一种混凝土原状样采集装置的制作方法

本发明涉及工程试验检测技术领域，特别是涉及一种混凝土原状样采集装置。

背景技术：

在水工混凝土实体工程试验检测中，一般钻芯取样都采用了湿钻法。所使用的设备主要有立式或轮式钻芯机以及潜水泵等，采用边钻边通水的方式将钻头部位的尘渣随潜水泵抽送的水流排出，同时水流对钻头进行冷却。湿钻法虽然能够完整地取到混凝土芯样，但是当对整个混凝土结构层进行钻芯取样检测时，该方法会破坏结构层中的混凝土原状物质，例如硬化水泥、骨料及矿物质、泥土等，从而无法观测到取样部位的原始状态，因此在这种情况下应当使用干钻法钻取芯样。

普通干钻法没有配备辅助设备及措施，在操作过程中常常导致工作区烟尘弥漫，无法准确观察钻头进深情况，操作人员常常需要采取较为麻烦的防护措施才能顺利地开展作业，即使佩戴了防护眼罩、防护镜等装备，但是恶劣的操作环境仍不利于即时观测、操作钻芯机。因此改进钻芯操作装置、配置适宜的排尘渣、收尘除尘设备、采取降噪排污措施、改善操作环境，研制一种用于混凝土结构的原状样采集装置显得十分必要。这种装置应该具有排尘渣、适量冷却、收尘降尘、降噪排污的综合作用，具有便于观察、容易操作、简单便携的特点，同时应当使钻取的芯样尽量保持原状，并降低钻机和钻头的损耗。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于干法采集混凝土原状芯样时，具有排尘渣、适量冷却、收尘降尘、降噪排污、便于观察、容易操作、简单便携的混凝土原状样采集装置。

采用的技术方案是：

一种混凝土原状样采集装置，该装置由五部分构成一个有机整体，包括钻芯机、高压风机、进风控制器、收尘器、排污器。所述的钻芯机（市售产品）通过其马蹄形底座设置在预采样的混凝土表面，并在底座设置六处固定螺丝将钻芯机与混凝土固定，钻芯机安装有钻头，钻头可通过钻芯机的转盘及丝杠垂直地向混凝土内部钻芯实现原状芯样采集。所述高压风机通过带有压力表的风管与进风控制器连接，进风控制器连接在钻芯机转轴根部。所述收尘器通过由圆柱形收尘罩外壁焊接的四个支撑耳和穿过支撑耳的定位杆组成的收尘罩固定机构固定在钻芯机的马蹄形底座上。所述排污器通过其水雾管段连接在收尘罩的排风管上，构成一个有机整体的混凝土原状样采集装置。

上述的进风控制器由进风控制管装有进风控制压力表和进风控制阀门构成，进风控制器通过进风控制管安装在钻芯机转轴根部，向钻头内部提供压力风。其压力风通过进风控制器控制钻芯机钻头内的进风压力，以排出前端钻头部位的尘渣，同时可以适当冷却钻头。

上述的收尘器由收尘罩、光圈式罩口、密封刷、收尘罩固定机构、排风管组成。所述收尘罩为透明亚克力板材制成的圆柱形罩体，圆柱形罩体底部为开口，并布置一圈密封刷与圆柱形罩体底边缘紧密接触。圆柱形罩体顶部安装有光圈式罩口，钻芯机的垂直向钻头与光圈式罩口中心边缘接触，并穿过光圈式罩口中心抵达混凝土表面。所述光圈式罩口由上罩口环形板、齿轮盘、光圈式叶片、叶片小齿轮和调节机构组成。上罩口环形板与圆柱形收尘罩采用密封焊接方式固定为一个整体。齿轮盘由圆环形亚克力板制成，齿轮盘设有内齿和外齿，设置在上罩口环形板上面的环形滚动槽内，槽内布置钢制滚珠，避免齿轮盘绕环心旋转时与上罩口环形板之间产生滑动摩擦。光圈式叶片为八片透明亚克力板而制的月牙板，每片月牙板的外弧段均位于相邻月牙板内弧段的上部，按此布设，八片光圈式叶片依次盖压呈圆周分布，并叠加布置在上罩口环形板上方。叶片小齿轮为八个分别设置在八片光圈式叶片下方，并与齿轮盘处于同一水平面上，八个叶片小齿轮均与齿轮盘内齿啮合，八个叶片小齿轮通过各自的齿轮轴镶嵌固定在月牙板端部，所述各自的齿轮轴的长度随八个叶片叠加厚度使长度递增。叶片小齿轮上面与下面均带有限位凸起，既起到固定叶片、隔离叶片与齿轮盘的作用，同时防止齿轮盘从叶片小齿轮上整体脱出。当齿轮盘做圆周运动时，带动八个叶片小齿轮旋转，从而使八片光圈式叶片绕各自的齿轮轴做同步旋转，并根据旋转角度的不同而形成不同直径的圆形罩口，形成光圈效应，以便适应不同直径的钻头穿过。钻头外缘与光圈式叶片紧密接触，可以起到既不妨碍钻芯作业，同时隔绝烟尘的作用。调节机构由驱动齿轮、伞齿轮组和调节手柄组成（市售产品），设置在上罩口环形板和齿轮盘边缘处，通过驱动齿轮与齿轮盘外齿啮合组合安装在一起。当转动调节手柄时，调节手柄带动伞齿轮组变换运动方向，伞齿轮组带动驱动齿轮将调节手柄的转向力传至齿轮盘，齿轮盘随之旋转做圆周运动，从而使齿轮盘带动叶片小齿轮和光圈式叶片形成整体性展开和闭合的不同直径的光圈式同心圆罩口。所述密封刷为一圈具有一定厚度的柔性毛刷，紧密的毛鬃既可以防止灰层外漏，同时可适应轻微不平整基面，紧密附着在混凝土表面。所述收尘罩固定机构由圆柱形收尘罩外壁焊接的四个支撑耳和穿过支撑耳的定位杆组成。定位杆穿过支撑耳中部预留的螺丝孔拧紧到马蹄形底座，定位杆顶部设压力弹簧，可以使收尘罩与密封刷紧密接触混凝土表面，防尘降噪。所述排风管连接轴流风机，轴流风机通过收尘罩外接的排风管利用抽风形成的负压将收尘罩中钻芯作业形成的杂质和烟尘向外排出，并与排污器相连。

上述的排污器由小型便携式潜水泵、水雾管段、排污口组成。小型便携式潜水泵置于储水槽，以水管连接水雾管段，水雾管段一端连接轴流风机的排风管，另一端为排污口，水雾管段为一段直径较大的双层硬质橡胶管，管壁交错分布多个水雾喷头，喷头出雾方向朝向排污口。水雾管段依靠水雾使排风管气体中的微颗粒由悬浮状态变为水溶状态。作业时，潜水泵输送压力水带动水雾喷头形成雾状，含有灰尘的气体通过水雾管段，即可将灰尘变为污泥经排污口排出。

本发明具有排尘渣、适量冷却、收尘降尘、降噪排污的综合作用，还具有便于观察、容易操作、简单便携的优点，同时应当使钻取的芯样尽量保持原状，并降低钻机和钻头的损耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明收尘器顶面平面图。

图3是本发明收尘器的光圈式罩口形态变化1示意图。

图4是本发明收尘器的光圈式罩口形态变化2示意图。

图5是本发明收尘器的光圈式罩口形态变化3示意图。

具体实施方式

一种混凝土原状样采集装置，该装置由五部分构成一个有机整体，包括钻芯机1、高压风机2、进风控制器3、收尘器4、排污器5。

可以用于干法采集混凝土原状芯样。具有排尘渣、适量冷却、收尘降尘、降噪排污的作用。具有便于观察、容易操作、简单便携的特点，整套装置除了立式钻芯机比较笨重之外，其他设备及部件均体积较小、重量较轻、方便组装拆卸，简单便携。

所述的钻芯机1主要为立式钻芯机，可以安装内径为20mm、30mm、50mm、80mm、100mm、150mm多种型号的钻头。可钻深度达1200mm。钻芯机底座为马蹄形，通过其马蹄形底座9设置在预采样的混凝土6表面，并在底座设置六处固定螺丝10将钻芯机1与混凝土6固定，钻芯机安装有钻头22，钻头22可通过钻芯机的转盘及丝杠23垂直地向混凝土6内部钻芯实现原状芯样7采集。

所述的高压风机2，主要为小型高压鼓风机或者小型便携式静音压缩机，通过带有压力表35的风管36与进风控制器3连接，进风控制器3连接在钻芯机1转轴根部。提供较高压力的充足的风量，压力风通过钻芯机既可以排出前端钻头部位的尘渣，同时可以适当冷却钻头。

所述的进风控制器3，由进风控制管25装有进风控制压力表24和进风控制阀门26构成，进风控制器3通过进风控制管25安装在钻芯机1转轴根部，向钻头22内部提供压力风。其压力风通过进风控制器控制钻芯机钻头内的进风压力，以排出前端钻头部位的尘渣，同时可以适当冷却钻头。

所述的收尘器4，由收尘罩21、光圈式罩口17、密封刷8、收尘罩固定机构14、排风管27组成。所述收尘罩21为透明亚克力板材制成的圆柱形罩体，圆柱形罩体底部为开口，并布置一圈密封刷8与圆柱形罩体底边缘紧密接触。圆柱形罩体顶部安装有光圈式罩口17，钻芯机1的垂直向钻头22与光圈式罩口17中心边缘接触，并穿过光圈式罩口17中心抵达混凝土6表面。所述光圈式罩口17由上罩口环形板20、齿轮盘16、光圈式叶片19、叶片小齿轮18和调节机构15组成。上罩口环形板20为具有一定厚度和刚度的圆环形亚克力板材，圆环的内径约为2/3倍圆环外径，上罩口环形板20与圆柱形收尘罩21采用密封焊接方式固定为一个整体。齿轮盘16由圆环形亚克力板制成，齿轮盘16设有内齿和外齿，设置在上罩口环形板20上面的环形滚动槽内，槽内布置钢制滚珠，避免齿轮盘绕环心旋转时与上罩口环形板之间产生滑动摩擦。光圈式叶片19为优化设计的八片透明亚克力板而制的月牙板，每片月牙板的外弧段均位于相邻月牙板内弧段的上部，按此布设，八片光圈式叶片依次盖压呈圆周分布，并叠加布置在上罩口环形板20上方。叶片小齿轮18为八个分别设置在八片光圈式叶片19下方，并与齿轮盘16处于同一水平面上，八个叶片小齿轮18均与齿轮盘16内齿啮合，八个叶片小齿轮18通过各自的齿轮轴镶嵌固定在月牙板端部，所述各自的齿轮轴的长度随八个叶片叠加厚度使长度递增。叶片小齿轮18上面与下面均带有限位凸起，既起到固定叶片、隔离叶片与齿轮盘的作用，同时防止齿轮盘从叶片小齿轮上整体脱出。当齿轮盘做圆周运动时，带动八个叶片小齿轮旋转，从而使八片光圈式叶片绕各自的齿轮轴做同步旋转，并根据旋转角度的不同而形成不同直径的圆形罩口，形成光圈效应，以便适应不同直径的钻头穿过（见图3）。钻头外缘与光圈式叶片紧密接触，可以起到既不妨碍钻芯作业，同时隔绝烟尘的作用。调节机构15由驱动齿轮、伞齿轮组和调节手柄组成（市售产品），设置在上罩口环形板20和齿轮盘16边缘处，通过驱动齿轮与齿轮盘16外齿啮合组合安装在一起。当转动调节手柄时，调节手柄带动伞齿轮组变换运动方向，伞齿轮组带动驱动齿轮将调节手柄的转向力传至齿轮盘，齿轮盘随之旋转做圆周运动，从而使齿轮盘带动叶片小齿轮和光圈式叶片形成整体性展开和闭合的不同直径的光圈式同心圆罩口（见图3）。所述密封刷8为一圈具有一定厚度的柔性毛刷，紧密的毛鬃既可以防止灰层外漏，同时可适应轻微不平整基面，紧密附着在混凝土表面。所述收尘罩固定机构14由圆柱形收尘罩外壁焊接的四个支撑耳12和穿过支撑耳的定位杆11组成。定位杆11穿过支撑耳中部预留的螺丝孔拧紧到马蹄形底座9，定位杆11顶部设压力弹簧13，可以使收尘罩4与密封刷8紧密接触混凝土6表面，防尘降噪。所述排管27连接轴流风机28，轴流风机28通过收尘罩4外接的排风管27利用抽风形成的负压将收尘罩中钻芯作业形成的杂质和烟尘向外排出，并与排污器5相连。

所述的排污器5由小型便携式潜水泵33、水雾管段29、排污口31组成。小型便携式潜水泵33置于储水槽34，以水管32连接水雾管段29，水雾管段29一端连接轴流风机的排风管27，另一端为排污口31，水雾管段29为一段直径较大的双层硬质橡胶管，管壁交错分布多个水雾喷头30，喷头出雾方向朝向排污口。水雾管段依靠水雾使排风管气体中的微颗粒由悬浮状态变为水溶状态。作业时，潜水泵33输送压力水带动水雾喷头形成雾状，含有灰尘的气体通过水雾管段，即可将灰尘变为污泥经排污口排出，构成一个有机整体的混凝土原状样采集装置。