CN109030077A - 一种分层横向取土装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分层横向取土装置，属于土壤采集和测定技术领域。本发明包括千斤顶、钻筒、锥形钻头、柱形弹簧、踏板、连杆Ⅰ、杆件Ⅱ、定滑轮、弧形锤体、弹性伸缩锥形套筒、环刀形取土管、取土孔、千斤顶底座、支柱、支架、圆形底板。本发明采用千斤顶反向工作将钻筒竖直压入土层中，钻筒内部分层设有弹性伸缩锥形套筒，并且在弧形锤体作用下将其内部的环刀形取土管压入土壤中进行分层横向取土，本发明根据千斤顶工作原理和弹性理论，提供一定的反向作用力、弹性形变进行土壤分层取样，确保取样的准确性从而提高土壤测定数据的科学性。本装置便于携带、操作简便、工作量小、可行性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种分层横向取土装置，属于土壤采集和测定技术领域。
背景技术
相关研究表明，在土壤采集和测定技术领域，准确地进行取样是确保土壤测定是否具有科学性的前提。目前，关于土壤不同深度的特性研究较多，然而，由于不同深度的取样比较复杂，并且取土的准确性很难保证，因此，使用能够一次性进行分层取样的先进取土装置显得非常重要。
现有取土装置中，分层取样比较繁琐，取样点的准确性较低；纵向不同深度间断性取土时采样孔四周的土壤碎屑流入取土孔中，使得上层取样对下层取样影响较大，严重制约土壤测定数据的可靠性和适用性。本发明采用一次性分层横向取土装置进行土体取样。基本操作：在千斤顶作用下将钻筒竖直逐渐压入土壤中；钻筒一侧分层设置等间距环刀取土管，在弧形锤体作用下将环刀取土管横向压入土壤中进行取土。本取土装置能够确保取土的准确性以及减少干扰因素从而提高土壤测定数据的科学性。
发明内容
本发明的目的是针对上述已存在的问题，根据土壤采集和测定技术领域的需求，研究设计了一种分层横向取土装置，旨在解决不同深度取土装置复杂且取样点不太准确的问题，提高土壤测定数据的可靠性。
本发明技术方案是：一种分层横向取土装置，包括千斤顶1、钻筒10、锥形钻头21、柱形弹簧4、踏板7、连杆Ⅰ11、杆件Ⅱ12、定滑轮13、弧形锤体14、弹性伸缩锥形套筒16、环刀形取土管18、取土孔19、千斤顶底座24、支柱25、支架26、圆形底板27；
所述千斤顶1通过螺丝固定于千斤顶底座24上，千斤顶1用于提供压力将钻筒10竖直逐渐压入土中；千斤顶底座24下方设置四根前后左右对称的支柱25，且通过螺钉23固定于千斤顶底座24上；支柱25底端与圆形底盘27连接；支柱25上端设置一对手柄22；支架26固定于支柱25上；
所述钻筒10与千斤顶顶部5螺纹连接，钻筒帽6与千斤顶1之间设置一对圆形弹簧4，圆形弹簧4用于将钻筒10从土层中逐渐拖出；锥形钻头21固定在钻筒10上，定滑轮底座20固定在锥形钻头21上，定滑轮13固定于定滑轮底座20上，杆件Ⅱ12底部固定于定滑轮13上，杆件Ⅱ12顶部与杆件Ⅰ11底部铰接连接；弧形锤体14分层设置于杆件Ⅰ11上，弧形锤体14用于使弹性伸缩锥形套筒16产生弹性收缩形变，同时将环刀形取土管18逐渐压入土壤中；在弧形锤体14设有滚珠15，滚珠15用于减少摩擦力；踏板7固定于杆件Ⅰ11顶部，踏板7能够上下移动，踏板活动窗口8设置在钻筒10壁上，踏板活动窗口8底部设置卡扣9；当踏板7向下运动时将带动杆件Ⅰ11和杆件Ⅱ12向右下方运动；同时弧形锤体14将推动弹性伸缩锥形套筒16产生弹性收缩变形；
所述弹性伸缩锥形套筒16分层固定在钻筒10内侧，弹性伸缩锥形套筒螺帽17固定在弹性伸缩锥形套筒16上，弹性伸缩锥形套筒16用于将环刀形取土管18从土壤中拖回钻筒10内部；环刀形取土管18固定于弹性伸缩锥形套筒16内部，且与弹性伸缩锥形套筒螺帽17螺纹连接；取土孔19设置在钻筒10壁上。
所述取土孔19所在钻筒10位置外侧设置有取土孔挡板28，且取土孔挡板28上设有与取土孔19平行相对着且比其大的圆孔，取土孔挡板28通过滑槽能够沿着钻筒10外侧上下滑动，取土孔挡板28用于控制取土孔19开关状态；取土孔挡板28上端设有取土孔挡板手柄29；当取土孔挡板28向上移动至钻筒10上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板28的圆孔与取土孔19错位，取土孔19为关闭状态，当取土孔挡板28向下移动至钻筒10上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板28上的圆孔与取土孔19重合，取土孔19为打开状态。
所述支架26包括若干个圆环，圆环通过连杆与支柱25连接，使用时，钻筒10在圆环内上下运动。
所述支柱25上端设置一对手柄22。
本发明的工作原理：根据力学理论中作用力与反作用力的效果、杆件运动和千斤顶的工作原理。本发明采用千斤顶反向工作将钻筒压入土层中，同时钻筒内部的环刀形取土管在杆件运动作用下进行一次性横向分层取土。
本发明的工作过程是：采用千斤顶反向工作将钻筒逐渐压入土层中，然后，在弧形锤体作用下迫使钻筒内部的弹性伸缩套筒发生弹性收缩形变，同时把弹性伸缩套筒内部的环刀形取土管压入土壤中，环刀形取土管完成横向分层取土。具体如下：
取土样前，将分层横向取土装置放置在取土点的位置，操作人员将脚踩在圆形底盘27上，圆形底盘27能承载千斤顶1的反作用力，用手握住手柄22使装置基本稳定；将取土孔挡板28向上移动至卡住，关闭取土孔19；启动千斤顶1，打开千斤顶启动部件2，千斤顶顶部5逐渐往下伸长，同时柱形弹簧4向下产生弹性变形；在千斤顶1压力作用下，钻筒10逐渐被压入土层中。
进一步的，将取土孔挡板28向下移动至卡住，打开取土孔19；操作人员用脚将踏板7往下踩，踏板7经活动窗口8下移至底端，用卡扣9卡住踏板7；与此同时，在力的作用下，定滑轮13上的杆件Ⅱ12与杆件Ⅱ11向右下方运动，杆件Ⅱ11带着弧形锤体14一起运动，弧形锤体14上的滚珠15与弹性伸缩锥形套筒螺母17接触并且迫使弹性伸缩锥形套筒16发生弹性收缩变形，同时将弹性伸缩锥形套筒16内部的环刀形取土管18压入土壤中，环刀形取土管18进行横向取土。
进一步的，解开卡扣9，并将踏板7上提至活动窗口8上端，使定滑轮13上的杆件Ⅱ12、杆件Ⅱ11、弧形锤体14回到原先位置；与此同时，在弹力作用下，弹性伸缩锥形套筒16恢复到原来状态，并且将环刀形取土管18从土壤中拖出。
进一步的，将取土孔挡板28向上移动至卡住，关闭取土孔19；打开千斤顶收缩部件3，千斤顶1将恢复到原来状态，同时柱形弹簧4产生收缩变形将钻筒10从土层中拖出。
进一步的，将取土孔挡板28向下移动至卡住，打开取土孔19；操作人员用手将踏板7压到活动窗口8底端，用卡扣9卡住踏板7；与此同时，在力的作用下，定滑轮13上的杆件Ⅱ12与杆件Ⅱ11向右下方运动，杆件Ⅱ11带着弧形锤体14一起运动，在杆件Ⅱ11向下运动的过程中，弧形锤体14上的滚珠15与弹性伸缩锥形套筒螺母17接触并且迫使弹性伸缩锥形套筒16发生收缩，同时将弹性伸缩锥形套筒16内部的环刀形取土管18压出钻筒10，手动取出环刀形取土管18，然后，取出环刀形取土管18里面的土样。所述支架26固定于支柱25上，支架26作用在于使钻筒10竖直要入土中，支柱25作用在于支撑装置以及传递千斤顶1的反作用力。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用千斤顶反向工作将钻筒竖直压入土层中，并且钻筒内部分层设置有环刀取土管在弧形锤体作用下进行一次性横向分层取土。本装置能够确保取土的准确性和减少对原状土的破坏从而提高土壤测定数据的科学性。
2、本装置便于携带、操作简便、工作量小、可行性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为千斤顶结构示意图；
图3为取土装置框架结构示意图；
图4为钻筒结构示意图；
图5为取土孔关、开状态示意图；
图6为杆件工作示意图；
图7为弧形锤体结构示意图；
图8为弹性伸缩锥形套筒结构示意图；
图9为弹性伸缩锥形套筒及环刀形取土管结构示意图；
图10为环刀形取土管结构示意图。
图1-10中各标号：1-千斤顶，2-千斤顶启动部件，3-千斤顶收缩部件，4-柱形弹簧，5-千斤顶顶部，6-钻筒帽，7-踏板，8-踏板活动窗口，9-卡扣，10-钻筒，11-杆件Ⅰ，12-杆件Ⅱ，13-定滑轮，14-弧形锤体，15-滚珠，16-弹性伸缩锥形套筒，17-弹性伸缩锥形套筒螺帽，18-环刀形取土管，19-取土孔，20-定滑轮底座，21-锥形钻头，22-手柄，23-螺钉，24-千斤顶底座，25-支柱，26-支架，27-圆形底盘，28-取土孔挡板，29-取土孔挡板手柄。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-10所示，一种分层横向取土装置，包括千斤顶1、钻筒10、锥形钻头21、柱形弹簧4、踏板7、连杆Ⅰ11、杆件Ⅱ12、定滑轮13、弧形锤体14、弹性伸缩锥形套筒16、环刀形取土管18、取土孔19、千斤顶底座24、支柱25、支架26、圆形底板27；
所述千斤顶1通过螺丝固定于千斤顶底座24上，千斤顶1用于提供压力将钻筒10竖直逐渐压入土中；千斤顶底座24下方设置四根前后左右对称的支柱25，且通过螺钉23固定于千斤顶底座24上；支柱25底端与圆形底盘27连接；支柱25上端设置一对手柄22；支架26固定于支柱25上；
所述钻筒10与千斤顶顶部5螺纹连接，钻筒帽6与千斤顶1之间设置一对圆形弹簧4，圆形弹簧4用于将钻筒10从土层中逐渐拖出；锥形钻头21固定在钻筒10上，定滑轮底座20固定在锥形钻头21上，定滑轮13固定于定滑轮底座20上，杆件Ⅱ12底部固定于定滑轮13上，杆件Ⅱ12顶部与杆件Ⅰ11底部铰接连接；弧形锤体14分层设置于杆件Ⅰ11上，弧形锤体14用于使弹性伸缩锥形套筒16产生弹性收缩形变，同时将环刀形取土管18逐渐压入土壤中；在弧形锤体14设有滚珠15，滚珠15用于减少摩擦力；踏板7固定于杆件Ⅰ11顶部，踏板7能够上下移动，踏板活动窗口8设置在钻筒10壁上，踏板活动窗口8底部设置卡扣9；当踏板7向下运动时将带动杆件Ⅰ11和杆件Ⅱ12向右下方运动；同时弧形锤体14将推动弹性伸缩锥形套筒16产生弹性收缩变形；
所述弹性伸缩锥形套筒16分层固定在钻筒10内侧，弹性伸缩锥形套筒螺帽17固定在弹性伸缩锥形套筒16上，弹性伸缩锥形套筒16用于将环刀形取土管18从土壤中拖回钻筒10内部；环刀形取土管18固定于弹性伸缩锥形套筒16内部，且与弹性伸缩锥形套筒螺帽17螺纹连接；取土孔19设置在钻筒10壁上。
进一步的，所述取土孔19所在钻筒10位置外侧设置有取土孔挡板28，且取土孔挡板28上设有与取土孔19平行相对着且比其大的圆孔，取土孔挡板28通过滑槽能够沿着钻筒10外侧上下滑动，取土孔挡板28用于控制取土孔19开关状态；取土孔挡板28上端设有取土孔挡板手柄29；当取土孔挡板28向上移动至钻筒10上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板28的圆孔与取土孔19错位，取土孔19为关闭状态，当取土孔挡板28向下移动至钻筒10上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板28上的圆孔与取土孔19重合，取土孔19为打开状态。
进一步的，所述支架26包括若干个圆环，圆环通过连杆与支柱25连接，使用时，钻筒10在圆环内上下运动。
进一步的，所述支柱25上端设置一对手柄22。
如图1、3所示，一种分层横向取土装置框架为圆柱体；采集土样前，将分层横向取土装置中的锥形钻头21对准取土点的位置，操作人员将脚踩在圆形底盘27上，用手握22住手柄使装置基本稳定；如图5所示，将取土孔挡板28向上移动至卡住，关闭取土孔19；如图2所示，启动千斤顶1，打开千斤顶启动部件2，千斤顶顶部5逐渐往下伸长，同时柱形弹簧4向下发生弹性变形；千斤顶1提供一定的压力将钻筒10逐渐压入土层中。
进一步的，如图5所示，将取土孔挡板28向下移动至卡住，打开取土孔19；如图1、4、6示，操作人员用脚将踏板7往下踩，踏板7经踏板活动窗口8下移至底端，用卡扣9卡住踏板7；与此同时，在力的作用下，定滑轮13上的杆件Ⅱ12与杆件Ⅱ11向右下方运动，杆件Ⅱ11带着弧形锤体14一起运动，在杆件Ⅱ11向下运动的过程中，弧形锤体14上的滚珠15与弹性伸缩锥形套筒螺母17接触并且迫使弹性伸缩锥形套筒16发生弹性收缩形变，同时将弹性伸缩锥形套筒16内部的环刀形取土管18逐渐压入土壤中进行横向取土。
进一步的，解开卡扣9，操作人员用手将踏板7上提至踏板活动窗口8上端，使定滑轮13上的杆件Ⅱ12、杆件Ⅱ11、弧形锤体14回到原先位置；与此同时，在弹力作用下，弹性伸缩锥形套筒16变回原来的状态，并且将其内部的环刀形取土管18从土壤中拖出。
进一步的，如图5所示，将取土孔挡板28向上移动至卡住，关闭取土孔19；如图2所示，打开千斤顶收缩部件3，千斤顶1产生收缩变形，同时柱形弹簧4产生收缩变形将钻筒10从土层中拖出。
进一步的，如图5所示，将取土孔挡板28向下移动至卡住，打开取土孔19；操作人员用手将踏板7压到活动窗口8底端，用卡扣9卡住踏板7；与此同时，在力的作用下，定滑轮13上的杆件Ⅱ12与杆件Ⅱ11向右下方运动，杆件Ⅱ11带着弧形锤体14一起运动，在杆件Ⅱ11向下运动的过程中，弧形锤体14上的滚珠15与弹性伸缩锥形套筒螺母17接触并且迫使弹性伸缩锥形套筒16发生收缩，同时将弹性伸缩锥形套筒16内部的环刀形取土管18压出钻筒10，手动取出环刀形取土管18，然后，取出环刀形取土管18里面的土样，完成土样采集过程。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种分层横向取土装置，其特征在于：包括千斤顶（1）、钻筒（10）、锥形钻头（21）、柱形弹簧（4）、踏板（7）、连杆Ⅰ（11）、杆件Ⅱ（12）、定滑轮（13）、弧形锤体（14）、弹性伸缩锥形套筒（16）、环刀形取土管（18）、取土孔（19）、千斤顶底座（24）、支柱（25）、支架（26）、圆形底板（27）；
所述千斤顶（1）通过螺丝固定于千斤顶底座（24）上，千斤顶（1）用于提供压力将钻筒（10）竖直逐渐压入土中；千斤顶底座（24）下方设置四根前后左右对称的支柱（25），且通过螺钉（23）固定于千斤顶底座（24）上；支柱（25）底端与圆形底盘（27）连接；支柱（25）上端设置一对手柄（22）；支架（26）固定于支柱（25）上；
所述钻筒（10）与千斤顶顶部（5）螺纹连接，钻筒帽（6）与千斤顶（1）之间设置一对圆形弹簧（4），圆形弹簧（4）用于将钻筒（10）从土层中逐渐拖出；锥形钻头（21）固定在钻筒（10）上，定滑轮底座（20）固定在锥形钻头（21）上，定滑轮（13）固定于定滑轮底座（20）上，杆件Ⅱ（12）底部固定于定滑轮（13）上，杆件Ⅱ（12）顶部与杆件Ⅰ（11）底部铰接连接；弧形锤体（14）分层设置于杆件Ⅰ（11）上，弧形锤体（14）用于使弹性伸缩锥形套筒（16）产生弹性收缩形变，同时将环刀形取土管（18）逐渐压入土壤中；在弧形锤体（14）设有滚珠（15），滚珠（15）用于减少摩擦力；踏板（7）固定于杆件Ⅰ（11）顶部，踏板（7）能够上下移动，踏板活动窗口（8）设置在钻筒（10）壁上，踏板活动窗口（8）底部设置卡扣（9）；当踏板（7）向下运动时将带动杆件Ⅰ（11）和杆件Ⅱ（12）向右下方运动；同时弧形锤体（14）将推动弹性伸缩锥形套筒（16）产生弹性收缩变形；
所述弹性伸缩锥形套筒（16）分层固定在钻筒（10）内侧，弹性伸缩锥形套筒螺帽（17）固定在弹性伸缩锥形套筒（16）上，弹性伸缩锥形套筒（16）用于将环刀形取土管（18）从土壤中拖回钻筒（10）内部；环刀形取土管（18）固定于弹性伸缩锥形套筒（16）内部，且与弹性伸缩锥形套筒螺帽（17）螺纹连接；取土孔（19）设置在钻筒（10）壁上。
2.根据权利要求1所述的分层横向取土装置，其特征在于：所述取土孔（19）所在钻筒（10）位置外侧设置有取土孔挡板（28），且取土孔挡板（28）上设有与取土孔（19）平行相对着且比其大的圆孔，取土孔挡板（28）通过滑槽能够沿着钻筒（10）外侧上下滑动，取土孔挡板（28）用于控制取土孔（19）开关状态；取土孔挡板（28）上端设有取土孔挡板手柄（29）；当取土孔挡板（28）向上移动至钻筒（10）上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板（28）的圆孔与取土孔（19）错位，取土孔（19）为关闭状态，当取土孔挡板（28）向下移动至钻筒（10）上设有的卡扣处卡住时，取土孔挡板（28）上的圆孔与取土孔（19）重合，取土孔（19）为打开状态。
3.根据权利要求1所述的分层横向取土装置，其特征在于：所述支架（26）包括若干个圆环，圆环通过连杆与支柱（25）连接，使用时，钻筒（10）在圆环内上下运动。
4.根据权利要求1所述的分层横向取土装置，其特征在于：所述支柱（25）上端设置一对手柄（22）。
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