专利名称：倒置锥体主动夹紧型机械直拔头的制作方法
技术领域：
本发明涉及直拔法检测混凝土强度技术领域，特别是一种连接在拉拔仪(也叫直拔仪)上的拉拔混凝土用的金属直拔头。
背景技术：
直拔法检测混凝土强度技术是由我国工程质量检测人员在总结了几十年的无损检测技术的经验的基础上，共同研究、创新、开发出来的一种新型的混凝土无损检测技术， 具有对结构破损小、精度高、试验范围广(适合混凝土抗压强度IOMPa-IOO MPa的混凝土强度检测)的特点。直拔法检测混凝土强度技术的原理是通过粘结剂(一般为环氧树脂)将拉拔仪上的金属直拔头与混凝土被测构件粘结，待粘结剂的强度到达一定程度时，用金属直拔头将混凝土被测构件中的混凝土芯样拔出，然后根据测得的拉拔强度推定混凝土被测构件的混凝土抗压强度。虽然上述方法具有许多优点，但还存在以下的缺点1、操作步骤繁琐，比如需要采用粘结剂将金属直拔头和混凝土被测构件进行粘结，还需要将混凝土被测构件钻缝冲洗、 风干，待粘结剂硬化后，才能进行直拔试验。2、操作时间长，这是因为要对被测构件进行烘干后才能粘接，粘结后还要等到环氧树脂到达一定强度后才能拉拔(粘胶硬化还受环境温度影响)，所以整个过程所需的时间比较长。3、粘胶存在环境污染，尤其是对拔出的金属直拔头进行加热清渣，这个过程产生的污染更为严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，要解决传统的直拔法检测混凝土强度技术操作步骤繁琐、操作时间长的技术问题；并解决传统的直拔法检测混凝土强度技术环境污染严重的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，包括与拉拔仪连接的加力拉杆和与加力拉杆连接的拉拔头，其特征在于所述加力拉杆由倒钩连接拉杆和定位锥销组成。所述倒钩连接拉杆包括上端部设有螺纹的倒钩拉杆轴和连接在倒钩拉杆轴下端的倒钩，倒钩的内侧上表面开有定位锥销搁置孔洞，定位锥销搁置孔洞的侧壁上开有竖槽和与竖槽相通的横槽。所述定位锥销位于定位锥销搁置孔洞中，定位锥销的上部设有固支和绞支转换销，定位锥销的下部为锥体。所述拉拔头包括有球体拉杆、外锥体连接瓦、可调平衡锥体和外锥体、三瓣内锥体。所述球体拉杆包括上部设有螺纹的球体拉杆轴和连接在球体拉杆轴上端的球体， 所述球体挂在倒钩上，球体的中部开有一个横向的扳手孔，球体的上表面上开有一个与锥体相对应的定位锥孔。
所述外锥体连接瓦的中心处设有竖向中心螺杆孔并且外锥体连接瓦通过竖向中心螺杆孔螺纹连接在球体拉杆轴的上部，外锥体连接瓦的下端设有环形连接板。所述可调平衡锥体连接在球体拉杆轴的下部。所述外锥体螺纹连接在环形连接板的内侧壁上，外锥体的中心开有上大下小的竖向锥形孔。所述三瓣内锥体的上部外侧壁的锥度与竖向锥形孔的锥度相对应，并且三瓣内锥体的上部搭放在竖向锥形孔中，三瓣内锥体的上端与所述可调平衡锥体相接触，三瓣内锥体的下端设有夹头。所述球体拉杆的下部套有环形垫块，球体拉杆的下端设有螺柱，螺柱上螺纹连接有固定平衡锥体螺母，所述可调平衡锥体套在环形垫块与固定平衡锥体螺母之间的球体拉杆上，并且可调平衡锥体与环形垫块之间设有止推轴承。所述可调平衡锥体的上端面可设有轴承槽，所述止推轴承设置在轴承槽中。所述可调平衡锥体可包括上大下小的锥台和设在锥台的外侧壁上的压板，所述三瓣内锥体的上端面上设有与锥台相对应的锥槽。所述三瓣内锥体的内侧壁上可开有弹簧涨圈凹槽，弹簧涨圈凹槽中设置有弹簧涨圈。所述三瓣内锥体的下端面上可开有底槽，所述弹簧涨圈凹槽可开在底槽的内侧壁上。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果本发明是一种机械自锁式直拔头，其安装操作简单方便，是直拔法检测混凝土强度方法中所用的拉拔仪上的关键部件，具有经久耐用、可重复使用的特点。本发明使用时无需要粘结剂，所以对人和环境没有污染；同时，由于不再需要粘结剂，所以直拔法检测混凝土强度方法也就不再需要粘接和等待粘结剂硬化的步骤，因此操作步骤大大减少，操作时间也得到了缩短；此外，由于不再需要粘结剂，所以混凝土强度检测不会受到自然温度的影响，不受混凝土芯样干湿的影响，也不受钻头磨损而使混凝土芯样直径的变化的影响，所以性能、测试精度可显著提高。本发明的出现，对《直拔法检测混凝土强度技术》的推广应用起到推动作用，这是因为本发明使直拔法检测混凝土强度技术变得非常可靠、经济和高效，使用时，只需待被测混凝土芯样成型后，将本发明直接安装到拉拔仪上后即可进行拉拔，每个混凝土芯样的安装、拉拔时间只约为广2分钟。本发明的外锥体和三瓣内锥体为反向锥体，由外锥体直接施加径向力，其原理清晰、结构简单，没有易损件弹簧装置，所以可靠性和耐久性大大增强，加工成本变小，尤其是可根据不同混凝土强度等级自动变化纵向轴力和径向夹紧力，而不需要对配套直拔设备进行改造。并且，由于采用倒钩连接拉杆、定位锥销和球体拉杆配合的方式，所以不但可以有效的减少外来弯矩对混凝土芯样的影响，而且操作简单，不需要有操作经验，也没有初始预紧力矩的要求。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。CN 102507310 A
说明书
3/5页 图1是本发明拉拔混凝土芯样时的结构示意图。图2是倒钩连接拉杆与球体拉杆配合连接的示意图。图3是外锥体连接瓦的结构示意图。图4是图3的左视示意图。图5是图3的俯视示意图。图6是球体拉杆的结构示意图。图7是图6的俯视示意图。图8是倒钩连接拉杆的主视示意图。图9是图8中A-A剖面的示意图。图10是图8中B-B剖面的示意图。。图11是定位锥销的主视示意图。图12是图11的俯视示意图。图13是外锥体的结构示意图。图14是图13的俯视示意图。图15是三瓣内锥体的结构示意图。图16是图15的俯视示意图。图17是可调平衡锥体的结构示意图。图18是图17的俯视示意图。图19是固定平衡锥体螺母的结构示意图。图20是图19的俯视示意图。附图标记1 一倒钩连接拉杆、1. 1 一倒钩拉杆轴、1. 2 一倒钩、1. 3 一定位锥销搁置孔洞、1. 4 一竖槽、1. 5 一横槽、2 —球体拉杆、2. 1 一球体、2. 2 一扳手孔、2. 3 一定位锥孔、 2. 4 一螺柱、2. 5 一球体拉杆轴、3 —外锥体连接瓦、3. 1 一竖向中心螺杆孔、3. 2 一环形连接板、4 一可调平衡锥体、4. 1 一锥台、4. 2 一压板、4. 3 一轴承槽、5 —外锥体、5. 1 一竖向锥形孔、6 —三瓣内锥体、6. 1 一夹头、6. 2 一弹簧涨圈凹槽、6. 3 一锥槽、6. 4 一底槽、7 —止推轴承、8 —固定平衡锥体螺母、9 一弹簧涨圈、10 —混凝土芯样、11 一定位锥销、11. 1 一固支和绞支转换销、11. 2 一锥体、12 —环形垫块。
具体实施例方式实施例参见图1所示，这种倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，包括与拉拔仪连接的加力拉杆和与加力拉杆连接的拉拔头。参见图1、图2、图8-12，所述加力拉杆由倒钩连接拉杆1和定位锥销11组成；所述倒钩连接拉杆1包括上端部设有螺纹的倒钩拉杆轴1.1和连接在倒钩拉杆轴下端的倒钩 1. 2，倒钩1. 2的内侧上表面开有定位锥销搁置孔洞1. 3，定位锥销搁置孔洞1. 3的侧壁上开有竖槽L 4和与竖槽相通的横槽1. 5 ；所述定位锥销11位于定位锥销搁置孔洞1. 3中，定位锥销11的上部设有固支和绞支转换销11. 1，定位锥销11的下部为锥体11. 2。参见图1，所述拉拔头包括有球体拉杆2、外锥体连接瓦3、可调平衡锥体4和外锥体5、三瓣内锥体6。参见图1、图2，图6、图7，所述球体拉杆2包括上部设有螺纹的球体拉杆轴2. 5和
5连接在球体拉杆轴上端的球体2. 1，所述球体2. 1挂在倒钩1. 2上，球体2. 1的中部开有一个横向的扳手孔2. 2，球体2. 1的上表面上开有一个与锥体11. 2相对应的定位锥孔2. 3。参见图1、图3-5，所述外锥体连接瓦3的中心处设有竖向中心螺杆孔3. 1并且外锥体连接瓦2通过竖向中心螺杆孔3. 1螺纹连接在球体拉杆轴2. 5的上部，外锥体连接瓦 2的下端设有环形连接板3. 2。参见图1、图17-20，所述可调平衡锥体4连接在球体拉杆轴2. 5的下部；所述可调平衡锥体4包括上大下小的锥台4. 1和设在锥台4. 1的外侧壁上的压板4. 2，所述三瓣内锥体6的上端面上设有与锥台4. 1相对应的锥槽6. 3。本实施例中，所述球体拉杆2的下部套有环形垫块12，球体拉杆2的下端设有螺柱2. 4，螺柱2. 4上螺纹连接有固定平衡锥体螺母 8，所述可调平衡锥体4套在环形垫块12与固定平衡锥体螺母8之间的球体拉杆3上，并且可调平衡锥体4与环形垫块12之间设有止推轴承7 (可调平衡锥体4的上端面设有轴承槽 4. 3，止推轴承7设置在轴承槽4. 3中)。参见图1、图13、图14，所述外锥体5螺纹连接在环形连接板3. 2的内侧壁上，外锥体5的中心开有上大下小的竖向锥形孔5. 1。参见图1、图15、图16，所述三瓣内锥体6的上部外侧壁的锥度与竖向锥形孔5. 1 的锥度相对应，并且三瓣内锥体6的上部搭放在竖向锥形孔5. 1中，三瓣内锥体6的上端与所述可调平衡锥体4相接触，三瓣内锥体6的下端设有夹头6. 1。三瓣内锥体6的内侧壁上开有弹簧涨圈凹槽6. 2，弹簧涨圈凹槽6. 2中设置有弹簧涨圈9。本实施例中，三瓣内锥体 6的下端面上开有底槽6. 4，所述弹簧涨圈凹槽6. 2开在底槽6. 4的内侧壁上。所述三瓣内锥体6被等分为三掰，其上部为锥体，其下部由三掰共同组成夹头 6. 1，夹紧已成型的混凝土芯样10。所述可调平衡锥体4上设置的用于给三瓣内锥体6施加向下推力的压板4. 2，可保证可调平衡锥体4施加给三瓣内锥体6轴向压力，同时，可调平衡锥体4可保持三瓣内锥体6的夹头6. 1的夹紧力均勻平衡。本发明的使用方法如下首先，在被测构件上钻成混凝土芯样10后，先将本发明初步预紧安装在混凝土芯样10上，即先不安装倒钩连接拉杆1，而是用销轴穿在扳手孔2. 2 中，销轴作为扳手拧动球体拉杆2，此时可调平衡锥体4的压板4. 2将推动三瓣内锥体6向下，同时球体拉杆2将使外锥体5向上，三瓣内锥体6与外锥体5将产生轴向相对运动，三瓣内锥体6将产生初步预紧力，由于在可调平衡锥体4上设置了止推轴承7，所以减少了摩擦力，球体拉杆2的转动的扭矩不会使可调平衡锥体4出现转动。也就是说，通过调节球体拉杆2，可以调整三瓣内锥体6与外锥体5之间的距离，使三瓣内锥体6的夹头6. 1产生径向夹紧力，参见图1，夹头6. 1初步夹住了混凝土芯样10，此时完成了初步预紧力的施加过程。然后，卸掉销轴，将倒钩连接拉杆1与球体拉杆2铰接连接(球体拉杆2上的球体 2. 1作为铰接支座)，将倒钩连接拉杆1的上端通过螺纹与拉拔仪连接，将拉拔仪和压力传感器串入倒钩连接拉杆1，并将定位锥销3复位，即将定位锥销3下部的锥体插入球体拉杆 2上的定位锥孔中(扳动固支和绞支转换销11. 1，使固支和绞支转换销11. 1从横槽1. 5中移动至竖槽1. 4中)，使倒钩连接拉杆1与球体拉杆2对中连接，呈固支状态，这样便于拉拔仪的垂直定位和调整。调整好拉拔仪的垂直度后，拧紧直拔仪上的压紧螺母，将定位锥销 3下部的锥体从球体拉杆2上的定位锥孔中取出(即扳动固支和绞支转换销11. 1，使固支和绞支转换销11. 1从竖槽1. 4中移动至横槽1. 5中)，使原来的固支变成铰支，变为铰支可使直拔头的有效计算高度变小，由加力拉杆不垂直而产生附加弯矩变小，使得混凝土芯样10 的临界力变得更接近实际值。最后，摇动千斤顶，当倒钩连接拉杆1带动外锥体5产生轴力，三瓣内锥体6由于原来的预加径向夹紧力而不动(抱住混凝土芯样10，混凝土芯样具有弹塑性)，三瓣内锥体6 和外锥体5产生相对运动，此过程是轴向力需先转换为径向力，随着倒钩连接拉杆1带动连接外锥体5、外锥体连接瓦3的轴向移动，通过外锥体5的内锥面给三瓣内锥体6增加轴向力，此刻可调平衡锥体4、球体拉杆2与外锥体连接瓦3同向、同步移动，这样可以保证三瓣内锥体6两端平行收缩，对混凝土芯样10的夹紧力均勻，而随着被测混凝土强度等级的不同，其直拔应力也不同，强度越高直拔应力越大，而轴向拉力增大的同时，夹头6. 1对混凝土的约束力也越大，完全属于动态变化。继续增大对倒钩连接拉杆1的轴力，则三瓣内锥体 6的径向力也增大，直至被检的混凝土芯样10拉断。混凝土芯样10断开后，松开直拔仪上的压紧螺母，拆下倒钩连接拉杆1，用销轴通过扳手孔2. 2拧动球体拉杆2，移动可调平衡锥体4向上，可以使三瓣内锥体6松开，则被拉出的混凝土芯样10脱落。
权利要求
1.一种倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，包括与拉拔仪连接的加力拉杆和与加力拉杆连接的拉拔头，其特征在于所述加力拉杆由倒钩连接拉杆(1)和定位锥销(11)组成；所述倒钩连接拉杆(1)包括上端部设有螺纹的倒钩拉杆轴(1.1)和连接在倒钩拉杆轴下端的倒钩(1. 2)，倒钩(1. 2)的内侧上表面开有定位锥销搁置孔洞(1. 3)，定位锥销搁置孔洞(1.3)的侧壁上开有竖槽(1.4)和与竖槽相通的横槽(1.5)；所述定位锥销(11)位于定位锥销搁置孔洞(1. 3)中，定位锥销(11)的上部设有固支和绞支转换销(11. 1)，定位锥销(11)的下部为锥体(11. 2)；所述拉拔头包括有球体拉杆(2)、外锥体连接瓦(3)、可调平衡锥体(4)和外锥体(5)、 三瓣内锥体(6)；所述球体拉杆(2)包括上部设有螺纹的球体拉杆轴(2. 5)和连接在球体拉杆轴上端的球体(2. 1)，所述球体(2. 1)挂在倒钩(1.2)上，球体(2. 1)的中部开有一个横向的扳手孔 (2. 2)，球体(2. 1)的上表面上开有一个与锥体(11. 2)相对应的定位锥孔(2. 3)；所述外锥体连接瓦(3)的中心处设有竖向中心螺杆孔(3. 1)并且外锥体连接瓦(2)通过竖向中心螺杆孔(3.1)螺纹连接在球体拉杆轴(2. 5 )的上部，外锥体连接瓦(2 )的下端设有环形连接板(3. 2);所述可调平衡锥体(4)连接在球体拉杆轴(2. 5)的下部；所述外锥体(5)螺纹连接在环形连接板(3. 2)的内侧壁上，外锥体(5)的中心开有上大下小的竖向锥形孔(5.1);所述三瓣内锥体(6)的上部外侧壁的锥度与竖向锥形孔(5. 1)的锥度相对应，并且三瓣内锥体(6)的上部搭放在竖向锥形孔(5. 1)中，三瓣内锥体(6)的上端与所述可调平衡锥体(4)相接触，三瓣内锥体(6)的下端设有夹头(6. 1)。
2.根据权利要求1所述的倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，其特征在于所述球体拉杆(2)的下部套有环形垫块(12)，球体拉杆(2)的下端设有螺柱(2. 4)，螺柱(2. 4)上螺纹连接有固定平衡锥体螺母(8)，所述可调平衡锥体(4)套在环形垫块(12)与固定平衡锥体螺母(8)之间的球体拉杆(3)上，并且可调平衡锥体(4)与环形垫块(12)之间设有止推轴承(7)。
3.根据权利要求2所述的倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，其特征在于所述可调平衡锥体(4)的上端面设有轴承槽(4. 3)，所述止推轴承(7)设置在轴承槽(4. 3)中。
4.根据权利要求1所述的倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，其特征在于所述可调平衡锥体(4)包括上大下小的锥台(4. 1)和设在锥台(4. 1)的外侧壁上的压板(4. 2)，所述三瓣内锥体(6)的上端面上设有与锥台(4. 1)相对应的锥槽(6. 3)。
5.根据权利要求1所述的倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，其特征在于所述三瓣内锥体(6)的内侧壁上开有弹簧涨圈凹槽(6. 2)，弹簧涨圈凹槽(6. 2)中设置有弹簧涨圈(9)。
6.根据权利要求5所述的倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，其特征在于所述三瓣内锥体(6)的下端面上开有底槽(6. 4)，所述弹簧涨圈凹槽(6. 2)开在底槽(6. 4)的内侧壁上。
全文摘要
一种倒置锥体主动夹紧型机械直拔头，包括与拉拔仪连接的加力拉杆和与加力拉杆连接的拉拔头，所述加力拉杆由倒钩连接拉杆和定位锥销组成，所述倒钩连接拉杆包括上端部设有螺纹的倒钩拉杆轴和连接在倒钩拉杆轴下端的倒钩，倒钩的内侧上表面开有定位锥销搁置孔洞，定位锥销搁置孔洞的侧壁上开有竖槽和与竖槽相通的横槽，所述定位锥销位于定位锥销搁置孔洞中，定位锥销的上部设有固支和绞支转换销，定位锥销的下部为锥体，所述拉拔头包括有球体拉杆、外锥体连接瓦、可调平衡锥体和外锥体、三瓣内锥体。本直拔头安装操作简单方便，具有经久耐用、可重复使用的特点，其使用时无需要粘结剂，所以对人和环境没有污染。
文档编号G01N3/02GK102507310SQ201110386679
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者张建宁, 朱丽颖, 朱俊峰, 朱跃武, 石永, 邱平 申请人:中国建筑科学研究院