一种蜗杆传动式静力触探贯入系统的制作方法

本发明涉及触探贯入，具体是一种蜗杆传动式静力触探贯入系统。

背景技术：

1、静力触探(又称锥探，英文名cone penetration testing，简称cpt)是利用一根安装了若干传感器的圆锥形探头在土体中以准静力匀速贯入时所采集的各项应力数据来实时、连续的反映土质变化特征的一项土体原位测试方法。

2、现有技术公开了一种带套管功能的静力触探贯入装置，包括：主架体，在主架体内下部设置有底座，底座两侧分别安装有贯入油缸，套管穿在底座中部，探杆插在套管内部，探杆的下端与静力触探探头上端连接。通过套管的作用使得探杆链上一定深度的地层摩擦力几乎减小为零，在同样的贯入力下可以实现更大的贯入深度。但是，上述公开的静力触探贯入装置主要依靠贯入油缸和多个夹紧油缸来进行工作，稳定性需要通过多个油缸来协助，极大影响了贯入效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种蜗杆传动式静力触探贯入系统，旨在解决上述静力触探贯入装置主要依靠贯入油缸和多个夹紧油缸来进行工作，稳定性需要通过多个油缸来协助的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种蜗杆传动式静力触探贯入系统，包括主体框架，主体框架上设有用于螺纹探杆限位的引导套管，主体框架上位于引导套管的两侧转动设置有转杆，转杆的中部设置有蜗杆，引导套管的中部设有开口，蜗杆通过开口与螺纹探杆耦合连接；螺纹探杆的端部转动设置有静探探头；螺纹探杆为多根，多根螺纹探杆之间通过连接机构连接。

3、优选地，螺纹探杆包括第一探杆和第二探杆，第一探杆的一端通过轴承与静探探头转动，第一探杆的另一端设置有锥形螺纹槽，第二探杆的一端设置有与锥形螺纹槽螺纹连接的锥形外螺纹；连接机构设于第一探杆的端部，第二探杆的端部设置有与连接机构插接的插槽。连接机构包括锁定簧销、弹簧以及磁块，第一探杆的端部设置有圆孔，圆孔内固定设有限位套，锁定簧销滑动设于限位套内，弹簧套于锁定簧销上，弹簧的一端与限位套连接，弹簧的另一端与锁定簧销上的限位片连接；磁块固定连接于锁定簧销的端部；锁定簧销与插槽插接。

4、优选地，还包括用于清理螺纹探杆的清理套，清理套可拆卸设于引导套管上，清理套与螺纹探杆转动套接。清理套内部设有多组螺纹齿，多组螺纹齿为成圆周螺纹均布的齿形结构，螺纹齿包括平齿和尖齿，平齿和尖齿螺旋间隔分布于清理套内壁；尖齿的一端设有弧形刃，弧形刃的刃部倾斜朝下设置，尖齿的另一端平滑设置。主体框架的底部或上部设置有用于驱动转杆转动的驱动电机。

5、优选地，还包括用于将两根螺纹探杆之间的锁定簧销进行脱离的解锁机构，解锁机构设于主体框架上。解锁机构包括设于主体框架上并位于引导套管上端口的活动爪，以及弧形磁块、转块以及伸缩部件，弧形磁块设于活动爪上，活动爪之间通过联动齿轮啮合传动，转块设于活动爪上，伸缩部件设于主体框架上，伸缩部件的输出端设置有矩形框，转块上设有导向凸起，导向凸起位于矩形框内。

6、优选地，还包括升降板，活动爪铰接于升降板上，伸缩部件设于升降板上；主体框架上设置凹槽，升降板设于凹槽内；升降板的一端固定设有升降螺杆，主体框架上转动设有螺套，螺套与升降螺杆连接；主体框架上还设有升降电机，升降电机的输出端连接有主动轮，螺套上设置有环形从动轮，主动轮通过传动带与从动轮连接。还包括限位杆，限位杆连接于升降板的两侧，限位杆和螺杆的端部通过弧形件连接。

7、相对现有技术，具有以下有益效果：

8、本申请公开了一种蜗杆传动式静力触探贯入系统，通过在主体框架上设置引导套管，并在引导套管的两侧设置可转动的蜗杆，使伸入引导套管内的螺纹探杆可通过引导套管中部的开口与蜗杆耦合连接，以实现采用蜗杆与螺纹探杆配合的方式进行贯入，无需油缸循环往复运动连续贯入和多夹紧油缸进行稳定；同时，在贯入过程中螺旋使螺纹探杆顺时针旋转，螺旋突进，有效增加贯入力；蜗杆驱动螺纹探杆旋转，使得螺纹探杆可自动矫直，避免静探探头的倾斜；另外，本申请通过设置连接机构和解锁机构来实现多根螺纹探杆之间的连接和快速解锁。

技术特征：

1.一种蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，包括主体框架(1)，所述主体框架(1)上设有用于螺纹探杆(2)限位的引导套管(3)，所述主体框架(1)上位于所述引导套管(3)的两侧转动设置有转杆(4)，所述转杆(4)的中部设置有蜗杆(41)，所述引导套管(3)的中部设有开口(31)，所述蜗杆(41)通过所述开口(31)与所述螺纹探杆(2)耦合连接；所述螺纹探杆(2)的端部转动设置有静探探头(5)；所述螺纹探杆(2)为多根，多根所述螺纹探杆(2)之间通过连接机构连接。

2.根据权利要求1所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，所述螺纹探杆(2)包括第一探杆(21)和第二探杆(22)，所述第一探杆(21)的一端通过轴承与所述静探探头(5)转动，所述第一探杆(21)的另一端设置有锥形螺纹槽(211)，所述第二探杆(22)的一端设置有与所述锥形螺纹槽(211)螺纹连接的锥形外螺纹(221)；所述连接机构设于所述第一探杆(21)的端部，所述第二探杆(22)的端部设置有与所述连接机构插接的插槽(222)。

3.根据权利要求2所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，所述连接机构包括锁定簧销(61)、弹簧(62)以及磁块(63)，所述第一探杆(21)的端部设置有圆孔，所述圆孔内固定设有限位套(64)，所述锁定簧销(61)滑动设于所述限位套(64)内，所述弹簧(62)套于所述锁定簧销(61)上，所述弹簧(62)的一端与所述限位套(64)连接，所述弹簧(62)的另一端与所述锁定簧销(61)上的限位片连接；所述磁块(63)固定连接于所述锁定簧销(61)的端部；所述锁定簧销(61)与所述插槽(222)插接。

4.根据权利要求3所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，还包括用于清理所述螺纹探杆(2)的清理套(7)，所述清理套(7)可拆卸设于所述引导套管(3)上，所述清理套(7)与所述螺纹探杆(2)转动套接。

5.根据权利要求4所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，所述清理套(7)内部设有多组所述螺纹齿(71)，多组所述螺纹齿(71)为成圆周螺纹均布的齿形结构，所述螺纹齿(71)包括平齿(711)和尖齿(712)，所述平齿(711)和所述尖齿(712)螺旋间隔分布于所述清理套(7)内壁；所述尖齿(712)的一端设有弧形刃，所述弧形刃的刃部倾斜朝下设置，所述尖齿(712)的另一端平滑设置。

6.根据权利要求1所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，所述主体框架(1)的底部或上部设置有用于驱动所述转杆(4)转动的驱动电机(42)。

7.根据权利要求1所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，还包括用于将两根所述螺纹探杆(2)之间的所述锁定簧销(61)进行脱离的解锁机构，所述解锁机构设于所述主体框架(1)上。

8.根据权利要求7所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，所述解锁机构包括设于所述主体框架(1)上并位于所述引导套管(3)上端口的活动爪(81)，以及弧形磁块(82)、转块(83)以及伸缩部件(84)，所述弧形磁块(82)设于所述活动爪(81)上，所述活动爪(81)之间通过联动齿轮(85)啮合传动，所述转块(83)设于所述活动爪(81)上，所述伸缩部件(84)设于所述主体框架(1)上，所述伸缩部件(84)的输出端设置有矩形框(86)，所述转块(83)上设有导向凸起(87)，所述导向凸起(87)位于所述矩形框(86)内。

9.根据权利要求8所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，还包括升降板(10)，所述活动爪(81)铰接于所述升降板(10)上，所述伸缩部件(84)设于所述升降板(10)上；所述主体框架(1)上设置凹槽(11)，所述升降板(10)设于所述凹槽(11)内；所述升降板(10)的一端固定设有升降螺杆(92)，所述主体框架(1)上转动设有螺套(93)，所述螺套(93)与所述升降螺杆(92)连接；所述主体框架(1)上还设有升降电机(91)，所述升降电机(91)的输出端连接有主动轮(94)，所述螺套(93)上设置有环形从动轮(95)，所述主动轮(94)通过传动带(96)与所述从动轮连接。

10.根据权利要求9所述的蜗杆传动式静力触探贯入系统，其特征在于，还包括限位杆(97)，所述限位杆(97)连接于所述升降板(10)的两侧，所述限位杆(97)和所述螺杆(92)的端部通过弧形件(98)连接。

技术总结
本发明公开了一种蜗杆传动式静力触探贯入系统，包括主体框架，主体框架上设有用于螺纹探杆限位的引导套管，主体框架上位于引导套管的两侧转动设置有转杆，转杆的中部设置有蜗杆，引导套管的中部设有开口，蜗杆通过开口与螺纹探杆耦合连接；通过在主体框架上设置引导套管，并在引导套管的两侧设置可转动的蜗杆，使伸入引导套管内的螺纹探杆可通过引导套管中部的开口与蜗杆耦合连接，以实现采用蜗杆与螺纹探杆配合的方式进行贯入，无需油缸循环往复运动，连续贯入；同时，在贯入过程中螺旋使螺纹探杆顺时针旋转，螺旋突进，有效增加贯入力；蜗杆驱动螺纹探杆旋转，使得螺纹探杆可自动矫直，避免静探探头的倾斜。

技术研发人员：陈奇,徐心敬,李曾佳,徐祥,冀金风,詹至睿,宋玉群,夏林琪,王俊珠,符升平,胡志超
受保护的技术使用者：海南龙盘油田科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/9