CN102252867A - 环刀土壤采样器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了环刀土壤采样器及其使用方法，该环刀土壤采样器包括采样头和手柄机构，所述采样头包括环刀固定套、环刀、挡板锁环、环刀挡板和固定座，所述环刀固定套为两端及侧壁均设有开口的圆筒，环刀连接在环刀固定套内；所述环刀固定套的上部为一连接在固定座下端的圆环体；所述固定座与手柄机构连接，手柄机构外接驱动电机；挡板锁环套接套接在环刀固定套的圆环体上，并与固定座的下端可旋转地连接；挡板锁环、圆环体均分别设有缺口，圆环体的缺口与所述开口在同一侧面上；环刀挡板设于所述环刀固定套侧壁的开口处，其一端卡接在挡板锁环上，另一端连接在环刀固定套的下端上。本发明具有操作方便、简单、快速、便捷等优点。

Description

环刀土壤采样器及其使用方法

技术领域

本发明涉及土壤采样技术领域，特别涉及环刀土壤采样器及其使用方法。

背景技术

土壤样品的采集是从事农业研究的科研人员的一个基础工作，也是土壤测试的一个重要环节。近年来随着我国精准农业的快速发展，对土壤信息的采集的研究也逐步开始进行深入研究。目前常用的土壤采集方式可以分为人工采集和机械化采集，机械化采集设备复杂、费用高；人工采集常用的小土铲、管状采样钻和普通土钻。小土铲比较费时费力，劳动强度大；管状采样钻将采样器插入土壤，通过旋转、挤压等作用是土壤集中在采样管中，抽出土层后将采样器分开取出土壤，采样器结构复杂、土壤较难取出；普通土钻容易是土壤混杂、容易损失一部分表层土样。目前还没有通用性好、定量、快速方便的土壤采样器，存在土壤采样误差大、工作量大。为了降低劳动强度、保证采样精度，急需开发一种快速、便捷、精确的土壤采样器。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，可便捷、快速、精确取样的环刀土壤采样器。

本发明的另一目的在于提供上述环刀土壤采样器的使用方法。

为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：

环刀土壤采样器，包括采样头和手柄机构，所述采样头包括环刀固定套、环刀、挡板锁环、环刀挡板和固定座，所述环刀固定套为两端及侧壁均设有开口的圆筒，环刀连接在环刀固定套内，且环刀的内腔与环刀固定套的内腔连通；所述环刀固定套的上部为一连接在固定座下端的圆环体；所述固定座与手柄机构连接，手柄机构外接驱动电机；挡板锁环套接在环刀固定套的圆环体上，并与固定座的下端可旋转地连接；挡板锁环的下端、圆环体均分别设有缺口，且圆环体的缺口与环刀固定套侧壁上的开口在同一侧面上(这样可以方便将环刀挡板安装在环刀固定套上，即将环刀挡板安装在环刀固定套侧壁的开口处)；环刀挡板的一端设于圆环体的缺口处并卡接在挡板锁环上，其另一端连接在环刀固定套的下端。

所述挡板锁环包括锁环头以及连接在锁环头下方的第一环体、第二环体，所述第一环体、第二环体由外至内依次设置，且第一环体的内壁与第二环体的外壁之间的空腔形成环形凹槽；所述挡板锁环的缺口为所述第一环体上开设的缺口；所述环刀挡板的一端设于圆环体缺口处并卡接在所述环形凹槽内。

所述锁环头为圆形柱体，并与固定座螺纹连接。

所述固定座包括由上而下连接的第一固定座体、第二固定座体，第一固定座体与第二固定座体之间设有环形槽(即第一固定座体的下端内壁与第二固定座体的上端内壁之间的空隙形成环形槽)；第一固定座体在面向环形槽的内壁上设有内螺纹；所述锁环头置于所述环形槽内，且其外表面设有与第一固定座体内螺纹配合的外螺纹；所述第二固定座体伸入环刀固定套内腔并通过螺栓结构与圆环体连接。

挡板锁环的缺口、圆环体的缺口均优选为方形缺口。

第一固定座体、第二固定座体优选为不锈钢实心圆柱；环刀固定套优选为不锈钢空心圆筒，进一步地，优选为半圆形圆筒。

将环刀放入环刀固定套内后，插上环刀挡板，旋转挡板锁环将环刀挡板固定锁死在环刀固定套上，即实现将环刀固定在环刀固定套内，防止环刀从环刀固定套内脱离。

所有的部件均采用不锈钢制作。

所述手柄机构包括连杆和手柄，所述手柄与连杆连接，连杆与固定座连接。

固定座、连杆、手柄依次焊接，材质均优选为不锈钢；固定座的下端(第二固定座体上)设有若干个螺孔，螺孔优选为四个，沿圆周方向均匀分布；环刀固定套的圆环体上设有若干个螺孔，螺孔优选为四个，沿圆周方向均匀分布；固定座(第二固定座体上)的螺孔与圆环体的螺孔通过螺栓连接；

所述环刀挡板为弧形立板，其弧度与环刀固定套内侧壁的弧度大小一致。环刀挡板与挡板锁环的缺口为间隙配合，环刀挡板的宽度优选为10mm。

所述环刀固定套的内侧壁中间位置设有环刀推出孔，用于推出取样后的环刀；所述环刀固定套的底端为一设有通孔的圆柱体，圆柱体的通孔与环刀固定套的内腔连通，所述环刀连接在圆柱体的上表面上；

所述环刀挡板的下端设有圆柱，圆柱直径优选为2mm，用于与环刀固定套连接固定用；环刀固定套的下端(圆柱体)上设有圆孔，所述圆柱插入圆孔内与圆孔连接。

所述环刀固定套的下端外侧向内倾斜磨出刃口，即环刀固定套的下端设有向内倾斜的刃口。

环刀固定套底端圆柱体的内径与环刀的内径一致，而环刀固定套的内侧壁与圆柱体的内孔边之间的距离大小与环刀外径一致，保证取得的土壤样品均匀，实现原状取样。环刀固定套下端为外侧倾斜磨出刃口，降低了入土阻力。

上述环刀土壤采样器的使用方法，包括以下步骤：

(1)将环刀安装在环刀固定套内，并将环刀挡板插入环刀固定套上后，旋转挡板锁环，以使挡板锁环的缺口与环刀固定套的缺口错位设置，锁定环刀挡板；

(2)外部的驱动电机驱动手柄机构旋转，手柄机构带动环刀固定套旋转，进而带动环刀旋转，通过环刀的旋转切削作用，将土壤铲进环刀固定套内，对土壤进行取样；

(3)取样结束后，旋转挡板锁环，以使挡板锁环的缺口与环刀固定套的缺口重合，取出环刀挡板，并将环刀取出，用取环刀器将置于环刀内腔的土壤与环刀环刀固定套内土壤分离，并将环刀取出，置于环刀内腔的土壤为所需采样的土壤。

所述取环刀器包括刀柄和连接在刀柄末端的削土刀，所述削土刀的端部为圆弧状(优选为雨滴形)，且在其前端设有刃口，用于将取样后环刀上下多余土壤削掉。削土刀具体为：在其端部为直径和环刀内径相同的半圆，沿其端部半圆边缘打磨出所述刃口。

刀柄优选为木质，削土刀优选不锈钢。

本发明采样头的固定座通过螺纹连接在其端部的手柄机构上，采样头内部有一个用于固定环刀的内凸台，将环刀放入采样头内后，凸台内径和环刀内径重合，有效的减少土样与采样环刀内壁的摩擦阻力。有利于维持土样在采样头中的形状，从而保持土样原状。在固定环刀套的底端外侧倾斜磨出刃口，采样时手柄通过连杆带动采样头旋转，通过刃口的旋转切削作用，降低了入土阻力。在环刀放入环刀固定套内，在环刀的上部有一段空腔，从而降低在采样时土样在采样管内的阻力，避免了对采集土样的挤压、混杂，保持土样原状。环刀放入环刀固定套内后，将环刀挡板插入环刀固定套上，通过简单旋转挡板锁环即可实现固定锁死环刀的效果，操作简单，方便更换环刀，提高了作业效率。在环刀固定套的内侧壁中间部分设计了一个环刀推出孔，当取样结束后，将环刀挡板取掉，用取环刀器将环刀上下多余土壤切掉，通过环刀推出孔即可方便的将采样环刀从环刀固定套内取出，且保证了土样的原本形状和位。

使用本发明的土壤取样器可以快速定量取得土样样品，即适合硬质土壤土样采集，也可用于松软土壤样品采集。采集样品是只需更换不同的环刀即可对多个样点进行连续快速采集，环刀的更换方式简单、快捷，提高了工作效率。环刀固定套的底端带有刃口，通过手柄的旋转即可轻便的将采样器旋切进入土壤，降低了劳动强度。克服现有土壤采样器速度慢、工作强度大、结构复杂、采集的样品易发生混杂等缺点。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

1、本发明既可以适用于较硬的土壤中采样，也适用于松软的土壤采样，在进入土壤采样时入土阻力小、保持土样原状、出土快捷方便。

2、本发明通过外部的驱动电机，就可以驱动环刀旋转切削，即可轻便的将采样器旋切进入土壤，进而取样，大大降低了劳动强度，具有操作方便、简单、快速、便捷等优点。

附图说明

图1是本发明环刀土壤采样器的结构示意图。

图2是图1所示环刀固定套的结构示意图。

图3是图1所示固定座的结构示意图。

图4是图1所示挡板锁环的结构示意图。

图5是图1所示环刀挡板的结构示意图。

图6是图1所示取环刀器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

图1～图6示出了本实施例的具体结构示意图，如图1所示，本环刀土壤采样器，包括采样头和手柄机构，所述采样头包括环刀固定套3、环刀2、挡板锁环13、环刀挡板1和固定座4，所述环刀固定套3为两端及侧壁均设有开口的圆筒，环刀2连接在环刀固定套3内，且环刀2的内腔与环刀固定套3的内腔连通；如图2所示，所述环刀固定套3的上部为一连接在固定座4下端的圆环体9；所述固定座4与手柄机构连接，手柄机构外接驱动电机；挡板锁环13套接在环刀固定套3的圆环体9外周，并与固定座4的下端可旋转地连接；如图4所示，挡板锁环13的下端设有缺口14，圆环体9设有缺口16，圆环体9的缺口16与环刀固定套3侧壁上的开口在同一侧面上；环刀挡板1的一端设于圆环体9的缺口处并卡接在挡板锁环13上，其另一端连接在环刀固定套3的下端。

挡板锁环13、圆环体9的缺口均为方形缺口。

所述挡板锁环13包括锁环头21以及连接在锁环头21下方的第一环体19、第二环体20，所述第一环体19、第一环体20由外至内依次设置，且第一环体19、第一环体20之间设有环形凹槽；所述挡板锁环13的缺口设置在所述第一环体19上；所述环刀挡板的一端卡接在位于圆环体缺口处的所述环形凹槽内。

所述锁环头21为圆形柱体，并与固定座螺纹连接。

所述固定座包括由上而下连接的第一固定座体23、第二固定座体22，第一固定座体23与第二固定座体22之间设有环形槽；第一固定座体23在面向环形槽的内壁上设有内螺纹；所述锁环头21置于所述环形槽内，且其外表面设有与第一固定座体23内螺纹配合的外螺纹；所述第二固定座体22伸入环刀固定套内腔并通过螺栓结构与圆环体连接。

固定座4为不锈钢实心圆柱(即第一固定座体23、第二固定座体22均为不锈钢实心圆柱)；环刀固定套3为不锈钢空心圆筒，进一步地，为半圆形圆筒(即环刀固定套3侧壁的开口为沿环刀固定套3的中心轴线对半剖切而形成的)。

将环刀2放入环刀固定套3内后，插上环刀挡板1，旋转挡板锁环13将环刀挡板1固定锁死在环刀固定套3上，即实现将环刀固定在环刀固定套3内，防止环刀2从环刀固定套3内脱离。环刀2的内壁和环刀固定套3底端内凸台的内壁在同一圆柱面上。

所有的部件均采用不锈钢制作。

所述手柄机构包括连杆5和手柄6，所述手柄6与连杆5连接，连杆5与固定座4连接。

固定座4、连杆5、手柄6依次焊接，材质均为不锈钢；如图3所示，固定座4的下端(第二固定座体22上)设有四个螺孔12，各螺孔12沿圆周方向均匀分布；环刀固定套3的圆环体9上设有四个螺孔10，各螺孔10沿圆周方向均匀分布；固定座4的螺孔与圆环体9的螺孔通过螺栓连接；

所述环刀挡板1为弧形立板，其弧度与环刀固定套3内侧壁的弧度大小一致。环刀挡板与挡板锁环13的缺口为间隙配合，环刀挡板1的宽度为10mm。

所述环刀固定套3的内侧壁中间位置设有环刀推出孔11，用于推出取样后的环刀；所述环刀固定套的底端为一设有通孔的圆柱体17，圆柱体17的通孔与环刀固定套的内腔连通，所述环刀2连接在圆柱体17的上表面上；

如图5所示，所述环刀挡板1的下端(圆柱体17的上表面上)设有圆柱15，圆柱15直径为2mm，用于与环刀固定套3连接固定用；环刀固定套3的下端侧壁上设有圆孔，所述圆柱插入圆孔内与圆孔连接。

在环刀固定套3的下端的外径处倾斜磨出刃口，即环刀固定套3的下端设有向内倾斜的刃口。

环刀固定套3底端圆柱体17的内径与环刀的内径一致，而环刀固定套3的内侧壁与圆柱体7的内孔边之间的距离大小与环刀外径一致，保证取得的土壤样品均匀，实现原状取样。环刀固定套3下端为外侧倾斜磨出刃口，降低了入土阻力。

上述环刀土壤采样器的使用方法，包括以下步骤：

(1)将环刀2安装在环刀固定套3内，并将环刀挡板1插入环刀固定套3上后旋转挡板锁环13，以使挡板锁环13的缺口与环刀固定套3的缺口错位设置，锁定环刀挡板1；

(2)外部的驱动电机驱动手柄机构旋转，手柄机构带动环刀固定套3旋转，进而带动环刀2旋转，通过环刀2的旋转切削作用，将土壤铲进环刀固定套3内，对土壤进行取样；

(3)取样结束后，旋转挡板锁环13，以使挡板锁环13的缺口与环刀固定套3的缺口重合，取出环刀挡板1，用取环刀器将置于环刀2内的土壤与环刀固定套3内土壤分开，并将环刀2取出，置于环刀2内腔的土壤为所需采样的土壤。

如图6所示，所述取环刀器包括刀柄8和连接在刀柄8末端的削土刀7，所述削土刀7为圆弧状(水滴状)，即在其端部为直径和环刀直径相同的半圆，沿其端部半圆边缘打磨出刃口18，用于将取样后环刀上下多余土壤削掉。

刀柄采用木质刀柄，削土刀采用不锈钢削土刀。

本发明采样头的固定座4通过螺纹连接在其端部的手柄机构上，采样头内部有一个用于固定环刀的内凸台，将环刀放入采样头内后，凸台内径和环刀内径重合，有效的减少土样与采样环刀内壁的摩擦阻力。有利于维持土样在采样头中的形状，从而保持土样原状。在固定环刀套的底端外侧倾斜磨出刃口，采样时手柄6通过连杆5带动采样头旋转，通过刃口的旋转切削作用，降低了入土阻力。在环刀放入环刀固定套3内，在环刀的上部有一段空腔，从而降低在采样时土样在采样管内的阻力，避免了对采集土样的挤压、混杂，保持土样原状。环刀放入环刀固定套3内后，将环刀挡板1插入环刀固定套3上，通过简单旋转挡板锁环13即可实现固定锁死环刀的效果，操作简单，方便更换环刀，提高了作业效率。在环刀固定套3的内侧壁中间部分设计了一个环刀推出孔，当取样结束后，将环刀挡板1取掉，用环刀铲将环刀上下多余土壤切掉，通过环刀推出孔即可方便的将采样环刀从环刀固定套3内取出，且保证了土样的原本形状和位。

使用本发明的土壤取样器可以快速定量取得土样样品，即适合硬质土壤土样采集，也可用于松软土壤样品采集。采集样品是只需更换不同的环刀即可对多个样点进行连续快速采集，环刀的更换方式简单、快捷，提高了工作效率。环刀固定套3的底端带有刃口，通过手柄6的旋转即可轻便的将采样器旋切进入土壤，降低了劳动强度。克服现有土壤采样器速度慢、工作强度大、结构复杂、采集的样品易发生混杂等缺点。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.环刀土壤采样器，其特征在于：包括采样头和手柄机构，所述采样头包括环刀固定套、环刀、挡板锁环、环刀挡板和固定座，所述环刀固定套为两端及侧壁均设有开口的圆筒，环刀连接在环刀固定套内，且环刀的内腔与环刀固定套的内腔连通；所述环刀固定套的上部为一连接在固定座下端的圆环体；所述固定座与手柄机构连接，手柄机构外接驱动电机；挡板锁环套接在环刀固定套的圆环体上，并与固定座的下端可旋转地连接；挡板锁环的下端、圆环体均分别设有缺口，且圆环体的缺口与环刀固定套侧壁上的开口在同一侧面上；环刀挡板的一端设于圆环体的缺口处并卡接在挡板锁环上，其另一端连接在环刀固定套的下端。

2.根据权利要求1所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述挡板锁环包括锁环头以及连接在锁环头下方的第一环体、第二环体，所述第一环体、第二环体由外至内依次设置，且第一环体的内壁与第二环体的外壁之间的空腔形成环形凹槽；所述挡板锁环的缺口为所述第一环体上开设的缺口；所述环刀挡板的一端设于圆环体缺口处并卡接在所述环形凹槽内。

3.根据权利要求2所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述锁环头为圆形柱体，并与固定座螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述固定座包括由上而下连接的第一固定座体、第二固定座体，第一固定座体与第二固定座体之间设有环形槽；第一固定座体在面向环形槽的内壁上设有内螺纹；所述锁环头置于所述环形槽内，且其外表面设有与第一固定座体内螺纹配合的外螺纹；所述第二固定座体伸入环刀固定套内腔并通过螺栓结构与圆环体连接。

5.根据权利要求3所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述手柄机构包括连杆和手柄，所述手柄与连杆连接，连杆与固定座连接。

6.根据权利要求5所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述固定座、连杆、手柄依次焊接；所述固定座的下端、环刀固定套的圆环体上均设有螺孔，固定座的螺孔与圆环体的螺孔通过螺栓连接；

所述环刀挡板为弧形立板，其弧度与环刀固定套内侧壁的弧度大小一致。

7.根据权利要求1所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述环刀固定套的内侧壁的中间位置设有环刀推出孔；所述环刀固定套的底端为一设有通孔的圆柱体，圆柱体的通孔与环刀固定套的内腔连通，所述环刀连接在圆柱体的上表面上；

所述环刀挡板的下端设有圆柱，环刀固定套的下端设有圆孔，所述圆柱插入圆孔内与环刀固定套连接。

8.根据权利要求1所述的环刀土壤采样器，其特征在于：所述环刀固定套的下端设有向内倾斜的刃口。

9.权利要求1所述环刀土壤采样器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将环刀安装在环刀固定套内，并将环刀挡板安装在环刀固定套上后，旋转挡板锁环，以使挡板锁环的缺口与环刀固定套的缺口错位设置，锁定环刀挡板；

(2)外部的驱动电机驱动手柄机构旋转，手柄机构带动环刀固定套旋转，进而带动环刀旋转，通过环刀的旋转切削作用，将土壤铲进环刀固定套内，对土壤进行取样；

(3)取样结束后，旋转挡板锁环，以使挡板锁环的缺口与环刀固定套的缺口重合，取出环刀挡板，用取环刀器将置于环刀内腔的土壤与环刀环刀固定套内的土壤分离，并将环刀取出，置于环刀内腔的土壤则为所需采样的土壤。

10.根据权利要求9所述的环刀土壤采样器的使用方法，其特征在于：所述取环刀器包括刀柄和连接在刀柄末端的削土刀，所述削土刀的端部为圆弧状，且在其前端设有刃口。

Images