CN105823650B - 一种环刀组合挡板封闭式取土器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环刀组合挡板封闭式取土器及其应用，该取土器包括手柄、加长杆组件、环刀筒和取样头，手柄、加长杆组件和环刀筒依次连接，取样头为中空结构，一端与环刀筒连接，另一端为取土口，取土口的内侧横截面呈圆形，内侧壁上设有挡板机构，挡板机构由多个呈三角形或扇形的挡板组成，挡板沿取土口内侧壁周向分布，三角形挡板的底边或扇形挡板的弧边与取土口的内侧壁连接，顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠。与现有技术相比，本发明携带方便、能够精确定量土壤分层深度，实现对硬土、软土层土壤样品的采集，尤其适用于采集滨海盐沼土、淤泥、稀泥等含水量较高的土质。

Description

一种环刀组合挡板封闭式取土器及其应用

技术领域

本发明属于取土器领域，具体涉及一种携带方便、能精确定量土壤分层深度的环刀组合挡板封闭式取土器及其应用。

背景技术

取土器及其操作方法在生态学、土壤学研究以及工程地质勘察中必不可少。目前，普遍采用开口式取土器实现对硬土、软土和超软土层土样的采集，但是对含水量较高的土质取土效果不佳，而且，现有的取土器无法精确测量土层进尺深度，取土后不能准确定量各土层的土样，在转移土样时易出现二次干扰和损失，这些无法满足精细的土样分析工作，尤其不适用于采集滨海湿地、河岸等处的盐沼土、淤泥、流泥等土样。为此，研发本取土器。

中国专利CN104316348A公开了一种挡板封闭式取土器，该取土器的管靴与挡板室之间通过螺纹丝扣连接，挡板与挡板室通过挡板上的橡胶软板铰接连接；土样室部分包括环刀、垫环、对开半合管，对开半合管内壁嵌有环刀和垫环的嵌槽，对开半合管两端有外螺纹丝扣，通过一端外螺纹丝扣与挡板室相连；废土室的残余管通过对开半合管上的另一端外螺纹丝扣与对开半合管连接，活塞置于残余管内部，活塞连杆穿过残余管顶端中心圆孔，与提引头通过螺纹丝扣连接，提引头顶端设锥形螺纹，通过螺纹与外部钻杆连接。该专利中公开的取土器的土样室外为对半开合管，内嵌十个环刀，一旦对半开合管的长度固定，其内部环刀的数量也随之确定，将无法依据实际需要灵活采集不同深度土层的土样，也不利于后续精确确定土样来源的土层深度；其次，该取土器利用虹吸原理把土样连带气体和液体抽吸至残余管中，而残余管位于对半开合管内，环刀之上，进一步不利于精确测量土样来源的土层，同时，依靠虹吸作用将气体和液体从残余管顶端中间圆孔与活塞连杆之间的空隙排除，一方面损失土壤中的孔隙水，不利于科研测量，一方面虹吸可能耗费较大体力，增加工作负担；再次，该取土器挡板上扬角度不明，若上扬角度小于90°，易造成进入的土样量较少，若上扬角度等于或大于90°，可能导致挡板无法闭合；最后，该取土器装卸繁琐，不利于野外快速取样，降低工作效率。

中国专利CN2264205Y公开了一种采用振动锤头的振动取土器，该取土器开挖头内壁上分别用铰链连接至少两块挡板和固定一个挡板架。该专利中公开的取土器使用目的是在工程建地基时挖取土壤，是粗放型的取土器，取土时不需要分辨不同土层深度的土样性质，因此不适用于对土层深度有要求的精确取土，如科学研究对各个土层土样的性质分析。该取土器安装有一个挡板架，是为了防止挡板下坠，但在取土时，会造成土样分流，而对应挡板架处的土样无法进入取土器，造成每次取土后会留有残土，取土不干净。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种携带方便、能精确定量土壤分层深度的环刀组合挡板封闭式取土器及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种环刀组合挡板封闭式取土器，包括手柄、加长杆组件、环刀筒和取样头，所述的手柄、加长杆组件和环刀筒依次连接，所述的取样头为中空结构，一端与环刀筒连接，另一端为取土口，所述的取土口的内侧横截面呈圆形，内侧壁上设有挡板机构，所述的挡板机构由多个呈三角形或扇形的挡板组成，所述的挡板沿取土口内侧壁周向分布，三角形挡板的底边或扇形挡板的弧边与取土口的内侧壁连接，顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠。

本发明的挡板的顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠，便于取土旋转时顶点尖端切割土体。汇聚在圆心处重叠可增加挡板闭合后对取土器内土体的承重力。

所述的挡板采用金属弹性片状材质，三角形挡板的底边或扇形挡板的弧边与取土口的内侧壁固定连接。

所述的环刀筒由一个或多个通过螺纹依次连接的环刀组成，所述的加长杆组件由一个或多个通过螺纹依次连接的加长杆组成，所述的手柄与加长杆组件、加长杆组件与环刀筒及环刀筒与取样头均通过螺纹旋合连接。

所述的环刀筒由多个通过螺纹依次连接的环刀组成，每个环刀的高度相同。

还包括用于将环刀内的土样完整剥离取出的拨片，所述的拨片一端偏平，另一端呈钝圆形。

所述的三角形挡板为等腰三角形挡板。

所述的挡板的个数为8～15个。

优选挡板的个数为10个。

挡板个数为8～15个，优选10个，可满足挡板将取土口的圆形截面覆盖严密，防止漏土，同时便于工艺上将挡板固定在取土口上。本发明可以适当增加挡板个数。

所述的取样口可以处理成锋利的刃口，方便切入土壤。

所述的环刀组合挡板封闭式取土器在定量采集不同土层深度土壤样品方面的应用，包括以下步骤：

(1)据实际取土进尺选择加长杆和环刀的数量，将各部件组成所述的环刀组合挡板封闭式取土器；

(2)将取土器垂直插入土壤至加长杆组件与环刀筒的连接处恰好埋入土壤表层，进行取土，取土过程中挡板上扬，打开取土口，土壤进入取土器；

(3)取土完毕，旋转取土器，挡板切断取土取样头内的土壤，然后上提取土器，在挡板上方土体重力和挡板弹性回复力的作用下，挡板回落，关闭取土口，确保土样不脱落；

(4)使用拨片将土样与环刀剥离后标记并存储备用。

进行步骤(2)的过程中，若土壤较为紧实，可按照各部件螺纹旋合连接的方向，边旋转边垂直下压取土器。

本发明的取土器是环刀组合式，即由多个环刀组成的环刀筒既是采集土样的容器，又是标尺，可凭借每个环刀的高度推断取土进尺，取样完成后，通过螺旋扭转，可方便拆卸每节环刀，从而能够精确测量各土层深度的土样，避免拆卸转移土样时造成损失；其次，由于环刀是组合式，可根据实际取土进尺选择环刀数量，通过环刀两端的螺纹旋合或拆卸，使得操作简便易行；再次，在取土口内侧壁安装挡板，当土体进入取土器时，将挡板顶起，由于取土口的直径大于环刀的直径，使得挡板上扬后直径不小于环刀直径，可保证进入环刀的土量不受挡板影响；最后，挡板由多个呈等腰三角形或扇形的弹性金属片组成，取土时，旋转该取土器，金属片可切断土体，当金属片恢复至原位时，三角形金属片顶点重叠，可增加挡板对土体的承重，减少漏土量，由于取土全过程不依靠虹吸作用而外排液体，故也能保存土样中的孔隙水。

本发明的取土器在精确测量土层深度、保全土样及其孔隙水、取土后土样转移时土量的保存方面有所见长，可满足科学研究中分析不同深度土层的土壤性质。本取土器环刀筒下方连接取土头，当取土头内填满土样时，也能保证环刀内填满土样，尤其是采集含水量较高的土壤，如盐沼土时，可以避免出现环刀筒上部有土而下部无土样的现象，因此更适于在滨海湿地、河岸等处采集含水量较高的土壤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)适用范围广：能够实现对硬土、软土层土壤样品的采集，尤其适用于采集滨海盐沼土、淤泥、稀泥等含水量较高的土质，满足土壤科学研究中对土壤微生物、土壤质地和理化性质调查以及工程地质勘查的需求。

(2)本发明的手柄与加长杆组件、加长杆组件与环刀筒及环刀筒与取样头均通过螺纹旋合连接，使得该取土器易拆装、易清洗、便于携带。

(3)取土器环刀筒的每个环刀的高度相同，可通过组装后的环刀筒的高度判断土样的深度，从而实现精确测量。

(4)取土器环刀筒的每节环刀可拆卸，确保取土后能够精确回收不同土层深度的土样。

(5)取土器的取样头内的挡板可防止土样脱漏，进一步保证所取土量的精确度。

(6)取土器配套的拨片可将拆卸下的环刀内的土样剥离取出，省时省力，避免土样损失。

(7)取土器制作工艺流程简单，可根据实际取土进尺增加或减少加长杆和环刀的数目，使用操作简便易行。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的拨片的结构示意图；

图3为挡板的结构示意图。

图中，1为手柄，2为加长杆组件，3为第一加长杆，4为第二加长杆，5为环刀筒，6为第一环刀，7为第二环刀，8为第三环刀，9为第四环刀，10为取样头，11为挡板机构，12为连接处，13为拨片，14为挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种环刀组合挡板封闭式取土器，如图1和3所示，该取土器由手柄1、加长杆组件2、环刀筒5、取样头10、挡板机构11、拨片13组成。其中，手柄1与加长杆组件2、加长杆组件2与环刀筒5及环刀筒5与取样头10均通过螺纹旋合连接，手柄1为T型手柄，一端有外螺纹丝；加长杆组件2由第一加长杆3和第二加长杆4组成，均为一端有内螺纹丝、另一端有外螺纹丝的不锈钢管，其中，第一加长杆3有内螺纹丝的一端与手柄1的外螺纹丝旋合连接，有外螺纹丝的一端与第二加长杆4有内螺纹丝的一端旋合连接；环刀筒5由第一环刀6、第二环刀7、第三环刀8和第四环刀9组装而成，各环刀均为一端有内螺纹丝、另一端有外螺纹丝，环刀的个数可根据实际取土进尺增减，其中，第一环刀6有内螺纹丝的一端与第二加长杆4的外螺纹丝旋合连接，有外螺纹丝的一端与第二环刀7有内螺纹丝的一端旋合连接，依次类推，根据环刀个数可准确确定土样的深度；取样头10为中空结构，一端有内螺纹丝，与第四环刀9外螺纹丝旋合连接，另一端为取土口并处理成锋利的刃口，便于切入土壤，取土口内侧设有沿取土口内侧壁周向分布的10个挡板14组成的挡板机构11，如图2所示，各挡板14均为三角形金属弹性片，三角形金属弹性片的底边焊接在取土口内侧壁上，顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠。当取样头插入土壤中时，挡板14上扬，取土口打开，便于土壤进入取土器，取土完毕时，先旋转取土器，挡板可切断取样头10内的土壤，上提取土器时，在挡板14上方土体重力作用和挡板14金属弹性回复力的作用下，挡板回落，取土口闭合，确保土样不脱落；拨片13为一端扁平状、一端钝圆形的金属片，可将各环刀内的土样完整剥离取出。

将该环刀组合挡板封闭式取土器应用在定量采集不同土层深度土壤样品方面，包括以下步骤：

(1)根据实际取土进尺选择加长杆和环刀的数量，以取地表以下20cm深的土样为例，将手柄1与加长杆组件2旋合连接，其中，手柄1与第一加长杆3的连接处12如图1所示；

(2)选取4个高5cm的环刀组装成环刀筒5，再将环刀筒5与第二加长杆4旋合连接；

(3)将取样头10与环刀筒5旋合连接；

(4)将取土器垂直插入土壤中，若土壤较为紧实，可按照螺纹旋合连接的方向，边旋转边垂直下压取土器，至第二加长杆4与环刀筒5的连接处恰好埋入土表层；

(5)按照螺纹旋合连接的方向，旋转取土器，然后上提取土器；

(6)将环刀筒5旋开，用拨片13将每节环刀内的土样剥离出来，做好标记，用塑封袋存放并运输；

(7)使用完毕后，将取土器各个部分配件清洗干净，晾干，装箱保存。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的挡板机构11由10个呈扇形的挡板14组成，扇形挡板的弧边与取土口的内侧壁焊接，顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的挡板机构由8个呈三角形的挡板14组成。

实施例4

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中的挡板机构由15个呈等腰三角形的挡板14组成。

Claims (7)

1.一种环刀组合挡板封闭式取土器，包括手柄、加长杆组件、环刀筒和取样头，所述的手柄、加长杆组件和环刀筒依次连接，所述的取样头为中空结构，一端与环刀筒连接，另一端为取土口，所述的取土口的内侧横截面呈圆形，内侧壁上设有挡板机构，其特征在于，所述的挡板机构由多个呈三角形或扇形的挡板组成，挡板采用金属弹性片状材质，所述的挡板沿取土口内侧壁周向分布，三角形挡板的底边或扇形挡板的弧边与取土口的内侧壁固定连接，顶点在取土口内侧横截面的圆心处重叠。

2.根据权利要求1所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器，其特征在于，所述的环刀筒由一个或多个通过螺纹依次连接的环刀组成，所述的加长杆组件由一个或多个通过螺纹依次连接的加长杆组成，所述的手柄与加长杆组件、加长杆组件与环刀筒及环刀筒与取样头均通过螺纹旋合连接。

3.根据权利要求2所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器，其特征在于，所述的环刀筒由多个通过螺纹依次连接的环刀组成，每个环刀的高度相同。

4.根据权利要求2所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器，其特征在于，还包括用于将环刀内的土样完整剥离取出的拨片，所述的拨片一端偏平，另一端呈钝圆形。

5.根据权利要求1所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器，其特征在于，所述的三角形挡板为等腰三角形挡板。

6.根据权利要求1所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器，其特征在于，所述的挡板的个数为8～15个。

7.如权利要求1～6任一所述的一种环刀组合挡板封闭式取土器在定量采集不同土层深度土壤样品方面的应用，其特征在于，包括以下步骤：

(1)据实际取土进尺选择加长杆和环刀的数量，将各部件组成所述的环刀组合挡板封闭式取土器；

(2)将取土器垂直插入土壤至加长杆组件与环刀筒的连接处恰好埋入土壤表层，进行取土，取土过程中挡板上扬，打开取土口，土壤进入取土器；

(3)取土完毕，旋转取土器，挡板切断取土取样头内的土壤，然后上提取土器，在挡板上方土体重力和挡板弹性回复力的作用下，挡板回落，关闭取土口，确保土样不脱落；

(4)使用拨片将土样与环刀剥离后标记并存储备用。