CN108692972A - 一种杠杆助力式土壤采样器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手动土壤采样器，包括T型手柄，延长杆，刻度，方形槽，延长杆底端，分体式钻头，锯齿状单刃环刀，以及助力装置。本发明将传统T型杆依据扭矩的作用力转换成依据杠杆原理的作用力，在钻土和取土的过程中，可以转换施力方式，同时也可以调节伸缩杆的长度减少工作者的施力；延长杆上的方形槽可以和助力装置结合，根据钻土和取土的深度不同转换不同方形槽，若土质较硬，钻探较深，可以多个助力装置同时作用于同一个钻杆；采用锯齿状单刃环刀，方便钻头钻土；分体式钻头，可以实现土柱与钻头内壁的分离。其设计合理，操作省力，工作速度快，可以有效解决采集土壤过程中钻土和取土的问题，大大提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种土壤采集用具技术，具体是一种杠杆助力式土壤分层采 样器。
背景技术
进行土壤采样是研究土壤环境质量，土壤中污染物迁移、转化规律的必要环 节。土壤剖面信息的获取主要通过分层采样技术实现。
根据《土壤环境监测技术规范》(HJT 166-2004)，土壤剖面是按土壤特征， 将表土竖直向下的土壤平面划分成的不同层面的取样区域，在各层中部为多点取 样，等量混匀，需要测试重金属类指标时避免土壤与金属表面接触，实用、便利 的土壤分层采样器是精确、完整的采集土壤剖面样品的关键。
土壤采样器主要分为两种：手动土壤采样器和动力土壤采样器。
手动土壤采样器最普遍的型号为TC-601型。采样器主要由T型手柄，延长 杆(杆身带有刻度)和不锈钢心型钻头(一次可采样长度20cm)组成。采样时， 用T型取样器，一般先在钻头内壁放置PVC衬胶，防止取样时土样与钻头内壁接 触，然后将取样器重直向下，双手握住手柄来回旋转，同时下压，(用力要均匀， 力度要视土壤的抗剪强度而定，以保持土壤的自然状况)，到达取样深度后将取 样器提出，再将钻杆底端的螺丝取下，在钻头顶端(朝“T”型杆的那端)拉取 衬胶即可取出样品。
动力采样器最普遍的型号为XDB0405汽油动力土壤采样器。采样器主要由汽 油发动机冲击锤、304不锈钢钻头，连接杆组成。采样时，先将汽油机预热，端 起扶手，使钻头朝下，垂直于地面，置于采样位置，然后，双人同时握紧扶手， 慢慢加大油门，使钻头开始转动，并根据土质的疏松情况和钻进速度适当向下加 力，钻头旋转进入土中。钻头内充满土时，慢慢减小油门，保持转动同时上提钻 头。提出地面后停机，把采样器侧放到地面，箱口朝上，取出土样，至此完成一 次采样。重复上述操作，继续采样。采样较深时，钻头边转动边向上提，比较容 易提出。
手动土壤采样器携带方便，操作简单，便于野外土壤采样，但是比较耗费体 力；动力土壤采样器，采用汽油动力、可以大幅减轻土壤取样人员的劳动强度， 具有快速、可取深层样品的优点，但是仪器需要动力设施且成本高，受到野外条 件的限制，对于采集0-100cm深度的土壤一般采用手动土壤采样器，虽然手动采 样器具有便于携带、不需动力设施的优点，目前的手动土壤分层采样器但仍存在 以下几个不足：
1、土壤采样器工作时是通过施加扭矩力，但在钻杆深入土层时，由于钻杆 较短，且阻力较大，旋转手柄较困难，扭矩力变小，钻土比较费力；同理在取样 时，由于钻杆较短，且吸力较大，旋转手柄也较困难，采样器很难取出。
2、土壤采样器在钻土的过程中，一些石子或者细沙石等可能会导致钻头内 壁放置的PVC衬胶变形，导致取土时衬胶难以拉出，拉出后的土壤，还要将与钻 头内壁接触的部分去除，对原状土样造成影响。
3、土壤采样器的钻头顶部形状是平口，不利于采样器钻进。
发明内容
本发明涉及一种手动土壤采样器，所要解决的技术问题就是上述现有技术 中的不足，提供一种分体式钻头，钻头内壁附PVC衬胶，带有锯齿单刃环刀， 配有伸缩杆助力装置，并且钻杆带有方形槽和刻度的一种杠杆助力式土壤采样 器，其设计合理，使用方便，工作速度快，可以有效解决采集土壤过程中钻土 和取土的问题，大大提高了工作效率。
一种杠杆助力式土壤采样器，包括T型手柄，延长杆，刻度，方形槽，延 长杆底端，分体式钻头，锯齿状单刃环刀，以及助力装置。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：助力装置上的方形头可以与延 长杆上的方形槽结合，将扭矩力转化为杠杆力，取土和钻土过程中还可以通过 调节伸缩杆的长度增加力臂，减少施力。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：助力装置的施力端可以根据作 用力方向不同采取不同的施力方式。钻土时，可以用手拉住拉环向上施力；取 土时，可以用脚在踏板上施加向下的力。拉环上装有橡胶套，可以增大手与拉 环的摩擦。施力方式的转换，可以避免工作人员长时间采样体力的消耗。若土 质较硬，钻探较深，也可以将多个助力装置同时作用于同一个延长杆。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：钻头内壁附一层PVC衬胶(采 用浸塑工艺)，有效防止采样过程中PVC衬胶的变形。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：所述延长杆上均匀分布的方形 槽和刻度，钻土和取土的过程中，助力装置的受力点可以随时根据钻探深度调 节，深度也可以从钻杆上直接读出。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：钻头是采用分体式设计，由两 个半圆柱组成，其两端外表面带有螺纹。采用螺旋的方式与延长杆底端固定， 钻头底部由锯齿单刃环刀旋紧，方便取样后土样和钻头内壁分离。
上述一种杠杆助力式采样器，其特征在于：锯齿状单刃环刀是底端锯齿状， 锯齿的外表面是与环刀水平，锯齿底端与环刀内部成锐角，形成一定的切面。 在钻土的过程中，方便钻头的深入。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、将传统T型杆依据扭矩的作用力转换成依据杠杆原理的作用力，可以减 少其他条件(例如：旋转T型杆的速度)对作用力的干扰。
2、在钻土和取土的过程中，可以根据取样深度，调节助力装置的伸缩杆， 增大力臂，减少工作者的施力。
3、助力装置的施力端采用不同方式的组合，在取土和钻土的过程，工作者 施力部位不同，可以降低劳动强度。若土质较硬，钻探较深，可以多个助力装置 同时作用于同一个钻杆。
4、延长杆上的方形槽可以和助力装置结合，根据钻土和取土的深度不同转 换不同方形槽，方便施力；钻杆上的刻度，可以将取土深度直接读出。
5、采用锯齿状单刃环刀，方便钻头向下钻土，同时也可减少对原状土的干 扰。
6、采用分体式钻头，可以轻松实现土柱与钻头内壁的分离，保持原土的完 整性。
附图说明
图1为本发明的一种杠杆助力式土壤采样器的结构示意图。
图2为本发明的杠杆助力装置示意图。
图3为本发明的附属配件示意图。
图中各标号含义：1、T型手柄；2、延长杆；3、刻度；4、方形槽；5、延 长杆的底端；6、钻头；7、锯齿状单刃环刀；8、方形头；9、伸缩杆；10、固定 处；11、拉环；12、脚踏板；13、承接杆；14、底板；15、半圆柱；16、半圆柱； 17、延长杆底部接头处；18、锯齿状单刃环刀；19、伸缩杆：a、螺纹。
具体的实施方式
图1所示的一种杠杆助力式土壤采样器，主要包括T型手柄1、延长杆2、 刻度3、方形槽4、延长杆的底端5、钻头6、锯齿状单刃环刀7。
图2所示的杠杆助力装置，主要包括方形头8、伸缩杆9、固定处10、拉环 11、脚踏板12、承接杆13、底板14。
该土壤采样器采用的连接方式有两种，一种是钻头采用的是螺纹旋紧，其结 构示意图如图3所示，主要包括半圆柱15、半圆柱16、延长杆底部接头处17、 锯齿状单刃环刀18；另一种采用螺栓固定，其结构示意图如图2所示，主要包 括固定处9和承接杆12。
7、本发明工作时先将半圆柱15、半圆柱16内部用胶水固定一层PVC衬胶， 再将其合在一起与钻杆底端17和锯齿状单刃环刀18旋紧，将固定处10和承接 杆13用螺母固定住。钻土时，将取样器垂直立于地面，助力装置的底板14水平 置于采样器旁，将方形头8和钻杆最底端的方形槽4契合，可以用手拉住拉环 11垂直向上施力；取土时，将脚放在脚踏板12向下垂直施力。若采样过程中土 质较硬，钻探较深，助力装置的方形头8可以选取不同高度的方形槽4，同时改 变伸缩杆9的长度，增大力臂，减少施力，也可以使用多个助力装置同时作用于 一个钻杆。采样深度可以直接从钻杆上的刻度3读出。钻探结束，先提出钻杆， 旋去钻杆底端5和锯齿状单刃环刀6，掰开钻头6，进行原状土取样。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发 明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性 的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要 求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的 任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于，包括T型手柄(1)、延长杆(2)、刻度(3)、方形槽(4)、延长杆的底端(5)、钻头(6)、锯齿状单刃环刀(7)、方形头(8)、伸缩杆(9)、固定处(10)、拉环(11)、脚踏板(12)、承接杆(13)、底板(14)；其中：半圆柱(15)和半圆柱(16)合在一起成一个圆柱，其一侧与延长杆底部接头处(17)旋紧固定，另一侧与锯齿状单刃环刀(18)旋紧固定；固定处(9)和承接杆(12)用螺栓固定。
2.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：助力装置上的方形头(8)可以与延长杆上的方形槽(4)结合，将扭矩力转化为杠杆力，取土和钻土过程中还可以通过调节伸缩杆(9)的长度增加力臂，减少施力。
3.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：钻土时，可以用手拉住拉环(11)向上施力；取土时，可以用脚在脚踏板(12)上施加向下的力，拉环(11)上装有橡胶套，可以增大手与拉环的摩擦，若土质较硬，钻探较深，也可以将多个助力装置同时作用于同一个延长杆。
4.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：钻头(6)内壁附一层PVC衬胶(采用浸塑工艺)，有效防止采样过程中PVC衬胶的变形。
5.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：所述延长杆上均匀分布的方形槽(4)和刻度(3)，钻土和取土的过程中，助力装置的受力点可以随时根据钻探深度调节，深度也可以从钻杆上直接读出。
6.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：钻头是采用分体式设计，由半圆柱(15)和半圆柱(16)组成，其两端外表面带有螺纹，采用螺旋的方式与延长杆底部接头处(17)固定，另一端由锯齿状单刃环刀(18)旋紧，方便取样后土样和钻头内壁分离。
7.根据权利要求1所述的一种杠杆助力式土壤采样器，其特征在于：锯齿状单刃环刀(7)是底端锯齿状，锯齿的外表面是与环刀水平，锯齿底端与环刀内部成锐角，形成一定的切面。在钻土的过程中，方便钻头的深入。
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