一种现场取冰的装置的制作方法

本发明属于冰的现场加工技术领域，具体涉及一种现场取冰的装置。

背景技术：

在进行冰的研究前，需要使用冰芯钻在冰层中钻孔取柱状冰芯。但是因为冰芯钻长度高和冰芯钻发动机重量大，实际操作时难以控制冰芯钻完全竖直，且在向下钻孔过程中由于发动机震动和人员握持不稳，获得完好冰芯样品的难度极大。目前，为了获取实验用的冰薄片，一般先使用冰芯钻在冰层中提取冰芯，再使用电锯将冰芯等距离截断制成冰薄片。整体过程需要多次切割，所制薄片厚度不同且质量较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种现场取冰的装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括顶部握把、中部平台、底部基座和纵向支架；所述的纵向支架一端固定在顶部握把上，另一端穿过中部平台并固定在底部基座上；所述的中部平台与纵向支架之间通过升降装置连接，升降装置由电动机驱动；所述的电动机与中部平台连接；所述的中部平台上安装有汽油机，汽油机的输出端与冰芯钻连接；所述的底部基座下方安装有钻钉和脚轮。

本发明还可以包括：

所述的冰芯钻包括冰芯钻外壳；所述的冰芯钻外壳为圆筒形结构，包括外壁与内壁，在冰芯钻外壳中部外壁与内壁之间的空间内从上到下均匀布置有铰链舱；所述的铰链舱的开口设置在内壁上，铰链舱内部设有铰链；所述的铰链的尾部通过弹性转轴安装于铰链舱内，铰链的头部安装有倾斜刀片，且铰链从尾部到头部顺时针布置在铰链舱中，在静置状态下，倾斜刀片突出内壁表面的铰链舱开口；所述的冰芯钻底端设有底部刀槽；所述的底部刀槽内设有弹性刀片，弹性刀片的尾部通过转轴安装于底部刀槽内，弹性刀片中部通过弹簧连接于底部刀槽内，在静置状态下，弹性刀片在弹簧的弹力作用下向外张开；所述的冰芯钻外壳的内壁底部设有内壁棘爪；所述的外壁上开设有排屑螺纹；所述的冰芯钻外壳顶端安装有动力输入转轴；所述的汽油机的输出端与动力输入转轴连接。

所述的铰链舱中的铰链由多节铰链零件构成，相邻的两节铰链零件之间的最大相对角度为15°。

所述的底部刀槽内弹性刀片向外张开的最大角度为30°；所述的铰链舱中铰链尾部弹性转轴的最大旋转角为45°。

所述的顶部握把为环形握把；所述的底部基座为方形基座。。

本发明的有益效果在于：

本发明主要运用在冰的现场加工技术领域。本发明装置通过可自主插入冰层中的钻钉固定设备，通过汽油机带动冰芯钻转动，电动机驱动冰芯钻垂直向下钻破冰层。当冰芯钻钻透冰层后，电动机驱动冰芯钻完全离开冰层。本发明在冰芯钻逆时针旋转时可以获取一整根冰芯样品，然后冰芯钻顺时针转动可以将冰芯直接加工成厚度相等的冰薄片。即一次操作即可获得厚度均匀的冰芯薄片样品，不需要获得一整根冰芯后再次切割，有效地提高了实验效率和可靠性。作业完成后，手压握把向脚轮一边直接拉拽设备，钻钉随即脱离冰层，设备可以自由搬运。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是本发明的冰芯钻的结构示意图。

图3是本发明的冰芯钻的铰链舱布置图。

图4是本发明的冰芯钻的铰链舱的截面图。

图5是本发明的冰芯钻的底部刀槽的局部放大图。

图6是本发明的冰芯钻与汽油机连接方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

一种现场取冰的装置，主要运用在冰的现场加工技术领域。本发明装置通过可自主插入冰层中的钻钉固定设备，通过汽油机带动冰芯钻转动，电动机驱动冰芯钻垂直向下钻破冰层。当冰芯钻钻透冰层后，电动机驱动冰芯钻完全离开冰层。本发明在冰芯钻逆时针旋转时可以获取一整根冰芯样品，然后冰芯钻顺时针转动可以将冰芯直接加工成厚度相等的冰薄片。即一次操作即可获得厚度均匀的冰芯薄片样品，不需要获得一整根冰芯后再次切割，有效地提高了实验效率和可靠性。作业完成后，手压握把向脚轮一边直接拉拽设备，钻钉随即脱离冰层，设备可以自由搬运。

一种现场取冰的装置，包括环形握把17、中部平台25、方形基座22和纵向支架19；所述的纵向支架19一端固定在环形握把17上，另一端穿过中部平台25并固定在方形基座22上；所述的中部平台25与纵向支架19之间通过升降装置连接，升降装置由电动机18驱动；所述的电动机18与中部平台连接；所述的中部平台上安装有汽油机16，汽油机的输出端与冰芯钻21连接；所述的底部基座下方安装有钻钉23和脚轮24。

方形基座一边设置两个脚轮，对边设置钻钉，方便设备移动和固定。作业前，手握握把，将带有脚轮的基座一边和地面接触，然后慢慢将设备直立在冰层上。钻钉在设备自身重力的压力下插入冰层中，实现设备在冰层上的固定。作业完成后，手压握把向脚轮一边直接拉拽设备，钻钉随即脱离冰层，设备可以自由搬运。

中部平台25和纵向支架19通过升降套筒连接，升降套筒与纵向支架之间通过螺纹连接，中部平台25通过电动机驱动并在纵向支架的约束下进行稳定匀速的垂直运动。

冰芯钻包括冰芯钻外壳；所述的冰芯钻外壳为圆筒形结构，包括外壁2与内壁6，在冰芯钻外壳中部外壁与内壁之间的空间内从上到下均匀布置有铰链舱9；所述的铰链舱的开口设置在内壁上，铰链舱内部设有铰链7；所述的铰链的尾部通过弹性转轴安装于铰链舱内，铰链的头部安装有倾斜刀片8，且铰链从尾部到头部顺时针布置在铰链舱中，在静置状态下，倾斜刀片突出内壁表面的铰链舱开口；所述的冰芯钻外壳顶端安装有动力输入转轴1，底端设有底部刀槽5；所述的底部刀槽内设有弹性刀片4，弹性刀片的尾部通过转轴安装于底部刀槽5内，弹性刀片中部通过弹簧11连接于底部刀槽5内，在静置状态下，弹性刀片在弹簧的弹力作用下向外张开，向外张开的最大角度为30°；所述的冰芯钻外壳的内壁底部设有内壁棘爪10；所述的外壁上开设有排屑螺纹3。铰链舱中的铰链由多节铰链零件构成，相邻的两节铰链零件之间的最大相对角度为15°，铰链舱中铰链尾部弹性转轴的最大旋转角为45°。

实施例1：

本发明提供了一种现场取冰的装置，具体可以表述为，用于在冰层中钻取获得实验用冰芯试件。本发明装置在冰芯钻正转时可以获取一整根冰芯样品，然后冰芯钻反转可以将冰芯直接加工成厚度相等的冰薄片。即一次操作即可获得厚度均匀的冰芯薄片样品，不需要获得一整根冰芯后再次切割。

汽油机通过动力输入转轴带动冰芯钻分别沿着逆时针和顺时针两个方向转动。汽油机、转轴和冰芯钻可在纵向支架的限制和电动机的驱动下垂直运动。操作时，将设备置于冰层表面，因为自身重力作用钻钉将插入冰层中将设备固定。然后启动汽油机和电动机，冰芯钻将在电动机的驱动下垂直向下钻取获得冰样。当冰层被钻透时，电动机反转将内含冰芯的冰芯钻向上提起，从而获得完好的冰芯试样。汽油机转速可在60-300r/min间无极调节，电动机向下步进速度1cm/s，向上步进速度5cm/s。转轴支架上下最大行程1.7米。冰芯钻设计转速60-200r/min，外壁排屑螺纹螺距10cm。冰芯钻内径10.0厘米，外径11.0厘米。底部带有弹性刀片，弹性刀片在弹簧的弹力作用下向外张开，最大呈30度角。当受到外力压迫后，弹性刀片可以收回到冰芯钻底部的刀槽内。冰芯钻外壳和内壁之间的空间内沿着冰芯钻长度方向，每隔5厘米设置一套铰链舱，铰链全长9.0厘米，铰链舱长12.0厘米。铰链头部固定有倾斜刀片，铰链在弹性转轴的作用下隐藏于铰链舱内，仅铰链头部的倾斜刀片微微露出冰芯钻的内壁表面约2毫米。当冰芯钻反转时，倾斜刀片和铰链会被拉出从而切削冰芯，铰链根部最大张角45度。

本发明的优势在于：

1.本装置结构简单可靠、故障率低、操作简便，有效地提高了实验效率和可靠性；

2.可以一次性获得厚度均匀的冰芯薄片样品，不需要获得一整根冰芯后再次切割。

3.冰芯钻底部带有棘爪，防止加工完成的冰芯薄片脱离冰芯钻内部。

4.底部方形基座一边设置两个脚轮，对边设置钻钉。方便设备移动和固定；

结合图2和图6，采用冰筒插销13穿过汽油机16的冰筒固定孔15和动力输入转轴1，将汽油机16与动力输入转轴1固定。汽油机16通过动力输入转轴1和冰芯钻相连并提供动力，冰芯钻外壁2设置排屑螺纹3可以排除冰屑并为设备提供向下钻的动力。

结合图1，环形握把17、方形基座22、纵向支架19之间刚性固定。中部平台25套在纵向支架19上，可在电动机18的驱动下垂直上下运动。汽油机16固定在中部平台25上，汽油机16通过动力输入转轴1驱动冰芯钻21转动。方形基座22的一边设有两个脚轮24，另一边的两端设置两个尖端向下的钻钉23，可以依靠设备自身的重力将钻钉23插入冰层中，实现设备在冰层上的固定。

搬运时，将带有脚轮24的方形基座22一边和地面接触，手握环形握把17移动设备。作业前，手握环形握把17，将带有脚轮24的方形基座22一边和地面接触，然后慢慢将设备直立在冰层上。钻钉23在设备自身重力的压力下插入冰层中，实现设备在冰层上的固定。作业时，启动汽油机16和电动机18，汽油机16驱动冰芯钻21旋转，电动机18驱动冰芯钻21慢慢垂直向下运动钻破冰层，当冰芯钻21完全贯穿冰层后电动机18控制冰芯钻21向上完全离开冰面。作业完成后，手压环形握把17向脚轮7一边直接拉拽设备，钻钉9随即脱离冰层，设备可以自由搬运。

结合图3和图4，冰芯钻外壁2和内壁6之间的内部空间厚1厘米，内部空间内设置有铰链舱9。铰链7头部固定有倾斜刀片8，铰链7在弹性转轴的作用下隐藏于铰链舱9内，仅铰链头部的倾斜刀片8微微露出内壁6。沿着冰芯钻长度方向，每隔5厘米设置一套铰链7。

结合图5，冰芯钻底部弹性刀片4在弹簧11的压力下外张开，最大开角为30度。当冰芯钻逆时针转动时，上述冰芯钻底部弹性刀片4在弹簧作用下外伸，此时弹性刀片4的刀头正对冰层12，可以达到切削的目的；当冰芯钻顺时针转动时，上述冰芯钻底部弹性刀片4将受到冰面12的压力，弹簧收缩，张开角减小，弹性刀片4会刀背正对冰面12，不会再对冰面12产生切削。

操作时，将设备置于冰层表面，启动汽油机冰芯钻开始逆时针旋转，冰芯钻底部弹性刀片4不断切削冰层，冰芯钻整体向下缓慢移动。由于冰芯钻正转且铰链受到弹簧的拉力，铰链7和倾斜刀片8一直隐藏于铰链舱9内，不参加冰芯切削。当钻取到合适深度的冰芯后，将汽油机反转，冰芯钻开始顺时针转动，此时冰芯钻内部的冰芯被内部棘爪10的限制在冰芯钻内部。由于此时冰芯钻反转，冰芯钻底部弹性刀片4被压入底部刀槽5中。又因为铰链头部的倾斜刀片5微微露出内壁6表面，铰链4被外力拉出，随着冰芯钻顺时针转动，上述铰链7头部的倾斜刀片8沿着冰芯的周向旋转切割。铰链7每节都带有限位装置，限位装置能保证铰链7不会过度张开(铰链7的两个极限位置入图所示)，以保证能为倾斜刀片8提供有力的切削支撑力。冰芯被铰链7和倾斜刀片8切割完毕后，停止汽油机，冰芯钻停止转动。此时将冰芯钻向上提出冰层，水平放置在地面上，然后轻轻滚动冰芯钻整体。铰链4及倾斜刀片8即在弹簧的作用下收回铰链舱9内，冰芯薄片即可缓慢从冰芯钻中倒出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。