与滑筒固连、另一端与钻头内壁固连。

所述弹簧的弹性系数计算如下：

钻头转速为v，滑筒质量为m，当滑筒移动时所受离心力减少，因此计算时取冷却水全部流通时滑筒的工作半径为r，则离心力为，当离心力F大于弹簧弹力F_s时滑筒便可移动，即为,因此弹簧的弹簧系数即可。

所述防溅罩为圆台状套筒，防溅罩套接在钻头上并滑动接触。

本发明的工作过程是：将水槽内注入冷却水，再将本发明的取样机放置在混凝土板上，将取芯装置调整到滑槽的上端并固定，然后将防溅罩套接在钻头上，即可钻取试样，钻取到预定深度后，停止钻机，松开取芯装置的螺母，向下按压水平杆，即可将试样从钻头中取出。钻取试样时，随着钻头的高速转动，冷却循环装置的离心开关由于离心力的作用，滑筒会偏离本来的位置，滑筒上的凸起便不再堵塞冷却水管，冷却水可以流下，钻头停止运转时，离心力逐渐变小，弹簧的弹力将滑筒拉回原始位置，冷却水管被堵塞，从而实现了冷却水根据钻头运转自动流通。

本发明的有益效果是：其既能够解决试样取出困难的问题，又能够解决外接水管限制钻机的工作环境，冷却水浪费严重的问题，还能够防止冷却水四处飞溅，不污染周围工作环境的问题，具体体现在：

1本发明取样机中的取芯装置能够方便快捷的将芯样取出，并且易于安装拆卸。取样机工作时，取芯装置固定于钻头上、依靠螺母固定的结构能够在完成钻取试样后只需松开外侧螺母，向下推动取芯装置即可将试样推出钻头，不必敲击钻头外壁或使用其他工具，省时省力，避免了由于敲击造成的钻头损伤及芯样损坏，同时可以根据需要改变滑槽和垂直杆的长度，以得到不同高度的芯样，适用范围广泛；

2取样机中的冷却循环装置使取样机工作范围不受水源限制，提高了利用率，离心开关可根据钻头转速控制冷却水的流通，大大减少了在钻取间隙冷却水的浪费，并且通过平台上的过流孔和过滤网可将冷却水进行过滤回收，通过水泵实现了冷却水的循环利用，大大减少了水资源的浪费；

3取样机设置的防溅罩可能够阻挡冷却水外溅，同时引导冷却水流入过滤网，减少了钻孔取芯工作环境的污染，而且避免弄脏工作者的衣物。

附图说明

图1 为本发明的一种混凝土钻孔取样机的主视示意图；

图2 为图1的俯视示意图；

图3为图1的左视示意图；

图4为本发明的一种混凝土钻孔取样机的钻头的主视示意图；

图5为图4的A-A剖视示意图；

图6为本发明的一种混凝土钻孔取样机的取芯装置的结构示意图；

图7为图6的B-B剖视示意图。

图中：1、电机；2、减速器；3、进给手柄；4、钻头；5、取芯装置；6、滑槽；7、水泵；8、防溅罩；9、立柱；10、底座；11、进水软管；12、出水软管；13、过滤网；14、水槽；15、平台；16、离心开关；51、水平杆；52、垂直杆；53、法兰锁紧螺母；54、外侧锁紧螺母；55、内侧锁紧螺母；56、橡胶套；161、弹簧；162、滑筒；163、滑片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1-图7，本实施例一种混凝土钻孔取样机，它包括钻机、平台15、钻头4、取芯装置5、冷却循环装置和防溅罩8，所述平台15中间设置内腔，平台15的顶面设置若干个过流孔与内腔连通，平台15的过流孔设置过滤网13，平台15的侧面设置斜坡，以利于冷却水通过过流孔流入水槽14，钻机置于平台15的上面、若干个过流孔之间并固连，所述钻头4的上端与钻机的动力输出轴固连，所述取芯装置5置于钻头4内，取芯装置5的一端伸出钻头4外，所述冷却循环装置下端置于平台15内腔中、上端置于钻头4内并与钻头4固连、中间与钻机固连，所述防溅罩8套接在钻头4上并滑动连接。

所述钻机的结构是：它包括立柱9、底座10、横臂、升降装置、电动机1、减速器2和进给手柄3，所述立柱9置于底座10的上面并与底座10固连，所述横臂套接在立柱9上并滑动连接，所述升降装置置于横臂内，升降装置的一端与立柱9固连、另一端与横臂固连，所述电动机1和减速器2由上至下置于横臂的上面并固连，电动机1的动力轴与减速器2的动力输入轴固连，所述进给手柄3置于横臂的侧面、与横臂内置的升降装置固连。

所述钻头4的结构是：其为圆柱形，钻头4的底端为刃口、顶端为缩颈的连接端，钻头4的连接端与减速器2的动力输出轴固连，进水管穿装在连接端，进水管的上端伸出钻头4顶面、下端伸入钻头4内，钻头4的中间设置轴向的滑槽6。

所述取芯装置5的结构是：它包括水平杆51、垂直杆52、内侧螺母55、外侧螺母54和橡胶套56，所述水平杆51穿装在钻头4轴向的滑槽6内，水平杆51的一端伸入钻头4内、与钻头4内壁接触，水平杆51的另一端伸出钻头4外，所述垂直杆52置于钻头4内、水平杆51的下方、通过法兰锁紧螺母53与水平杆51固连，所述内侧螺母55、外侧螺母54分别置于钻头4的内侧和外侧、同时套接在水平杆51上并螺纹连接，所述橡胶套56套接在垂直杆52的下端并固连。

所述冷却循环装置的结构是：它包括水槽14、水泵7，所述水槽14置于平台15的内腔中，所述水泵7置于底座10上面、立柱9的侧面与钻头4对应并与底座10固连，所述进水软管11的下端穿过平台15与水槽14密封连接、上端与水泵7的进水口密封连接，所述出水软管12的下端与水泵7的出水口密封连接、上端与钻头4的进水管密封连接，所述离心开关16置于钻头4内与钻头4固连。

所述离心开关16的结构是：它包括滑筒162、定滑片163和弹簧161，所述滑筒162为圆环体，滑筒162的外壁设置一个半球状凸起，滑筒162上的半球状凸起与钻头4的进水管密封接触，所述定滑片163由凸缘与直杆固连组成，滑筒162套接在定滑片163的直杆上并滑动连接，直杆的端头与钻头4内壁固连，所述弹簧161置于滑筒162和钻头4内壁之间，弹簧161的一端与滑筒162固连、另一端与钻头4内壁固连。

本实施例弹簧161的弹性系数计算如下：

钻头4转速为800-1200r/min，取最小转速进行计算，换算后为v=4.187m/s，滑筒162质量为m=0.3kg，当滑筒162移动时所受离心力减少，因此计算时取冷却水全部流通时滑筒162的工作半径为r=50㎜，则离心力为，当离心力F大于弹簧161弹力F_s时滑筒162便可移动，即为,因此弹簧161的弹簧161系数=0.35N/mm，因此取弹簧161的弹性系数k=0.125N/mm。

所述防溅罩8为圆台状套筒，防溅罩8套接在钻头4上并滑动接触。

本实施例采用现有技术制造，所述电动机1、减速器2和水泵7均为现有技术的市售产品。

本实施例的工作过程是：将水槽14内注入冷却水，再将本发明的取样机放置在混凝土板上，将取芯装置5调整到滑槽6的上端并固定，然后将防溅罩8套接在钻头4上，即可钻取试样，钻取到预定深度后，停止钻机，松开取芯装置5的外侧螺母54，向下按压水平杆51，即可将试样从钻头4中取出。钻取试样时，随着钻头4的高速转动，冷却循环装置的离心开关16由于离心力的作用，滑筒162会偏离本来的位置，滑筒162上的凸起便不再堵塞冷却水管，冷却水可以流下，钻头4停止运转时，离心力逐渐变小，弹簧161的弹力将滑筒162拉回原始位置，冷却水管被堵塞，从而实现了冷却水根据钻头4运转自动流通。